體育運動中使用營養食品的開發及合理應用

運動營養學論文經典范文10篇之第六篇:體育運動中使用營養食品的開發及合理應用 摘要: 對于職業運動員和運動愛好者來說,如何補充營養是其最關心的問題。隨著運動營養食品概念的提出,相關的產品也層出不窮,經迆近些年的研究,一些活性成分在運動營養補充劑的應用及
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運動營養學論文經典范文10篇之第六篇:體育運動中使用營養食品的開發及合理應用

  摘要:對于職業運動員和運動愛好者來說,如何補充營養是其最關心的問題。隨著運動營養食品概念的提出,相關的產品也層出不窮,經迆近些年的研究,一些活性成分在運動營養補充劑的應用及其作用得到了證實。然而,任何關于性能補充劑都要考慮使用該產品是安全、合法的。本文著重介紹了體育運動中使用的一些常見和新出現的營養補劑,及其實際運動迆程中應用的可行性,為新型運動營養食品的開發及合理應用提供理論參考。

  關鍵詞:運動營養補充劑; 應用; 可行性; 研究迚展;

  Abstract:

  For professional athletes and sports enthusiasts, how to supplement nutrition is often the most concerned issue. With the concept of sports nutrition food put forward, related products emerge one after another. After recent studies, the application and role of some active ingredients in sports nutrition supplements have been confirmed. However, any performance supplement should be considered safe and legal to use. This paper mainly introduced some common and new nutritional supplements used in sports and the feasibility of their application in actual sports, which provides theoretical references for the development and rational application of new sports nutritional foods.

  Keyword:

  sports nutrition supplements; application; availability; research progress;

運動營養

  1 引言

  按照奧林匹克口號"更快、更高、更強"的理念,運動營養領域的傳統研究重點主要集中于如何通過有效地提高比賽過程運動員的表現[1].近50多年來,學者們主要對如何為比賽做準備(如運動前的動員)、提高在比賽期間運動員的表現(如液體攝取和碳水化合物攝。┮约皬脑诟偧歼^程中如何恢復身體機能,保證運動員的競技狀態(如碳水化合物和蛋白質攝取以促進肌肉恢復)進行了研究。此外,許多研究者也研制了一些可以用來調節疲勞的中樞或者類似方面來改善運動性能和疲勞的助力器。

  許多因素均有助于達到最佳運動性能。其中,身體調理和體育專項經驗是運動員實現優異表現的基礎。當然,除定制的和周期化的訓練和營養計劃外,對于食物攝入的選擇也是其中一個重要的環節。為了使運動員達到一定訓練成熟度和比賽水平,營養補充就顯得尤為重要。雖然市場上出售的一系列補充劑是為了提高運動成績,但許多補充劑缺乏改善人體運動機能的有力證據。此外,一些補充劑實際上可能會損害運動成績,從而導致腸胃問題,而其他補充劑則可能對運動員的健康有害?紤]到這一點,運動員及其相關支持團隊只應考慮在強有力的證據支持其安全、合法和有效使用的情況下進行性能補充。因此,本文綜述了體育運動中使用的一些常見和新出現的營養補劑,及其實際運動過程中應用的可行性,以期為新型運動營養食品的開發提供理論參考,也在運動員對運動營養補給的合理使用具有指導意義。

  2 運動營養補充劑

  2.1 傳統補充劑

  雖然補充劑是精英運動員日常生活中不可或缺的一部分,但隨著許多運動員現在已經以已攝入食物為首選[2,3].考慮到補充劑污染的風險以及藥物測試失敗的可能性,現在的補充劑通常只有產品通過藥物檢查過程中證明其可食用性后才允許使用。目前,補充劑被分為能提高耐力性能和力量適應性以及增強健康個體體能兩類。而一些傳統的活性成分,如咖啡因、肌酸、β-丙氨酸等被證實在上述作用方面具有一定的效果,因此,也常作為補充劑的重要成分之一。

