在眾多運動補充品當中，咖啡因算是出道很久的大前輩，早在 1980 年代，就有研究發現補充咖啡因有助於運動表現，但你可能會想問，咖啡因到底發揮了什麼樣的作用，跟其他抗疲勞與延緩耐力的補充品，例如 BCAA、肌酸、糖…等，補充品又有什麼差別。
運動耐力下降的原因很複雜，這裡我們介紹兩個目前已知的機制，其中一個與咖啡因有關。
血清素機制
這個機制可以分成以下四點去看：
一、活性氧類讓肌肉細胞膜受損
運動期間，活性氧類會持續生成，由於來不及清除的關係，過多的活性氧類會影響肌肉細胞膜上的磷脂質，因而影響肌肉細胞的機能
二、氫氧自由基影響其他生物分子
肌肉受到氧化壓力期間，氫氧自由基隨之產生，它們會傷害 DNA、脂質…等生物分子
三、肌苷酸累積
長時間運動下，肝醣的生物可利用率會降低，還有糖解作用參與了ATP水解以產生能量，這會激活嘌呤核苷酸的代謝，導致肌苷酸的積累。
四、BCAA/游離色胺酸的比減少
一旦肌肉的肝醣耗盡，這時就會氧化 BCAA 來生成 ATP；而類似的事情也會發生在大腦裡，不過 BCAA 會跟色胺酸競爭穿過血腦屏障，來進入大腦。
當血中「BCAA/游離色胺酸」的比值減少時，翻成白話的意思就是血中 BCAA 的量變少，色胺酸因為競爭者變少了，就更容易進入大腦，並生成血清素，隨著濃度增加，我們就會開始覺得想睡覺、提不起勁。
腺苷累積
除了血清素會引起耐力下降外，腺苷（adenosine）也可能是引起運動耐力減少的原因之一，耐力運動期間肌肉會不斷的產出 ATP，並使用它來產生能量，消耗 ATP 的過程中，體內腺苷的濃度就會增加。
人的大腦裡面有感知腺苷的接受器，一旦感知後，我們就會覺得累、想睡覺。
咖啡因與腺苷
咖啡因應用在運動補給的角色就是與腺苷競爭，下圖是咖啡因和腺苷的分子結構，從圖中我們能發現咖啡因的形狀跟腺苷分子的右上區域類似，因此能跟大腦中感知腺苷的接受器結合，但又因為長得沒有完全一樣，無法發揮像腺苷那樣的神經調節作用。
雖說咖啡因的作用沒辦法跟腺苷一樣，但還是能發揮提神與增加耐力的作用，而這個結合狀態並不會持續太久，過一陣子，咖啡因就被代謝掉，腺苷就又能順利的跟接受器結合，這個時候，人就又會覺得沒力、想睡覺啦。
從上面提到的咖啡因與腺苷的競爭關係，如果你因為運動目的而補充咖啡因的話，就會建議在賽前或者，比賽期間狀態下降之前補充會比較好。
與其他增加耐力的運動補充品的差異
在運動補給品當中，其實有不少產品的作用都是「增加耐力」，例如耐力甜膠囊、咖啡因甜膠囊、能量果膠、BCAA…等，都跟耐力有關係，而確實也有人問過，這些產品都有助於增加耐力，那是不是只挑一種吃就好呢？反正結果都一樣呀。
這個問題從這些成分的作用機制去回答會比較好，就以耐力甜膠囊來說，它是透過不同的多酚組合，來幫助 NO 的生成，進而發揮作用；而能量膠則是在運動期間補充碳水化合物，藉此減少肌肉肝醣的消耗，而這走的就是前面提到的「血清素機制」；BCAA 跟能量果膠也是走同樣的機制，不過它發揮作用的時機點會在比較後面，也就是當你能用的肌肉肝醣用完了，補充的 BCAA 就能跟色胺酸競爭進入大腦，減少血清素的生成。
如果你問我要怎麼搭配，我會說最萬全的準備是通通都要有，但實務上，還是要看自己的能力還有即將面對的賽事規模，假如你的身體狀況本來就能應付了，那麼就可以只挑一兩樣來補給；但如果想要追求更好的成績表現，那麼就可以多選幾樣補充品，藉此發揮協同作用。
