运动营养学——有氧耐力补剂

运动营养学——有氧耐力补剂

有氧耐力运动是许多人选择的锻炼方式，无论是跑步、游泳还是骑自行车。为了在运动中保持最佳状态并促进恢复，合理的营养补充至关重要。本文将为您详细介绍运动饮料、氨基酸和蛋白质、咖啡因等补剂的作用机制和使用建议。

运动饮料

运动饮料的主要目的是帮助维持身体水分，碳水化合物储存和电解质平衡。身体水分的急剧减少或电解质平衡的改变可能导致严重的医疗状况，例如热衰竭、中暑或低钠血症。实践中，体液流失而导致心率增加，身体散热的速度减缓，从而影响心血管系统。此外，如果人体流失2%体重的体液，有氧耐力能力可能会受到影响。因此，在运动时长超过1小时的运动中和在诸如炎热等极端环境条件下，补充液体有利于防止有氧耐力能力降低。

除了帮助补充水分，运动饮料还可以通过提供碳水化合物为运动员补充能量。在长时间剧烈的有氧耐力运动的初期，肌糖原提供了大部分碳水化合物来为人体活动提供能量，肌糖原是身体中碳水化合物的主要存储形式。但是人体中肌糖原的储量有限。当肌糖原消耗殆尽，它就不能为人体活动提供能量。实际上，在通常情况下，经过训练的运动员体内的肌糖原最多只能维持数小时的运动。低水平的肌糖原除了可能会降低运动表现，还与蛋白质的降解，肌糖原分解下降和兴奋——收缩耦联（使肌细胞收缩的过程）受限相关（肌肉具体机制可见运动生理学部分的讲解）。

碳水化合物浓度为6%~8%的运动饮料是加快胃排空速度的理想选择，并且，以2∶1的比例补充两种糖分，特别是葡萄糖和果糖，比单独补充一种糖分更能提高运动表现。

葡萄糖和果糖

运动饮料提高血糖水平，促进碳水化合物氧化，并且可以帮助减少有氧耐力训练期间的疲劳。碳水化合物氧化（代谢）的提高可以减少对有限的内部碳水化合物储存量的依赖。

运动饮料的重要作用还体现在补充运动中流失的电解质。钠、氯化物、钾、钙和镁是5种主要的电解质。钠是最重要的电解质。因为运动期间流失最多的就是钠。而且钠对于保持水合和血浆容量至关重要。当人体内钠的含量较低时，通过尿液流失的体液就会增加，这就对体液平衡带来不利影响。在通常情况下，人体汗液的钠含量为1070毫当量/升，氯化物的含量为560毫当量/升，但是这些值会发生较大波动，其随出汗增加而升高，在训练适应和热习服（热适应）后下降。需要注意的是，在通常情况下，出汗率高的人，体内的钠的需要量就高。所以这类人需要注意自己的钠摄入量。

氨基酸和蛋白质

运动员每天需要补充更多的蛋白质，不运动的人群每天平均补充0.8克/千克体重的蛋白质即可。而有氧耐力运动员每天应该补充1.2~1.4克/千克体重的蛋白质。

对有氧耐力运动员的研究发现，支链氨基酸和不同种类的蛋白质能帮助运动员提升运动表现和加快运动后恢复。

支链氨基酸

氨基酸是蛋白质的构成成分，也是骨骼肌的能量来源。在休息期间，即便必需氨基酸的摄入量相对较低，人体也会合成蛋白质。支链氨基酸包括亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸。支链氨基酸可以被骨骼肌氧化，从而为肌肉提供能量，也可以促进运动后肌肉蛋白质的合成，还可以减少运动导致的肌肉损伤。膳食蛋白质中的平均支链氨基酸含量大约是总氨基酸含量的15%。因此，定期摄入高质量富含蛋白质的食物的运动员很有可能摄入了充足的支链氨基酸，以满足其日常蛋白质需求。

在有氧耐力运动中，人体通过降解肌肉蛋白质来维持支链氨基酸库。这一点对于人体维持蛋白质平衡尤为重要。在长时间的有氧耐力运动中，骨骼肌氧化的支链氨基酸数量往往要多于从蛋白质获取的支链氨基酸含量。这就导致血液中的支链氨基酸含量下降，并导致产生“中枢疲劳”。根据中枢疲劳假设，当色氨酸穿过血脑屏障并增加大脑中5-羟色胺的含量，中枢疲劳就产生了。该假设认为：运动中游离脂肪酸从脂肪组织中分离出来，然后被传输到肌肉，为肌肉提供能量。因为游离脂肪酸从脂肪组织中分离出来的速率比肌肉吸收它们的速率快，所以血液中游离脂肪酸的浓度就增加了。游离脂肪酸和色氨酸争夺白蛋白的结合位点。因为血液中的游离脂肪酸含量比较高，所以它们先与白蛋白结合，从而阻止色氨酸和白蛋白结合，于是导致血液中的游离色氨酸浓度增加。这提高了血液中游离色氨酸和支链氨基酸的比率，导致更多的游离色氨酸穿过血脑屏障。一旦游离色氨酸进入大脑，它就转化为5-羟色胺。5-羟色胺对人的情绪和睡眠都有影响。因此，大脑中5-羟色胺含量增多的最终结果就是导致中枢疲劳，从而使人们停止运动或降低运动强度。

