含咖啡因某维生素功能饮料对机体运动行为能力影响分析

冉　莉，郎和东，周　曦，陈　卡，张大超，张乾勇，朱俊东，糜漫天，周　永△（.第三军医大学军事预防医学院营养与食品卫生学教研室，重庆400038；.中国保健协会，北京004）

含咖啡因某维生素功能饮料对机体运动行为能力影响分析

冉莉1，郎和东1，周曦1，陈卡1，张大超2，张乾勇1，朱俊东1，糜漫天1，周永1△
（1.第三军医大学军事预防医学院营养与食品卫生学教研室，重庆400038；2.中国保健协会，北京100142）

目的探讨含咖啡因某维生素功能饮料对人体运动行为能力的影响。方法2015年3月选取某高校35名学生为受试者，随机将其分为对照组（去咖啡因的某维生素饮料）16例和咖啡因干预组（含咖啡因的某维生素功能饮料）19例。所有受试者干预前后开展PWC170机能试验、血清β-内啡肽水平测定、疲劳程度指数测定、背肌力和握力测试、15 s反弹跳测试及模拟篮球比赛测定。结果干预前，所有受试者PWC170、β-内啡肽水平、疲劳程度指数、背肌力、右手和左手握力、弹跳次数、弹跳最高高度及弹跳总高度、模拟篮球比赛中移动距离、平均速度、平均移动速度和最快速度比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）；干预后，咖啡因干预组受试者PWC170、15 s反弹跳测试中弹跳最高高度、模拟篮球比赛中平均移动速度均较对照组显著增加，差异均有统计学意义（P＜0.05）。结论饮用含咖啡因的维生素功能饮料可以适当提高人体运动行为能力。

咖啡因；疲劳；运动活动；维生素类

咖啡因属黄嘌呤类中枢兴奋剂，对中枢神经系统具有兴奋作用，可加强骨骼肌和心肌的收缩力。有研究发现，适量的咖啡因能兴奋中枢神经系统，提高注意力、增强警觉性，缓解精神疲劳［1-3］。随着咖啡因研究技术的发展，咖啡因在营养补充剂中的应用也逐渐增加，运动员将咖啡因作为增进功能的辅助剂使用。有研究发现，在长时间低强度的耐力运动中咖啡因对人体的运动能力有肯定作用［4-5］。目前，关于咖啡因对运动能力积极作用的结论也在逐渐增多［6］。本研究主要探讨饮用含咖啡因的某维生素功能饮料后对人体运动行为能力的影响。

1　资料与方法

1.1一般资料2015年3月选择某高校本科学生35名，均为男性，年龄20～21岁，身体健康，无喝酒、饮咖啡、饮茶及吸烟等习惯，近期均无感冒及其他急、慢性疾病，测试前24 h内未饮酒、未服用镇静剂及任何药物、膳食补充剂。

1.2方法

1.2.1试验设计采用随机双盲试验设计，分为对照组（16例）和咖啡因干预组（19例）。咖啡因干预组：饮用含咖啡因的某维生素功能饮料，其咖啡因含量为0.2 mg/mL；对照组：饮用去咖啡因的某维生素功能饮料，饮料中的其他成分及外观均与咖啡因干预组一致。以上饮料均由某维他命公司有限公司提供。

1.2.2试验方法

1.2.2.1PWC170机能试验、血清β-内啡肽水平和疲劳程度指数的测定所有受试者于第1天下午16：00进行PWC170机能试验，在受试者运动完成后10 min内，采取受试者肘部静脉血，血液离心，保存备用，同时采用量表对受试者进行疲劳程度测定。第3天下午15：00，两组受试者分别饮用500 mL含咖啡因或去咖啡因的某维生素功能饮料，60 min后进行PWC170机能试验、采血和疲劳程度指数的测定。

1.2.2.2背肌力和握力测定干预前两组受试者采用背肌力计和握力计测试背肌力和握力，测试2次，记录最大值。从第2天开始，两组受试者每人每天分别饮用250 mL含咖啡因或去咖啡因的某维生素功能饮料，持续7 d。在7 d末，再次测试背肌力和握力。

1.2.2.315 s反弹跳测试受试者在干预试验入组时和干预试验结束时分别进行15 s反弹跳测试。第1天下午16：00，两组受试者进行15 s反弹跳测试，记录15 s内受试者的弹跳次数、弹跳最高高度和弹跳总高度。第3天下午15：00，两组受试者分别饮用500 mL含咖啡因或去咖啡因的某维生素功能饮料，60 min后进行15 s反弹跳测试，记录15 s内受试者的弹跳次数、弹跳最高高度和弹跳总高度。

