运动饮料对体育运动员运动功能的影响

2021-01-19王传敏信阳职业技术学院体育学院河南信阳464000

食品研究与开发 2021年18期

王传敏（信阳职业技术学院体育学院河南信阳 464000）

运动饮料是专为体育人员、高强度体力劳动人员而研制的一种饮料，产品研发目的是为快速补充机体缺失的水分、电解质及微量元素等。运动饮料的主要成分为水、电解质、糖类及维生素，最初的运动饮料均是由这几种成分经比例优化后制成的。随后，功能性成分被加入到运动饮料并发展成为主流。研究人员分析2008年国内外运动饮料发展现状显示，国外的运动饮料的研发与消费高于其它国家，随着全球体育事业的蓬勃发展，运动饮料也随之受到大众的关注，并在饮料市场占有一定的份额。既往报道及实践发现，运动饮料可以提高机体运动能力，但关于其具体成分对体育运动员运动功能的影响研究尚处于探索阶段。鉴于此，做以下综合性阐述。

一、运动饮料的类型及主要成分

运动饮料是能快速为人体补充水、电解质、能量等的一类饮品，其品类多样，按照是否含有气体可分为二氧化碳（CO2）气体饮料和非气体饮料，按照渗透压高低可分为高渗饮料、等渗饮料、低渗饮料，按照个体需求可分为普通运动饮料、功能性运动饮料。因饮料中CO2气体、渗透压浓度会影响运动员的口感及胃排空，所以运动饮料通常制成不含CO2且等渗或低渗溶液。运动饮料主要成分为水及电解质、糖类、维生素，其它如咖啡因、氨基酸、抗氧化物质等功能性成分按需添加。

1、水、电解质

人体细胞60%～95%的比例为水，对机体而言，水是维持生命活动最重要的物质，可保证机体维持正常的体温、渗透压并进行其它一系列活动。因运动员活动强度大、训练时间长，体核温度呈跳跃性飙升，导致机体水、钠、钾等大量流失，机体代谢加快，无法维持长时间运动。既往报道显示，如果人体水分流失超过自身体重的2%，将会出现脱水症状并降低机体有氧运动、精细动作能力，如果进一步加重，还会引发热衰竭、热休克等，甚至危及生命。电解质同水一样，也是维持机体运转的重要物质，而且钠、钾、镁离子等也随体液一起排出，导致机体水、电解质紊乱，运动能力及运动状态下降。由此可见，运动员在运动过程中需摄入足够量的水及电解质。李荣华调查目前国内在售的运料饮料成分发现，水、电解质、糖类是运动饮料的主要配方，其中电解质占比最高为钠，其次为钾。一般建议，运动员摄取的运动饮料至少含50 mg/L～1 200 mg/L的钠，50 mg/L～250 mg/L的钾，而且在运动前、运动中、运动后均及时进行补充。

2、糖类

糖类是维持机体运动最重要的能源物质，其主要以血糖、肝糖原、肌糖原的形式存在，其中血糖直接为机体运动提供能量，肝糖原及肌糖原则为储备为机体长时间运动供能，所以运动饮料中添加糖类可缓解运动性疲劳，提高机体运动耐力。根据糖类是否能被人体消化利用分为两类，一类是可利用糖，如葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖等，另一类是不可利用糖，如大分子的纤维素等。运动饮料中添加的糖类主要是葡萄糖、果糖、蔗糖等易于被机体吸收的可利用糖。由于不同分子量或结构的糖类对人体血糖、激素等的影响不同，一般根据血糖指数（GI）、血糖负荷（GL）评估糖类利用度，研究显示，高GI吸收较快带来的血糖反应也较大，低GI的糖类吸收较慢能够为机体长时间运动供能，且血糖波动也较小，因此运动饮料中的糖类以低GI类型为主。研究人员研究不同类型的补糖类饮料对某体育大学中长跑运动员运动表现及代谢参数的影响发现，相比于安慰剂（含无热量甜味剂的饮料），低聚糖饮料、中聚糖饮料、长链糖饮料均能有效提高机体血糖水平，降低血清肌酸激酶（CK）、皮质醇浓度，其中长链糖组血糖升高效果更显著，低聚糖组血清CK、皮质醇浓度显著低于其它组，表明不同类型的含糖饮料均能增加血液中葡萄糖水平，促进机体能源物质恢复，而且低聚糖饮料的补充效果更好。

3、维生素

维生素主要作用为维持机体生理代谢，是运动饮料必需添加的一类成分。既往研究表明，某些维生素是合成辅酶的底物，而辅酶是机体生化反应的催化剂，因此维生素缺乏会影响机体代谢。调查显示，维生素A、维生素E、维生素C、维生素B是运动饮料中添加较多的维生素，均具有较好的抗氧化功能，能够减少机体运动性损伤。还有研究发现，维生素B族成员——硫辛酸能够诱导肌酸进入肌肉细胞，从而促进蛋白质合成，提高肌肉爆发力及耐力；维生素B、维生素C复合体能够延长小鼠力竭运动时间，缓解运动性疲劳。

4、蛋白质

蛋白质具有提高肌肉爆发力、促进肌肉恢复的作用，是机体必不可少的营养物质。氨基酸或肽是机体合成蛋白质的原料，补充氨基酸或肽也能促进肌肉蛋白质及肌糖原的合成，有利于运动性疲劳的恢复。乳清蛋白是运动饮料中常添加的一类优质蛋白，其易于被机体吸收，而且含有大量的必需氨基酸及支链氨基酸，同时还有调节机体免疫功能、降脂、抗癌的作用。除了乳清蛋白外，大豆蛋白、酪蛋白也具有较高的效价，如大豆蛋白几乎不含饱和脂肪酸及胆固醇，不会增加体脂率；酪蛋白可减少肌肉蛋白的降解，提高肌肉蛋白质水平。大量研究均表明，运动过程中及时补充蛋白质、氨基酸或多肽可提高机体运动耐力，延缓运动性疲劳的产生。

