咖啡因在運動中的應用

摘 要：本文采用文獻資料法，探索咖啡因在運動中對運動員的體能和認知能力的影響。結果表明，體能方面，在運動中服用咖啡因對運動員的耐力和速度耐力都有顯著提高。在認知方面，咖啡因也有明顯的認知功能增強的作用。咖啡因在運動領域已經被廣泛運用，但是在服用咖啡因補劑時，運動員仍要接受專業人士的指導建議，以在不傷害身體的前提下，最好的發揮咖啡因的作用。

1 文獻綜述

咖啡因（1，3，7-三甲基黃嘌呤）為白色或微黃綠色針狀結晶，味苦，略溶于水或乙醇，易溶于熱水或氯仿中。咖啡因在很多常見的飲品中都會出現，比如咖啡、茶、可樂等等，它是一種廣泛存在于烘焙的咖啡豆、茶葉、可可豆以及可樂果等植物中的生物堿類物質。咖啡因是被研究最普遍的補劑之一，運動中，中等劑量至大劑量（3–6 mg / kg）的作用最大[1]。攝入后，咖啡因容易吸收，大約60分鐘后血液水平上升并達到峰值。咖啡因在運動環境中的效率可能很大程度上取決于這項運動的體能和認知要求。例如，足球是有氧運動，但同時又包含無氧能力和認知負荷，這三者都有助于預測球員的表現和成功[2]。在訓練或比賽之前或期間，每公斤體重攝入5至6毫克咖啡因，可以改善運動技能和認知能力[3]。

2咖啡因的代謝過程及其在運動中的應用

2.1 咖啡因的代謝過程

咖啡因一旦被攝取，就會在胃腸道中被快速吸收并進入血液，然后進入肝臟中進行代謝。咖啡因在機體中的代謝99%是在肝臟中進行的。在正常服用咖啡因劑量10mg/kg體重以下，口服后吸收快而完全，成人咖啡因血漿廓清半衰期為2.5～4.5h，運動會加快代謝。咖啡因只有0.5%-3.5%以原形從尿液中排出。

2.2 咖啡因在運動中的應用

Stevenso等[4]對職業高爾夫運動員的研究發現，與補充碳水化合物相比，在運動前與運動中同時補充咖啡因和碳水化合物，能明顯提高運動員的清醒意識和比賽表現，主觀疲勞感覺（RPE）明顯降低。Hogervors[5，6]考察了有良好訓練的自行車運動員使用咖啡因和碳水化合物對運動能力的影響機制，在試驗室條件下在2.5h的60%-75% VO2max強度運動中，咖啡因可以提高運動員的運動能力，并且其機制主要是降低運動中的疲勞感覺、維持運動員的認知能力和清醒意識。在20km自行車計時的研究中[7]，同時補充咖啡因（200mg）和碳水化合物運動員的成績好于單獨補充碳水化合物/咖啡因。Ruxto認為[8]運動員使用咖啡因80-450mg的劑量范圍內可以改善運動員在運動中的認知能力和清醒意識有益于運動能力提高，并且對運動員身體的水合狀態不會產生不良影響;Schneiker研究[9]認為，補充咖啡因（6mg/kg）可以提高短時間（4-6s）反復沖刺跑的足球、橄欖球和棒球運動員的運動能力。

3咖啡因對運動能力的影響

3.1 咖啡因對體能的影響

咖啡因可以用于耐力項目、速度耐力項目，具有增加運動能力的作用。Davis J.K.[10]綜述了30多年來關于咖啡因與運動能力的研究，分析總結認為，咖啡因增加運動員成績表現的機制是中樞作用。咖啡因提高運動耐力的效果通過在運動前或運動中補充合適劑量的咖啡因，來提高大強度運動項目的運動能力，有益于提高集體項目的運動表現，降低長時間大強度耐力項目運動員的疲勞感覺，提高運動成績。

3.2 咖啡因對認知能力的影響

與廣泛的基礎心理操作有關的個體功能特性有：注意力，記憶力，涉及工作記憶的執行功能，決策，多任務處理等。運動員的注意力定義為將認知資源分配給內部或外部刺激，是成功表現的關鍵[11]。許多實驗發現，將咖啡因與安慰劑組進行比較時，咖啡因會影響認知能力。身體和認知功能共同決定運動表現。此外，在某些運動中，尤其是在精英水平上，認知功能可能對比賽結果具有決定性的影響。

4 咖啡因的安全性及服用劑量建議

短期攝入，一般在劑量超過1g，血漿濃度超過30mg/L（150mM）才出現毒性反應，如興奮、失眠、煩躁不安、神經質、臉面潮紅、多尿、胃腸功能失調，嚴重的還能引起肌肉抽搐、心動過速甚至心律失常，但劑量超過250mg，也會有人出現癥狀。長期攝入大劑量的咖啡因（大于600mg/天）能產生類似焦慮狀態的綜合癥，包括焦慮、煩躁不安、失眠。一般生理劑量是安全的，長期應用咖啡因并沒有明顯的毒性。在運動員使用咖啡因的研究中，大多數使用劑量為5～9mg/kg，并且3mg/kg以上就可以感覺到咖啡因的作用，在這些劑量范圍內沒有副作用，作用效果有個體差異。

盡管研究表明咖啡因對運動中的體能和認知能力有多種益處，但仍應再仔細評估咖啡因的缺點后，才推薦使用這種運動補劑[12]。為此目的，建議以最小劑量（即3 mg / kg）產生積極影響，同時以粉末（膠囊）或液體（能量飲料或運動飲料）形式消耗。

5 結論

總之，在運動之前或運動期間攝入低到中等劑量的咖啡因具有提高體能和改善認知相關功能的能力。此外，補充咖啡因不會在任何形式的運動中引起目標追蹤或感知勞累等級的變化。

咖啡因僅應推薦給愿意使用運動補劑來提高運動表現的運動員，并且應僅在專業的指導下進行仔細的監督，以免在無作用或有副作用的運動員中使用該物質。在訓練中，在任何比賽中使用之前，都要在訓練時嘗試咖啡因，并避免咖啡因耐受，這也是在使用這種物質提高運動認知能力時的進一步建議。

參考文獻：

[1]Spriet L L. Exercise and Sport Performance with Low Doses of Caffeine[J]. Sports Medicine， 2014， 44.

[2]Vestberg T， Gustafson R， Maurex L等. Executive functions predict the success of top-soccer players[J]. PLoS ONE， 2012， 7（4）.

[3]Baker L B， Nuccio R P， Jeukendrup A E. Acute effects of dietary constituents on motor skill and cognitive performance in athletes[J]. Nutrition Reviews， 2014， 72（12）.

[4]Stevenson E J， Hayes P R， Allison S J. The effect of a carbohydrate-caffeine sports drink on simulated golf performance[J]. Applied Physiology， Nutrition and Metabolism， 2009， 34（4）.

[5]Foad A J， Beedie C J， Coleman D A. Pharmacological and psychological effects of caffeine ingestion in 40-km cycling performance[J]. Medicine and Science in Sports and Exercise， 2008， 40（1）.

[6]Hogervorst E， Bandelow S， Schmitt J等. Caffeine improves physical and cognitive performance during exhaustive exercise[J]. Medicine and Science in Sports and Exercise， 2008， 40（10）.

[7]Ganio M S， Klau J F， Casa D J等. Effect of caffeine on sport-specific endurance performance： A systematic review[J]. Journal of Strength and Conditioning Research， 2009， 23（1）.

作者簡介：費雪垠，女，1992年，河北張家口人，北京體育大學碩士研究生在讀.

（北京體育大學? ? 北京? 100084）