"燃燒脂肪" "鐵腿",太多的迷思與藐論

1g脂肪可產生9大卡熱量,為了減少1g體重需消耗的能量為7大卡。每減一公斤約需燃燒7,700大卡。體溫每上升攝氏1度,基礎代謝率會隨之提升約12%,體內的生長激素分泌量也會增加,而生長激素可以分解脂肪、幫助燃燒脂肪!

消耗脂肪
一般來說,「消耗脂肪」的都是強度不會過高的運動——換句話說,也就是「即使身體突然無法供給體內能源」,也無傷大雅的運動,像是輕度慢跑、散步等有氧運動。

然而,其中陷阱就在這裡。能夠允許「能量供給突然停止」,就代表運動時所消耗的能量很少。極端一點地說,就算這類運動可以只消耗體脂肪,然而不管是慢跑還是散步,所花費的時間都很長,同時體脂肪的消耗量卻也很少。

此外,由於前提是能輕鬆、長時間進行,所以運動項目十分有限。這也就代表你「無法自己選擇想使用的肌肉」。明明為了練出腹肌線條,有必要改變肌肉和脂肪的分布,但是有氧運動卻無法控制增強肌肉以及消除脂肪的方向和狀況。

消耗醣類
另一方面,「消耗醣類」的則是「不立即補充能量」就會來不及的高強度運動 (HIT)、高強度間歇訓練(HIIT)、高強度循環訓練(HICT)、TABATB等,就是俗稱肌肉訓練。




從有高強度運動以來,已有眾多實驗證實它的效果,闡述了這個做法比一般的有氧運動節省大量時間、收取更好的減重效益。

「高強度」可理解為設法加緊運動速度或加重力道,並在過程中感受到呼吸急促,當然,迫使自己越累效果會越好。

在其中一項高強度間歇訓練(HIIT)的實驗中,同樣的一組人第一次連續跑1小時不休息,第二次是進行3次20分鐘的間歇跑,每次間歇休息10分鐘,兩次的強度都設定為最大攝(耗)氧量的55%(中等運動強度)。

實驗結果,持續跑一小時確實會讓脂肪消耗比例提高,但有違常識的是,休息10分鐘的間歇跑能讓脂肪消耗比例提升得更高!

請注意,這兩次該組人馬都是用相同強度去跑,間歇跑的那次並沒有被要求要跑得更用力。這份測量還不包括運動完的後燃效應,否則間歇跑的總體燃脂效果會再高一些。
或許你早已知道這種運動方式的諸多好處,可是HIT為什麼會比較燃脂呢?

理論上,脂肪只有在有氧狀態下才能燃燒。當你進行高強度的鍛鍊時,氧氣供應不及肌肉消耗,身體會處於無氧的運動狀態,你只能透過消耗身體中的糖分來供能。而只有在強度處於中等的有氧運動中,脂肪才能一起參與到運動耗能。

「在訓練之後,身體會自然地發熱」吧?這個現象,就叫做「運動後過耗氧量」(EPOC,Excess Post-exercise Oxygen Consumption)。也就是身體在劇烈運動後為了償還運動中的「缺氧量」或稱「氧虧」(oxygen deficit),而產生的氧氣攝入速率顯著增加。

一如字面的意思,這代表身體處於「消耗氧氣」的狀態。這個時候便有如「有氧運動」那般,身體也會燃燒脂肪。在做肌肉訓練時,身體會因為激烈的運動而陷入缺氧、缺乏能源狀態。因此在訓練之後,為了重新吸收氧氣和能量,身體便會開始作用,使得消耗的氧氣比運動前更多。

不僅如此,肌肉訓練時分泌的腎上腺素和生長激素,還具有提升脂肪消耗的作用。也就是說,肌肉訓練過後的身體,即使什麼都沒做,也會持續處於和「做有氧運動」相同的狀態。

目前已有很多關於這個現象的研究,只是由於每個人的狀況都不盡相同,因此沒有一個固定的數據。不過就平均狀態來說,在「高強度運動」後的24-48小時內,都會持續保有消耗能量的效果。可以簡單想像,在進行高強度或重量訓練時,因為需盡量用力,身體呈無氧狀態居多,此時氧氣沒有被正常攝取,運動結束後的一段時間裡,身體會以比運動前更大量的方式在攝取氧氣,這就是EPOC。

重點是,此時的供能全部來自脂肪的氧化。
這也是一般俗稱的後燃效應:運動之後,回復正常生活,身體卻仍在燃燒脂肪的狀態。EPOC的發現給了運動者一個新的啟示,爾後增肌與減脂兩件事並行不悖了!

