上個月到焦耳極限訓練中心進行一場三鐵運動營養的講座,在 Q&A 時,有一位學員問到小蘇打該如何補充及其效果為何。由於小蘇打是一種經過相當多研究驗證的成分,它的作用機制也很有趣,我覺得很值得跟大家分享,因此,我整理了這篇主題文章。
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小蘇打是什麼?
小蘇打的正式化學名稱是「碳酸氫鈉」,化學式是 NaHCO3,分子量 84,味道苦且鹹。當它遇到酸性的水溶液,反應後會生成二氧化碳。以下是碳酸氫鈉與鹽酸(氯化氫)的化學反應式:
1. NaHCO3 ➔ HCO3- + Na+
2. HCl + HCO3- + Na+ ➔ H2CO3 + Cl- + Na+
3. H2CO3 ➔ CO2 + H2O
在日常生活中,小蘇打可用於需要膨發的烘焙食品,也可作為清潔劑使用。隨著運動補給的概念興起,這個成分也逐漸受到關注與討論,究竟透過什麼樣的機制來幫助運動表現呢?
小蘇打幫助運動表現的作用機制說明
小蘇打能在我們運動期間,幫助降低活動肌肉的乳酸與氫離子濃度,進而延緩肌肉疲勞並提高 ATP 生成效率,減少或改善肌肉酸中毒(pH 下降),使肌肉收縮恢復正常,有助於維持肌肉收縮力。
促成這種作用的機制是,我們吃下小蘇打後,它會在胃裡與胃酸發生酸鹼中和反應。此時,胃壁細胞會試圖利用細胞內的水與二氧化碳生成碳酸根與氫離子。接著,碳酸根離子會與血液循環裡的氯離子交換,並進入血液使其 pH 增加;氫離子則會釋放到胃液裡,使 pH 下降。
此外,運動時間超過 30 秒後,肌肉會開始利用葡萄糖產生能量。此時,糖解作用與三羧酸循環(TCA cycle)會進行以生成 ATP。在這過程中,肌肉會生成乳酸與氫離子,運動強度越高,生成量越多。濃度增加使肌肉環境變酸,也就是 pH 下降,當酸性到一定程度時,肌肉產生能量的效率與收縮功能便會下降。
如果這個時候,血液因為攝取碳酸氫鈉而變得較為鹼性時,便會刺激肌肉釋出氫離子與乳酸,幫助降低肌肉的酸性,維持正常運作。另外,如果碳酸氫鈉攝取量較多,胃來不及處理時,會繼續送往小腸去,它們能在空腸區段吸收,也能發揮上述的調節。
此時,若是血液因攝取碳酸氫鈉而變得較為鹼性,便會刺激肌肉釋出氫離子與乳酸,幫助降低肌肉的酸性,維持正常運作。另外,若碳酸氫鈉攝取量較多,胃來不及處理,則會繼續送往小腸,其能在空腸區段吸收,也能發揮上述的調節。
適用的運動類型
只要你的運動會動用到糖解作用產生能量,並持續一定時間,那麼補充碳酸氫鈉便能帶來效益。若從運動時間來看,能感受補充碳酸氫鈉效果的長度是 30 秒到 12 分鐘,同時運動強度要夠高(中高強度以上)。若運動時間長,但運動強度不高,補充碳酸氫鈉的效果就不明顯。
馬拉松、田徑、自行車、划船、高度間歇運動,例如足球、籃球、空手道、跆拳道、拳擊等運動,都是適合使用碳酸氫鈉的運動類型。此外,若是游泳項目,研究發現需達 200 公尺以上才會有輕微的提升。雖然提升幅度輕微,但很多時候,比賽最後的勝負就是差在這麼一點點的差距。因此,對於 200 公尺以上的游泳競賽,補充碳酸氫鈉可能也是決定性的因素。
此外,研究顯示補充碳酸氫鈉對阻力訓練有幫助,對肌肉耐力與肌肉力量均有正面效益。
熱身的影響
運動前適當的熱身有助於減少運動傷害、提升運動表現;研究發現,如果熱身強度太強,或是熱身與運動時間間隔少於 10 分鐘,都會削弱碳酸氫鈉的效果。
因此,為了確保補充的碳酸氫鈉能發揮最大的效益,建議至少在正式開始運動的 30 分鐘前完成熱身,並且避免進行高強度的熱身。
建議劑量與型態
根據多項研究統整與歸納後,單次使用碳酸氫鈉的建議劑量如下:
- 0.2 g/kg:許多研究顯示補充這個劑量,就可能看到成效。不過,有些人若補充至 0.3 g/kg,效果可能更佳。
- 0.3 g/kg:綜觀多項研究的結果,這是最佳劑量。
- 0.4~0.5 g/kg:效果可能與 0.3 g/kg 相似,但可能引起更多副作用,例如腸胃不適。
上述建議適用於非每日補充且僅比賽前使用的情形。若需連續多日補充以發揮運動效益,所需劑量會更高—每天 0.4~0.5 g/kg。好處是避免比賽當天出現副作用,降低運動表現的風險,且效果可能更持久。這適合連續多日進行的賽事,但每天攝取如此高劑量的碳酸氫鈉可能並不容易。
什麼時候補充呢?
