固定強度與變動強度運動對能量代謝之影響
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(2) 2. 為運動後超額攝氧量(excess postexercise oxygen consumption, EPOC) (Gasser & Brooks, 1984)，因此有必要視為運動的總能量消耗之一，故每次 參與運動的總能量消耗，是運動期與恢復期的能量消耗加總。Schuenke, Mikat, and McBride (2002) 認為在一個成功的減重計畫中，EPOC 量與持續 時間也被視為不可或缺的一部分。 過去，多數研究以固定強度的有氧運動來進行研究，認為在相同運動 的能量消耗之下，運動強度是影響 EPOC 的重要因素之一（楊忠祥、林正 常，1999；Laforgia, Withers, & Gore, 2006）。然而，變動強度是否影響恢 復期的 EPOC，以及與固定強度比較是否有較多的能量消耗？因此，有必要 針對固定強度與變動強度在運動中與恢復期的代謝反應與能量消耗加以比 較與探討，以作為體重控制計畫之參考。 二、. 問題背景 長時間的有氧運動一直以來是體重控制者選擇從事減重計畫中的最佳. 模式，也是一種簡單且容易在生活週遭進行的運動。自從 Gasser and Brooks (1984) 提出〝運動後超額攝氧量〞(EPOC)後，許多學者對此議題感到興趣， 開始研究運動強度與運動時間對 EPOC 的影響，甚至不同運動類型的效果， 並深入分析影響 EPOC 的因素。Laforgia 等 (2006) 綜合文獻指出，在不同 運動強度之下，高強度運動後的 EPOC 量比低強度運動來的多，且 EPOC 持續時間較長(Laforgia, Withers, & Gore, 2006)，因為高強度運動的身體負荷 較大，對身體內部平衡造成較大的干擾，所以需要較長時間恢復；在不同 運動時間之下，運動時間越長造成 EPOC 持續時間也越長而 EPOC 量越多 (Quinn, Vroman, & Kertzer, 1994)。 楊忠祥與林正常（1999）比較在相同的運動時間與能量消耗下，不同 ‧ ‧ 強度的有氧運動（50% VO2max × 33 分鐘和 70% VO2max × 22 分鐘），發 現高強度運動後恢復期的能量消耗高於低強度運動，並認為乳酸的排除是.
(3) 3. 影響的因素之一。此外，Bahr (1992) 總結其研究在相同運動期的能量消耗 之下，運動強度的影響顯得比運動時間來的重要，並指出高於運動強度（50% ‧ VO2max）的長運動時間，EPOC 量與持續時間才會有明顯增加與延長。EPOC 被認為是運動後的生理反應所造成，如：血液和肌肉中的氧氣再飽和、腺 嘌呤核苷三磷酸和磷酸肌酸(adenosine triphosphate-phosphocreatine, ATP-PC) 的補充、乳酸的移除、體溫的升高、呼吸循環與換氣量的工作量上升，以 及三酸甘油酯/脂肪酸循環(triglyceride/fatty acid cycle, TG/FA cycle)、兒茶酚 胺(catecholamines)等激素刺激的影響 (Børsheim & Bahr, 2003; Laforgia 等，2006)。 Kang 等 (2005) 比較固定強度(67% HRmax)與變動強度的腳踏車運 動，研究發現變動強度在恢復期的心跳率、血乳酸值與 EPOC 皆高於固定 強度。Kang 等 (2007) 讓受試者在相同的 30 分鐘運動時間之下，比較反覆 變動強度(50-100W、100-50W、25-125W)與固定強度(75W)運動，結果發 現反覆變動強度運動在後恢復期的攝氧量皆顯著高於固定強度運動，與 Kang 等 (2005) 的結果一致，皆認為固定強度與變動強度運動中的生理與 代謝反應沒有差異。然而，在反覆變動強度的 EPOC 則沒有差異，與過去 對 EPOC 的研究略有不同。Gore and Withers (1990) 指出高強度運動的 EPOC 高於低強度運動，所以變動強度運動結束在高強度可能有較高的 EPOC 量，而 Kang 等 (2007)的研究未能獲得相似的結果可能是變動強度的 範圍太接近、反覆變化頻繁或每階段的強度持續時間太短。此外，Kang, ‧ Schweitzer, and Hoffman (2003) 比較強度次序運動（50% VO2max ×15 分鐘 ‧ -70% VO2max ×15 分鐘），發現高變低強度運動中氧化較多的脂肪。而 Egan and Head (1999)則認為在運動後期短暫提高強度的能量消耗比運動初期提 高強度來的多，且脂肪利用也有較多的趨勢。然而，對於變動強度在運動 中的能量代謝是否有差異也仍無一致的結果，與固定強度運動的比較更是.
(4) 4. 未知的謎。 雖然研究已證實固定強度與變動強度在運動中的代謝反應沒有差異， 但目前在恢復期的能量消耗結果仍是不一，並且尚未研究將運動中與恢復 期一並探討。就目前的有氧運動研究中，仍然沒有研究針對固定強度與變 動強度運動對代謝反應與能量消耗的影響作探討。因此，本研究的目的是 以能量消耗的觀點，在相同運動時間之下，比較固定強度與變動強度運動 的能量代謝是否有差異。. 三、. 研究目的 本研究之主要目的是以能量消耗的觀點，探討在相同運動時間之下，. 進行平均強度相同的固定強度與變動強度運動對能量代謝的影響。. 四、. 名詞操作性定義. （一） 固定強度運動（constant intensity，CON） ‧ 以 65% VO2max 運動強度的相對速度在跑步機運動 30 分鐘。 （二） 高變低強度運動（high to low intensity，H-L） ‧ 指三種強度組合的運動，在運動開始先以 65% VO2max 的強度進 ‧ 行 10 分鐘後，提高至 80% VO2max 的強度再進行 10 分鐘後，再降低 ‧ 至 50% VO2max 的強度進行 10 分鐘，運動時間共為 30 分鐘且不間斷。 （三） 低變高強度運動（low to high intensity，L-H） ‧ ‧ 先以 65% VO2max 的強度進行 10 分鐘後，降低至 50% VO2max ‧ 的強度進行 10 分鐘後，再提高至 80% VO2max 的強度進行 10 分鐘。 （四） 運動後超額攝氧量（EPOC） 運動結束後，恢復期的攝氧量超過安靜時的攝氧量總和。先將所 得的資料，依據該次安靜時的攝氧量來斷定 EPOC 的結束時間，將此 時段的恢復期攝氧量減去安靜時的攝氧量求總和。計算方式如下：.
(5) 5. Σn(恢復期攝氧量-安靜時的攝氧量)=EPOC，n 表示恢復期攝氧量 回到安靜狀態的時間。 （五） 代謝反應 本研究的代謝反應指受試者在運動中與恢復期的攝氧量、換氣 量、心跳率、呼吸交換率、體溫與自覺努力程度。 （六） 能量消耗 將運動過程中的攝氧量(ml/kg/min)轉換成絕對攝氧量(L/min)，每 公升氧氣消耗量 4.85 kcal (Howley and Franks, 2003)。計算方式如下： 絕對攝氧量(L/min) × 4.85 kcal × 運動時間(30min) （七） 能量消耗來源 將每分鐘的攝氧量與呼吸交換率，依據 Mcardle, Katch, and Katch (1996)非蛋白質呼吸交換率(R 值)對照表，計算出每分鐘的脂肪與碳水 化合物所佔的比例。該表中 RER 最低為 0.7，最高為 1.0；因此本研 究中凡 RER 低於 0.7 者均以 0.7 計算，高於 1.0 均以 1.0 計算。. 五、. 研究範圍及限制. 本研究受限於經費，僅以 12 名的健康男性大學生為研究對象，如將此 結果推論至其他族群，可能因年齡、性別與個體差異等因素影響而造成誤 差。. 六、. 研究的重要性. 現今對於固定強度與變動強度的代謝反應仍有許多缺乏之處。本研究 的目的在相同運動時間之下，比較固定強度與變動強度運動對能量代謝之 影響，並藉由運動中與恢復期的代謝反應來解釋造成能量消耗的差異。.