增加EPOC的關鍵,還在於高強度、短間歇、多間歇。有間歇比無間歇的運動更能增加EPOC,而且間隔休息越短暫,EPOC增加的程度越高。這就是為什麼許多運動學者覺得HIIT燃脂效果超群的原因。

再談談每分鐘心跳數(BPM)
最大心率 = 220 - 年齡
中低強度運動心率 =(220-年齡)x 60% ~ (220-年齡)x 80%
運動心率就是運動強度的定義!

波比跳- 一種HIIT最典型的運動方式

再仔細的從生理學上說

運動最主要目的是減少多餘的能量回存到脂肪組織,防止它繼續增加,與大家常認為可以增加脂肪組織的燃燒,是完全不相同。

人體所消耗的主要能量來源為醣類與脂肪,它們分別以肝醣與三酸甘油酯的型態儲存於肌肉、脂肪組織與肝臟中,而肌肉與運動是最為相關,當我們做低度或中強度運動時(騎腳踏車、快走、慢跑),它以消耗肌肉內的三酸甘油酯為主,而做高強度(激烈)運動時,它則以消耗肌肉內的肝醣為主。

另有許多研究顯示:運動過程中消耗的熱量大多以肌肉內儲存的肝醣與三酸甘油酯為主,並非增加肌肉以外(脂肪組織)的能量消耗,這個結果與一般認為運動會增加脂肪組織的燃燒恰好完全無關。

運動可以燃燒脂肪或者運動後可以產生後燃效應而達到所謂的燃燒脂肪?

由於脂肪的燃燒是在肌肉中完成的,因此,只要在運動中把脂肪引進肌肉裡面消耗掉,食用適量的脂肪也沒關係。問題是在什麼狀況下才會把脂肪送進肌肉裡燃燒而不會送進倉庫裡貯存?關鍵就在血糖值。如果血糖值在150毫克以下就會指示脂肪送進肌肉裡燃燒;如果血糖值在150毫克以上則會指示脂肪送進倉庫貯存。 (上述的內容有提到:運動時,主要能源的消耗次序是:肌肉中的肝醣→血液中的葡萄糖→肝臟中的肝醣→血液中的中性脂肪。所以,當飯後血糖值還很高時,肌肉自然會以血糖為主要的燃料,而較少用到脂肪,因此由小腸吸收來的中性脂肪就會剩餘下來,最後只好運送到倉庫貯存。)

脂肪燃燒是脂肪氧化分解成二氧化碳和能量的過程,精確測量方式主要是氣體分析法,分析出呼吸交換率(Respiratory Exchange Ratio, RER),也就是「每分鐘二氧化碳呼出量/氧氣吸入量」。
  1. RER=0.7:能量來源為脂肪
  2. RER=0.85:能量來源為脂肪和醣類
  3. RER=1.0:能量來源為醣類
利用人吸入氧氣與吐出二氧化碳,藉由測量和計算這兩種氣體的濃度變化,可以正確推算出所消耗的脂肪、蛋白質與碳水化合物的比例。

脂肪減少是指脂肪重量減少(脂肪重量=脂肪新生細胞-脂肪死亡細胞),每年人體約有10%脂肪細胞死亡,較精確測量方式主要為:
  1. 雙能量X光吸收儀(Dual-energy X-ray Absorptiometry, DXA)
  2. 核磁共振(Magnetic Resonance Imaging, MRI)
利用X光與核磁共振,可以測量出體脂肪、肌肉、骨質密度與水分等身體組成要素。不過這兩種方式在一般民眾較不常見,大部分在醫療機構或實驗室。

了解這兩者的差別後,我們追求的應該是脂肪實質的減少,而不是脂肪燃燒多少;而脂肪重量是一個較明確且方便的指標(一般最常顯現在體脂計上)。
在2016年,台北市立大學運動科學所郭家驊教授,在《Canadian journal of physiology and pharmacology》中發表一篇研究,提到目前在運動減脂中,分為兩大派的假說:
脂肪燃燒假說(fat-burning hypothesis):藉由運動耗能方式,產生脂肪進行氧化變成二氧化碳的反應,達到減少脂肪效果。