補充碳酸氫鈉的時機需考量其攝取後達到血中最高濃度,以及運動期間乳酸與氫離子大量生成的關係,建議如下:
- 一般來說,運動前 60~180 分鐘補充有助於穩定提升運動表現,也就是將血中碳酸根的濃度提升至超過 5 mmol/L,這是最能發揮酸鹼中和效果的濃度。
- 個人化攝取時間:由於每個人的狀況不盡相同,可透過設備即時監控血液濃度變化,找出最適合自己的補充時機。
- 攝取 0.3 g/kg 碳酸氫鈉後,其效果可維持約 3 小時。因此,若運動時間超過 3 小時,可能需要追加補充。
補充小蘇應該注意的事/可能的副作用
小蘇打是有幫助的運動增補成分,但補充它可能會帶來一些副作用,這也是選手應注意的事項。當我們吃下碳酸氫鈉後,它會在胃和腸道中釋出二氧化碳。如果僅攝取少量,影響不大,但要幫助運動表現,至少需要攝取 0.2 g/kg 的量。
以 70 公斤重的選手來說,需一次攝取 14 公克的碳酸氫鈉。假設有一半轉為二氧化碳,其體積可能達到 2 公升左右,並可能導致腹脹、腹瀉等副作用。噁心、嘔吐和腹痛的風險也隨著劑量增加而提高。
如何避免副作用呢?
- 調整攝取時間:將補充時間提前至運動前 180 分鐘。
- 與食物同時攝取:與高碳水化合物食物同時攝取可降低腸胃不適的風險。
- 使用腸溶膠囊的劑型補充:減少對胃的刺激,但無法完全預防在腸內的副作用。
- 降低劑量:以最低有效劑量,即 0.2 g/kg 補充。
此外,在正式比賽前,應先進行補充測試,可以從更低的劑量開始,逐步增加至有效劑量,以訓練自己的胃腸道耐受能力。
最後還有一點要提醒,由於小蘇打/碳酸氫鈉的分子裡含有「鈉」,攝取過多可能導致鈉攝取量超標。務必搭配運動以排出多餘的鈉。此外,平常血壓較高或患有高血壓的人應特別注意。
總結
最後,我們以國際運動營養學會(ISSN)的官方立場來總結:
一、改善多種高強度運動表現
以每公斤體重 0.2~0.5 公克的劑量補充碳酸氫鈉,可改善肌肉耐力運動及各種競技運動的表現,包括拳擊、柔道、空手道、跆拳道及摔跤。此外,補充碳酸氫鈉也能提升高強度自行車、跑步、游泳及划船等運動的表現。碳酸氫鈉的作用主要在於 30 秒至 12 分鐘的高強度運動中效果最為顯著。(70 公斤 → 14~35 公克的碳酸氫鈉)
二、提升單次與多次運動的表現
碳酸氫鈉不僅能提升一次性的高強度運動表現,多重複或多階段的運動中也能發揮作用。
三、對男女都有用
碳酸氫鈉對於改善運動表現,男女皆適用。
四、最佳單次劑量
在補充一次的情況下,0.2 g/kg 的碳酸氫鈉似乎是改善運動表現的最低有效劑量,0.3 g/kg 可能會更有效。然而,增加到 0.4 g/kg 以上不會帶來更多效益,還可能引起副作用,例如腸胃不適,因此一次使用的劑量不應過多。
五、建議補充時機
對於單次劑量補充方案,建議的碳酸氫鈉攝取時間為運動或比賽前的 60~180 分鐘。
六、多日補充的使用建議
多日補充碳酸氫鈉的方法是將每日劑量分散到數次服用,而不是一次性服用。這樣不僅能達到提升運動表現的效果,還能減少比賽當天可能出現的不適感。
- 補充時長:從比賽前 3~7 天開始進行。
- 每日劑量:每公斤體重 0.4~0.5 公克。
- 分次攝取:例如,將每日劑量分為三次,在早、中、晚餐時服用每次 0.1~0.2 公克/公斤的劑量。
這種方式的目的是讓身體逐漸適應碳酸氫鈉,避免一次大量服用可能帶來的腸胃不適等副作用。
七、長期使用效果
長期使用碳酸氫鈉(例如,每次運動訓練前補充)可能增強訓練適應,例如延長疲勞時間和提高功率輸出。
八、副作用與緩解策略
補充碳酸氫鈉可能會導致一些腸胃不適的副作用,如腹脹、噁心或腹痛,但這些情況大多數人並不嚴重。為了避免這些不適,可以採用一些簡單的應對方法,例如:
- 劑量調整:少量服用(如每公斤體重0.2至0.3克)。
- 時間調整:提早服用(如運動前3小時),或者根據個人對副作用的反應靈活調整。
- 搭配飲食:與高碳水化合物的食物一起服用,以減少腸胃刺激。
- 膠囊形式:使用腸溶膠囊,可以幫助減少對胃部的直接刺激。
這些方法不僅能降低副作用的風險,還能確保補充劑對運動表現的正向影響。
九、與其他運動補給成份的協同作用
如果將碳酸氫鈉和其他補充劑如肌酸或β-丙氨酸一起使用,可能會讓運動表現的提升效果更顯著。這是因為它們的作用機制不同,可以互補。然而,對於將碳酸氫鈉和咖啡因或硝酸鹽結合使用是否能產生額外效益,目前的科學證據還不明確。
十、生理機制和安慰劑效應
碳酸氫鈉主要通過其多種生理效應來改善運動表現。然而,碳酸氫鈉的部分效果可能受安慰劑效應影響。
文獻出處
Grgic, J., Pedisic, Z., Saunders, B., Artioli, G. G., Schoenfeld, B. J., McKenna, M. J., … & Campbell, B. I. (2021). International Society of Sports Nutrition position stand: sodium bicarbonate and exercise performance. Journal of the International Society of Sports Nutrition, 18, 1-37.