徐倩

含漱碳水化合物對短時間（＜90 min）運動能力作用的影響

徐倩

相對于持續(xù)時間較長的運動，碳水化合物的干預(yù)對短時間運動的作用，不僅從效果上，還是從機理上都存在較大的爭議。而國外有研究顯示，在運動前以及運動過程中使用碳水化合物溶液進行含漱，能夠改善機體的運動成績，雖然作用機制尚不確定，但是含漱的方式可以避免因胃腸道反應(yīng)或減控體重的需要與提高運動成績之間的矛盾，為碳水化合物在運動實踐中的應(yīng)用提供了新的參考。文章運用文獻資料法，將含漱碳水化合物對＜90 min運動能力的作用做一個簡單的整理分析，為今后更深入的研究做好準(zhǔn)備工作。

碳水化合物；含漱；運動能力

碳水化合物是肌肉活動的主要能量來源，它以肌糖原的形式儲存在肌肉中。短時間大強度運動時的能量絕大部分由其供給，而長時間、小強度運動時，碳水化合物也是首先被利用的能源物質(zhì)。由于肌肉內(nèi)ATP不斷合成的最終能量來源為碳水化合物，故運動中肌糖原的消耗與運動疲勞的產(chǎn)生存在聯(lián)系的觀點已獲得公認。

在耐力運動項目中，糖原的耗竭是造成運動性疲勞的重要因素之一，通過補充碳水化合物能夠?qū)﹂L時間運動（≥90 min）產(chǎn)生機能增進的作用，延長運動至疲勞的時間[1,2]。然而，補充碳水化合物對于相對較短時間內(nèi)運動（＜90 min）的作用卻存在一定的爭議。到目前為止，針對這個時間內(nèi)的運動，不是所有攝取碳水化合物的研究都能獲得有益的效果。如一項足球賽中的補糖試驗顯示，以疾跑次數(shù)、疾跑時間等作為指標(biāo)，賽中補糖在上半場（45 min）能阻止足球運動員能力的下降，但在下半場與非補糖組卻沒有顯著差異[3]。對專業(yè)半程馬拉松運動員的試驗結(jié)果也顯示，補糖組與安慰劑組在完成的時間上不存在差異[4]。另一方面，Neufer等的試驗結(jié)果卻肯定了碳水化合物干預(yù)的效果，研究中，自行車運動員被給予45 g碳水化合物，在45 min的80%最大攝氧量運動強度的訓(xùn)練之后，補糖組較對照組在之后的 15 min內(nèi)多完成了 10%的運動量[5]。Murray也在一項短時間、間歇性運動后的運動能力測試中發(fā)現(xiàn)，補糖受試者的運動能力比對照組高[6]。

我們發(fā)現(xiàn)，碳水化合物在短時間、大強度運動中的作用很難進行解釋，因為這時人體內(nèi)存在足夠的糖原，低血糖的情況并不會發(fā)生，所以猜測補充碳水化合物提高機能的作用可能是通過提高葡萄糖的氧化率而得到的。然而，又有研究顯示[5,7]，碳水化合物干預(yù)組與安慰劑組在運動最初的45～50 min內(nèi)不存在碳水化合物氧化率的區(qū)別。同時，Carter等在試驗中發(fā)現(xiàn)，靜脈注射葡萄糖能夠增加血液中用于氧化的葡萄糖，并且增加各組織對葡萄糖的攝取，然而卻對 1 h的自行車運動沒有影響，從而猜測，消化道才是碳水化合物對運動發(fā)生作用的關(guān)鍵位置[8]。然而令人意外的是，Carter在之后的另一項研究結(jié)果中卻發(fā)現(xiàn)，在不吞咽的情況下，含漱碳水化合物對于1 h自行車計時訓(xùn)練的成績有所提高[9]。這與 Pottier等的研究結(jié)果相一致[10]。可見，含漱碳水化合物可能會提高 1 h左右時間運動項目的成績。

