STEAM｜乳酸洗冤录｜星岛教室

2024-03-14 12:37

读者们可有参加香港一年一度的体坛盛事——渣打马拉松？若没有参加，可有试过做完运动后，感觉身体总是很疲累，或是手脚肌肉酸痛？读者们又可有听过「跑步后手脚肌肉疼痛，是因为乳酸堆积」？痛的根源真的是乳酸作怪？

一切从高能量分子说起

「三磷酸腺苷」（Adenosine Triphosphate，简称ATP）是一种高能量分子，在细胞内起着重要的能量转移和储存的作用。它是生物体内的主要能量储存和传递分子。通过水解和合成过程，ATP能够在细胞内循环利用，提供细胞所需的能量。

运动就是身体各部分肌肉的协调与收缩，而肌肉收缩时需要能量。而这能量的来源便是透过分解一个含高能量分子ATP而产生。因此，如果身体能够不断地提供足够ATP，肌肉便可以不停和迅速地收缩，但ATP是怎样在人体内产生的呢？人体内有3个主要的能量系统，它们在不同的运动强度和持续时间下提供能量。

1. 磷酸肌酸系统

（ATP-PC System）︰
这个能量系统提供的能量是短暂且高强度的，适用于短时间的爆发性运动，如举重、短跑和跳跃。当我们需要迅速释放能量时，这个系统会迅速分解储存在肌肉中的磷酸肌酸（PCr），生成三磷酸腺苷（ATP）。这个过程不需要氧气，因此被称为「无氧代谢」。然而，磷酸肌酸储存量有限，只能提供数秒至约10秒钟的能量。

2. 乳酸系统

（Lactic Acid System）︰
又称为「无氧糖酵解」，当我们进行如快速冲刺或高强度持续运动时，我们的身体无法及时提供足够的氧气给肌肉细胞进行能量产生。在这种情况下，我们的身体会通过分解肌肉中的「肌醣」（Muscle Glycogen）及肝脏中的「肝醣」（Liver Glycogen）来产生小量的能量。这过程产生乳酸（下图）作为副产物，因此被称为「乳酸系统」。乳酸系统可提供一段时间内中等强度运动所需能量。

3. 带氧系统

（Aerobic System）︰
　又称为「有氧代谢」，当我们进行长时间、低至中等强度的运动，如慢跑、游泳和骑自行车时，我们的身体能够提供足够的氧气给肌肉细胞进行能量产生。在带氧条件下，葡萄糖和脂肪会被分解，生成ATP。这个过程效率较高，可以提供持久而稳定的能量供应。带氧系统的能量产生速度较慢，适用于长时间运动。这也解释了为甚么带氧运动要做30分钟以上才能有消脂效果。

运动时，这3个能量系统交互作用，根据运动的特点和强度来提供能量。我们可通过训练和调整运动强度来优化能量系统的使用，以达到更好的运动效果和健康状况。

乳酸导致肌肉疲劳？

正如前文所述，乳酸是乳酸系统中产生的物质。当我们进行高强度运动时，身体需要能量。然而，当氧气供应不足时，身体就会进行无氧代谢，这个时候乳酸就会产生。在运动强度较低的情况下，身体主要使用有氧代谢来提供能量，只会产生很小量乳酸，而且身体可以很容易地将它代谢。但当乳酸的产生速度超过身体的排出速度时，乳酸就会堆积在身体内，形成「乳酸阈值」（Lactate Threshold）。

科学家观察到，当运动产生疲劳的时候，肌肉中通常都会存在大量的乳酸。也因为这个现象，让人们普遍误会乳酸就是导致肌肉疲劳的原因。

痛的真相

近代的科学研究表明，乳酸其实只是一个现象或结果，并非直接导致肌肉疲劳和酸痛的元凶。研究指，肌肉酸痛很可能是由于剧烈运动后，肌肉微小损伤引起的炎症反应，称为「延迟性肌肉酸痛」（Delayed Onset Muscle Soreness，简称DOMS）。当肌肉有这些微型受伤，破坏了肌肉纤维和结缔组织之间的蛋白质结构，便会造成组织发炎，影响到附近的感觉神经与压力感受器，因此就带来了酸痛的副作用。

当我们所进行的运动量超过了身体目前所能负荷的范围，例如长距离跑步时，便容易发生延迟性肌肉酸痛。此外，还有另一证据支持乳酸不是痛的元凶。许多研究已指出，由于乳酸的代谢速度很快，故纵使进行耐力型运动后60至90分钟内，运动员血液中的乳酸浓度亦回复到运动前的水准。因此，「跑步后手脚肌肉疼痛，是因为乳酸堆积」，是错怪了乳酸。

暂别乳酸

那如何可改善乳酸的影响力？就是促进乳酸的代谢。运动后进行「冷却运动」（cool down）和伸展，有助于促进乳酸的代谢。而运动后要有适当及充足的休息，睡前进行轻柔按摩，都可促进血液循环，加速代谢肌肉中积累的乳酸。最后一个秘诀就是运动后要多喝水，通过增加体内水分，便可以加快体液的代谢率。笔者在冬天完成跑步训练后，最爱喝一杯热柠檬茶，喝热茶不但可以促进血液循环和有驱寒作用，最重要是因为柠檬中的柠檬酸可以促进代谢，而摄取天然维生素能够使身体更快地恢复能量，减少疲劳的感觉。

乳酸助跑得更快更远

笔者初学跑步时，在稍微高强度的配速下，大约跑了10分钟左右，可能就会心率爆表，逼不得已要停下来。这是因为当时身体排乳酸的能力还未足够，要达到跑得更快的配速，坚持跑得更远，就要使排乳酸机制变强，让乳酸累积的速度变慢，提升自己的乳酸阈值。一般来说，受过训练的运动员的乳酸阈值较一般人高，并且越接近最大摄氧量。

小思考，大智慧

如何可粗略估计自己的乳酸阈值心率？
乳酸阈值跑步训练是进阶跑者流行的训练方法。你知道个中的方法和原理吗？

参考答案

要估算出乳酸阈值，基本上都必须进入实验室，但有经验的运动员可以运用一个简单方式来粗略估计自己的乳酸阈值心率。运动员需要一个心率监测器和一个秒表，并进行如跑步、骑自行车、游泳或其他可持续30分钟以上的耐力型运动。当运动时的首10分钟内达到峰值与持续强度后，在接下来的20分钟内每分钟记录一次心率，而当中的平均心率就是你在乳酸阈值下的估计心率。
间歇乳酸阈值训练︰跑者每周2次以乳酸阈值心率的95%至105%，可以按个人能力快跑800至1500米，进行3至5次约10分钟的高强度间歇训练，间隔之间休息大约2至3分钟。短恢复时间是为了不让乳酸浓度降得太多，以助训练提升乳酸阈值。

连续乳酸阈值训练︰跑者每周2次以乳酸阈值心率的95%至105%，进行1次20至30分钟的训练；并每周增加10%至20%的训练量以取得提升。

文：仁济医院罗陈楚思中学校长杨佩珊、仁济医院罗陈楚思中学副校长叶慧敏

本栏逢周四刊登，由教育评议会邀请资深中小学老师、校长及大学讲师撰稿，旨在为学生提供多元化的STEAM学习材料，引发学生探求知识的兴趣，将学习融入生活，培养学生的世界观、敏锐的触觉、积极学习的态度。