除了研究氨基酸浓度的变化外，确定运动之后认知表现是否有变化也非常有意义。在一项关于中枢疲劳假设和认知能力变化的研究中，受试者要么补充含有支链氨基酸和碳水化合物的混合物，要么补充安慰剂。在30千米越野赛前后，研究人员分别记录这些受试者的认知表现。研究表明：补充了支链氨基酸的受试者在颜色-词测试的某一环节的认知能力有了提高，而补充安慰剂的受试者的认知表现没有变化。补充支链氨基酸的受试者对于形状变化和图形识别的认知能力保持得不错，而补充安慰剂的受试者在运动后对这些内容的认知表现却大打折扣。研究人员发现，支链氨基酸补剂对更复杂任务的认知能力有更大影响。在另一项关于剧烈运动后认知能力的研究中，受试者进行42.2千米的越野跑，在跑步期间受试者补充支链氨基酸或者安慰剂。研究结果表明，补充支链氨基酸只能够提升跑步速度较慢的运动员的跑步能力。更有趣的是，支链氨基酸对心理表现有积极影响。与运动前相比，补充支链氨基酸的受试者运动后在Stroop（斯特鲁普效应）颜色和单词测试中的表现有很明显的进步。

补充支链氨基酸也会影响运动后的恢复。在有氧耐力运动前补充支链氨基酸，能够增加人体生长激素的浓度并有助于防止睾酮的减少，这就会形成一种利于合成代谢的环境。长时间运动会减少人体的氨基酸库存，因此，保持较高水平（特别是BCAA水平）以抑制促进肌肉蛋白质分解的细胞信号转导通路尤为重要。通过补充支链氨基酸来创建合成代谢环境可能有助于更快地从运动中恢复过来。支链氨基酸也可以减轻肌肉损伤。

谷氨酰胺

对有氧耐力运动员而言，谷氨酰胺不是最重要的氨基酸。游离氨基酸库中的谷氨酰胺的浓度最高。大部分的谷氨酰胺存在于慢肌中。这意味着在有氧耐力运动中人体需要更多的谷氨酰胺。在通常情况下，运动时，血浆谷氨酰胺的浓度上升。运动后，谷氨酰胺的浓度下降。长时间高强度有氧耐力运动会抑制免疫系统，尤其是当运动员过度训练时。因为谷氨酰胺是免疫系统的重要刺激因素，所以对于有氧耐力运动员而言，保持足量的谷氨酰胺是非常重要的。长时间力竭性运动后，血浆谷氨酰胺的浓度就会降低。运动后服用含有谷氨酰胺的补剂有助于减少感染和疾病的发生率。在强度训练或比赛后，有氧耐力运动员经常会感染或生病。

咖啡因

图片来源：网络

咖啡因是体育运动中常使用的补剂，也是有氧耐力运动员最喜欢的一种补剂。咖啡因在运动中有许多潜在应用。研究表明，补充4毫克/千克的咖啡因可以提高警觉性，并加强逻辑推理、自由回忆和识别记忆能力。此外，咖啡因可以帮助延长有氧耐力运动训练中运动至力竭的时间，减少次最大强度有氧耐力运动期间的主观疲劳度，增强睡眠不足期间的运动表现。咖啡因还具有减少肌肉酸痛和提高糖原再合成的能力。

咖啡因对中枢神经系统具有刺激作用。咖啡因能够穿透血脑屏障，并与腺苷受体结合在一起，导致与这些腺苷受体结合的腺苷数量减少，进而使循环的多巴胺活性增加。根据一项理论，这会影响对肌肉收缩力量和神经活动的感知。这是解释咖啡因的机能增进效果的主流理论，也是基于科学研究和实际应用的最有价值的理论。

另一项关于咖啡因功效的理论涉及肌肉对糖原降解酶的作用。但是支持这一理论的绝大部分研究来源于离体研究，而不是活体研究。所以关于这一理论人们还不能得出任何正式结论。最后，咖啡因可以明显提高脂解和生热作用，并且在一段时间内可能会同时提升这两种功效。此外，咖啡因还具有节约糖原的功效。咖啡因被认为可以增强分解脂肪或提高肾上腺素水平的酶，这可以调动储存的脂肪。但是，关于这一理论的研究也没有定论。当前的研究更支持咖啡因对中枢神经系统具有刺激作用，以及其降低运动疲劳的能力。参加各种运动训练和比赛的运动员也支持这一理论。咖啡因可以被人体快速吸收，1小时之内血液中的咖啡因含量就能达到最大值。因为咖啡因分解的速度较慢（46小时的半衰期），所以通常情况下咖啡因浓度可以保持34小时。

如果将咖啡因的摄入量控制在3~9毫克/千克体重的范围内，咖啡因是一种有益的补剂。在通常情况下，如果在运动前60分钟补充咖啡因，在运动中咖啡因就会改善运动员的运动表现。