(6) 6. 第二章、 第二章、文獻探討 本章主要分為下列四部分加以敘述：一、有關運動後超額攝氧量；二、 運動後超額攝氧量的形成因素；三、運動強度與時間對 EPOC 之影響；四、 固定強度與變動強度運動之能量代謝；五、本章總結。 一、. 有關運動後超額 有關運動後超額攝氧量 超額攝氧量 當個體從事任何運動時，體內恆定(homeostasis)受到干擾所致，在運動. 中利用較多的氧氧來增加能量消耗，而運動為了恢復體內恆定，因此運動 後恢復期的攝氧量比安靜休息狀態時來的多，此現象稱為運動後超額攝氧 量 (EPOC) (Gasser & Brooks, 1984) （圖 2-1-1）。 早期 Hill and Lupton (1923) 提出〝氧債〞(oxygen debt)來解釋這個現 象，認為運動後恢復期的攝氧量是用來償還運動初期〝氧不足〞(oxygen deficit)，也被視為無氧能力的指標之一。之後 Margaria, Edwards, and Dill (1933) 加以修正〝氧債〞的概念並分為非乳酸性氧債 (alactacid)以陡峭曲線 代表(大約 2～3 分鐘)與乳酸性氧債 (lactacid)以較緩慢下降的曲線代表(持 續數十分鐘以上)。前者用來恢復肌肉組織中的磷化物系統再合成，後者則 用來氧化運動中生成的大量乳酸、肌醣的恢復 (Brooks, 1986) 。 氧不足(oxygen deficit) 運動後超額攝氧量(EPOC) 安靜攝氧量 圖 2-1-1 運動後超額攝氧量示意 運動後超額攝氧量示意圖 然而，先前 Hill and Lupton (1923) 提出的〝氧債〞，表示的內容與現 今運動後生化代謝的機轉，有所矛盾與不合理之處。Knuttgen (1970) 指出 運動後的攝氧量顯著高於氧不足，而 Gore and Withers (1990) 比較不同時 間、不同強度運動後的 EPOC 與氧不足之比例研究，不論在那一個運動強 度或運動時間後的 EPOC 與氧不足的比值，皆顯示大於 1，並且其比值隨運.
(7) 7. 動強度增加或運動時間延長而變大，也說明 EPOC 量並不完全償還運動初 期的氧不足，因為 EPOC 顯著高於氧不足。此外，在〝氧債〞的較緩慢部 分，認為乳酸被轉化成葡萄糖的觀點，後來未能得到研究的支持，Bangsbo (1991) 指出大部分乳酸被組織氧化，只有少量乳酸被轉化為葡萄糖，即使 在安靜狀態注射乳酸到人體也不會增加安靜的攝氧量。Wong and Harber (2006) 的研究顯示體重正常的男性在運動後的 EPOC 回到安靜休息狀態 時，乳酸尚未恢復至安靜正常值。顯然 EPOC 在時間上不能與乳酸的消除 保持一致，在數值上與氧不足也不相等，更不是〝氧債〞所說的大量乳酸 轉化為葡萄糖所產生的因果效應。因此，Gasser and Brooks (1984) 提出〝運 動後超額攝氧量〞(EPOC)的概念，以避免對〝氧債〞說法的誤解。 在短時間的運動後，體內的能量供應物質大致恢復且體內恆定干擾較 小，因此 EPOC 可能只維持數十分鐘的時間，即回到安靜休息時的攝氧量。 然而，在長時間的激烈運動後，體內恆定受到較大的干擾，荷爾蒙的提升、 甚至肌肉纖維受損 (Viru, 1996) 以及與體內的某些能量代謝物質需要長時 間的恢復有關，如肝醣的儲存，導致 EPOC 持續數小時之久。然而，造成 EPOC 的因素甚多，迄今仍有許多爭議。 今日以能量消耗的觀點看待 EPOC，運動強度與時間會影響 EPOC 量 與持續時間，重點也逐漸探討運動後恢復期的能量代謝，甚至運動對 24 小 時的能量代謝反應，透過各種研究探討與比較恢復期的能量代謝之成因與 比例，進一步指出增加能量消耗與脂肪的持續使用，深入了解影響 EPOC 的因素與恢復期的能量代謝對於體重控制的重要性。. 二、. 運動後超額攝氧量的形成因素 運動後超額攝氧量的形成因素 人體從安靜狀態到開始運動，此時身體的有氧系統尚未有足夠氧氣供. 能，而迅速動員肌肉組織中的 ATP-PC 系統與醣解作用當作能量來源，所以 產生較多的乳酸。直到進入穩定狀態，有氧能量系統才漸漸提供能量，由.
(8) 8. 粒線體消耗氧氣提供能量 (Wilmore & Costill, 1999) 。因此，運動後必須補 充這些在運動中被消耗的氧氣與 PC 含量，並移除運動中生成的乳酸，所以 在恢復期有較多的攝氧量 (Hermansen, Garandmontagne, & Mahlum, 1984)。EPOC 形成的因素眾多，很難細分每一因素所消耗的氧氣多寡，大 致如下分類並說明： （一） 血紅素與肌紅蛋白的氧氣再飽和 血液中約有 99%的氧經由與血紅素化學性的結合運送，而存在於 骨骼肌與心肌內的肌紅蛋白也是一種能與氧結合的蛋白質，其作用為 在肌肉細胞與粒線體中間來回運送氧氣。當開始運動時，血紅素與肌 紅蛋白上裝載的氧氣，可優先提供肌肉對氧的需求。在運動結束後， 攝取超過休息時所需的氧氣，須先補充肌紅蛋白的氧氣，而這些補充 氧氣的過程只需要幾分鐘，且造成的 EPOC 量也不足 1 公升 (Bahr, 1992) 。 （二） ATP-PC 系統的再補充 ATP 是供給人體運動能量的唯一直接能源，其中以 ATP-PC 系統 供能最快速。PC 分解釋放能量，提供 ADP 重新合成 ATP，由於肌肉 細胞只能儲存少量的 PC，因此運動強度的高低會影響肌肉內 PC 的含 量。Harris, Sahlin, Nylind, and Hultman (1976) 指出運動後 PC 的生成 量呈曲線性，與 EPOC 量所繪製的圖相似。恢復期細胞的粒腺體內生 成過多 ATP 時，肌酸即與 ATP 反應並以 PC 形式儲存，補充 ATP 是 一種耗能的重新合成過程。當運動強度越高，運動初期造成的氧缺越 大，ATP-PC 系統供能也越多 (Scott, 2006) ，所以在恢復期需要較多 的氧氣來補充 PC。 （三） 呼吸循環的工作量提升 運動時呼吸循環的工作量大大提升，運動後這些系統未能立即回.
(9) 9. 到安靜休息狀態，如運動後恢復期的心跳率、血流量與換氣量等。恢 復期的呼吸肌與心肌仍持續收縮，導致攝氧量提升 (Bahr, 1992) 。運 動後肌肉的血流仍持續提高一段時間，而血流持續的範圍可能在局部 的鈉、鉀離子濃度的不平衡與肌肝醣消耗的數量有關 (Bangsbo & Hellsten, 1998) 。當運動強度越高時，呼吸循環系統的工作量越大， 恢復時間相對也會較長。 （四） 乳酸的排除 開始運動的初期，由於能量需求的時間效率提高，肌肉不得不透 過糖解作用產生乳酸的方式來迅速產生能量，此時血乳酸的濃度即會 顯著的上昇；如果，運動的強度不高，幾分鐘後，肌纖維中粒腺體的 氧化作用即會活化，此時，糖解作用降低且血乳酸即不會再上升，甚 至會有下降的情形出現。運動中生成的乳酸會被移出到血液 (Bangsbo, Gollnick, Graham, & Saltin, 1991) ，而在血液中的乳酸只有 少部分被運送到肝臟，並經由醣質新生作用 (gluconeogenesis)轉化成 葡萄醣 (Brooks & Gasser, 1984) ，其他則成為有氧能量代謝的來源。 所以恢復期的攝氧量有部分用於乳酸代謝及氧化，可以解釋部分的 EPOC 量。 （五） 身體溫度的上升 激烈運動後肌肉的溫度會上升並持續數小時。Hagberg, Hickson, Ehsani, and Holloszy (1980) 指出運動後恢復期會因為體溫的上升而 提高代謝率，並且增加攝氧量 (Brooks & Gasser, 1984) 。體溫隨運動 強度或時間逐漸升高，導致粒線體內氧化酶的活性增加，使粒線體的 能量產生率提高。 （六） 賀爾蒙作用的影響 運動後會提高三酸甘油脂/游離脂肪酸循環與脂肪的使用 (Wolf,.
(10) 10. Klein, Carraro, & Weber, 1990) ，而兒茶酚胺 (catecholamines)是調節 這些過程的重要因子。透過 β 接受器的作用刺激脂肪分解(Webber & Macdonald, 1993)，增加運動後游離脂肪酸濃度。正腎上腺素造成細 胞膜有利於鈉、鉀離子的通透性 (Horwitz, 1979) ，增加鈉鉀幫浦作 用，這些作用都需要消耗能量，為了產生足夠的 ATP，細胞需消耗較 多的氧氣，所以造成 EPOC。Bohr, Hansson, & Sejersted (1990) 指出受 質循環的提高而導致能量消耗的增加，可以解釋持續長時間的 EPOC。而吳柏翰（2003）指出高強度的阻力運動後可以從呼吸交換 率推算能量來源的使用比例，以脂肪較佔優勢。. 三、. 運動強度與時間 運動強度與時間對 強度與時間對 EPOC 之影響. (一) 運動強度對 EPOC 之影響 Segal and Brooks (1979) 以 11 名男性受試者進行 2 分鐘、不同強度的 ‧ 腳踏車運動(55%、95% VO2max)，結果顯示高強度運動後的攝氧量比低強 度運動多出了 2.3 公升，且皆顯著高於運動前的安靜攝氧量，運動後的攝氧 量在 30 分鐘內皆恢復至安靜休息值。Gore and Withers (1990) 以不同運動 強度與時間的交互研究，也指出在相同的運動時間下，進行越高強度的運 動後，EPOC 量越多且 EPOC 持續時間更久。Bahr (1992) 已說明運動強度 與 EPOC 量有一個清楚的關係存在，讓受試者以 80 分鐘的固定時間進行不 ‧ 同強度的跑步運動，結果發現高於 50% VO2max 的運動強度，造成 EPOC 持續時間超過數小時之久，並指出運動強度與 EPOC 量之間呈指數曲線上 升的關係。Bahr and Sejersted (1991) 研究指出運動強度可以影響 EPOC 量 與 EPOC 持續時間，因此高強度運動後的 EPOC 所形成的面積比低強度運 動後的 EPOC 來的大。 ‧ Smith and McNaughton (1993) 以不同強度(40%、50%、70% VO2max) 的腳踏車運動 30 分鐘，研究發現當運動強度越高，EPOC 量也隨著越多，.
