運動營養學：增肌減脂、體能與抗老化科學

◎代理經銷 白象文化
本書強調運動與營養影響身體的健康與壽命，透過正確的運動與營養之介入，可以誘發適當的發炎反應，清除人體的衰老細胞，並可減脂與增肌，增加運動耐力，防治肌少症及骨質疏鬆症等。

◎郭家驊
德州大學奧斯汀分校生化、分子生物學、運動科學聯合博士、臺北市立大學特聘教授、美國威廉瑪麗學院客座教授、蘇州大學講座教授、亞洲運動營養學會榮譽主席、美國運動醫學會院士(FACSM)。

◎台灣運動營養學會名譽理事長 黃國晉
《 運動營養學》這本書是在我擔任台灣運動營養學會理事長時期（2020-2023），由名譽理事長郭家驊教授所撰寫，並由楊則宜、潘文涵、黃啟彰、黃惠宇四位教授與江建勰醫師共同審查完成。全書共分24 章，包括維持人體年輕的根本策略、強度是運動減少人體衰老細胞的關鍵、有氧訓練與阻力訓練對代謝功能影響不同、減脂不等於燃脂、飲食補給時間影響阻力訓練增肌減脂效果、什麼運動適合減脂、運動能增加骨質密度嗎、碳水化合物會使我變胖嗎、馬拉松比賽前需要增加肌肉肝醣、正確攝取蛋白質可加速肌肉恢復且避免老化、支鏈胺基酸的益處與風險、素食運動員如何選擇蛋白質、僅攝取蛋白質無運動訓練無法阻止肌少症、生酮飲食與阿特金斯飲食、生酮飲食如何影響運動表現、酮酯改變人體運動的能量使用、排便可增強大腦判斷力與體力、使用植物雌激素與多酚來影響體能與身材、人蔘提高體能的方法、冬蟲夏草能增進體能嗎、乳酸堆積不是運動疲勞的原因、熱環境運動排汗脫水可造成生命威脅、糖尿病藥物二甲雙胍抑制運動訓練效果、抗老化營養補充品。本書強調運動與營養影響身體的健康與壽命，透過正確的運動與營養之介入，可以誘發適當的發炎反應，清除人體的衰老細胞，並可減脂與增肌，增加運動耐力，防治肌少症及骨質疏鬆症等。但不適當的運動與營養之介入，反而造成發炎痠痛時間延長，身體脂肪增加及骨質密度下降，而使老化加速進行、減少壽命等。運動訓練與二甲雙胍（metformin）可能對第二型糖尿病患有抗老化的功能，而高蛋白低碳水化合物飲食雖短期可降低體脂，但長期攝取高蛋白反而會縮短壽命、增加腫瘤發生率。本書也介紹一些營養補充品，例如益生菌、槲皮素、白藜蘆醇、植物雌激素、人蔘皂苷、冬蟲夏草、牛磺酸等，讀者可以根據科學實證，經由專業的指導來正確使用。希望透過閱讀本書，讓大家更重視運動與營養的重要性，祝福大家平安、健康、長壽！