碳氫化合物能量重新分配假說(hydrocarbon source redistribution hypothesis):運動讓骨骼肌(一般人認為的肌肉組織)的胰島素敏感度上升,提高肝醣存儲能力,依照這種方式,加強骨骼肌跟脂肪細胞搶奪碳資源的能力(大部分食物最後都會形成碳資源,包含碳水化合物、蛋白質和脂肪)。
脂肪燃燒假說的主要支持理點,為運動可以產生全身脂肪水解作用(Fat hydrolysis)。

脂肪的水解作用是由脂解酶,將脂肪分解為甘油與三分子脂肪酸,水解後的產物即甘油和脂肪酸,常被利用為合成細胞的基本成分,或在氧的存在下發生氧化作用,生成能量。

運動中雖會提高脂肪水解作用,但不需要脂肪酸氧化成二氧化碳,水解後的產物會被肌肉所吸收,進行合成修復作用。身體中的物質大部分都有酵素對應,肌肉則會先攝取脂肪酸進行修復。

其中也提到,不論有無運動(有氧運動與阻力訓練),24小時內的脂肪氧化程度都是一樣的(表1)。

 
表1,Kuo, C. H., & Harris, M. B.(2016). Abdominal fat reducing outcome of exercise training: fat burning or hydrocarbon source redistribution?. Canadian journal of physiology and pharmacology, 94(7), 695–698

.此外,文章討論內也提到燃燒脂肪需要氧氣,因此將降低提供的氧氣量,可能會使脂肪氧化作用下降,降低燃脂效果(表2)。


 
表2,游泳選手移地高山訓練(海拔2300公尺,16%氧氣量),三週時間,移地訓練組體脂肪顯著減少、肌肉量顯著增加。Chia, M., Liao, C. A., Huang, C. Y., Lee, W. C., Hou, C. W., Yu, S. H., … & Kuo, C. H.(2013). Reducing body fat with altitude hypoxia training in swimmers: role of blood perfusion to skeletal muscles. Chin J Physiol, 56(1), 18–25
.
會造成以上結果,主要原因為肌肉中的血量增加,需要更多的醣類與胰島素,肌肉能更快爭取到碳資源,達到減脂效果。
在進食前(圖1–A),脂肪細胞會轉化成碳資源給肌肉使用;
進食後(圖1–B),脂肪細胞與肌肉細胞有同等吸收能量效果;
當運動肌肉細胞損傷後(圖1–C),進食後肌肉細胞會比脂肪細胞爭取碳資源能力更高,就能減少脂肪、增加肌肉。




 
圖1,Kuo, C. H., & Harris, M. B.(2016). Abdominal fat reducing outcome of exercise training: fat burning or hydrocarbon source redistribution?. Canadian journal of physiology and pharmacology, 94(7), 695–698

.因此依照現有資訊,較支持碳氫化合物能量重新分配假說的論點。運動後減脂,應是藉由增加或活化肌肉爭奪碳資源來減少脂肪。例如:脂肪產生300大卡的脂肪酸,進食後將有500大卡的脂肪吸收碳能源,脂肪則會變大。而運動訓練後,因肌肉受損,需要碳資源修復受損細胞;因此在訓練完進食後,肌肉會奪取大部分的碳資源,進入脂肪的碳能源就減少了,脂肪就慢慢的縮小至減少。

想減脂,除了飲食攝取的多寡要控制,吃得越多脂肪取得碳能源則越高,減脂應是先控制飲食能量比例,再來增加運動,可能較容易達到真正減少脂肪效果。

此外,如果增肌減脂一起實施,增肌勢必要提供更多的碳資源給肌肉,但減脂則是要脂肪組織降低奪取碳能源的能力。飲食得在這兩種情況下拿捏好,才能讓肌肉可抓取能源,卻又不讓脂肪組織取得碳源。因此增肌減脂要同時達到可不是一件簡單的任務呀!

