本文部分节选自3HFIT—运动营养咨询师(3HFIT Sports Nutrition Consultant Certification)证照教科书第5章第7节《常用的运动营养补剂及其作用》。
鉴于蛋白质对最佳物理性能的潜在重要性,许多与蛋白质营养相关的代谢性辅助物被用于提高性能。蛋白质、氨基酸和肌酸是目前最受欢迎的五大运动补品的其中三种。
常见的特殊蛋白质补充剂
一些研究人员提出,参加抗阻训练以增加体重,或进行剧烈耐力运动的运动员可能需要比RDA更多的蛋白质,以维持或增加蛋白质平衡,特别是当能量摄入(卡路里)不足以满足日常能量损耗时。研究人员已经使用高蛋白饮食来进行额外的蛋白质补充,例如蛋白质和能量含量高的罐装蛋奶粉、运动饮料、蛋白棒或蛋白含量高的特殊调合物。然而,研究人员指出,补剂中的蛋白质与食物中的蛋白质相比,并没有什么优势,因为这些补充品本身也来自天然食物。另外,与天然蛋白质相比,许多这些补剂的价格并不便宜。不如选择在高蛋白质食物中获得补充,例如奶粉、脱脂牛奶、鸡蛋和鸡肉。下表列出了不同蛋白质来源的成本比较。
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尽管如此,对于一些繁忙的运动员来说,商用补剂可能是补充蛋白质的方便手段。这些产品大多含有高质量的蛋白质,可以提供蛋白质、碳水化合物和脂肪的平衡混合物以补充卡路里,也可能含有补充性维生素和矿物质。虽然这些产品并不包含天然食品中的所有营养成分,但它们可以帮助维持膳食的营养平衡。但这些补剂只能作为均衡营养计划的附属品,而不是天然食物的替代品。
乳清和初乳是两种形式的蛋白质,作为膳食补剂出售,用于增强运动表现。乳清蛋白是从制造奶酪或酪蛋白过程中产生的液体乳清中提取的。乳清分离蛋白的蛋白质含量超过90%。乳清蛋白是丰富的必需氨基酸来源,为保存肌肉质量奠定了基础 。研究人员(Walzem等人)认为牛乳清可能含有其他物质,包括生长因子。
初乳,又称牛初乳,是奶牛分泌的第一批牛奶。标准化的初乳制剂可作为膳食补剂使用。研究人员(Brinkworth等人)指出,初乳是蛋白质、碳水化合物、维生素、矿物质和各种生物活性成分(包括生长因子)的丰富来源。
其他蛋白质物质,如螺旋藻(藻类)、啤酒酵母、特定酶,甚至是DNA和RNA,都被提倡用作提高身体性能的手段。螺旋藻和酵母菌是蛋白质和多种维生素和矿物质的良好来源,但并没有明显的机能增进效果。酶和DNA在消化过程中会被降解,因此达不到本身具有的功效。在蛋白质的补充方面,大多数的运动营养补剂都是以氨基酸和多肽物质的形式进行补充,以提高蛋白质的吸收和利用率。氨基酸类物质有促进合成代谢的动力作用。通过营养补充,使机体自身分泌的生长激素、胰岛素、睾酮和相关激素水平提高,获得适应性应激、超量恢复和运动能力增长的最佳激素环境,达到促合成、增力量的目的。常用的蛋白质类运动营养品及其作用如下:
乳清及初乳
乳清蛋白是含必需氨基酸种类齐全、比例适当的蛋白质,是维持和修复机体及细胞生长所必需的,它不仅影响机体组织如肌肉的生长,还参与激素的产生、免疫功能的维持、营养物质的转运、血红蛋白的生成等多方面的功能。给运动员使用乳清蛋白,无论是单独补充或是与其他产品配合使用,皆有不错的效果。
● 纯乳清蛋白
纯乳清蛋白热量低,可做修补、生长和热量控制,也可协助推动胰岛素样生长因子IGF-1,帮助身体燃烧脂肪、增加瘦肌肉组织。
● 乳清蛋白加肌酸
运动员补充可以促进肌肉组织迅速消除疲劳,适用于力量运动员大强度训练期间。