◎台灣運動營養學會理事長 唐德成
在此科技高速發展、生活節奏加快的時代，追求健康與長壽已成為人們更加關注的重要課題。本書的出現，正是在此背景下應運而生，旨在為廣大讀者提供一個全面的指南，深入探討運動與營養如何相互作用，影響我們的身體組成、體能表現及整體健康。我深感榮幸能受邀為本書撰寫序言。站在郭家驊教授——臺北市立大學運動科學研究所特聘教授，亦是我前任台灣運動營養學會理事長的巨肩之上，深知自己能夠承擔現今角色，全賴他的啟迪與引領。郭教授不僅以其豐富的學識和實踐經驗，為本領域設定了高標，更以這本書，為追求健康生活的讀者指引了方向。
本書不僅集結了最新的科學研究與實踐建議，更是一份實用指南，幫助讀者在運動與日常生活中做出更明智的營養選擇。從素食運動員如何選擇蛋白質，到生酮飲食對耐力影響的深度解析，再到探討脫水、骨質密度與清除衰老細胞等主題，本書提供了一個全方位的視角，幫助讀者了解營養對於身體和運動表現的複雜影響。
特別對於希望通過運動提升健康與壽命的高齡族群，書中就如何運用特定營養補充品及飲食策略來對抗衰老過程，提供了實用且基於科學的建議。從提高骨質密度的阻力訓練到避免某些藥物可能抑制的運動好處，本書對於老年運動員和對健康壽命有興趣的讀者來說，是一份不可多得的資源。
總之，本書結合了最新科學研究與實用建議，適合所有關心健康、營養和運動表現的讀者。無論您是專業運動員、健身愛好者還是一般民眾，都能在書中找到提升個人體能和健康的靈感與方向。通過遵循書中建議，讀者可在提升運動表現的同時，更好地了解和管理自己的營養需求，為追求更健康、更活躍的生活方式奠定堅實基礎。郭教授的深入研究和豐富經驗，使本書成為運動營養學領域的一部重要著作，不僅豐富了學術界的知識庫，也為讀者提供了實際可行的健康建議。
在此，衷心感謝郭教授對運動營養學的貢獻，並給予我這次機會為這本佳作撰寫序言。相信本書將會引領讀者進入一個全新的健康與運動世界，幫助大家實現更高的生活品質和長壽目標。
讓我們一起跟隨教授的腳步，探索營養與運動奧秘，共同迎接更健康、活躍的未來。

◎亞洲運動營養健康學會終身榮譽會長
運動營養是一門在全世界快速發展的新興學科。在以郭家驊教授為首的運動營養學界同仁的努力下，台灣運動營養學會（TSSN）於2014 年成立。近十年來，TSSN 在科研拓展、學術交流、人才培養等方面做了大量的工作，現在終於有了自己的專業教科書。
本書涉及增肌減脂、提高體能、對抗老化和多方面與運動相關的營養問題的科學研究成果和實用科普指南。本書的撰寫緊跟著運動營養科學發展的時代潮流，內涵豐富。內容涉及不同年齡、不同族群關心的運動營養問題，並提出解決方案。它將是一本精闢的運動營養教科書，並成為運動營養工作者的良師益友。其實用運動營養科普指南將惠及廣大民眾的健康。
在郭家驊教授的發起下和推動下，亞洲運動健康營養學會（Asian Nutrition Society for Sports and Health，ANSSH）於2015 年成立。郭家驊教授擔任了第一任秘書長、第三任會長和2023 年新家坡ICANS 大會主席。郭家驊教授以其嚴謹的治學作風、高產量的科研成果和卓越的領導才能，在亞洲運動營養學科的發展方面作出了巨大貢獻。我以ANSSH 首任會長（Founding President）的身分向郭家驊教授致以崇高的敬意！台灣和亞洲的運動營養學科的發展將迎來更美好的未來！