瘦身還有二個最重要的因素:一是基礎代謝率,它佔身體總熱量消耗的大部份(60~85%),以消耗三酸甘油酯為主,也關係到脂肪組織的增加與減少,不過此一因素不易掌控,故在此就不多做說明;另一個則是大家所熟知的飲食熱量,以及熱量回存到脂肪組織的比例,而運動剛好有助於此一比例降低。

衛生署對國人的建議熱量攝取https://www.hpa.gov.tw/Pages/Detail.aspx?nodeid=544&pid=726
metabolism 提升體循環才是重點,依衛生署對國人的建議熱量攝取,1300-1600大卡之間,如果瑜珈練習可以提升15%體循環也就是240大卡,可以維持72小時的高循環,也就是720大
卡,所以每上一次正確方式的瑜珈排序可以和一倍全糖珍奶噢!

基礎代謝率(basal metabolic rate,BMR)
美國運動醫學協會提供了以下一個公式:
BMR(男)=(13.7×體重(公斤))+(5.0×身高(公分))-(6.8×年齡)+66
BMR(女)=(9.6×體重(公斤))+(1.8×身高(公分))-(4.7×年齡)+655
簡單用1kg體重35大卡去計算就可以,20歲時是高峰,之後每10年下跌5~20%

熱量消耗有3種

  1. 基礎代謝率,佔人體總熱量65~70%
  2. 身體活動,佔人體總熱量15~30%
  3. 食物的熱效應,佔人體總熱量10%
骨骼肌率(%)=(骨骼肌重量(㎏)÷ 體重(㎏))x100
骨骼肌率的標準,男性是32%到34%,女性是28%到30%

從營養的角度來看 :

一般從健身教練聽來得都是:想要減肥,就得運動超過30分鐘,據說前30分鐘消耗的是糖,30分鐘後脂肪才開始大量消耗,所以說,如果只運動30分鐘,減肥無效。真的是這樣嗎?

說法1:運動時先消耗糖,糖用完了才動員脂肪?
答:錯!

這句話看似很有道理,糖和脂肪是人體主要的供能物質,他們都可以提供能量,運動時,糖先開始工作,糖消耗完了,自然脂肪也就開始工作了。事實上,這句話完全經不起推敲。為什麼30分鐘是分界線呢?不是60分鐘?要搞清楚是不是糖消耗完了脂肪才開始工作,我們得先搞清楚體內有多少糖,這些糖可供維持多長時間運動。

體內的糖主要是三個來源,分別是血糖、存儲在肌肉中的肌糖原和儲存在肝臟中的肝糖原。






一般來說,普通人血液內大約有5克左右的血糖,肝臟中含有100克肝糖原,肌肉中含有400克肌糖原,人體內糖由這三部分組成,他們都可以為運動提供熱量。

人體內含糖量=5+100+400=505克

1克糖分解釋放的熱量=4大卡

人體內所有糖含有的熱量=505×4=2020大卡

假定一名體重60公斤的人以6:00配速跑步,6:00配速時,每公斤體重每小時可以消耗大約10大卡熱量,這就意味著此人跑步1小時,可以消耗600大卡熱量。此人如果要完全消耗掉體內所有的糖,需要多長時間呢?

消耗完體內所有糖的耗時=2020/600=3.5小時

所以說,運動時先消耗糖,糖消耗完了才消耗脂肪,這種說法太不靠譜了,如果真要把體內糖消耗完,要足足3個多小時。這反倒說明為什麼全馬比賽時,撞牆容易發生在3-3.5小時,因為此時體內糖原消耗殆盡,就會發生明顯的體力不支。

因此,運動時先消耗糖,糖用完了才動員脂肪這種說法是錯誤的,沒有科學依據,完全經不起邏輯推理。

說法2:糖和脂肪同時供能,半小時後脂肪供能比例增加?
答:基本正確!