1.2.2.4模拟篮球比赛在35名受试者中抽取10名进行篮球比赛，随机将其分为两组，各5名。第1天下午16：00进行第1次模拟篮球比赛，采用GPS仪记录比赛过程中每名受试者奔跑的距离、平均速度、平均移动速度和最快速度。第3天下午15：00两组受试者分别饮用500 mL含咖啡因或去咖啡因的某维生素功能饮料，60 min后进行篮球比赛，并记录相关数据。

1.3统计学处理应用SPSS18.0统计软件进行数据分析，计量资料以±s表示，干预前呈正态分布且方差齐的两组资料比较采用t检验，方差不齐或偏态分布资料采用非参数检验；干预后组间比较采用协方差分析，以干预后减去干预前作为干预前后变化值，以分组变量作为固定因子，干预前的数值作为协变量，干预前后变化值作为因变量，进行一般线性模型的单变量分析，P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结　果

2.1PWC170机能试验、血清β-内啡肽水平及疲劳程度指数测定

2.1.1受试者干预前PWC170、β-内啡肽水平及疲劳程度指数的组间比较受试者在饮用红牛维生素功能饮料前，两组的PWC170、β-内啡肽水平和疲劳程度指数比较，差异均无统计学意义（P＞0.05），见表1。

2.1.2受试者干预前后PWC170、β-内啡肽水平及疲劳程度指数变化值比较咖啡因干预组受试者饮用含咖啡因的红牛维生素功能饮料后PWC170显著升高了（51.41±18.70）kg·m/min，差异有统计学意义（P＜0.05），但两组β-内啡肽水平和疲劳程度指数变化值比较，差异均无统计学意义（P＞0.05），见表2。

表1　干预前PWC170、β-内啡肽水平和疲劳程度指数比较（±s）

表1　干预前PWC170、β-内啡肽水平和疲劳程度指数比较（±s）

注：-表示无此项。

组别对照组咖啡因干预组P n 　P W C 1 7 0 （k g · m / m i n ）β-内啡肽（p g / m L）疲劳程度指数1 6 1 9 -9 7 0 . 7 5 ± 1 0 4 . 7 0 1 0 2 1 . 1 6 ± 8 6 . 0 0 0 . 1 2 7 8 7 . 1 4 ± 1 6 . 4 5 8 4 . 7 5 ± 2 1 . 2 5 0 . 7 1 6 1 2 . 5 6 ± 1 . 7 5 1 2 . 4 2 ± 1 . 2 2 0 . 7 8 0

表2　两组干预前后PWC170、β-内啡肽水平及疲劳程度指数变化值比较（±s）

表2　两组干预前后PWC170、β-内啡肽水平及疲劳程度指数变化值比较（±s）

注：-表示无此项。

组别对照组咖啡因干预组P n P W C 1 7 0 （k g · m / m i n ）β-内啡肽（p g / m L）疲劳程度指数1 6 1 9 -5 . 0 3 ± 6 6 . 0 7 5 1 . 0 1 ± 6 8 . 3 0 0 . 0 3 0 6 . 3 2 ± 1 0 . 7 1 3 . 3 6 ± 1 0 . 4 9 0 . 2 8 8 -0 . 1 2 ± 2 . 0 9 -1 . 1 1 ± 1 . 8 8 0 . 0 8 5

2.2背肌力和握力测定

2.2.1两组受试者干预前背肌力、右手及左手握力比较干预前咖啡因干预组和对照组受试者的背肌力、右手握力和左手握力比较，差异均无统计学意义（P＞0.05），见表3。

表3　干预前两组背肌力、右手及左手握力比较（±s，kg）

表3　干预前两组背肌力、右手及左手握力比较（±s，kg）

注：-表示无此项。

组别对照组咖啡因干预组P n　背肌力　右手握力　左手握力1 6 1 9 -9 2 . 7 4 ± 1 0 . 7 9 9 6 . 1 4 ± 7 . 6 4 0 . 2 8 5 4 3 . 9 0 ± 7 . 1 4 4 4 . 7 5 ± 6 . 6 3 0 . 7 1 7 4 1 . 0 9 ± 7 . 6 2 4 2 . 4 0 ± 4 . 4 8 0 . 5 3 0