◎萊美台灣市場部總監 楊庭歡
全球有氧健身領導品牌「萊美 Les Mills」起源於紐西蘭，發展歷史已超過50 年，至今超過 105 個國家、逾 1.5 萬家健身房取得授權開設萊美課程，致力於建構一個使得人們更健康的星球。
萊美台灣不僅延續此精神，持續推廣運動風氣，鼓勵大眾走入健身房之外，更積極與志同道合的單位聯繫合作，本書亦在此理念下誕生。
在此特別感謝三人恆好創辦人劉曉蓉牽線，讓萊美台灣能與台灣運動營養學會榮譽理事長郭家驊老師合作，共同推出《運動營養學》。該書起源背景來自萊美台灣希望帶給喜愛運動的人更多正確的運動和飲食觀念，經過多次討論，在曉蓉與家驊老師所帶領的專業團隊努力下，歷時近一年多，這本書終於要上市了。
本書側重運動和營養交互影響的狀況。運動方面，首要強調「運動強度」對於人體的重要性，以及有氧訓練和阻力訓練對代謝功能的差異性。根據調查，台灣雖然有超過八成民眾有運動習慣，但真的符合體育署規律運動定義，也就是每週至少運動 3次、每次 30 分鐘、心跳達 130 下的人數卻僅占三成。而萊美的所有課程項目背後都有強大的運動生理學家團隊進行開發，更經科學實驗證實具備運動強度與安全性，鼓勵讀者們走入萊美授權健身房體驗，相信讀者在閱讀本書章節時，一定有所學習與收穫。
營養方面則講述碳水化合物、蛋白質等營養素與運動補給息息相關的知識。運動與飲食向來不分家，因而正確的營養攝入觀念顯得更加重要。尤其一直以來，碳水化合物被人們視為「會變胖」的營養素，而蛋白質則被認為「重訓才需要特別補充」，這些迷思將會被一一破除。同時，針對馬拉松選手、素食運動員、預防肌少症者也給予了一定的飲食和運動建議。
此外，增進運動的營養方案也不可少。如何正確運動與飲食皆是深奧的學問，不只是碳水化合物和蛋白質需要被關注，還有其他營養素和飲食方案需被注意，才能搭配運動帶來更長久的良好體能與更健康的身體。
期許本書的問世，可幫助資深運動者在掌握飲食上有更棒的知識建構，對於那些尚未開始養成運動習慣的人，也可在了解運動對人體機能的重要性後走入健身房，開啟改變的第一步。

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這本書重點關注增肌減脂、體能和壽命，並以可靠的科學實證回答這三個指標如何受到運動和營養干預的影響。為了確保客觀性，降低觀點偏好，我們主要依據隨機對照試驗介入研究（RCT） 的結果， 特別是優先考慮 RCT 的綜合分析（Metaanalysis）。對於無實驗介入的觀察性研究的報告（Observational study or cohort study），由於缺乏因果關係的證據，我們僅將其作為參考，而不依據其觀察制定建議。身體組成分析僅考慮影像分
析方法的研究（如DEXA 或MRI），排除其他不穩定的方法如生物電阻。如果當前研究領域缺乏隨機對照試驗介入研究（例如壽命），我們將進一步參考動物試驗的隨機對照試驗介入研究以及與人體觀察性研究的吻合性，然後考慮是否將其納入建議。此外，一些指標如自由基、血糖、胰島素、膽固醇和腫瘤，並不一定與我們關注的身材、體能和壽命指標具有因果關係。這些指標通常只是在生命週期的前四分之三階段反映體重增加的補償性機制， 在生命週期的最後四分之一階段可能呈現逆轉趨勢（例如體
重和體脂下降較快者的死亡速度更快）。因此，在編寫本書的各個章節時，我們將遵循以上原則，力求抑制偏見，提供更可靠和穩健的運動營養建議。

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01 維持人體年輕的根本策略
02 強度是運動減少人體衰老細胞的關鍵
03 有氧訓練與阻力訓練對代謝功能影響不同
04 減脂不等於燃脂
05 飲食補給時間影響增肌減脂效果
06 什麼運動適合減脂？
07 運動能增加骨質密度嗎？
08 碳水化合物會使我變胖嗎？
09 馬拉松比賽前需要增加肌肉肝醣
10 正確攝取蛋白質可加速肌肉恢復且避免老化
11 支鏈胺基酸的益處與風險
12 素食運動員如何選擇蛋白質
13 僅攝取蛋白質無運動訓練無法阻止肌少症
14 生酮飲食與阿特金斯飲食
15 生酮飲食如何影響運動表現
16 酮酯改變人體運動的能量使用
17 排便可增強大腦判斷力與體力
18 使用植物雌激素與多酚來影響體能與身材
19 人蔘提高體能的方法
20 冬蟲夏草能增進體能嗎?
21 乳酸堆積不是運動疲勞的原因
22 在高溫環境運動可能因脫水造成生命威脅
23 糖尿病藥物二甲雙胍抑制運動訓練效果
24 抗老化營養補充品