(11) 11. ‧ 且 EPOC 持續時間相對較長。此外，若以 70% VO2max 的運動強度進行 20 ～40 分鐘的運動，發現 EPOC 持續時間皆不超過 1 小時，而 EPOC 量約為 3.5～8.6 公升 (Almuzaini, Potteiger, & Green, 1998 ; Short & Sedlock, 1997 ; Quinn, Vroman, & Kertzer, 1994)。 (二) 運動時間對 EPOC 之影響 Bahr, Ingnes, Vaage, Sejersted, and Newsholme (1987) 以相同強度進行 不同時間（20、40、80 分鐘）的腳踏車運動，研究發現運動持續時間越長 則 EPOC 量越多，且 EPOC 持續時間比短時間運動後來的長。在 Chad and Wenger (1988) 的研究中，以相同強度進行不同時間的腳踏車運動後比較， 運動時間越長則 EPOC 量越多，且 EPOC 持續時間較長，同時指出 EPOC 量與運動時間呈線性上升的關係。此外，Gore and Withers (1990) 以不同強 ‧ 度（30%、50%、70% VO2max）與不同運動時間（20、50、80 分鐘）進行 比較，也發現相似的關係，因此更確定運動時間與 EPOC 量的線性關係。 ‧ 然而，唯有在 30% VO2max 的運動強度下，運動時間長短不會影響 EPOC 量，且 EPOC 持續時間皆短於 1 小時，因此 Gore and Withers (1990) 認為運 動強度須達到某一閾值，才會隨著運動時間的長短而影響 EPOC 量與持續 時間。 ‧ Quinn, Vroman, and Kertzer (1994) 以 70% VO2max 的運動強度進行不 同運動時間(20、40 和 60 分鐘)的跑步運動，結果發現 60 分鐘運動後的 EPOC ‧ 量顯著大於 20、40 分鐘。Imamura 等 (2004) 以 60% VO2max 的運動強度 進行不同時間(30、60 分鐘)的研究，研究發現 60 分鐘的運動後 EPOC 量是 30 分鐘後的 2 倍，且 EPOC 持續時間將近 2 小時，並說明 EPOC 持續較長 ‧ 時間則消耗更多的熱量。所以，當運動強度高於 50-60% VO2max，運動後 的 EPOC 才會隨運動時間的長短而受到影響。 有許多研究將運動時間分段進行，結果發現分段運動後的 EPOC、恢.
(12) 12. 復期的能量消耗顯著高於單次連續運動。Almuzaini, Potteiger, and Green ‧ (1998) 以 70% VO2max 的運動強度進行單次 30 分鐘與 2 次 15 分鐘的腳踏 車運動，結果發現分段運動組的 EPOC 量為 7.4 公升，單次運動組為 5.3 公 ‧ 升。劉亦陞與謝伸裕（2007）以 60% VO2max 的運動強度進行單次長時間 (1 次×30 分鐘)與多次短時間(3 次×10 分鐘)對能量消耗之影響，結果發現 多次短時間運動後的 EPOC 量為 12.1 公升，單次長時間為 4.8 公升，分段 次數越多所累積的 EPOC 越多。此外，傅麗蘭與陳毓君（2005）的研究， 比較連續性與間歇性行走運動對 EPOC 之影響，同樣指出間歇性運動較連 續性運動累積更多的 EPOC。分段運動的能量消耗較多是因為累積多次恢復 期的攝氧量所造成的效果，且證實運動時間只會影響 EPOC 持續時間 (Darling, Linderman, & Laubach, 2005) 。 從文獻得知分段運動的能量消耗多於單次運動，主要原因在運動後恢 復期的攝氧量。分段運動可以累積較多段的 EPOC 量而增加總能量消耗， 並且容易在忙碌的日常生活中進行。在相同強度下運動，運動時間只會影 響 EPOC 持續時間，將運動分段進行，無論在 EPOC 量或持續時間的累積 皆會高於連續性運動。而此模式的運動與持續性運動在其他的運動效益是 否能達到相同的效果，則需要更多的研究探討。 (三) 運動強度與時間的組合對 EPOC 之影響 以能量消耗的觀點來說，在運動期的能量消耗相同時，運動強度與時 間的組合也會影響 EPOC 的變化。楊忠祥與林正常（1999）控制運動期的 能量消耗達 170 kcal，探討不同運動強度與不同運動時間之組合(50% ‧ ‧ VO2max ×33 分鐘和 70% VO2max ×22 分鐘)對 EPOC 與能量消耗的影響， 結果顯示高強度運動後的 EPOC 顯著高於低強度運動，恢復期能量消耗分 別為 15.03 和 9.89 kcal。Sedlock, Fissinger, and Melby (1989) 的腳踏車運動 ‧ ‧ 研究，以 300 kcal(75% VO2max ×20 分鐘和 50% VO2max ×30 分鐘)的運動.
(13) 13. 量進行比較，結果發現高強度運動後的 EPOC 量與持續時間皆顯著高於低 強度運動組，兩者之恢復期能量消耗分別為 29 和 14 kcal，並指出運動強 度是影響 EPOC 量與持續時間的重要因素。Phelain, Reinke, Harris, and ‧ ‧ Melby (1997) 以跑步消耗 500 kcal(50% VO2max ×78 分鐘和 75% VO2max ×51 分鐘)進行比較，指出高強度運動組 EPOC 量顯著大於低強度運動組， 且高強度運動後的 EPOC 持續時間超過 3 小時，然而低強度運動組低於 3 小時，兩者之能量消耗分別為 43.2 和 23.0 kcal。 由此可知，當運動期的能量消耗相同時，運動強度與時間的組合會造 成 EPOC 的差異，且運動強度對 EPOC 的影響遠大於運動時間。此外，運 動期的能量消耗越多，恢復期的能量消耗也越多。因此，在運動期的能量 消耗相同時，運動強度是造成 EPOC 量越多與持續時間越長的關鍵因素。. 四、. 固定強度與變動強度運動之 固定強度與變動強度運動之能 運動之能量代謝 關於運動中能量來源的使用比例已有相當多的研究。然而，不同強度. 組合或變動強度的運動也是值得探討，在許多的運動中也很普遍，如腳踏 車、跑步、游泳等，甚至球類等其他運動項目。在健身房的飛輪、跑步機 等器材，使用者可以隨時改變當下的運動強度，達到運動增加能量消耗的 效果。 Egan and Head (1999) 探討 60 分鐘的不同強度組合運動之次序(50% ‧ ‧ ‧ VO2max ×5 分鐘-75% VO2max ×15 分鐘-50% VO2max ×40 分鐘)對能量代謝 的影響，結果發現兩組的總能量消耗達顯著差異，差別在運動後期短暫提 高強度的能量消耗比運動初期提高強度來的多，且使用脂肪也有較多的趨 勢。Kang, Schweitzer, and Hoffman (2003) 也進行類似強度組合(15 分鐘 ‧ ‧ ×50% VO2max-15 分鐘×70% VO2max)運動，研究中兩組之運動期的能量消 耗相同，發現高變低強度運動的總脂肪氧化量比低變高強度運動來的多， 因為高變低強度運動在低強度時消耗較多的脂肪，與 Egan and Head (1999).