● 乳清蛋白加糖
增加能量储备,提高免疫力,适合耐力项目使用。
研究结果显示,补充乳清对阻抗训练个体有不同程度的机能增进效果,且总体上是正向的。试验发现,与等量的酪蛋白相比,经过10周抗阻训练后,乳清分离物(1.5g/kg/d)显著增加了受试者的瘦体重,并且运动强度也有所改善。在另一项研究中,研究人员以四组受过训练的个体为研究对象,受试者在11周抗阻训练期间分别补充肌酸、乳清蛋白、肌酸和乳清蛋白或碳水化合物安慰剂,然后受试者的身体变化进行比较。
与碳水化合物组相比,乳清蛋白组和其他两组肌肉力量有所增加。研究人员还在未经训练的个体中比较了乳清蛋白(1.2 g/kg)、大豆蛋白(1.2g/kg)与安慰剂对6周抗阻训练后身体组成和力量的影响。他们发现,与安慰剂相比,天然蛋白和大豆蛋白补剂都能使瘦体重和肌肉力量有所增加,但两种蛋白质来源之间没有差异。
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几项研究评估了乳清蛋白补剂的机能增进效果,同时使用乳清蛋白作为安慰剂,试图以此证明与单独的蛋白质补充相比,补充初乳是否能带来额外功效。
研究人员(Hofman 等人)评估了牛初乳对优秀男性和女性田野曲棍球运动员的身体成分和运动表现的影响。测试包括两次往返冲刺(总计为50和300米),一次耗尽体力的往返冲刺测试,以及一次垂直跳跃测试。受试者每日摄入60克初乳,供持续8周,并以乳清蛋白作为安慰剂。结果显示,初乳对身体组成及四项运动测试中的三项没有影响,但似乎改善了50米跑步冲刺测试的表现。研究人员还调查了20克牛初乳对身体成分、肌肉力量和有氧耐力的作用,受试者每天进行有氧和抗阻运动训练,持续8周,且以乳清蛋白为安慰剂,结果显示初乳对运动能力并没有影响。
支链氨基酸(BCAA)
氨基酸在食物中并不是以游离形式而存在,而是与其他氨基酸结合形成蛋白质。美国国家科学院认为没有证据表明,从食物中摄取正常或较高量的氨基酸会带来健康风险。任何单一氨基酸的水平远远高于通常在食品中发现的水平时,即个体过度摄入氨基酸补剂可能会造成健康风险。
游离氨基酸目前已被制成作为一种药物,通过静脉注射,带给病人足够的蛋白质营养。它们也可用作食品添加剂,以提高蛋白质含量。同时,它们也作为膳食补充剂被单独出售,或与其他氨基酸组合销售。作为膳食补剂的氨基酸的纯度和安全性不能得到保证。 1989年,肌痛综合征(EMS)广泛流行,这是一种以虚弱、发热、水肿、皮疹、骨痛和其他症状为特征的神经肌肉疾病,主要由于在制造过程中L-色氨酸补剂受到了污染。
①参与供能:安静状态下,人体骨骼肌总能耗的14%由BCAA氧化供能;运动时,尤其是长时间持续运动时,所起的作用更大。研究发现在4h的耐力运动中,人体内的BCAA供能占总氨基酸的60%,占总体能量供应的10%左右。
②抗疲劳作用:色氨酸代谢产生的5-羟色胺(5-HA)浓度升高时会导致中枢疲劳,服用BCAA可以有效地防止大脑中5-HA浓度的升高,有抗中枢疲劳的作用;补充BCAA可以降低运动中血乳酸的积累,从而降低由乳酸导致的疲劳。
③促进蛋白质合成:BCAA可以刺激胰岛素的释放,从而促进肌肉蛋白质合成,防止分解。通常可作为肌纤维蛋白合成原料,促进机体恢复,增长力量,为运动员维持大强度训练提供强有力的营养保证。
BCAA服用时间
①运动前60~90 min服用:既可以作为能源物质供能,又可以有效地保护肌肉细胞,降低肌肉蛋白质的分解。