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簡單來說，運動以「物競天擇」的原則，將人體的衰老細胞淘汰掉、保留健康年輕的細胞。近期發表於期刊Aging 的論文顯示，中等強度的有氧運動提供的刺激不夠，無法誘發短暫的發炎，以減少人體肌肉中的衰老細胞 (10)。相比之下，更好的選擇是累了就暫時休息的「高強度間歇運動」(1)。運動有助於使肌肉保持年輕，如果運動強度不足，效果將因此打折。
運動引起的發炎反應通常很短暫，且只有受到挑戰的區域會產生免疫反應。發炎反應分兩個階段：吞噬階段和再生階段。吞噬階段極短，發生在肌肉收縮期間，它會使免疫細胞短暫釋放自由基，溶解受損肌肉組織中不健康的衰老細胞。自由基同時也是動員吸引骨髓幹細胞進入受損肌肉的重要信號之一，幫助肌肉有效再生。再生階段持續的時間較長，此時自由基降低到低於運動前的水準，有利細胞增殖和分化，以重建年輕的肌肉組織。
在高強度運動過後，為了加速肌肉恢復、縮短發炎時間，應該攝取可以促進細胞再生的營養物質，例如富含胺基酸和蛋白質。
的食物，因為它們可以提供製造核酸所需的氮。這就是為什麼許多運動補充劑加入能被快速吸收的胺基酸和蛋白質。

阻力訓練能達到增肌減脂的效果，如果希望達到最好的效果，飲食補充的時間是關鍵。在阻力訓練過後，如果拖延補充養分的時間，對增肌減脂效果將造成負面影響。下面這兩項研究就是佐證。
在其中一項研究中，針對受過重量訓練的年輕男性進行了為期10 週的阻力訓練計畫(31)，受試者分為兩組，其中一組在訓練前後直接補充含有蛋白質、碳水化合物和肌酸的混合飲料，另一組也攝取相同內容的營養補充劑，但是是在早餐前和晚餐後，距離運動時間很遠。結果顯示，在運動前後直接攝取營養補充劑可以明顯增肌減脂，提高臥推和深蹲的肌力，並增加2 型肌纖維（快縮肌纖維） (22, 35)。用餐時間離訓練時間太遠則幾乎完全喪失減脂效果，增肌效果也減半。
另一項代表性研究，則測試了運動後營養攝入的時間點是否會影響健康成年人全身和肌肉（腿部）的蛋白質合成 (36)。受試者分為兩組，在60 分鐘的中等強度有氧運動（騎自行車）結束後，其中一組立即補充養分（立即補充組），另一組則延後3 小時才補充養分（拖延補充組），各組給予相同內容的營養品（10公克蛋白質、8 公克碳水化合物、3 公克脂質）。結果發現，立即補充組的腿部肌肉對胺基酸和葡萄糖的吸收能力明顯高於拖延補充組，而且立即補充組腿部肌肉的蛋白質合成也比拖延補充組多了近3 倍以上。這個結果顯示，運動後立即攝取營養素能使受運動挑戰的肌肉吸收更多蛋白質，而等到運動後3 小時才攝取營養素，腿部胺基酸反而可能流失。當肌肉不吸收養分，養分就可能被人體內的其他組織吸收、儲存起來，例如脂肪組織與肝臟，不利於增肌減脂。
綜合以上的結果，我們可以知道，無論是做有氧運動還是阻力訓練，用餐時間最好儘量接近運動時間，來達到最佳的增肌減脂效果。