(14) 14. 的結果不一致，還需要進一步深入探討。 Kang 等 (2005) 的研究，在相同時間之下，探討固定強度(67% HRmax) 與變動強度對運動中的代謝反應，結果指出運動期的能量消耗相同，變動 強度運動的呼吸交換率偏高並達顯著差異。在運動後恢復期，變動強度運 動的平均攝氧量與心跳率皆顯著高於固定強度運動，特別是運動後恢復初 期所累積的攝氧量大於固定強度運動，分別為 10.1 與 7.75 公升，所以變動 強度運動造成的 EPOC 量較多，可能與在變動強度運動的後期進行間歇高 強度衝刺有關，在運動終止時產生較多的乳酸。然而，在 Kang 等 (2007) 的 研究中，假設不同反覆變動強度運動會導致體內恆定受到較大的干擾，並 且造成較多的 EPOC。讓受試者在相同能量消耗及運動時間之下，進行不同 反覆變動強度(50-100W、100-50W、25-125W)與固定強度(75W)的腳踏車 運動比較，研究發現固定強度運動在恢復期的攝氧量顯著低於不同反覆變 動強度運動，也證實不同反覆變動強度運動可以造成體內恆定受到較大的 干擾。然而，運動終止時維持在高強度或低強度，恢復期的攝氧量似乎不 會受到影響，所以不同反覆變動強度運動在恢復期的攝氧量變化是一樣 的，可能是使用的強度變化範圍太接近、反覆變化頻繁或每階段的強度持 續時間短有關。 從上述可知變動強度運動後的 EPOC 會高於固定強度運動，可能與運 動結束時的強度有關。然而，變動強度運動的能量代謝之研究結果仍不一 致，並且尚未有研究證實變動強度運動（H-L 與 L-H）對運動中的能量消耗 及 EPOC 之影響，因此需要進一步探討研究來說明。.
(15) 15. 五、. 本章總結. 綜合上述文獻之整理，並歸內出以下四點： （一） 早期的〝氧債〞概念，誤認為恢復期的攝氧量是為了補足運動剛開 始的氧不足現象。至今以〝運動後超額攝氧量〞(EPOC)一詞表示，避 免誤解恢復期攝氧量高於安靜水準的狀態。此外，恢復期的能量代謝 也是值得探討與研究。 （二） 藉由運動後的代謝反應來解釋 EPOC，似乎仍無法完全解釋造成此 現象的各種因素，畢竟不是單一反應而是彼此相互影響。就目前所知 EPOC 形成的因素如上述，特別是持續較長時間的 EPOC 可能與脂肪 酸的利用、粒線體的呼吸作用及許多激素的作用有關係。 （三） 運動強度與 EPOC 量呈指數上升之關係，運動時間與 EPOC 量呈線 ‧ 性增加的趨勢。此外，研究顯示超過 50% VO2max 的運動強度時， EPOC 才會產生持續時間較長的效果。運動強度對 EPOC 的影響比運 動時間更顯得重要，而進行分段運動，也可以累積多段的 EPOC，而 造成較多的能量消耗。 （四） 變動強度運動在能量代謝上之影響，研究結果仍不一致。變動強度 運動後的 EPOC 顯著高於固定強度運動，可能與體內恆定的干擾程度 較大有關。然而，對於 H-L 與 L-H 對 EPOC 之影響，受限於文獻資 料的不足且至今沒有直接研究證實。因此，本研究探討固定強度(CON) 與變動強度運動(H-L & L-H)對能量代謝的影響。.
(16) 16. 第三章、 第三章、研究方法與步驟 一、 受試對象 本研究以自願參與實驗之健康男性大學生 12 名為受試對象。在實驗 前，受試者必須詳細閱讀受試者須知(附錄一)，並在受試者同意書上簽名 (附錄二)以及接受健康情況的問卷調查(附錄三)，確認每位受試者無心血 管等疾病，並且可接受此運動測驗。受試者在運動測驗前也該了解本實驗 之目的、實驗流程、受試者權利、注意事項和在運動實驗中可能發生的危 險及意外。. 二、 實驗時間與地點 本研究測驗時間於中華民國 98 年 3 月 1 日至 98 年 4 月 1 日止，以 國立某大學運動生理學實驗室為實驗地點。. 三、 實驗步驟 本實驗實施之運動強度設計圖（圖 3-3-1）與實驗流程圖（圖 3-3-2）， 詳細實施方法與步驟分述如後。. 圖 3-3-1 運動強度設計圖.
(17) 17. 實驗準備期. 建立受試者基本資料 ‧ ）測驗 最大攝氧量（ 最大攝氧量（VO2max）. 重複量數設計 平衡次序法 每次測驗間隔 2 天 收集運動前 20 分鐘的安靜. 運動測驗. 運動測驗. 運動測驗. H-L. CON. L-H. 收集資料 資料統整與分析. 圖 3-3-2、 、實驗流程圖. 四、 實驗方法與程序 本研究之受試者須參與實驗前的最大攝氧量測驗，隨後將 12 名受試者 以平衡次序，各接受三次運動測驗（CON、H-L 與 L-H），並在每次運動 測驗前採集安靜值。. （一） 實驗準備期 1. 儀器校正與檢視：跑步機(Jas Fitness System, Trackmaster, USA)與氣 體分析儀(Vmax29, SensorMedics, California, USA)的維修與校正、.
(18) 18. 心率錶(Polar S810i TM, Polar Eleetro Ino., Finland)、耳內體溫測量 器(Terumo, EM-30CP LB, Japan)、身高體重計(DS-102, Jenix, Korea)、身體組成測量器(InBody 2.0, Biospace Corporation, Korea)、運動自覺程度量表(Brog 6-20)。 2. 製作實驗所需表格：受試者須知(附錄一)、受試者同意書(附錄二) 與受試者健康情況調查表(附錄三)與各項檢測記錄表。 （二） 建立受試者基本資料 填寫姓名、出生日期等，並測量身高、體重及身體組成。 （三） 最大攝氧量測驗 受試者在進行運動測驗前必須完成最大攝氧量之測量，以作為之 後運動測驗之強度依據。在測驗之前，先讓受試者配戴心率錶與氣體 分析儀，受試者在跑步機熱身 5 分鐘並熟悉跑步機後休息 3-5 分鐘。 本實驗中最大攝氧量之測驗方式，依據吳家慶(2005)設定跑步機之強 度。測驗起始強度由速度 4 mile/hr、坡度 0%進行，每 3 分鐘逐漸增 加速度，當速度增加至 10 mile/hr 時，改以每階增加坡度 2%，直到受 試者衰竭為止。 ‧ 最後，根據測驗的結果配合下列 VO2max 的判斷條件(達下列四 ‧ ‧ 項中的任三項，則視為達到 VO2max)，判定該名受試者的 VO2max。 同時以最大攝氧量測量所得之各階強度及其相對攝氧量，求得攝氧量 與強度之簡單直線回歸方程式，再依內插法換求得每位受試者在 ‧ 50%、65%、80% VO2max 運動強度時之相對速度。 （1）當運動強度增加時，攝氧量並無明顯增加。 （2）心跳率達到最大預測值的±10 次/分。 （3）呼吸交換率在 1.1 以上。 （4）主觀的疲勞、衰竭和無法繼續運動測驗。.
(19) 19. （四） 安靜值之測量 在運動測驗前，讓受試者坐在椅子上休息 20 分鐘，採集受試者 第 15-20 分鐘的安靜心跳率、體溫、攝氧量、換氣量、呼吸交換率， 當作安靜值。 （五） 高變低強度運動測驗 進行高變低強度運動：依照事先設定的運動強度進行 30 分鐘的 ‧ ‧ ‧ 運動，65% VO2max ×10 min - 80% VO2max ×10 min - 50% VO2max ‧ ×10 min，平均強度為 65% VO2max。 （六） 低變高強度運動測驗 ‧ ‧ 以重複量數的設計，進行 65% VO2max ×10 min - 50% VO2max ‧ ×10 min - 80% VO2max ×10 min，且運動測驗間隔兩天。 （七） 固定強度運動測驗 ‧ 以 65% VO2max 的運動強度，在跑步機運動 30 分鐘。 （八） 資料收集 1. 運動期：紀錄 3 次運動測驗中的攝氧量、換氣量、心跳率、呼吸交 換率、運動自覺努力程度(RPE)、能量消耗、能量來源比例，而 RPE 在運動中以每 10 分鐘記錄一次。 2. 恢復期：運動測驗結束後，立即讓受試者安靜的坐在椅子上，觀察 ‧ ‧ 運動後的 VO2，直到 VO2 回到安靜值，分別採集攝氧量、心跳率、 換氣量、呼吸交換率、體溫。 （九） 資料統整與分析 將所收集的資料彙集與整理後，使用統計軟體分析其結果。.
(20) 20. 五、 資料處理與統計分析 本實驗中實驗測量所得之各項資料，以 SPSS for Windows 17.0 統 計軟體進行如下之統計分析： （一） 本研究之各項數據以平均數 ± 標準差的方式呈現。 （二） 本研究以重複量數單因子變異數分析（運動測驗），比較 CON、 H-L 與 L-H 在運動中、恢復期的能量消耗與代謝反應是否有顯著 差異，當統計達顯著差異時，再以 LSD 法進行事後比較。 （三） 本研究中以 α＝ .05 為顯著水準。.
