咖啡的運動補劑效果和對健康的影響 | 3HFIT權威文獻

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咖啡是世界範圍內消費最為廣泛的飲料之一。咖啡豆是一種植物產品，含有咖啡因，理論認為它可以增強運動性能。大多數高水平的加拿大運動員都會攝入膳食咖啡因，主要是通過喝咖啡的形式。除咖啡因外，咖啡還含有許多具有生物活性的植物營養素，如抗氧化劑，研究人員已經針對它們的健康益處和害處作了研究。

1、咖啡因概念及食物獲取

咖啡因是一種無味、苦澀、白色的生物鹼，存在於許多植物中。從工藝上講，咖啡因可以被歸類為食物配料成分、膳食補劑或藥物。作為一種食物配料成分，我們每天吃的許多食物和飲料中都有咖啡因，不僅是咖啡中含有咖啡因，茶、可樂、含咖啡因的水、果汁、能量飲料、運動飲料和運動棒、還有巧克力都含咖啡因。我們常喝的飲料中，一杯提神咖啡的咖啡因含量近似有 80-135 毫克，一杯茶含 40-60 毫克，一罐可樂含 35-45 毫克，一份 8 盎司的能量飲料含有咖啡因 80-120 毫克或更多。85% 的美國人每天都會至

少喝一杯含咖啡因的飲料，咖啡是主要形式。各種膳食補劑也含有咖啡因，如可樂果和瓜拉那，甚至一些針對運動員的非處方興奮劑中也含有咖啡因。咖啡因還是一種合法藥物，可引發強有力的生理效應。常規的咖啡因治療劑量在 100 到 300 毫克之間。一些食品和補品的咖啡因含量已經達到了常規治療劑量，符合咖啡因的藥物分類標準。確實，咖啡因已經被認為是美國最流行的社會性藥物。

2、咖啡因對身體和運動表現的影響

咖啡因的主要效應之一是阻斷神經遞質腺苷，影響全身多種代謝途徑。此外，咖啡因還可刺激腎上腺分泌並釋放腎上腺素進入血液循環。咖啡因與腎上腺素一起可刺激多種身體組織。

它們可以刺激中樞神經系統、增強肌肉收縮、提高肌糖原和肝糖原的分解速度、增多脂肪組織對遊離脂肪酸（FFAs）的釋放，以及增加肌肉內甘油三酯的利用率。在休息時，可以觀察到明顯的血液中FFAs濃度增加。

人們對咖啡因的增補效應已經進行了 100 多年的研究。早期研究主要集中在強度、力量和精神運動參數的改善上，比如反應時間。到了20世紀70年代末，研究人員猜測咖啡因可以通過增加脂肪氧化、減少人體對肌糖原的利用率來提高有氧耐力運動員的運動性能，比如馬拉松運動員。多年來，許多調查人員都對這一假說進行了驗證。Terry Graham 是著名的咖啡因研究者。最近，他和其他研究人員得出結論：幾乎沒有研究證據支持這一假設——長時間有氧耐力運動中咖啡因可通過增加脂肪氧化、減少人體對肌糖原的利用來增強運動表現。

研究顯示，咖啡因對耐力運動性能的機能增進影響是多因素的。首先，咖啡因可能會刺激中樞神經系統，加速大腦和脊髓神經細胞的活動，並降低運動過程中的自感用力度（RPE）。在對 21 項研究進行分析後得出結論，與安慰劑相比，咖啡因降低了 5.6% 的 RPE，同時提高了 11.2% 的運動性能。研究人員認為，29% 的運動性能的改善可能要歸因於咖啡因對 RPE 的影響，咖啡因對運動員的心理影響似乎是其增進機能效應的一個重要因素。咖啡因還可增加肌肉收縮的力量。

研究顯示，咖啡因可能會通過刺激神經組織到肌肉組織運動傳導通路上的各個作用點來影響肌肉性能。咖啡因還可以刺激肌肉細胞中的肌質網釋放更多的鈣，這一效應可能會促進肌肉收縮力量增加。在研究過程中，研究人員採用了肌肉組織電刺激方案，結果支持了這樣一種假設：咖啡因在耐力運動中的一些機能增進效應可直接作用於骨骼肌。

