咖啡因在运动中的应用

摘 要：本文采用文獻资料法，探索咖啡因在运动中对运动员的体能和认知能力的影响。结果表明，体能方面，在运动中服用咖啡因对运动员的耐力和速度耐力都有显著提高。在认知方面，咖啡因也有明显的认知功能增强的作用。咖啡因在运动领域已经被广泛运用，但是在服用咖啡因补剂时，运动员仍要接受专业人士的指导建议，以在不伤害身体的前提下，最好的发挥咖啡因的作用。

1 文献综述

咖啡因（1，3，7-三甲基黄嘌呤）为白色或微黄绿色针状结晶，味苦，略溶于水或乙醇，易溶于热水或氯仿中。咖啡因在很多常见的饮品中都会出现，比如咖啡、茶、可乐等等，它是一种广泛存在于烘焙的咖啡豆、茶叶、可可豆以及可乐果等植物中的生物碱类物质。咖啡因是被研究最普遍的补剂之一，运动中，中等剂量至大剂量（3–6 mg / kg）的作用最大[1]。摄入后，咖啡因容易吸收，大约60分钟后血液水平上升并达到峰值。咖啡因在运动环境中的效率可能很大程度上取决于这项运动的体能和认知要求。例如，足球是有氧运动，但同时又包含无氧能力和认知负荷，这三者都有助于预测球员的表现和成功[2]。在训练或比赛之前或期间，每公斤体重摄入5至6毫克咖啡因，可以改善运动技能和认知能力[3]。

2咖啡因的代谢过程及其在运动中的应用

2.1 咖啡因的代谢过程

咖啡因一旦被摄取，就会在胃肠道中被快速吸收并进入血液，然后进入肝脏中进行代谢。咖啡因在机体中的代谢99%是在肝脏中进行的。在正常服用咖啡因剂量10mg/kg体重以下，口服后吸收快而完全，成人咖啡因血浆廓清半衰期为2.5～4.5h，运动会加快代谢。咖啡因只有0.5%-3.5%以原形从尿液中排出。

2.2 咖啡因在运动中的应用

Stevenso等[4]对职业高尔夫运动员的研究发现，与补充碳水化合物相比，在运动前与运动中同时补充咖啡因和碳水化合物，能明显提高运动员的清醒意识和比赛表现，主观疲劳感觉（RPE）明显降低。Hogervors[5，6]考察了有良好训练的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，在试验室条件下在2.5h的60%-75% VO2max强度运动中，咖啡因可以提高运动员的运动能力，并且其机制主要是降低运动中的疲劳感觉、维持运动员的认知能力和清醒意识。在20km自行车计时的研究中[7]，同时补充咖啡因（200mg）和碳水化合物运动员的成绩好于单独补充碳水化合物/咖啡因。Ruxto认为[8]运动员使用咖啡因80-450mg的剂量范围内可以改善运动员在运动中的认知能力和清醒意识有益于运动能力提高，并且对运动员身体的水合状态不会产生不良影响;Schneiker研究[9]认为，补充咖啡因（6mg/kg）可以提高短时间（4-6s）反复冲刺跑的足球、橄榄球和棒球运动员的运动能力。

3咖啡因对运动能力的影响

3.1 咖啡因对体能的影响

咖啡因可以用于耐力项目、速度耐力项目，具有增加运动能力的作用。Davis J.K.[10]综述了30多年来关于咖啡因与运动能力的研究，分析总结认为，咖啡因增加运动员成绩表现的机制是中枢作用。咖啡因提高运动耐力的效果通过在运动前或运动中补充合适剂量的咖啡因，来提高大强度运动项目的运动能力，有益于提高集体项目的运动表现，降低长时间大强度耐力项目运动员的疲劳感觉，提高运动成绩。

3.2 咖啡因对认知能力的影响

与广泛的基础心理操作有关的个体功能特性有：注意力，记忆力，涉及工作记忆的执行功能，决策，多任务处理等。运动员的注意力定义为将认知资源分配给内部或外部刺激，是成功表现的关键[11]。许多实验发现，将咖啡因与安慰剂组进行比较时，咖啡因会影响认知能力。身体和认知功能共同决定运动表现。此外，在某些运动中，尤其是在精英水平上，认知功能可能对比赛结果具有决定性的影响。

4 咖啡因的安全性及服用剂量建议

短期摄入，一般在剂量超过1g，血浆浓度超过30mg/L（150mM）才出现毒性反应，如兴奋、失眠、烦躁不安、神经质、脸面潮红、多尿、胃肠功能失调，严重的还能引起肌肉抽搐、心动过速甚至心律失常，但剂量超过250mg，也会有人出现症状。长期摄入大剂量的咖啡因（大于600mg/天）能产生类似焦虑状态的综合症，包括焦虑、烦躁不安、失眠。一般生理剂量是安全的，长期应用咖啡因并没有明显的毒性。在运动员使用咖啡因的研究中，大多数使用剂量为5～9mg/kg，并且3mg/kg以上就可以感觉到咖啡因的作用，在这些剂量范围内没有副作用，作用效果有个体差异。

尽管研究表明咖啡因对运动中的体能和认知能力有多种益处，但仍应再仔细评估咖啡因的缺点后，才推荐使用这种运动补剂[12]。为此目的，建议以最小剂量（即3 mg / kg）产生积极影响，同时以粉末（胶囊）或液体（能量饮料或运动饮料）形式消耗。

5 结论

总之，在运动之前或运动期间摄入低到中等剂量的咖啡因具有提高体能和改善认知相关功能的能力。此外，补充咖啡因不会在任何形式的运动中引起目标追踪或感知劳累等级的变化。

咖啡因仅应推荐给愿意使用运动补剂来提高运动表现的运动员，并且应仅在专业的指导下进行仔细的监督，以免在无作用或有副作用的运动员中使用该物质。在训练中，在任何比赛中使用之前，都要在训练时尝试咖啡因，并避免咖啡因耐受，这也是在使用这种物质提高运动认知能力时的进一步建议。

参考文献：

[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：费雪垠，女，1992年，河北张家口人，北京体育大学硕士研究生在读.

（北京体育大学    北京  100084）