(21) 21. 第四章、 第四章、結果 本章將研究所測得之各項數據經統計分析後，所得結果分別為：一、 受試者基本資料；二、運動前之安靜值；三、固定強度與變動強度在運動 中的代謝反應；四、固定強度與變動強度在恢復期的代謝反應；五、固定 強度與變動強度在能量消耗的比較。. 一、 受試者基本資料 本研究 12 名受試者均為大學體育學系學生，平均年齡 23.8 ± 0.7 歲、 身高 174.1 ± 4.5 公分、體重 70.4 ± 8.9 公斤、身體質量指數 23.2 ± 2.5 kg/m2、 最大攝氧量 58.0 ± 4.4 ml/kg/min、最大心跳率 196.1 ± 7.9 beats/min，受試者 的基本資料如表 4-1-1 所示。. 表 4-1-1 受試者基本資料表(N=12) 受試者基本資料表 項目. 平均. 最大值. 最小值. 年齡(yrs). 23.8±0.7. 25. 23. 身高(cm). 174.1±4.5. 182. 166. 體重(kg). 70.4±8.9. 82.6. 54.5. 身體質量指數(kg/m2). 23.2±2.5. 26.7. 18.0. 最大攝氧量(ml/kg/min). 58.0±4.4. 63.6. 46.3. 最大心跳率(beats/min). 196.1±7.9. 206. 177.
(22) 22. 二、 運動前之安靜值 由於本研究的受試者以重覆量數分別進行 3 次運動測驗，每次運動測 驗間隔兩天以上，為避免受試者在運動測驗前的飲食與晝夜節律而影響結 果，因此在每次測驗前皆以坐姿狀態安靜休息 20 分鐘，再將所得數據以單 因子變異數分析考驗 3 次運動測驗前的代謝反應。結果發現固定強度(CON) 與變動強度(H-L & L-H)在運動前的攝氧量(4.5 ± 0.3、4.4 ± 0.2、4.3 ± 0.3 ml/kg/min)、換氣量(8.9 ± 0.7、9.0 ± 0.8、8.8 ± 1.1 L/min)、心跳率(64.3 ± 10.3、 64.2 ± 11.3、63.3 ± 9.4 beats/min)、呼吸交換率(0.81 ± 0.05、0.81 ± 0.06、 0.81 ± 0.05)與體溫(35.9 ± 0.3、35.9 ± 0.3、35.9 ± 0.2 oC)皆無顯著差異 (p > .05)。. 表 4-2-1 運動前之安靜值(N=12) 運動前之安靜值 組別. 攝氧量 (ml/kg/min). 換氣量 (L/min). 呼吸交換率 (RER). 心跳率 (beats/min). 體溫 (oC). CON. 4.5±0.3. 8.9±0.7. 0.81±0.05. 64.3±10.3. 35.9±0.3. H-L. 4.4±0.2. 9.0±0.8. 0.81±0.06. 64.2±11.3. 35.9±0.3. L-H. 4.3±0.3. 8.8±1.1. 0.81±0.05. 63.3±9.4. 35.9±0.2.
(23) 23. 三、 固定強度與變動強度在 固定強度與變動強度在運動中的代謝 運動中的代謝反應 代謝反應 (一). 固定強度與變動強度在運動中的代謝反應 受試者分別進行 3 次運動測驗，在運動中的代謝反應如表 4-3-1. 所示。以單因子變異數分析發現固定強度與變動強度在運動中的平 均攝氧量(CON:38.2 ± 2.8, H-L:38.4 ± 2.9, L-H:37.6 ± 2.8 ml/kg/min)、換氣量(CON:59.3 ± 6.6, H-L:62.0 ± 6.7, L-H:58.7 ± 7.1 L/min)、呼吸交換率(CON: 0.85 ± 0.03, H-L: 0.87 ± 0.03, L-H: 0.86 ± 0.03)、心跳率(CON: 148.8 ± 7.0, H-L: 150.3 ± 6.3, L-H: 147.3 ± 6.4 beats/min) 皆無達顯著差異 (p > .05)。以及運動中的自覺努力程度 (CON: 11.7 ± 1.0, H-L: 11.3 ± 1.2, L-H: 11.7 ± 1.1)也無顯著差異 (p > .05)。. 表 4-3-1 運動中的代謝反應 自覺努力 呼吸交換率 心跳率 程度 (RER) (beats/min). 組別. 攝氧量 (ml/kg/min). 換氣量 (L/min). CON. 38.2±2.8. 59.3±6.6. 0.85±0.03. 148.8±7.0. 11.7±1.0. H-L. 38.4±2.9. 62.0±6.7. 0.87±0.03. 150.3±6.3. 11.3±1.2. L-H. 37.6±2.8. 58.7±7.1. 0.86±0.03. 147.3±6.4. 11.7±1.1.
(24) 24. 四、 固定強度與變動強度在 固定強度與變動強度在恢復期的代謝 恢復期的代謝反應 代謝反應 (一). 固定強度與變動強度在恢復期的攝氧量比較 受試者在恢復期的攝氧量變化如表 4-4-1 所示。以單因子變異數. 分析後發現 H-L 在各時間點(5、10、15、20 分鐘)皆顯著高於 CON 與 H-L (p < .05)，而 H-L 與 CON 在任何時間點(5、10、15、20 分鐘) 都沒有顯著差異(p > .05)。圖 4-4-1 為 CON、H-L 與 L-H 運動後恢復 期的攝氧量變化。. 表 4-4-1 恢復期的攝氧量變化（ ） 恢復期的攝氧量變化（單位： 單位：ml/kg/min） 組別. 5 分鐘. 10 分鐘. 15 分鐘. 20 分鐘. CON. 6.3±0.6. 4.9±0.5. 4.3±0.3. 4.0±0.2. H-L. 5.7±0.6. 4.6±0.3. 4.2±0.3. 4.0±0.4. L-H. 7.6±1.0＊. 6.0±1.0＊. 5.3±0.8＊. 4.7±0.5＊. ＊. p < .05 與 CON、H-L 比較。. 圖 4-4-1 恢復期的攝氧量變化圖.
(25) 25. (二). 固定強度與變動強度在恢復期的換氣量比較 恢復期的換氣量如表 4-4-2 所示，以單因子變異數分析發現 L-H. 在第 5 分鐘顯著高於 CON 與 H-L (F=7.042, p < .05)；而 H-L 與 CON 在恢復期的任何時間點(5、10、15、20 分鐘)皆無差異(p > .05)。圖 4-4-2 為 CON、H-L 與 L-H 運動後恢復期的換氣量變化。. 表 4-4-2 恢復期的換氣量變化（ ） 恢復期的換氣量變化（單位： 單位：L/min） 組別. 5 分鐘. 10 分鐘. 15 分鐘. 20 分鐘. CON. 12.9±1.4. 10.5±1.4. 9.9±1.1. 9.3±0.9. H-L. 11.9±2.2. 10.2±1.9. 9.3±1.4. 8.9±1.1. L-H. 15.8±3.8＊. 11.5±2.1. 9.9±1.5. 9.5±1.7. ＊. p < .05 與 CON、H-L 比較。. 圖 4-4-2 恢復期的換氣量變化圖.
(26) 26. (三). 固定強度與變動強度在恢復期的呼吸交換率比較 恢復期的呼吸交換率變化如表 4-4-3 所示，以單因子變異數分析. 發現 L-H 在第 5 分鐘的呼吸交換率顯著高於 CON (p < .05)，而 L-H 在第 15、20 分鐘顯著低於 CON 與 H-L (p < .05)。圖 4-4-3 為 CON、 H-L 與 L-H 運動後恢復期的呼吸交換率變化。. 表 4-4-3 恢復期的呼吸交換率變化 組別. 5 分鐘. 10 分鐘. 15 分鐘. 20 分鐘. CON. 0.84±0.08. 0.83±0.05. 0.79±0.04. 0.79±0.04. H-L. 0.80±0.09. 0.80±0.06. 0.80±0.05. 0.80±0.05. L-H. 0.89±0.08§. 0.79±0.07. 0.73±0.03＊. 0.73±0.02＊. ＊. p < .05 與 CON、H-L 比較。. §. p < .05 與 CON 比較。. 圖 4-4-3 恢復期的呼吸交換率變化圖.
(27) 27. (四). 在固定強度與變動強度在恢復期的心跳率比較 恢復期的心跳率變化如表 4-4-4 所示，以單因子變異數分析發現. L-H 僅在第 10 分鐘顯著高於 CON (p < .05)，而在其他的時間點皆無 顯著差異 (p > .05)。此外 CON 與 H-L 在恢復期任何時間點(5、10、 15、20 分鐘)皆無顯著差異 (p > .05)。仍可發現 L-H 在恢復期的心跳 率皆是三組中最高。圖 4-4-4 為 CON、H-L 與 L-H 運動後恢復期的心 跳率變化。. 表 4-4-4 恢復期的心跳率變化(單位 恢復期的心跳率變化 單位： 單位：beats/min) 組別. 10 分鐘. 15 分鐘. 20 分鐘. CON 96.1±10.3. 87.5±9.5. 85.2±9.4. 81.2±10.3. 95.2±9.5. 90.7±9.8. 87.3±10.0 82.2±11.8. 95.2±8.0＊. 91.2±9.4. H-L. 5 分鐘. L-H 101.2±9.4. 88.8±11.0. ＊. p < .05 與 CON 比較。. 圖 4-4-4 恢復期的心跳率變化圖.