  2.1.1 咖啡因

  咖啡因,又名三甲基黃嘌呤,是一種天然存在于植物食品中的化合物,當今社會,大約90%的成年人在日常生活中,經常食用諸如咖啡、茶和可樂等常見的膳食來源或能量飲料[4].而運動員則需要根據一些相關規定,來指導他們更加具體地使用含咖啡因的運動產品和功能性食品(包括口香糖、凝膠、糖果和飲料)來實現體育目標?Х纫蚺c藥理和生理最相關的作用是作為腺苷受體拮抗劑和肌肉收縮力調節劑來減少運動時對疲勞或疼痛的感知[5].關于咖啡因和運動表現理論和實踐的最新動態顯示,耐力鍛煉期間攝入的低劑量咖啡因對運動表現有增強作用。在循環訓練80 min后,飲用100~200 mg(1.5~2.9 mg/kg)的咖啡因和碳水化合物電解質溶液的混合液,在隨后的26~28 min計時過程中,其表現改善了4%~7%[6].此外,在30 km的循環計時過程中,每10 km點以口香糖形式給予200~300 mg的咖啡因,在任務的最后10 km時間內,可以提高平均功率輸出也顯著強于對照組[7].這說明,補充咖啡因對耐力訓練或運動有積極的效果?傊,咖啡因可以增強訓練效果,特別是用于允許運動員在已經疲勞的關鍵訓練期間進行更艱苦的訓練時[8].根據實際考慮和運動員經驗,在賽事前和賽事期間可以使用規定范圍內小中劑量的咖啡因(3 mg/kg)[6].2004年咖啡因從世界反興奮劑組織禁止名單中刪除之后,在根據既定和實踐規程使用時被認為是安全、有效和合法的。但運動員也應避免服用的高劑量咖啡因/或將咖啡因與其他興奮劑混合等危險做法。此外,根據個體變異性的遺傳和其他方面的不同,咖啡因代謝的代謝過程也存在這差異,通過掌握這些研究結果和相關數據,對于一些對咖啡因反應低或有副作用運動員在服用咖啡因是具有一定的指導作用[9].

  2.1.2 肌酸

  肌酸是一種氨基酸衍生的代謝產物,主要發現于骨骼肌,可通過內源性合成和肉類制品的攝取獲得[10].1992年,肌酸作為補充劑的潛能被發掘,巴塞羅那奧運會期間運動員開始使用肌酸作為補充劑,這使得肌酸的開發利用得到了蓬勃發展[11].通過口服肌酸補充或者通過延長維持劑量(3 g/d)的周期(4周),肌肉肌酸儲存量可提高20%.盡管肌酸化合物產品的不斷問世,但一水合肌酸仍然是補充肌酸的有效形式,并通過與碳水化合物共同攝取來促進肌肉的吸收[12].通過增加肌肉磷酸肌酸儲備,補充肌酸可增強短暫高強度運動回合時ATP的快速再生作用,特別是在從事恢復時間短,回合多的運動,可以極大地提升這種運動模式(如團隊運動)的運動表現,以及長期提高運動員進行這種性質的訓練課程(如阻力或間歇訓練)的能力[13].雖然肌酸負荷與運動密切相關,包括增加肌肉質量、力量、力量或間歇活動,但其與細胞滲透壓的一些相關作用機制的探索(如基因表達和糖原儲存的增加)將有利于其在其他運動中的應用[14].肌酸補充雖然具有重要的臨床作用,但其安全性,一直是學者們爭論的焦點,因此,一段時間以來,肌酸的使用一直是被世界反興奮劑組所禁止的。最新研究表明,既定的肌酸補充并沒有發現增加健康風險的證據,同時,在運動過程中補充肌酸可降低相關的肌肉損傷或體溫調節受損的發生率[15].