②运动后服用:此时服用BCAA可以作为原料物质用于蛋白质的合成。
③睡觉前服用:此时的BCAA可以在良好的外部环境下积极地参与肌肉蛋白质的合成。
然而,关于运动后服用BCAA,目前仍存在争议。研究显示,摄入大剂量或中等剂量的氨基酸的长期效应是未知的。与膳食蛋白质相比,过度依赖游离形式的氨基酸可能会导致缺乏天然蛋白质食物中所含的关键维生素和矿物质,例如肉、鱼和家禽中的铁和锌。来自人类和动物研究的一些证据表明,单个氨基酸可能干扰其他必需氨基酸的吸收、抑制食欲和食物摄入、造成组织损伤、导致肾衰竭、骨质疏松症、引起胃肠痛苦,如恶心、呕吐和腹泻或造成不利的心理变化。
研究人员(Barrett 和Herbert)指出,美国实验生物学会联合会(FASEB)批评补剂中广泛使用氨基酸,并指出它们被用作药物是为了药理学目的,而不是营养目的。在这方面,FASEB指出,对于氨基酸补剂的使用仍没有足够的科学支持,氨基酸使用的安全性也尚未确定。
牛磺酸
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牛磺酸是一种由半胱氨酸衍生的β-氨基磺酸。牛磺酸在体内多以游离形式存在,是人体内含量最高的游离氨基酸,总量约为23~28 g,其中约有15~16 mg存在于血浆中,75%以上存在于骨骼肌中,牛磺酸绝大部分分布在细胞内,除了在中枢神经系统中牛磺酸的含量仅次于谷氨酰胺外,在其他组织中的含量都远远超过其他任何氨基酸。牛磺酸是一种过氧化作用产物的有效清除剂,并作为一种或几个调节剂,对于肌肉快速增加有促进作用。它发挥生理作用的方式类似于胰岛素。
牛磺酸是由氨基酸合成的,主要是蛋氨酸和半胱氨酸,只存在于动物食品中。
牛磺酸是一种类似维生素的化合物,在体内具有多种功能,包括对心脏收缩、胰岛素作用和抗氧化剂活性的影响。牛磺酸是市面上一些能量饮料的成分,如红牛。
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研究发现,马拉松比赛后,受试者尿液中的牛磺酸浓度会增加。基于这个观察结果,研究人员推测,增加的牛磺酸分泌可能是肌肉损伤的标志,并推测牛磺酸的补充可能会弱化肌肉损伤。研究显示,年轻男性在服用牛磺酸2周后,某些运动后肌肉损伤的指标(例如酸痛)水平降低,但抗氧化酶或炎症标志物水平并没有降低。研究显示,在高强度离心运动方案之前2周内每天摄入2g牛磺酸,年轻男性受试者表现出的肌肉酸痛减少。然而,其他肌肉损伤的测量(例如肿胀)没有受到影响。
牛磺酸补剂专家Lawrence Spriet指出,人体骨骼肌对血浆牛磺酸的大量长时间增加,具有抵抗力,这可以防止肌肉中的牛磺酸被摄取。这与啮齿动物的骨骼肌正好相反,所以参考相关动物研究时必须谨慎。如果补充牛磺酸对人体骨骼肌有好处,也可能是发生在肌肉细胞以外。在牛磺酸转运到肌肉之前的机制还需要更多的研究,并且在牛磺酸被推荐作为补充剂之前也需要更多的研究。Lawrence Spriet指出,补充性牛磺酸在人类中不具机能增进效果。在一项随机交叉盲法研究中,研究人员对比了1.66克牛磺酸与安慰剂相比的效果。饮用一小时后,经过耐力训练的男性在66%最大摄氧量条件下骑行测试90分钟,然后进行单车计时赛。结果显示,只有90分钟的骑行测试期间脂肪氧化增加。而牛磺酸的补充对计时赛中碳水化合物氧化、脂肪氧化或运动表现都没有影响。
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