근육의 주 요소는 수분과 단백질이다. 근력 운동 후 흡수가 빠른 단당류를 섭취하여 단백질 고갈을 막은 후 단백질을 섭취하여야 한다. 주로 유제품, 어육류, 난류, 두류에 많이 함유되어 있다. 일반적으로 체중 1kg당 1g의 단백질 섭취를 권장하지만 근력 증대를 목표로 운동을 하는 사람이라면 체중 1kg당 2g의 단백질 섭취를 계획하는 것이 좋다. 단백질은 크게 동물성 단백질과 식물성 단백질로 나뉜다. 동물성 단백질은 소고기, 돼지고기, 닭고기, 달걀, 우유 등에 들어있고 식물성 단백질은 콩과 같은 곡류에 들어있다.
동물성 단백질과 식물성 단백질을 구분하는 이유는 필수 아미노산과 비 필수 아미노산 때문이다. 아미노산이란 단백질의 기본 단위이자 구성 요소다. 필수 아미노산은 우리의 몸에서 만들 수 없거나 만든다 해도 양이 너무 적어서 반드시 음식으로 먹어야 한다. 비 필수 아미노산은 다른 아미노산을 재료로 우리 몸에서 자체적으로 만들어 낼 수 있음으로 꼭 음식으로 섭취할 필요가 없다.
일반적으로 근육 강화 및 증대를 목적으로 운동할 때는 동물성 단백질을 선호한다. 같은 양의 단백질이라도 동물성 단백질에 필수 아미노산이 더 많이 들어 있기 때문이다. 하지만 동물성 단백질을 먹을 때 포화 지방도 같이 먹을 수 있기 때문에 동물성 단백질과 식물성 단백질을 적절히 잘 섞어 먹어야 한다.
단백질은 이론적으로 1g당 4kcal의 열량을 낼 수 있다. 하지만 소화나 대사 단계에서 낭비되는 에너지가 많아, 실제로 몸에서 내는 에너지의 양은 3대 영양소 중 가장 적다. 단백질을 과하게 섭취 했거나 다른 영양소가 절대적으로 부족한 경우가 아니라면, 열량으로 잘 쓰이지 않는다. 일반적인 운동을 하는 동안에는 탄수화물과 지방이 주요 에너지원으로 작용하고, 단백질은 1~2%만 에너지원으로 사용된다. 장시간 운동할 때는 에너지의 4% 정도를 공급하며, 마라톤의 마지막 구간을 뛸 때와 같이 글리코겐이 고갈 된 상태에서는 단백질 사용이 약 10% 까지 높아질 수 있다. 그럼에도 불구하고 단백질은 에너지 대비 포만감이 높고 근육 및 근력 형성에 좋아, 운동이나 다이어트를 하는 사람들에게 도움이 된다.
오랜 시간 운동을 하는 사람은 탄수화물을 충분히 공급하면, 단백질 절약 효과를 볼 수 있다. 즉, 운동 중에 포도당을 섭취하면 단백질 분해가 감소하여, 간의 아미노산 흡수율이 줄어든다, 하지만 글리코겐이 다 고갈 될 때까지 강도 있는 운동을 하지 않는 사람들에게는 해당되지 않는다.
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