  2.1.3 β-丙氨酸

  β-丙氨酸是一種參與人體內維生素泛酸和輔酶A合成的重要物質之一。研究表明,β-丙氨酸是肌肽合成的前體物質,由于其天然性,而且沒有被世界反興奮劑機構列為違禁藥物的物質,因此,β-丙氨酸和肌肽的功能受到運動生理學家和營養學家的廣泛關注[16].

  研究發現,運動時,骨骼肌內酸性產物增多,pH值下降,同時肌肉能量消耗增加,溫度也升高。肌肉運動過程中的這些變化有利于肌肽功能的發揮。這說明,肌肽對于運動能力應該有促進作用。而β-丙氨酸作為肌肽的主要結構物質,也與運動機制密切相關。雖然,β-丙氨酸的最佳攝入量尚未確定,但3~6 g/d的攝入量,在4~12周增加50%~85%的細胞內緩沖作用,從而為肌肽的合成創造良好環境[17].Stegen等[18]也發現,每天攝入1.2 g可以使肌肉中肌肽含量的增加并在停止攝入的6~20周后恢復到正常水平。雖然β-丙氨酸在運動營養方面發揮著積極作用,但其副作用也是值得關注的。Stellingwerff等[19]發現,人體攝入4800毫克純化的β-丙氨酸時,會產生感覺異常的癥狀,其中,皮膚刺痛癥狀尤為明顯,而且服用緩釋片或分散劑產生的副作用會超過1 d.從理論上講,長期補充β-丙氨酸可以提高個體的運動性能,在訓練中亦有類似的效果。但事實上,一些研究指出,在補充β-丙氨酸時,配合補充碳酸氫鈉有利于運動者在高強度的運動中營養的持續性,甚至達到加成的效果[20].然而,其實際應用,包括特殊的體育賽事,專業運動和業余運動員的運動營養方面,以及是否對肌肉肌肽的其他作用,如鈣的合理控制方面還需大量的研究進行證實[21].

  2.1.4 維生素D

  在過去的十余年中,學者們對維生素D的研究興趣十分高漲。這種興趣增加的部分原因是由于衰弱性骨病佝僂病的再次出現,但更多也來源于其作為"促性激素"的許多生物學作用[22].基礎研究結果顯示,人體的許多組織都能表達維生素D受體,這說明維生素D(或更具體地說是活性的維生素D代謝物)發揮著以前被稍微忽略的一些基本生理作用[23].先天和后天免疫功能、心血管健康,甚至肌肉的生長和修復都可能通過維生素D進行調控。大量的研究表明,許多運動員缺乏維生素D,主要與曬太陽時間的不足、生活方式和缺乏維生素D的飲食來源有關[24].因此,陽光明媚的氣候是運動營養中補充的維生素D的主要方式之一[25].必須強調的是,一些證據顯示,維生素D在運動人群中提高運動成績的作用尚未確定[26].雖然一些研究表明,其具有改善肌肉功能的效果,但大多數結果顯示其效果并不明顯,這種差異產生的主要原因可能在于維生素D用量的標準不同[27].目前,美國醫學研究所的研究成果顯示一般人每天需要攝入450 IU/d的維生素D以滿足人體需求。當然,許多研究人員仍然質疑這個攝入量,同時也在不斷的進行驗證和探索[28].目前,已經有科研團隊的研究報告顯示,當人體內維生素D濃度低于30 nmol/L時,如果起始濃度約為50 nmol/L[29],那么維生素D不會對肌肉功能產生增強的效果。

  2.2 新型補充劑

  在過去的十年的研究中,大量數據已經證實了宏觀和微觀營養素在調節骨骼肌對運動訓練的適應性的運動誘導的細胞信號傳導途徑方面發揮了較大作用[30].因此,學者們已經開始將運動營養分為"競技營養"和"訓練營養",前者側重于對比賽表現的作用,而后者側重于訓練時的適應效果[31].例如,在耐力運動的狀態下,最新數據表明,降低碳水化合物利用率(以及潛在的高脂肪利用率)可以增強那些對耐力性能至關重要的適應作用,包括線粒體生物合成、脂質氧化作用以及抗疲勞能力[32].與這些營養素類似,許多新型營養成分也在出現(盡管只對嚙齒動物進行過研究),也在調節耐力訓練適應性所固有的那些信號通路方面發揮的重要的作用,例如(-)-表兒茶酸、煙酰胺核糖(nicotinamide riboside,NR)、白藜蘆醇等。