高強度間歇訓練（HIIT）已流行超過20 年，也已經有研究證明，HIIT 可以有效減脂。在一項研究中，年輕女性受試者進行HIIT，以運動8 秒、休息12 秒的週期循環，重複進行60 次間歇性衝刺，15 週後，受試者的體脂顯著減少11％，空腹胰島素也顯著了降低31％。相較之下，消耗相同熱量的中強度有氧運動則沒有明顯的減脂效果 (31)。
在耐力訓練後，胰島素的下降對於減脂有至關重要的作用，因為胰島素下降會促使脂肪組織（三酸甘油酯）的分解速度高於合成速度，使脂肪細胞的死亡高於再生速度 (39, 40)。阻力訓練可以減少體脂嗎？儘管這種訓練有明顯的增肌效果，但如果飲食補
給的時間離運動時間太遠，阻力訓練的減脂效果可能歸零（見第5 章）。
高強度有氧訓練對減少腹腰部脂肪、尤其是內臟脂肪非常有效。在一項針對肥胖女性受試者（體脂約40％）的為期16 週訓練研究中發現，若讓受試者進行HIIT 計畫，每週進行3 次高強度訓練和2 次低強度訓練，結果可以顯著減輕體重（-3.7％）、減少腹部脂肪（-8.5％）和皮下脂肪（-8.9％） (38)。這項研究中，部分受試者進行的是消耗相似熱量的低強度有氧運動，結果他們的體脂肪並沒有顯著減少，這是這項研究中最重要的發現。另一項研究發現，比起只做阻力訓練，進行高強度有氧訓練，或是阻力訓練與高強度有氧訓練都做，對於減脂更有效果(37)。這項發現與2013 年出版的整合分析一致，該分析共包括了19 個使用DXA和MRI 等影像技術的研究 (25)。由於運動後水分會明顯增加，干擾體脂肪測量（例如電阻測量），本書不納入使用信賴度較低的肥胖評估方法（如BIA）的整合分析研究(41)。

我們的體重與胰島素的分泌多寡息息相關。胰島素可以啟動肌肉和脂肪組織的合成與再生，進而使體重增加，當缺乏胰島素時，肌肉和脂肪的重量都會降低 (42)。胰島素促進人體生產骨髓幹細胞，幫助細胞死亡後能順利再生新的細胞 (43)，但是，如果血液中的胰島素濃度一直很高，那麼體重增長（細胞總數量增加）的速度就會變快，人體就需要儲存更多的幹細胞，來維持更大規模的細胞汰舊換新，這些幹細胞主要會儲存在我們的脂肪組織與肝臟裡。換句話說，長期維持在高胰島素的狀況下，會使身上囤積許多脂肪，並且造成脂肪肝。為了預防這個補償性的脂肪囤積，應該設法防止體重增加。
我們的飲食組成會影響胰島素的分泌。在碳水化合物、脂肪、蛋白質中，最能刺激胰臟分泌胰島素的就是碳水化合物，如果攝取碳水化合物時還一起攝取了蛋白質，會更進一步增加胰島素的釋放。在缺乏運動的狀況下，這樣的飲食容易造成代謝失衡，使體重增加( 全身細胞總數持續增加)。要食用碳水化合物又不造成體重增加，方法是限制蛋白質攝取，生長速度慢才能活得年輕長壽。
那麼，多吃一點蛋白質、少吃一點碳水化合物呢？已有相關的壽命實驗證明，「高蛋白、低碳水、低脂肪」不是健康長壽的好選擇。儘管攝取高蛋白質低碳水化合物可以減少胰島素釋放，但已經有大量介入性研究證明這種飲食方式會縮短壽命、加速衰老，並增加腫瘤發生率和癌症的發生機率 (45-47)。蛋白質是促進細胞生長的營養素，正常細胞與每日自然突變細胞生長都會受到促進，如果不是因為疾病導致體重下降，或做了高強度運動訓練、細胞受損需要再生，不建議攝取過多蛋白質。也有研究顯示，長期減少蛋白質攝取的減脂效果明顯高於減肌 (44)。