5、功能性成分

（1）咖啡因

咖啡因分子式为C8H10N4O2，属于黄嘌呤类衍生物，是全球应用最广泛的神经刺激剂，具有醒脑、提神的功效。在2004年以前，大剂量咖啡因一直被世界反兴奋机构列为运动员赛前禁用名单，于2004年被移除并广泛用于马拉松、足球、橄榄球等耐力性运动性项目中。咖啡因的生物利用度极高，饮用5 min后即可进入血脑屏障，60 min血浆浓度可达到峰值，半衰期为2.5 h～4.5 h，主要经肝脏排出。大量研究均发现，咖啡因提高跑台力竭大鼠的运动能力，延缓运动性疲劳，其作用制剂包括中枢和外周两个方面。茶叶、咖啡豆、巧克力中含有丰富的咖啡因，研究表明，茶饮料具有营养、保健的功效，可提高体育运动员的运动状态，建议作为功能性运动饮料用于运动员赛前运动状态的优化及调节。

（2）牛磺酸

牛磺酸又称牛胆素或牛胆酸，是人体必需的营养物质，具有稳定细胞膜结构、抗氧化、调节渗透压平衡、调节钙离子（Ca2＋）浓度、预防心血管疾病等生物学作用。牛磺酸对体育运动员而言，是一种良好的运动营养添加剂，可延缓运动性疲劳的产生、提高机体运动耐力、降低运动性损伤。既往研究显示，牛磺酸的抗疲劳机制与其消除自由基、抗氧化、调控Ca2＋转运等有关。部分学者探究含牛磺酸的运动饮料对运动员游泳训练效果的影响，结果发现，补充牛磺酸饮料后受试者自行车成绩显著提高，血清谷胱甘肽还原酶水平、血乳酸水平显著降低，说明牛磺酸有助于提高运动能力，延缓运动性疲劳。

（3）左旋肉碱

左旋肉碱又名肉毒碱，是人体组织中的一种特殊支链氨基酸。先前研究显示，左旋肉碱能够促进机体脂肪酸代谢，被大量用于减肥/塑形产品。最新研究发现，补充左旋肉碱可提高血浆游离肉碱水平及肌肉酶活性，可有助于改善机体运动能力。目前已有动物实验表明，在大鼠跑台力竭训练期间补充左旋肉碱可显著延长其力竭运动时间，而且已有含左旋肉碱的运动饮料在国内外上市。

二、运动饮料对运动功能的影响

长时间、高强度的运动极易产生疲劳感，原因主要有两方面，其一是长时间运动导致能量过度消耗，机体血糖、糖原供能不足使器官功能下降，从而产生疲劳感；其二是自由基、血乳酸等代谢产物的累积引起的。由此可见，增加机体能量供应、消除自由基或乳酸堆积均能有效提高机体运动能力、缓解运动性疲劳。马怡冰对哈尔滨某高校篮球运动员进行调查发现，运动饮料对体力恢复非常重要，并且总结了摄入运动饮料的注意事项：①根据运动时间及运动强度合理补充液体量，不宜过多或过少；②补充原则为“少量多次，维持平衡”；③在运动前、中、后及时补充含糖饮料，尤其是低聚糖饮料。研究发现，以6名男性大学生为研究对象，同时前后参加A组（饮用运动饮料）、B组（饮用含5%的糖水）、C组（安慰剂）3次实验，结果发现运动后A组运动员的血糖水平高于B组及C组，血乳酸水平、心率低于B组及C组，且A组主观感觉测试评分显著高于C组，提示运动饮料能够通过升高血糖水平、促进血乳酸及心率恢复来提高运动员的运动耐力及运动功能。

对体育运动员而言，训练的最终目的是创造优异运动成绩。研究人员对比不同配方的运动饮料对女子马拉松运动员比赛成绩的影响，结果发现含6%碳水化合物的运动饮料可提高女子运动成绩，而含4%碳水化合物＋2%蛋白质的饮料对运动成绩无积极作用。该研究与其他类似研究结论不一致，这种可能受实验方法、运动员个体差异的影响，但证实了补充含碳水化合物的饮料可提高运动成绩。碳水化合物是人体活动最主要的供能物质，碳水化合物浓度越高则氧化速率越快，可及时满足运动时的能量需求，使机体处于高水平状态，因此运动成绩得以提高。还有研究发现，运动期间摄取60 g/h～70 g/h的碳水化合物可最大程度地发挥碳水化合物的供能作用。运动员在运动时除了会消耗大量的碳水化合物外，还会丢失大量的水、电解质、维生素等，如果补充不及时将会导致机体脱水、酸碱平衡紊乱，甚至出现腿脚抽筋、丧失意识等现象，严重影响运动成绩。纵观各类运动饮料配方表发现，均是由水、钠、镁、维生素等不同配比制成的。目前，市场上主打的功能性运动饮料还含有某些功能性因子如咖啡因、牛磺酸、左旋肉碱等，主要目的是提高运动功能，消除运动性疲劳。研究发现，将某高校35名男大学生随机分为两组，其中干预组19名饮用含咖啡因0.2 mg/mL的某维生素饮料，对照组16名饮用的某维生素饮料中不含咖啡因，结果干预组PWC170测试成绩、15 s弹跳最高高度、模拟篮球比赛的移动速度均显著高于对照组，说明含咖啡因的饮料对机体运动能力有提高作用。这与咖啡因的中枢神经作用有关，其可通过与腺苷受体竞争性结合来增加胞内环腺苷磷酸水平，从而使中枢神经兴奋，降低疲劳感。