  2.2.1(-)-表兒茶素

  表兒茶素(epicatechin,EC)是一種天然植物黃烷醇化合物,呈白色晶體,易溶于水、甲醇,與表沒食子兒茶素(epigallocatechin,EGC)、兒茶素沒食子酸酯(catechin gallate,CG)、表兒茶素沒食子酸酯(epigallocatechin gallate,ECG)、表沒食子兒茶素沒食子酸酯(epigallocatechin gallate,EGCG)統稱為兒茶素類化合物[33].據報道,食用黑巧克力對人體有多種健康益處,而黑巧克力的活性成分就是一種表兒茶素的特殊結構形態-(-)-表兒茶素[34].隨著學者們的不斷探索,發現(-)-表兒茶素在人體的機能方面發揮著重要的作用。Nogueira等[35]報道了攝入15 d(-)-表兒茶素后,可增加小鼠的骨骼肌疲勞抵抗力、線粒體體積和血管生成。然而,(-)-表兒茶素的補充對重塑骨骼肌方面不如耐力運動方面效果明顯,而且(-)-表兒茶素的補充與運動訓練之間存在協同作用,這說明,(-)-表兒茶素補充可能是增強骨骼肌適應耐力訓練的營養途徑。Gutierrez等[36]為了進一步驗證(-)-表兒茶素的作用,研究了攝入(-)-表兒茶素對正常和超重成年人餐后脂肪代謝的影響。他們發現,補充(-)-表兒茶素(1 mg/kg)后,參與者表現出較低的粗面內質網含量,這說明脂質氧化作用在增加。此外,補充后血糖濃度也低于未補充的水平。根據以上研究可以看出,(-)-表兒茶素在促進線粒體生物合成和作為脂質氧化的助劑方面就有較好的應用前景。然而,目前尚不清楚(-)-表兒茶素補充是否能促進線粒體生物發生和增強人體骨骼肌耐力訓練適應性,這也需要學者們在這方面進行更深入的研究。

  2.2.2 煙酰胺核苷

  煙酸(維生素B3)是肉類、家禽、魚、蛋和綠色蔬菜中天然存在的物質[37].煙酸類是煙酸(nicotinic acid,NA)和煙酰胺(nicotinic acid amide,NAM)的統稱,而煙酰胺核苷是煙酸的吡啶-核苷形式,除了煙酰胺之外還含有相關的核糖鍵[38].由于煙酰胺核苷是通過煙酰胺核苷酸激酶途徑在骨骼肌中合成煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD)的直接前體物質而最近引起了人們的關注[39].Carles等[40]發現在C2C12肌管中補充煙酰胺核苷可增加NAD含量,而給小鼠飼喂煙酰胺核苷(400 mg(kg d))1周后,其骨骼肌中NAD含量略有增加(5%)。而且他們認為煙酰胺核苷的代謝作用是通過SIRT1介導的,因為C2C12肌管對煙酰胺核苷補充的適應性反應在SIRT1siRNA介導的敲除后喪失。值得一提的是,煙酰胺核苷主要是通過增加能量消耗和降低膽固醇水平來緩解小鼠免受8周高脂喂養后產生的影響的。與代謝適應類似的是,補充煙酰胺核苷的小鼠在耐力和能力方面也提高了25%,同時線粒體與核DNA的比率及線粒體蛋白質含量也有所增加[41].因此,煙酰胺核苷的攝入似乎能夠改變骨骼肌NAD含量,同時,通過SIRT1依賴性過程可以增加骨骼肌線粒體生物合成[42].然而,這一推測尚未得到相關研究的證實。