(28) 28. (五). 固定強度與變動強度在恢復期的體溫比較 恢復期的體溫變化如表 4-4-5 所示，以單因子變異數分析發現 L-H. 僅在運動後恢復期的第 5 分鐘顯著高於 CON 與 H-L (p < .05)；而其他 時間點，三者皆無顯著差異 (p > .05)。CON 與 H-L 在恢復的數值變 化極為相似，且在任何時間點(5、10、15、20 分鐘)皆無顯著差異。 圖 4-4-5 為運動後恢復期的體溫變化。. 表 4-4-5 恢復期的體溫變化(單位 恢復期的體溫變化 單位： 單位：oC) 組別. 5 分鐘. 10 分鐘. 15 分鐘. 20 分鐘. CON. 36.2±0.2. 36.2±0.2. 36.1±0.2. 36.0±0.3. H-L. 36.2±0.2. 36.2±0.2. 36.1±0.2. 36.0±0.2. L-H. 36.4±0.2＊. 36.3±0.2. 36.2±0.2. 36.2±0.2. ＊. p< .05 與 CON、H-L 比較。. 圖 4-4-5 恢復期的體溫變化圖.
(29) 29. (六). 固定強度與變動強度運動對 EPOC 量與持續時間的影響 EPOC 量與持續時間如表 4-4-6。經單因子變異數分析後發現. CON、H-L 與 L-H 的 EPOC 量與持續時間皆達顯著差異 (p < .05)，以 LSD 法檢定後得知，L-H 的 EPOC 量與持續時間皆顯著高於 CON 與 H-L (p < .05)，而 CON 又顯著高於 H-L (p < .05)。. 表 4-4-6 EPOC 量與持續時間之比較 量與持續時間之比較 組別. EPOC 量(L). EPOC 持續時間(min). CON. 6.7±1.1§. 12.5±1.2§. H-L. 5.2±0.9. 10.9±1.2. L-H. 12.0±1.8＊. 23.4±1.7＊. ＊. p < .05 與 CON、H-L 比較。. (七). §. p < .05 與 H-L 比較。. 恢復期各時期的 EPOC 恢復期各時期的 EPOC 如圖 4-4-6 所示，可知各時期所累積的. EPOC 變化情形。以單因子變異數分析後發現 CON、H-L 與 L-H 在恢 復期各時期的 EPOC 皆達顯著差異 (F=15.989, p < .05)。再以 LSD 法 檢定後得知，L-H 在各時期的 EPOC 皆顯著高於 CON 與 H-L (p < .05)，而 CON 只有在前 5 分鐘顯著高於 H-L (p < .05)。. 圖 4-4-6 恢復期各時期的 EPOC 圖.
(30) 30. 五、 固定強度與 固定強度與變動強度運動在能量消耗的比較 變動強度運動在能量消耗的比較 (一). 固定強度與變動強度在運動中與恢復期的能量消耗比較 CON、H-L 與 L-H 在運動中與恢復期的能量消耗如表 4-5-1。以. 單因子變異數分析後發現在運動中的能量消耗 (CON: 389.1 ± 38.8, H-L: 391.3 ± 39.1, L-H: 383.5 ± 40.0 kcal)沒有顯著差異 (p > .05)。僅 在恢復期有顯著差異 (F= 102.540, p < .05)。以 LSD 法進行事後比較， 發現 L-H (58.5 ± 8.1 kcal)顯著高於 CON (32.5 ± 5.3 kcal)與 H-L (25.3 ± 4.4 kcal)，而 CON 顯著高於 H-L (p < .05)。然而，固定強度與變動強 度(CON: 421.6 ± 42.5, H-L: 416.6 ± 42.3, L-H: 442.0 ± 43.6)在總能 量消耗卻無達顯著差異 (p > .05)。 表 4-5-1 運動中與恢復期的能量消耗之比較 運動中與恢復期的能量消耗之比較(單位 中與恢復期的能量消耗之比較 單位： 單位：kcal). ＊. 組別. 運動中. 恢復期. 總能量消耗. CON. 389.1±38.8. 32.5±5.3§. 421.6±42.5. H-L. 391.3±39.1. 25.3±4.4. 416.6±42.3. L-H. 383.5±40.0. 58.5±8.1＊. 442.0±43.6. p < .05 與 CON、H-L 比較。. §. p < .05 與 H-L 比較。.
(31) 31. (二). 固定強度與變動強度在運動中與恢復期的能量消耗來源之比較 固定強度與變動強度在運動中的碳水化合物(CON: 191.9±38.5,. H-L: 220.1±30.5, L-H: 204.4±35.2)與脂肪(CON: 197.2±43.3, H-L: 171.2±47.7, L-H: 179.1±54.8)皆無達顯著差異 (p >.05)。在恢復期，固 定強度與變動強度的碳水化合物 (F= 23.891, p < .05)、脂肪 (F= 31.852, p < .05)達顯著差異。另以 LSD 法檢定，L-H 的脂肪、碳水化 合物顯著高於 CON 與 H-L (p < .05)，而 CON 的碳水化合物顯著高於 H-L (p < .05)。將運動中與恢復期的碳水化合物、脂肪的加總並比較， CON、H-L 與 L-H 三者之間皆無達顯著差異 (p >.05)。. 表 4-5-2 運動中 運動中與恢復期的能量消耗 與恢復期的能量消耗來源 的能量消耗來源之比較 來源之比較(單位 之比較 單位:kcal) 單位 組別 CON. H-L. L-H ＊. 運動中. 恢復期. 總和. 碳水化合物 191.9±38.5. 17.1±3.5§. 209.0±39.5. 脂肪. 197.2±43.3. 15.4±6.2. 212.6±48.3. 碳水化合物 220.1±30.5. 10.8±5.7. 230.9±32.9. 脂肪. 14.5±6.3. 185.7±51.0. 碳水化合物 204.4±35.2. 25.6±6.2＊. 230.1±38.3. 脂肪. 32.8±6.5＊. 211.9±59.6. 171.2±47.7. 179.1±54.8. p < .05 L-H 的脂肪、碳水化合物與 CON、H-L 比較。 p < .05 CON 的碳水化合物與 H-L 比較。. §.
(32) 32. (三). 固定強度與變動強度在運動中的能量消耗來源之比例 固定強度(CON)與變動強度(H-L & L-H)在運動中的脂肪 與碳水化合物比例如圖 4-5-1 所示。CON、H-L 與 L-H 的脂肪各 佔 50.5%、43.3%與 46.0%。. 圖 4-5-1 運動中的能量消耗來源之比例圖 (四). 固定強度與變動強度在恢復期的能量消耗來源之比例 固定強度(CON)與變動強度(H-L & L-H)在恢復期各組的 脂肪與碳水化合物比例如圖 4-5-2 所示。CON、H-L 與 L-H 的脂 肪各佔 47.3%、57.3%與 56.2%。. 圖 4-5-2 恢復期的能量消耗來源之比例圖.
(33) 33. 第五章、 第五章、討論 本章內容分下列幾部分進行探討：一、固定強度與變動強度在運動中 的代謝反應之比較；二、固定強度與變動強度在恢復期的代謝反應之比較； 三、固定強度與變動強度在運動中與運動後能量消耗來源之比例；四、結 論與建議。 一、固定強度與變 固定強度與變動強度 與變動強度在 動強度在運動中的 運動中的代謝 中的代謝反應之比較 代謝反應之比較 變動強度的運動廣泛被設計於許多健身器材中，如跑步機與腳踏 車的內建運動強度。然而，這運動模式的生理反應很少被探討。變動 強度運動必須經歷片刻的高強度，可能引起較大的代謝反應。這類型 的運動也因此被認為較有效率，並且進行這樣的運動比起固定強度的 感覺較輕鬆 (Kang 等，2005)。過去有關變動強度的研究有限，運動強 度的次序、變動強度與固定強度在運動中的代謝反應結論並不一致， Egan and Head (1999)在 60 分鐘的平均強度一致下的跑步運動，比較 H-L 與 L-H 對能量代謝的影響，研究發現 L-H 在運動中的能量消耗顯 著高於 H-L。然而，Kang, Nicholas, Ratamess, Faigenbaum, and Hoffman (2007) 在 30 分鐘且相同作功量的腳踏車運動，比較變動強度與固定強 度對代謝反應的影響，研究發現變動強度與固定強度在運動中的代謝 反應相同。本研究中以固定強度(CON)、高變低強度(H-L)和低變高強 度(L-H)運動，在相同的運動時間(30 分鐘)與平均運動強度(65% ‧ VO2max)進行比較，從研究結果得知固定強度與變動強度在運動中的 代謝反應皆無顯著差異 (p > .05)。 在呼吸循環系統方面，CON、H-L、L-H 的攝氧量(38.2 ± 2.8、38.4 ± 2.9、37.6 ± 2.8 ml/kg/min)、換氣量(59.3 ± 6.6、62.0 ± 6.7、58.7 ± 7.1 L/min)與心跳率(148.8 ± 7.0、150.3 ± 6.3、147.3 ± 6.4 beats/min)，雖然 固定強度會隨著運動時間越長而攝氧量、換氣量與心跳率也遂漸上.