事實上,人體三大供能物質:糖、脂肪、蛋白質(蛋白質參與供能很少,忽略不計)都是以混合方式工作的,也就是說幾乎不存在某種活動只由糖供能,或者某種活動只由脂肪供能。只是供能比例略有差別。

在低強度活動時,脂肪供能比例相對高,糖供能比例相對低;在高強度活動時,則脂肪供能比例相對低,糖供能比例相對高。這是我們為什麼提倡減肥得做中低強度運動的原因,因為中低強度運動脂肪供能比例高。




著名運動生理學研究先驅Edward L.FOX 在《運動生理學》一書中提出,在有氧運動開始的前30分鐘時間裡,糖的消耗大於脂肪,也即糖供能比例大於脂肪,在第30分鐘時糖與脂肪的供能比例各為50%,並形成交叉,之後脂肪的供能比例增加,糖供能比例下降,這就是經典的運動後30分鐘脂肪供能比例增加的依據。

後來,大量運動科學家通過實驗確認了FOX的這一觀點,雖然有的研究發現在運動開始後30分鐘,脂肪供能比例即使上升,也不會超過50%,但多數實驗研究基本一致得出的結論是:運動開始後30分鐘,脂肪供能比例增加,有利於脂肪消耗。這種說法是靠譜的!



說法3:30分鐘後脂肪供能比增加,減脂至少運動30分鐘?
答:一半正確一半錯誤。


既然運動開始後30分鐘脂肪供能比例增加這種觀點是正確的,那麼就意味著,頭30分鐘脂肪消耗少,30分鐘以後才開始大量消耗,要減肥就得運動30分鐘以上,否則無效。真的是無效嗎?作者還是習慣用數學計算的方式來向跑友解釋清楚這裡面的道道。

1.以運動開始後30分鐘脂肪供能比例增加計算

假定一名體重60公斤的人以6:00配速跑步,跑步開始的頭30分鐘,糖供能比例為60%,脂肪供能比例為40%,30分鐘以後,糖供能比例降為40%,脂肪供能比例增加為60%(實際脂肪供能比例不會那麼高)。那麼,該人運動1小時,到底消耗了多少糖和脂肪呢?

1克糖分解釋放的熱量=4大卡

1克脂肪分解釋放的熱量=9大卡

按照前文所說,此人以6:00配速跑步1小時,可以消耗600大卡熱量。




也就是說跑步1小時,可消耗75克糖和33克脂肪,好少啊!

2.以運動開始後30分鐘脂肪供能比例沒有改變計算

如果我們假定從跑步開始直至1小時結束,糖和脂肪供能比例一直不變,也即在後30分鐘,脂肪供能比例沒有增加,一直維持糖供能比例為60%,脂肪供能比例為40%,那麼,這種情況下又消耗了多少糖和脂肪呢?





看到了嗎?經過嚴謹的數學計算,假定運動開始後30分鐘,脂肪供能比例沒有增加,相比脂肪供能比例提高20%(實際不可能提高那麼多),跑步1小時,脂肪消耗也僅僅只增加了33-26=7克,雖然提高幅度達到26%,但區區7克,也是可以忽略不計吧。

所以,運動減肥完全不必糾結頭30分鐘,還是後30分鐘,運動開始後脂肪供能比例的確增加,但只是增加而已,並不代表頭30分鐘就不消耗脂肪,也不代表後30分鐘就全部消耗脂肪,況且沒有運動開始的頭30分鐘,哪來後30分鐘呢?

因此,減脂重要的是讓身體動起來,增加熱量消耗,自然也就增加了脂肪消耗。只要是運動,都能帶來脂肪消耗。運動時間越長,能耗越多,脂肪消耗也就越多,跟運動必須持續30分鐘以上沒有必然聯繫,不是嗎?以6:00配速跑步1小時,運動量不算小了,後30分鐘脂肪供能比例增加所帶來的脂肪消耗增加也就7克!

所以說呢

1. 跑步頭30分鐘消耗的是糖,脂肪30分鐘以後才開始消耗,這種說法是錯誤的,沒有科學依據。

2. 只要開始跑步,糖和脂肪都會參與供能,供能比例與運動強度高度有關,中等強度跑步開始後30分鐘,確實脂肪供能比例會增加,但增加是有限的,所帶來的更多的脂肪消耗也是有限的。

「鐵腿」是因為乳酸堆積?

你是否也曾經跑完馬拉松或進行深蹲後的隔天,大腿肌群會產生一些痠痛感?這時後很多人都會要你進行一些小量的訓練來排除乳酸,以便能進行接下來的訓練,因此,你就會開始認為乳酸是一種會堆積在肌肉內,讓肌肉產生疲勞並限制運動的兇手,所以,乳酸是不好的物質!但乳酸真的對我們有壞處嗎?