  2.2.3 白藜蘆醇

  白藜蘆醇是一種二苯乙烯類多酚,屬于紅酒中常見的苯丙素家族[43].作為典型的SIRT1激活劑,其除了保護骨骼肌免受小鼠高脂喂養的有害影響之外,許多報道已經證實白藜蘆醇是骨骼肌中線粒體生物合成的有效激活劑[44].此外,研究發現,白藜蘆醇在促進小鼠的脂肪氧化和增強耐力性能方面效果顯著[45].對肥胖男性志愿者的研究結果顯示,攝入白藜蘆醇(150 mg/d)30 d后,除了提高對胰島素的敏感性方面效果顯著外,還能降低肝內脂質、葡萄糖、甘油三酯、丙氨酸氨基轉移酶和炎癥標志物的含量。此外,補充白藜蘆醇能增加骨骼肌中檸檬酸合成酶活性,在不增加線粒體含量的基礎上,促進肌肉線粒體呼吸應答脂肪酸衍生物的生成[46].因此,越來越多的學者認為白藜蘆醇可能是重建人類骨骼肌的有效方法。關于運動營養方面,白藜蘆醇也存在著較大的潛力。Scribbans等[47]的研究結果顯示在健康個體的運動訓練期間補充白藜蘆醇可導致運動刺激基因表達的不適應性反應。Gliemann等[48]的結果也表明,在高強度訓練中,補充白藜蘆醇不僅減緩了安慰劑組最大攝氧量的增加,同時消除了運動對降低低密度脂蛋白、總膽固醇和甘油三脂含量的影響。然而最新研究顯示,白藜蘆醇補充的細胞、嚙齒動物和人類研究之間存在明顯的差異,而且目前尚不清楚為什么白藜蘆醇補充物在耐力-運動訓練中會對全身/骨骼肌適應性產生負面影響。當然,迄今為止的研究表明,白藜蘆醇在體內不具有先前在細胞和嚙齒動物研究中體現出的優勢。運動和白藜蘆醇在人體內的交叉作用有待學者們進一步研究。

  以上概述的營養補劑都是通過增加各種速度限制或耐力過程來反映對運動性能的直接影響。然而,其他補充可能通過其支持訓練過程的能力、對刺激性調制、氧化應激和適應信號通路等因素的影響,或通過恢復兩次運動之間的穩態來支持重復性表現的能力,對表現產生間接影響。例如,氨基酸N-乙酰半胱氨酸作為一種抗氧化劑,可以通過調節運動誘導的活性氧簇來幫助運動員恢復[49].例如,如果補充方案的目標是在激烈的比賽中提高抗疲勞能力,那么這種結果可能會影響運動員的表現。類似地,食物多酚的作用方式也具有很強的抗氧化性和抗燃性,有利于運動恢復[50].例如,高花青素含量的苦澀蒙脫櫻桃已被證明可以降低對馬拉松跑的反應和氧化應激反應,以及在連續幾天的隨機、高強度循環中[51,52].值得注意的是,在上述研究中,只有血液生物標志物顯示出這樣的好處,因此,在未來的研究中,肌肉分析應進一步證實這些結果。

  3 展望

  隨著運動營養方面的迅猛發展,我們正進入一個新時代,一個可以形容為"有針對性的營養分期"的時代。為了最大限度地提高運動成績或適應能力,在賽前訓練前的幾天和幾小時內必須明確運動員在運動營養方面的需求。同時,教練員和運動員也要認識到,提高表現和適應能力的營養策略是不同的,而且有時是不兼容的。因此,通過對運動營養活性成分的挖掘及作用的探討,也將是未來學者們研究的重點。通過這些內容的研究不僅有利于運動營養食品開發與產業發展,同時,能幫助運動員合理的應用并實現"更快、更高、更強"的運動目標。

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