(34) 34. 升，但在本研究中可發現 H-L 在運動中的攝氧量、換氣量與心跳率稍 高於 CON 與 L-H。Kang 等 (2005) 的研究曾指出高強度的運動時間若 較長，會增加隨後低強度運動的攝氧量，而本研究在變動強度的每個 強度皆為 10 分鐘，雖然發現 H-L 在攝氧量、換氣量與心跳率都稍微高 於 CON 與 L-H，但也沒因此而引起較大的代謝反應。而在自覺努力程 度分別為 11.7 ± 1.0、11.3 ± 1.2、11.7 ± 1.1，固定強度與變動強度在運 動中的感覺是沒差異，也就是說在變動強度運動中雖有 10 分鐘維持在 ‧ 80% VO2max，但變動強度在整體平均來看並沒有感覺較辛苦。因此， 就本研究的結果而言，固定強度在運動中的感覺或代謝反應與固定強 度相同。 本研究的結果與過去的研究結果是一致 (Kang 等，2007; Suriano, Vercruyssen, Bishop, & Brisswalter , 2007; Liedl, Swain, & Branch, 1999)。在變動強度運動中，不論強度的反覆變動、變動範圍大小皆不 會增加運動中的代謝反應。因此，在相同的運動時間之下，只要平均 作功量或運動強度一致下，無論變動強度的範圍大小，在運動中的代 謝反應與固定強度運動是相同且沒有差異。. 二、固定強度與變動強度在 固定強度與變動強度在恢復期的代謝 恢復期的代謝反應之比較 代謝反應之比較 （一）固定強度與變動強度運動對 EPOC 之影響 先前對於變動強度運動對 EPOC 的研究不多且結論仍有待釐 清，Kang 等 (2005) 的研究結果認為變動強度運動後的 EPOC 顯 著高於固定強度，此研究結果與本研究的結果一致。L-H 運動後的 EPOC 顯著高於 CON 和 H-L (p < .05)，並且 CON 也顯著高於 H-L (p < .05)。部份結果與 Kang 等 (2007) 的結果有些分歧，Kang 等 (2007) 認為變動強度運動無論運動結束在高或低強度對 EPOC 是 沒有差異。從本研究得知在相同的運動時間下，變動強度運動會影.
(35) 35. 響 EPOC 量的多寡，重點在於運動結束的強度高或低，會直接影響 恢復期的攝氧量，進而影響 EPOC 量與持續時間。此結果與過去的 研究結果類似 (Gore & Withers, 1990; Bahr & Sejersted, 1991; Smith & McNaughton, 1993; Laforgia, Withers, & Gore, 2006)，運動強度越 高而 EPOC 量越多且持續時間越長。也就是說，不論固定強度或變 動強度運動，影響 EPOC 量的多寡在於運動結束的強度而非在運動 中的變動情形。 進行 CON、H-L 與 L-H 運動後的 EPOC 量分別為 6.7 ± 1.1、5.2 ± 0.9、12.0 ± 1.8 L，由此可知 EPOC 量會受到運動強度高低的影響 (Gore & Withers, 1990)，而在本研究更明確證實運動結束的強度不 同也會影響恢復期的攝氧量變化，並從圖 4-4-6 可知 L-H 在恢復期 各時期的 EPOC 皆顯著高於 CON 與 H-L(p < .05)，因此 L-H 運動後 的 EPOC 顯著的高於 CON 與 H-L (p < .05)；CON 的 EPOC 顯著高 於 H-L (p < .05)。此外，不同高低運動強度除了影響 EPOC 量也會 影響 EPOC 持續時間，運動強度越高而 EPOC 量越多與持續時間也 越長 (Bahr & Sejersted, 1991)。根據本研究結果，CON、H-L 與 L-H 運動後的 EPOC 持續時間分別為 12.5 ± 1.1、10.9 ± 1.2、23.4 ± 1.7 分鐘，CON 顯著高於 CON 與 H-L (p < .05)，CON 顯著高於 H-L (p < .05)。由此可知變動強度運動結束在高強度是可以增加 EPOC 量 與延長 EPOC 持續時間，與過去的研究結果類似，高強度運動後的 EPOC 量與持續時間所形成的面積比低強度運動來的大 (Bahr & Sejersted, 1991)。 本研究的實驗設計不同於過去研究的反覆強度變動 (Kang 等，2007) 與運動強度的次序 (Kang 等，2003)，除了將變動強度 ‧ 的範圍拉大、平均強度定在 65% VO2max 之外，還將每階強度的持.
(36) 36. 續時間設為 10 分鐘，所以更可以明顯地看出 H-L 與 L-H 的 EPOC 量與持續時間的差異。所以本研究的結果與 Kang 等 (2007)的結果 ‧ 不同，可能在於平均強度低於 50% VO2max 或變動強度的範圍太 低。換句話說，變動強度運動要影響 EPOC 量與持續時間，平均的 ‧ 運動強度仍要高 50% VO2max。 （二）固定強度與變動強度運動對運動後恢復期的代謝反應之影響 就過去所知 EPOC 受到許多生理因素的影響，直接因素如血紅 素與肌紅蛋白的氧氣再飽和 (Bahr, 1992)、ATP-PC 的再補充 (Scott, 2006)與移除運動中生成的乳酸 (Brooks, 1985)；間接因素如呼吸循 環、體溫與賀爾蒙的作用等，都可能提高代謝率而增加攝氧量。 本研究發現進行 L-H 的 EPOC 量與持續時間皆顯著高於 CON 與 H-L (p < .05)，並且在恢復期各時間點的攝氧量皆顯著高於 CON 與 H-L 運動 (p < .05)。本研究結果發現換氣量、心跳率與體溫皆高 於安靜的休息值，因此呼吸循環與體溫似乎是導致 EPOC 量與持續 時間的主要原因，與 Bahr (1992)的結果相似。L-H 僅有在恢復期第 5 分鐘的換氣量與體溫有顯著高於 CON 與 H-L (p < .05)，而恢復期 第 10 分鐘的心跳率顯著高於 CON (p < .05)。呼吸交換率則在第 10 分鐘後顯著低於 CON 與 H-L (p < .05)，均可表示恢復初期可能是由 心跳率，換氣量與體溫共同調節呼吸循環系統而提高攝氧量，以及 恢復後期的脂肪氧化比碳水化合物氧化需要更多氧氣，這是因為碳 水化合物中含有比脂肪更多的氧原子 (Stryer, 1995)，導致 L-H 運動 後的 EPOC 顯著高於 CON 與 H-L。此外，CON 與 H-L 在恢復期各 時間點的攝氧量皆無顯著差異 (p > .05)可能與體溫的變化有關。 Hagberg, Mullin and Nagle (1980)指出運動後恢復期會因為 Q10 效 應 (Q10 effect)的影響，而使代謝率上升，增加攝氧量。因此，CON.
(37) 37. 與 H-L 在恢復期攝氧量變化無顯著差異，可能是因為 CON 與 H-L 在恢復期的體溫變化相似。 因此，根據本研究結果，L-H 的 EPOC 量與持續時間顯著高於 CON 與 H-L (p < .05)，可能是因為呼吸循環的負荷量在運動後恢復 期高於安靜休息狀態以及運動後加速受質循環，都是造成 L-H 運動 後的 EPOC 量較多持續時間較長的主要原因。另外，CON 與 H-L 在恢復期的攝氧量變化相同，可能是運動後體溫的變化相同。. 三、固定強度與變動強度運動 固定強度與變動強度運動在 運動在運動中與恢復期的 運動中與恢復期的能量來源之比例 恢復期的能量來源之比例 本研究在相同的運動時間(30 分鐘)與平均運動強度之下，比較固 定強度(CON)與變動強度(H-L & L-H)的總能量消耗，可分為運動中與 恢復期的能量消耗來探討。根據本研究結果得知，固定強度與變動強 度、與在運動中的能量消耗(CON: 389.1 ± 38.8, H-L: 391.3 ± 39.1, L-H: 383.5 ± 40.0 kcal)沒有達顯著差異 (p > .05)。Kang 等 (2003) 指出變動 強度運動的強度次序不會影響運動中的能量消耗，儘管在運動中不斷 反覆變動強度，變動強度運動中的能量消耗也相同於固定強度運動 (Kang 等，2007)。此外，Kang 等 (2005)；Suriano 等 (2006) 的研究 也指出 30 分鐘的固定強度與變動強度運動中的能量消耗是相同。因 此，本研究的結果亦是固定強度與變動強度運動中的能量消耗皆相 同，並且運動強度次序也不會影響運動中的能量消耗。此外，L-H (58.5 ± 8.1 kcal)在恢復期的能量消耗顯著高於 CON (32.5 ± 5.3 kcal)與 H-L (25.3 ± 4.4 kcal) (p < .05)。然而，在總能量消耗上的比較，將運動中與 恢復期的能量消耗加總，固定強度(CON)與變動強度(H-L & L-H)皆無 顯著差異 (p > .05)。這也表示變動強度運動可以影響恢復期的能量消 耗，但是這樣的變動強度對運動的總能量消耗的影響是有限。.