想要改善體態同時延緩衰老，攝取蛋白質的時機至關重要。運動訓練能夠清除衰老細胞並誘導細胞新生，因此飲食中氮資源（胺基酸及蛋白質）需求會突然增加，此時立即補充蛋白質，肌肉組織就能快速更新。如果在運動後拖了2 小時才補充胺基酸，增肌效果會大打折扣。而且，受損的肌肉如果沒有即時補充蛋白質，發炎、疼痛的時間也會延長 (6)。對於有進行運動訓練的人，建議運動前後立即補充蛋白質（每公斤體重0.06-0.22 公克，例如體重為86 公斤，建議攝取5-20 公克）。
給予飲食建議前，要先確定這個人的目標是要促進生長還是延緩老化，這是兩個相反的目標。由於蛋白質是促進生長的營養素，因此如果目標是要快速增加體重與身高（如成長中孩童），就要攝取較多的蛋白質來提供DNA 合成所需，然而，持續的生長同時也是造成衰老和腫瘤生長的原因，因為氮資源提供DNA合成的過程中，對人體正常細胞與隨機突變細胞（如癌細胞）一視同仁 (42)。因此，如果目標是減緩老化速度，就要減少攝取蛋白質。對日常生活沒運動的年輕成人，蛋白質的攝取量應限制在總能量攝取的10％以下，以降低生長的速度（即延緩老化），保持年輕。
維持DNA 合成所需的蛋白質，無法用碳水化合物和脂肪來替代，所以在正常能量消耗下，就算提高攝取的總熱量，如果蛋白質不足5％，仍會導致生長遲緩或體重下降。而攝入過多蛋白質則會加速體重上升，助長肥胖 (60)。
要建立攝取蛋白質與老化之間的因果關係，最可靠的研究設計是隨機分組對照試驗觀察對壽命的影響，儘管目前尚未有此研究，類似研究仍可供參考：一個18 年以上觀察性研究顯示，蛋白質攝入愈多的人總死亡風險相對愈高 (59)。這個相關性與隨機分組對照動物試驗吻合，該動物試驗中比較了25 種不同的飲食，確立了蛋白質攝取與加速老化的因果關係。研究結果顯示，以碳水化合物取代蛋白質，可以延長壽命並改善新陳代謝、促進健康(45)。綜合以上所述，對於那些希望看起來更年輕的青壯年，除了運動以外的時間，應該儘量減少蛋白質攝取。高蛋白質飲食雖對於生長（肌肉和體重增加）有益，但會縮短壽命，並大幅增加癌症發生率。

高齡時肌肉質量和力量的喪失，統稱為「肌少症」，是65歲後常見的問題，對生活品質造成嚴重影響，且目前還沒有好的醫學方法可以治療。一般認為，肌肉是富含蛋白質的組織，因此在晚年補充蛋白質可以防止肌少症，但這種直觀的假設，從來沒有獲得可重複驗證的科學實證。飲食中的蛋白質雖然可以增強年輕人做阻力訓練的增肌效果，但這種效果隨著年齡的增長迅速減弱 (71, 72)。想增加肌少症患者肌肉質量和力量，唯一一個通過實證的方法，就是進行阻力運動訓練。
在一項研究中，高達96 歲的養老院衰弱症病患進行8 週的高強度重量訓練，結果發現他們的肌肉質量增加9％，力量增加了174％。另一項隨機安慰劑對照試驗，進一步確認了這個結果，該試驗比較了100 名衰弱的養老院居民進行漸進式阻力訓練、複合營養素補充、兩者都做以及兩者都不做的效果 (70)。受試者的平均年齡是87 歲，經過為期10 週的試驗後，發現有做阻力訓練的組別，股骨肌肉面積增加了2.7％，肌肉力量增加了113％，而沒有運動者的肌肉量則略微下降。額外的營養補充劑則對結果沒有影響。
綜合這兩項研究，我們可以知道，對於因為年齡漸長而肌肉無力、身體虛弱的老年人來說，高強度重量訓練是可行又有效的抗衰老方法。運動訓練比蛋白質補充更能夠抗衰老、保持健康。
進食時間對於阻力訓練的效果也是非常重要的。一項針對74歲男性進行阻力訓練的研究中，讓受試者一組立即攝取蛋白質補充劑，另一組延遲攝取，觀察對於肌肉增長和力量的影響。結果顯示，延遲2 小時才攝取蛋白質補充劑的組別，無法增長肌肉。
因此，我們得出結論：高齡男性若想增長肌肉，在阻力訓練後盡快攝取蛋白質補充劑至關重要 (57)。