2.2.2两组干预前后背肌力、右手握力及左手握力变化值比较干预前后两组受试者的背肌力、右手握力和左手握力的变化值比较，差异均无统计学意义（P＞0.05），见表4。

表4　两组干预前后背肌力、右手握力及左手握力变化值比较（±s，kg）

表4　两组干预前后背肌力、右手握力及左手握力变化值比较（±s，kg）

注：-表示无此项。

组别对照组咖啡因干预组P n 背肌力　右手握力左手握力1 6 1 9 --0 . 3 6 ± 2 . 3 1 1 . 0 5 ± 2 . 8 8 0 . 1 5 6 0 . 6 3 ± 1 . 8 9 0 . 4 3 ± 0 . 4 5 0 . 7 7 5 -0 . 2 5 ± 0 . 9 5 0 . 2 5 ± 0 . 4 0 0 . 0 5 6

2.315 s反弹跳测试

2.3.1两组干预前弹跳次数、弹跳最高高度及弹跳总高度比较干预前两组组弹跳次数、弹跳最高高度及弹跳总高度比较，差异均无统计学意义（P＞0.05），见表5。

表5　两组干预前弹跳次数、弹跳最高高度及弹跳总高度比较（±s）

表5　两组干预前弹跳次数、弹跳最高高度及弹跳总高度比较（±s）

注：-表示无此项。

组别n 弹跳次数（次）弹跳最高高度（c m）弹跳总高度（c m）对照组咖啡因干预组P 1 6 1 9 -1 1 . 6 3 ± 2 . 1 9 1 0 . 1 6 ± 2 . 4 8 0 . 0 7 5 6 5 . 7 5 ± 7 . 7 8 6 8 . 9 0 ± 5 . 5 7 0 . 2 3 3 6 9 0 . 8 8 ± 1 6 6 . 3 9 7 2 0 . 5 3 ± 6 8 . 0 5 0 . 2 0 8

2.3.2两组干预前后弹跳次数、弹跳最高高度及弹跳总高度变化值比较咖啡因干预组饮用含咖啡因的红牛维生素功能饮料后弹跳最高高度较对照组显著升高了（3.21±1.75）cm，差异有统计学意义（P＜0.05），而两组弹跳次数和弹跳总高度的变化值比较，差异均无统计学意义（P＞0.05），见表6。

表6　两组干预前后弹跳次数、弹跳最高高度和弹跳总高度变化值比较（±s）

表6　两组干预前后弹跳次数、弹跳最高高度和弹跳总高度变化值比较（±s）

注：-表示无此项。

组别弹跳总高度（cm）n 弹跳次数（次）弹跳最高高度（cm）对照组咖啡因干预组P 16 19 --0.56±3.93 1.00±3.71 0.666 1.66±1.98 3.21±1.75 0.011 32.06±26.51 24.05±24.19 0.388

2.4模拟篮球比赛

2.4.1两组干预前距离、平均速度、平均移动速度及最快速度比较两组干预前距离、平均速度、平均移动速度及最快速度比较，差异均无统计学意义（P＞0.05），见表7。

表7　两组干预前距离、平均速度、平均移动速度及最快速度比较（±s）

表7　两组干预前距离、平均速度、平均移动速度及最快速度比较（±s）

注：-表示无此项。

组别　平均移动速度（km/h）n 距离（km）平均速度（km/h）最快速度（km/h）对照组咖啡因干预组P 16 19 -3.20±0.27 3.34±0.22 0.409 3.70±0.48 4.14±0.23 0.104 4.44±0.74 4.78±0.19 0.351 13.86±1.44 13.72±0.81 0.854

2.4.2两组干预前后距离、平均速度、平均移动速度及最快速度变化值比较与对照组比较，咖啡因干预组受试者饮用含咖啡因的红牛维生素功能饮料后平均移动速度显著增加，差异有统计学意义（P＜0.05），而两组距离、平均速度和最快速度变化值比较，差异均无统计学意义（P＞0.05），见表8。

表8　两组干预前后距离、平均速度、平均移动速度及最快速度变化值比较（±s）

表8　两组干预前后距离、平均速度、平均移动速度及最快速度变化值比较（±s）

注：-表示无此项。

组别n 距离（km）平均速度（km/h）平均移动速度（km/h）最快速度（km/h）对照组咖啡因干预组P 0.480±0.390 0.760±0.416 0.345 16 19 -0.004±0.045 0.100±0.072 0.058 0.100±0.339 0.280±0.192 0.448 0.060±0.182 0.400±0.158 0.009