總的來說，咖啡因可影響中樞和外圍的代謝過程，以及心理過程，進而延緩疲勞；理論認為這些效應可以提高多種運動的表現，包括耐力、強度、速度和力量。

咖啡因與運動表現

有關咖啡因的機能增進效果，目前已經有數百項研究。各個研究的實驗設計上存在相當大的差異：

●咖啡因遞釋系統（咖啡形式或膠囊形式）

●咖啡因劑量（3-15毫克/公斤體重）

●運動測試類型（力量型、強度型、反應時間、短時間耐力運動、長時間耐力運動）

●運動強度（亞極量運動、最大運動）

●受試者的訓練現狀（訓練有素、未受過訓練）

●運動前飲食（高碳水化合物、混合）

●受試者的咖啡因攝入現狀（使用者、節制者）

●個體差異（對咖啡因有反應、無反應）

這些差異使得研究結果的解釋複雜化。此外，一些研究人員還將咖啡因與其它興奮劑，如麻黃鹼結合來進行研究。

3、運動員使用

咖啡因似乎是運動員們普遍使用的增劑。

研究人員採用了 270 名加拿大精英運動員的飲食數據，報告稱有 67% 的運動員會攝入咖啡因，主要是以巧克力或咖啡的形式。

2005 年世界錦標賽鐵人三項比賽中，有近 90% 的運動員打算在比賽前或比賽期間使用咖啡因，75% 的運動員認為咖啡因可以增強他們的運動表現。

自 WADA 將咖啡因從禁用清單上去除後，2004-2008 年期間，對近21000 份西班牙精英運動員的尿樣進行檢測後發現，有 73.8% 的尿樣檢測到了咖啡因，超過 99% 的樣本其咖啡因含量低於 12 毫克 / 毫升。

總的來說，咖啡因是世界範圍內最受歡迎的運動補劑之一，很多運動員都在使用。

4、對運動反應的影響

咖啡因可能會影響一些人體的精神運動反應，進而提高運動者在某些運動類型中的表現。咖啡因可以提高人體警覺性，從而改善簡單反應時間。

200 毫克的劑量就可以產生效果，特別是當受試者處於精神疲勞狀態的時候。

研究人員發現，以訓練有素的運動員為測試對象，在混合糖電解質注射液中加入咖啡因，受試者接受這種攝入方案後完成一項耐力騎行測試。結果發現，咖啡因提高了受試者運動過程中的認知能力。對於多種耐力型運動，在運動過程中保持認知功能可以增強運動表現。

在一輪持續近 4 小時的高爾夫球賽過程中，運動選手可能會因長時間走步而疲勞，或許會導致運動技能或認知能力受損。研究人員以富有經驗的高爾夫球手為研究對象，發現在一輪高爾夫球賽之前和期間飲用含咖啡因的運動飲料可改善進球成績，提高警覺性。國際運動營養學會在其關於咖啡因和運動表現的立場聲明中指出，在反覆的力竭性運動和睡眠被持續剝奪期間，攝入咖啡因可以提高警惕性。

但是，超過 400 毫克的大劑量咖啡因會使一些人變得神經過敏、焦慮不安。對於要求運動員有良好運動技能和手部穩定控制力的運動來說，這反而會對運動表現造成不利影響，如手槍射擊要求運動選手手部動作要穩。咖啡因可以增強視覺注意力，但研究人員指出，涉及快速視覺刺激的運動，比如足球，運動員需注意不要過量使用咖啡因，不然視覺信息處理過程可能會受到損害。

5、對有氧耐力性能的影響

大多數調查咖啡因機能增進效應的研究都集中於有氧耐力的表現。許多研究項目、綜述、分析和運動協會的立場聲明都支持咖啡因的增補效果。

6、咖啡因與賽艇運動

研究人員報告，與安慰劑相比，6 毫克 / 公斤、9 毫克 / 公斤的咖啡因劑量都使受試者完成 2000 米賽艇運動的時間縮短了 1.2%，運動力量增加了 2.7%，但是受試者對咖啡因的反應存在巨大的個體差異。

7、咖啡因與自行車運動

研究人員觀察到，40 公里騎行計時賽過程中，5 毫克 / 公斤的咖啡因劑量使受試者的運動力量顯著增加3.5%。

他們還發現了 0.7% 的安慰劑和 21.9% 的反安慰劑（受試者明確表示之前從未使用過咖啡因）對運動力量的影響，這一發現具有潛在意義。研究人員報告，2 毫克 / 公斤至 3 毫克 / 公斤的咖啡因劑量，使得受試者在最大踏車測力計測試中的運動輸出增加。

8、咖啡因與跑步運動

實驗顯示，受試者接受 3 毫克 / 公斤的咖啡因攝入劑量後，8 公里跑步作業時間縮短了23.8秒；而另一項實驗室研究發現，150-200毫克（2-3毫克/公斤）的咖啡因劑量改善了受試者1500米長跑的運動性能。然而，在無糖能量飲料中按照 2 毫克 / 公斤的劑量加入咖啡因，以安慰劑為對照，受試者在 80% VO2max 條件下完成跑步測試至體力耗竭。結果顯示，咖啡因對運動表現沒有影響。在 7 項關於咖啡因補充的研究中，跑步表現的平均改善率為 1.1%。