首先,我們先從人體運動時的能量轉換這裡說起,我們都知道三磷酸腺苷(adenosine triphosphate, ATP)是運動時骨骼肌收縮的及時能量來源,不過在肌肉內所儲存的ATP大約2-3秒就會耗盡,因此,為了能讓運動持續下去;身體就會透過ATP-PC(磷化物)系統、乳酸系統(Lactic Acid System)以及有氧系統(aerobic system)這些代謝路徑,不斷的提給ATP給肌肉細胞使用。

因此,當你在進行無氧的重量訓練或是爆發力訓練動作時,身體能先透過ATP-PC(磷化物)系統來供給,當肌肉細胞內的ATP及PC及將耗盡時,乳酸系統(Lactic Acid System)就會立即被用來快速產生ATP的另一個途徑,所謂的乳酸系統(Lactic Acid System)簡單來說,就是將葡萄糖或是肌肉肝醣在細胞質經由醣解作用,分解成2分子的丙酮酸(pyruvic acid)或是乳酸(lactic acid),同時產生ATP的能量供給途徑,透過無氧糖酵解產能狀態之下,所產生的副產品就是乳酸。




所以,當你在進行某些需要大量肌力運動或訓練的當下,感受到肌肉開始產生酸且無法在進行任何一個動作時,就代表你體內的乳酸(Lactate)已經堆積到一定的數值,形成肌肉pH值的下降並造成肌肉酶活性的降低,進而形成肌肉活動的疲勞現象(急性肌肉酸痛),這時後你就可以透過強度約在最大攝氧量的35%至65%左右的輕度運動來做排除,但乳酸真的是造成肌肉痠痛的元兇嗎?

乳酸的排除效率

其實乳酸並不會長時間停留於肌肉內,在2010年針對8位耐力型運動員所做的一項研究表示,運動後大約經過60分鐘左右,血液中的乳酸濃度都會回復到運動前的水準。另外,乳酸也會釋放到血液中成為乳酸鹽與氫離子,而乳酸鹽的產生用於降低血液和肌肉中的酸度,以試圖在肌肉中維持最佳pH水平,並允許肌肉以高速率保持收縮。但當我們肌肉中的PH值開始下降氫離子開始聚集時,肌肉就會開始產生酸痛感,這時肌肉的收縮能力就會開始下降。


肌肉內的乳酸排除,根據1994年的研究報告指出在劇烈運動至疲勞後,採用輕微活動對肌肉乳酸排除有幫助,不過即使是採用完全休息的狀況,10分鐘內也能將乳酸排的乾乾淨淨。因此,對於運動後肌肉痠痛基本上跟乳酸是沒有什麼樣的相關性,比較像是延遲性肌肉痠痛(DOMS)所造成的問題。

然而,乳酸卻是肌肉、心臟和大腦的直接能量來源;身體有效地重複使用乳酸,甚至可以將乳酸穿透到肌肉的不同部位和組織之間,從訓練的角度來看,運動期間乳酸的產生會引發一系列代謝變化,進而增強肌肉氧化能力。



乳酸促進運動表現?

這將取決於運動或是鍛鍊這兩點,如果是在於肌耐力型的運動我們會希望能減少乳酸的產生,並快速的排除它,尤其是耐力型單車和跑步者來說是最好的方式,這是因為它們通常有很高的比例,能調整慢肌氧化含有大量的纖維線粒體和氧化酶,這些將有助於產生有氧能量,而不會造成乳酸的大量堆肌。

然而,從事短時間與爆發力的力量型運動員,通常因為快縮肌群被徵召導致都具有較高的糖酵解作用,而這些纖維也會自然的產生大量乳酸,因此,它們可以執行高強度運動,例如:短跑或是健力型的項目。

好的運動員會產生較多的乳酸嗎?

在奧林匹克運動中,兩名生理上不同的運動員可以達到相同的表現水平,但它們所使用的方式不同,例如:使用糖酵解系統產生能量的能力稍低,並且可能具有較低的乳酸水平,但可以通過具有稍高的有氧能力來抵消這一點,這使得它們能夠維持給定的功率。從表現的角度來看,很難說更多是否更好,因為每個人都有一套獨特的生理與代謝機制,他們通常都會通過習慣性訓練,來做這些調整!

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