3　讨　论

随着对咖啡因的深入研究，其越来越多地被应用在运动及营养补充中，咖啡因已经不再被列入运动员禁用物质名单，国际奥委会规定运动员尿液中咖啡因的浓度超过12 μg/mL者为阳性。咖啡因被证实可以作用于中枢神经系统，可增强注意力及缓解精神疲劳，其作用机制是通过抑制磷酸二酯酶的活性，减少细胞内环腺苷磷酸（cyclic adenosine mono phosphate，cAMP）的分解破坏，以及通过竞争性阻断腺苷受体促进cAMP生成，从而提高细胞内cAMP含量而使中枢神经系统兴奋［7］。有学者认为，咖啡因的中枢神经作用对运动能力的影响主要表现为降低运动疲劳和疼痛的主观感觉［8］，尽管这些作用对运动成绩的影响还未确定［9-11］，但目前就咖啡因的中枢神经作用对运动有积极影响已经得到肯定［12］。此外，咖啡因对骨骼肌的收缩性产生作用，其通过增加神经递质的释放从而加强神经肌肉的传导。另外，其可通过改变细胞内钙离子浓度来加强肌纤维的收缩性［13］，咖啡因通过对机体的刺激作用以缩短人体反应时间和运动时间，从而提高运动能力。在动物实验中Davis等［14］发现，给大鼠脑血管注射咖啡因可以使大鼠跑台运动时间增加 60%。Knut Thomas等［15］研究表明，服用咖啡因（6 mg/kg）可提高短时间（4～6 s）反复冲刺跑运动员的运动能力。Eef等［12］和Foad等［16］对自行车运动员使用咖啡因和碳水化合物对运动能力的影响机制研究中发现，2.5 h的60%～75%氧气最大速度强度运动中，咖啡因有提高运动员运动能力作用。本研究发现，咖啡因干预组受试者在饮用含咖啡因的某维生素功能饮料后，PWC170水平显著增高。PWC170是指心率为170次/分时的体力工作能力。PWC170值越大，表明受试者运动能力越强。此外，咖啡因干预组受试者15 s反弹跳试验中的弹跳最高高度和篮球比赛中的平均移动速度与未饮用咖啡因对照组比较均显著升高。由此可见，适量饮用含咖啡因的维生素功能饮料可以提高人体运动行为能力。

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Effect of Red Bull vitamin functional beverage containing caffeine on body athletic behavior ability

Ran Li1，Lang He-dong1，ZhouXi1，ChenKa1，ZhangDachao2，ZhangQianyong1，ZhuJundong1，MiMantian1，ZhouYong1△（1.TeachingandResearching Section of Nutrition and Food Hygiene，Institute of Military Preventive Medicine，Third Military Medical University，Chongqing 400038，China；2.China Health Care Association，Beijing 100142，China）

ObjectiveTo investigate the effect of the Red Bull vitamin functional beverage containing caffeine on the body athletic behavior ability.MethodsA total of 35 students recruited voluntarily from a university were randomly assigned to the control group（drinking the Red Bull vitamin functional beverage without caffeine，16 cases）and the caffeine intervention group（drinking the Red Bull vitamin functional beverage containing caffeine，19 cases）.All subjects performed a PWC170 function test，serum β-endorphin detection，fatigue degree index detection，back strength and grip strength test，15 s rebound jump test and simulated basketball game test before and after intervention.ResultsBefore intervention，PWC170，β-endorphin level，fatigue degree index，back strength，right hand and left hand grip strength，number of bounces，highest jumping height，bounce total height，moving distance，average speed，average moving speed and maximum speed in the simulated basketball game test had no statistically significant differences among all subjects（P＞0.05）；after intervention，PWC170，highest bounce height in the 15 s rebound jump test and average moving distance in the simulated basketball game test in the caffeine intervention group were significantly increased compared with the controlgroup，the differences were statistically significant（P＜0.05）.ConclusionDrinking the Red Bull vitamin functional beverage containing caffeine can properly increase the body athletic behavior ability.

Caffeine；Fatigue；Motor activity；Vitamins

10.3969/j.issn.1009-5519.2016.04.010

A

1009-5519（2016）04-0506-03

冉莉（1983-），硕士研究生，主要从事营养与疾病的研究。

△，E-mail：zhouyong0305@126.com。

（2015-11-02）