研究人員針對 21 項只採用了一種計時耐力測試的研究進行了分析，這些測試具有很高的再現性，更適合檢測運動性能。結果發現，受試者攝入咖啡因後運動表現的改善程度各不相同，平均改善率為 3.2%。研究人員認為，在運動前和過程中攝入低劑量咖啡因（3毫克/千克）可能會提高受試者運動過程中的警惕性、機敏性和認知功能，進而增強各種連續和間歇性任務的運動表現。

國際運動營養學會在其——咖啡因和運動表現——的立場聲明中總結道，對於持續性最大耐力運動，咖啡因具有機能增進效應。如前所述，研究證明咖啡因在增強受試者計時試驗的運動性能方面非常高效。美國運動醫學院在其——運動

過程中的補液——立場聲明中也指出，咖啡因攝入可能有助於維持身體機能。儘管對咖啡因的反應存在個體差異，但現有證據支持咖啡因對耐力運動員的機能增進效應，以及受歡迎程度。

9、咖啡因與高強度缺氧運動

咖啡因對耐力運動表現的影響有充足的科學根據作支撐，但有關它增強無氧運動表現的研究相對較少。為了討論這個問題，這裡的高強度缺氧運動包括 10-180 秒最大運動或間歇性高強度運動，如足球、長曲棍球和陸上曲棍球等。

1991 年的研究中得出過這樣的結論，咖啡因並不能增強受試者在高強度缺氧運動中的表現。然而，過去進行的研究其結果無意義可能要歸因於未經訓練的實驗對象和有缺陷的實驗設計。最新的研究都選用了訓練有素的實驗對象，實驗

設計也更適合運動測試。他們得出結論：對於 60 秒到 180 秒速度的速度型耐力運動，咖啡因具有機能增進效應。檢測無氧功率和無氧代謝能力的傳統模式，如30秒Wingate測試揭示咖啡因對運動性能的影響程度極小。而採用運動專項（即，曲棍球、橄欖球和足球）、高強度、4-6 秒持續時間的間歇運動測試則報告了咖啡因的機能增進效果。例如，研究人員以訓練有素的男性為測試對象，受試者接受 5 毫克 / 公斤的咖啡因劑量，之後完成多項 6 秒循環衝刺測試，比較測試結果

後發現：咖啡因增加了受試者後期衝刺過程中的最大無氧功率和血乳酸水平。此外，對 17 項研究分析後發現，其中有 11 項研究認為咖啡因顯著改善了受試者團隊運動和功率型運動的性能，但主要是那些不經常攝入咖啡因的精英運動員。

國際運動營養學會在其咖啡因和運動性能的立場聲明中表示，補充咖啡因有益於高強度運動的表現，包括足球和橄欖球等團隊運動。

對於高強度、間歇運動來說，咖啡因似乎具有增進機能的效果，尤其是在時限延長的運動過程中，比如一場足球賽。

10、對肌肉強度和耐力的影響

有關補充咖啡因對肌力和肌耐力的影響，研究結果有些模稜兩可。涉及咖啡因和抗阻訓練、肌力以及肌耐力的研究有限。最近的研究表明咖啡因對等距最大力量有一定的影響，還提供了一些咖啡因增強下肢肌肉組織肌耐力的證據。

然而，咖啡因對上肢肌肉組織的等速峰值力矩、一次最大重複值和肌耐力的影響還不太清楚。研究人員（Astorino 和 Robinson）指出，在 11 項研究中有 6 項表明，咖啡因可顯著改善受試者的抗阻訓練表現。總的來說，攝入咖啡因可提高最大自主收縮力量 7%，但主要是對膝伸肌而言，並沒有涉及其他肌群。研究人員還報告說，咖啡因對肌耐力產生的積極影響較小，但僅限於某些特定的測試項目。然而，關於咖啡因和抗阻訓練的研究相對較少，所以還無法得出咖啡因可影響運動性能這樣的定論。

11、對膳食碳水化合物的作用

碳水化合物是有氧耐力運動過程的主要能量來源，體育科學家們也已針對碳水化合物、咖啡因對運動性能的影響作了研究，想要確定它們之間是否存在協同效應。

研究報告顯示，在長時間有氧運動過程中攝入咖啡因（5 毫克 / 公斤）和葡萄糖，與單獨攝入葡萄糖相比，外源碳水化合物和總碳水化合物的氧化分別增加了 26% 和 34%。研究人員在對 21 項研究進行分析後總結道，與單獨攝入碳水化合物相比，同時補充碳水化合物和咖啡因對耐力運動性能有小而顯著的積極效果。研究人員報告，與標準混合糖電解質注射液相比，在注射液中加入咖啡因可提高受試者 90 分鐘間歇性往返跑步測試（模仿足球賽）的運動表現，研究結果暗示咖啡因 - 碳水化合物混合攝入可能也會有益於長時間、間歇性、高強度運動。

本文部分節選自3HFIT—運動營養諮詢師（3HFIT Sports Nutrition Consultant Certification）證照教科書第9章第2節《咖啡的補劑效果和對健康的影響》

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