运动消耗能量计算方法

　　二十多年前，国立台湾师范大学体育研究所的运动生理学实验室，即已利用Douglas 袋与Scholander气体分析仪，进行人体运动前、运动中与运动后的摄氧量与二氧化碳产生量测量。 其实，透过运动过程中的氧气消耗量与二氧化碳产生量推算，不仅可以评估运动过程的实际能量消耗，更可以用来评量运动时的脂肪与葡萄糖消耗比例。  
 
　　首先，运动参与者必须先了解到，如果人体以葡萄糖做为能量来源时，每消耗 1公升的氧气会产生 1公升的二氧化碳，也就是说，以葡萄糖为能量来源时的呼吸商(respiratory of quotient，简称RQ，体内局部组织的二氧化碳产生量除以氧气摄取量)等于 1；以脂肪为能量来源时的RQ约等于0.7；以蛋白质为能量来源时的RQ约等于 0.8。不过，人体内的组织呼吸状况评量，有其执行上的困难存在，因此，透过人体参与运动时的肺部气体交换状况(呼吸交换率，respiratory　exchange ratio，简称RER，肺部气体交换时的二氧化碳增加量除以氧气消耗量) 的测量，再加上蛋白质仅在激烈运动时，才有少量参与提供能量的现象；运动生理学研究者可以依据肺部的气体交换，评量出运动过程的能量消耗特征。

  　一般来说，人体安静休息时的RER约0.82、在极低强度(散步、慢跑、轻松骑车)运动时的RER反而下降(约0.75至0.80之间)、接近最大运动时的RER约等于1。也就是说，人体在低强度运动状态下，脂肪参与提供能量的比例较高，随着运动强度的增加，RER 也随着上升，葡萄糖参与提供能量的比例也增加；在最大运动状态下，则几乎皆以葡萄糖提供能量。当 RER等于0.85时，葡萄糖与脂肪各提供一半的身体能量需求。 　　除此之外，随着RER的上升，人体每消耗1公升氧气所能产生的能量也随着增加；例如当RER等于0.8时，人体消耗每公升氧气能够产生 4.801kcal的能量；当RER等于0.9时，人体消耗每公升氧气能够产生4.924kcal的能量；当RER等于 1时，人体消耗每公升氧气则能够产生 5.047kcal的能量。尽管最低与最高能量产生的差异不及 1﹪，但是，随着运动强度增加，逐渐提高每公斤氧气的能量消耗趋向，却也是不争的事实。

  　以下的实例，可以让您更清楚运动时的能量消耗评量。「如果您昨天花了三十分钟骑脚踏车逛街，运动时的强度是5METs(即5×3.5ml/kg/min的摄氧量强度) 运动过程中的呼吸交换率平均为 0.9，请问在骑车的三十分钟内，您共消耗多少克的葡萄糖与脂肪？」。

　　首先，必须先确定您的体重是多少公斤。如果您的体重正好是70公斤，那么三十分钟内的总氧气消耗量为 5 ×3.5ml/kg/min ×70kg ×30min＝36750ml的氧气，共消耗 4.924kcal/每公升氧气 ×36.75 公升氧气＝180.96kcal的能量(运动后的过耗氧量并不在此计算的范围内)。

  　在不考虑运动后的心跳率与耗氧量，会有缓慢下降的事实下，三十分钟的中等强度骑脚踏车运动期间，能量消耗约 180kcal左右。如果运动的过程中，蛋白质没有提供身体能量来源(只有葡萄糖与脂肪提供能量)，那么0.9的RER代表着，脂肪占身体能量来源的三分之一、葡萄糖占三分之二  ( 0.7 ×1/3 ＋ 1 ×2/3＝0.9)。也就是说， 180kcal的能量消耗中，有三分之一(60kcal)由脂肪提供能量、三分之二(120kcal)由葡萄糖提供能量。由于人体内每克脂肪约可提供9kcal 的能量，每克葡萄糖可以提供约 4kcal的能量。因此，三十分钟的骑车运动过程中，大约可以消耗6.7克(60/9)的脂肪，以及30克(120/4)的葡萄糖。

　　  如果，运动参与者以较低的强度进行运动时(例如以 4METs的强度)，使得运动时间可以轻松的增加(例如运动时间增加到37.5分钟)；再加上运动强度降低，使得运动时的平均 RER下降(假设下降到0.85)；此时，37.5分钟的运动时间内，能量消耗量仍然为180kcal左右(4 ×3.5ml/kg/min ×70kg ×37.5min＝36750ml 。 由于0.85的 RER代表着，脂肪与葡萄糖提供的能量各占身体能量来源的一半 (0.7 ×1/2 ＋ 1 ×1/2 ＝ 0.85)。因此，37.5分钟的运动过程中，大约可以消耗10克(90/9)的脂肪，以及22.5克(90/4)的葡萄糖 (虽然RER=0.85时，每公升氧气产生的能量约4.862kcal，然而36.75公升的耗氧量，仍可以消耗约 180kcal的能量)。

  　尽管，运动时的能量消耗可以透过简单的计算来评估，但是一般人在实际进行运动时的能量消耗评量时，仍然需要了解到，氧气的消耗与二氧化碳的产生，皆需要特殊的仪器进行测量，才能够建构正确的能量消耗计算基础。如果以增加
运动时能量消耗与燃烧脂肪的观点来看，似乎以强度稍低、时间延长的运动参与方式较佳。

（责任编辑：甘甜）