(38) 38. 由本研究發現 CON 在運動中的呼吸交換率為 0.85，代表 CON 在 運動中的能量來源比例為碳水化合物與脂肪幾乎各佔一半。而 H-L 與 L-H 分別為 0.86 與 0.87，表示在運動中的能量來源比例為碳水化合物 稍微高於脂肪。本研究將每分鐘的攝氧量與呼吸交換率，依據 Mcardle ,Katch, and Katch (1996) 非蛋白質呼吸交換率(R 值)對照表， 計算出每分鐘的脂肪與碳水化合物所佔的比例。CON、H-L 與 L-H 在 運動中的脂肪所佔比例分別為 50.5%、43.3%、46.0%。固定強度(CON) 與變動強度(H-L & L-H)在運動中的能量來源比例皆無差異 (p > .05)。 此外，本研究觀察 H-L 在運動後恢復期的呼吸交換率即回到安靜 狀態，而 L-H 可能因為運動強度較高而導致運動後恢復期的呼吸交換 率漸漸趨向 0.7。Kuo, Fattor, Henderson, and Brooks (2005) 指出長時間 的中或高強度運動後，在恢復期都能提高脂肪的使用比例，可能是因 為運動後體內肝醣的再儲存的特質，所以在恢復期會提高脂肪的使 用。本研究的觀察時間從攝氧量恢復至安靜狀態，約為 25 分鐘左右， 僅有 L-H 的呼吸交換率持續低於安靜值，並表示其運動強度越高，在 運動後恢復期的脂肪使用比例也相對提高越多。.
(39) 39. 四、結論與建議 結論與建議 綜合上述的討論，本研究整併成下列幾點結論： （一）本研究發現固定強度(CON)與變動強度(H-L & L-H)在運動中的 平均攝氧量、換氣量、心跳率、呼吸交換率、自覺努力程度與能 量消耗皆無顯著差異，表示固定強度與變動強度運動中的生理反 應是相同的。 （二）變動強度運動的確可以影響 EPOC 量與持續時間的變化，本研究 發現 L-H 的 EPOC 顯著高於 CON 與 H-L。然而，L-H 的總能量 消耗卻沒有因為 EPOC 的增多而顯著高於 CON 與 H-L。因此運 動結束的強度會直接影響恢復期的能量消耗，但對於總能量消耗 的多寡其實影響有限。 根據本研究的結果與討論，提供下列幾點建議： （一）本研究建議有意進行跑步運動來增加能量消耗達到體重控制者， 為避免運動的乏味感，可以進行變動強度運動，其能量消耗也不 亞於固定強度運動。 （二）本研究僅以能量代謝進行探討並未針對心理認知層面的比較，因 此未來可探討固定強度與變動強度在運動中與恢復期的心情指 數與情感反應為何，藉以了解受試者對變動強度的真實感受？ （二）本研究只進行單一次的能量消耗評估，若要應用在體重控制上， 對於身體組成與代謝指標是未來可以持續探討的方向。.
(40) 40. 引用文獻 引用文獻： 文獻： 一、中文部分 楊忠祥、林正常（1999）。運動強度和持續時間對恢復期能量消耗的影響。. 體育學報，27，99-108。. 吳家慶（2005）。不同強度動態恢復對損傷肌肉之功能及跑步經濟性的影 響。未出版之博士論文，國立台灣師範大學體育學系，台北市，台灣。. 吳柏翰（2003）。阻力運動強度對運動後過攝氧量之影響。未出版之碩士 論文，國立台灣師範大學體育學系，台北市，台灣。. 吳慧君（1995）。恢復期過耗氧量的探討。中華體育季刊，8(4)，73-81。. 劉亦陞、謝伸裕（2007）。單次長時間與多次短時間運動對能量消耗之影 響。體育學報，40(1)，15-28。. 傅麗蘭、陳毓君（2005）。連續性與間歇性運動耗氧量之比較。物理治療， 30(1)，21-26。. 二、英文部份 Almuzaini, K. S., Potteiger, J. A., & Green, S. B. (1998). Effects of split exercise sessions on excess postexercise oxygen consumption and resting metabolic rate. Canadian Journal of Applied Physiology, 23(5), 433-443.. American College of Sports Medicine. (1998). The recommended quantity and quality of exercise for developing and maintaining cardiorespiratory and muscular fitness and flexibility in healthy adults. Medicine and Science in.
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(49) 49. 附錄一 受試者須知 本研究主要目的在比較固定強度與變動強度運動在能量代謝上的差 異之研究。 參與本研究的每位受試者須接受一次最大攝氧量的測量並檢測身 高、體重、身體質量指數(body mass index，BMI)與安靜資料的收集，並 進行三次的運動測驗(CON、H-L、L-H)。 (一)安靜值 受試者在接受三次運動測驗前皆以安靜坐姿休息 10 分鐘，收集資 料包括攝氧量、換氣量、心跳率、呼吸交換率、體溫。 (二)運動測驗 受試者將分別三次(CON、H-L、L-H)30 分鐘的原地跑步機運動測 ‧ 驗，運動強度平均為 65% VO2max，運動後立即回到安靜坐姿休息， ‧ 直到研究人員觀察 VO2 回到安靜狀態，才結束此次運動測驗。 為了使研究過程進行順利，並得到正確的資料，請您務必配合與遵守 下列事項： 1.實驗前 24 小時內，禁止飲用任何含有酒精的飲料或改變平日的飲食習 慣。 2.實驗前 48 小時內，請不要從事任何的激烈運動。 3.請遵守研究人員的指導，並於指定的時間之前穿著運動服及運動鞋到達 國立台灣師範大學公館校區運動生理學實驗室。 4.每次運動測驗至少間隔 2 天。 所有參與本研究的受試者皆為自願參與，如果實驗期間有任何身體不 適或是更改意願，請即時告知研究人員，您有權利隨時退出實驗而不受到 任何限制，再次地感謝您的協助與配合。. 研究單位：國立台灣師範大學體育學系碩士班 研 究 生：李有峻 聯絡電話：(手機)0912193308 e-mail：a198574@hotmail.com 指導教授：謝伸裕.
(50) 50. 附錄二 受試者同意書 一、研究題目 固定強度與變動強度運動對能量代謝之影響。 二、簡介 在固定強度與變動強度運動中、運動後恢復期的生理反應與能量消耗 上是否有所不同，而其差異是因為生理上的哪些因子所造成的，將是本研 究進行的主要目的。 三、研究目的 比較在 30 分鐘的運動中與運動後恢復期，固定強度與變動強度運動 (H-L 與 L-H) 對代謝反應(攝氧量、心跳率、換氣量、呼吸交換率、自覺 努力程度)與能量消耗的影響。 實驗過程中，研究人員會將實驗流程向受試者清楚地說明，且會保護 受試者之健康與權益，並回答參與者所提出的問題。本研究所得數據為學 術研究之用，且以匿名方式呈現，不會洩露其個人相關資料，受試者有權 在無任何理由下提出停止或退出實驗而不受任何限制。. 我詳細閱讀過受試者同意書之內容，也同意參與此研究。 受試者簽名： 聯絡電話：(手機) e-mail： 聯絡地址： 日期：民國. 月. 日. 感謝您參與本實驗.
(51) 51. 附錄三 附錄三 受試者健康情況調查表 一、 基本資料 電話：. 姓名：. 電話：. 緊急聯絡人：. 二、 你認為你現在的身體狀況如何？（請在適合的數字上圈選） （1） 極佳 （2）尚可 （3）普通 （4）稍差 （5）極差 三、過去6個月內有無規律性的運動習慣： □ 有. □ 無. 四、參與身體活動前簡易自我評估表： 在每個問題上之是、否欄打『ˇ』或說明。 是. 否. 自我評估項目 1.是否有醫生告訴過你，妳的心臟有問題，你只能從事醫生建議的運動？ 2.當你運動時是否有胸痛的感覺？ 3.你是否曾因暈眩而失去平衡或意識的情況？ 4.你是否有高血壓或心臟疾病？ 5.你是否有心律不整的現象？ 6.你最近是否有服用藥物？ 7. 你是否有無經常性胃痛？ 8. 你身體是否有傷害不能從事運動： 9.有以上未列出之疾病或傷害，請詳細說明：. 以上你填寫的資料皆屬實，並經由施測者解說後，了解實驗內容與步驟後， 並同意參與本次實驗。 受試者簽名：. 日期：.
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