此外，碳水化合物作為唯一一個可以通過血腦屏障、營養(yǎng)神經(jīng)細胞的產(chǎn)能營養(yǎng)素，其對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的作用也越來越受到重視，特別是對技巧性等需要較高注意力的運動項目來說，碳水化合物對運動疲勞的緩解作用主要體現(xiàn)在了其對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的作用上。而它對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的作用也不僅僅體現(xiàn)在供給能量上，還與大腦內(nèi) 5羥色胺（5-HT）的生成有關(guān)[11]。 同時，研究也發(fā)現(xiàn)，含漱碳水化合物對運動員的作用也與大腦有關(guān)[12]?？梢?，作為最快速和最便捷的能量來源，我們對碳水化合物的干預(yù)方式，以及作用機制還需要有更進一步的了解。

1 含漱碳水化合物對短時間持續(xù)性項目的作用

研究人員通常會采用跑步或自行車的計時成績來評判運動員的耐力成績，例如前者是計算規(guī)定時間內(nèi)跑步的距離，而后者是以規(guī)定的總負荷為標(biāo)準(zhǔn)來計算完成的時間。然而，有研究顯示，對受試者進行耐力成績的測試時，騎車與跑步的試驗結(jié)果可能會存在差別[13]，因為有研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)受試者進行跑步與自行車的計時測試期間，被要求全程采用不同的速度節(jié)奏時，跑步者一般會保持自己選擇的速度，而在結(jié)束前全速沖刺，而騎車的受試者會在完成前3/4總負荷量的時間內(nèi)逐漸降低速度，當(dāng)測試接近結(jié)束時又會提高速度。同時，我們還發(fā)現(xiàn)，在試驗過程中，如果跑步者不能自己選擇跑步速度，會對最終的成績產(chǎn)生影響[14,15]。 所以，作為營養(yǎng)干預(yù)的評價手段，自行車的計時測試更能反映實際情況，因為如果含漱碳水化合物增加了受試者的“個人感知發(fā)揮率”（RPE），那么速度被人為控制的跑步機不能使受試者通過提高跑步速度而自發(fā)地提高成績，而自行車的訓(xùn)練方式可以通過提高踏頻來改變騎行距離或功率輸出。所以，我們對試驗期間受試者跑步的速度與自行車的踏頻沒有要求。Rollo等在一項研究中表明，相較于含漱安慰劑組，含漱碳水化合物能夠提高1 h跑臺的跑步距離[16]。試驗中，我們選取了 10名男性跑步者作為跑步組，在跑步過程中可以自己調(diào)整跑步速度，并隨機分為干預(yù)組（含漱有電解質(zhì)的碳水化合物溶液CES）與對照組（含漱安慰劑），同時，選取另 10名健康男性在跑步組 1 h的跑步試驗期間處于靜止?fàn)顟B(tài)，同時也被隨機分為干預(yù)組與對照組，結(jié)果顯示，含漱 CES的干預(yù)組能夠比對照組在 1 h內(nèi)跑更長的距離，同時，含漱 CES對跑步組或靜止組的血糖水平都沒有影響，由此可以判斷，即使含漱的溶液有小部分被攝入體內(nèi)，但對血糖值沒有影響。Whitham與McKinney在一項雙盲試驗中選取了 7名男性,先在跑步機上完成了15 min的65%最大攝氧量負荷的運動，接著讓受試者完成 45 min的跑步任務(wù)，并比較在此期間補糖組與安慰劑組跑步的距離，允許受試者在此過程中按照自己的喜好調(diào)整速度，而含有6%麥芽糊精 （97%的多糖、2%的雙糖與1%的葡萄糖）的碳水化合物含漱液與安慰劑分別在運動前、以及運動中每 6 min供給給受試者，讓他們在充分含漱 5 s之后全部吐出，研究結(jié)果顯示，兩組受試者在前面的 40 min內(nèi)跑步速度持續(xù)穩(wěn)定，最后的 5 min時間內(nèi)跑步的速度明顯加快，然而干預(yù)組與安慰劑組的跑步距離卻沒有差別[17]。這樣的結(jié)果與之前的研究相矛盾，作者認為，可能是因為該試驗中兩組含漱的液體在口味上太過相似，也可能說明含漱麥芽糊精對大約 45 min左右的跑步成績沒有作用。而Benjamin等的試驗又再一次肯定了含漱碳水化合物的作用，他們的試驗結(jié)果顯示，受試的 15名男性在含漱CES溶液之后，90 min跑臺的成績得到了提高[18]。同時，Rollo在另外一項30 min跑臺的試驗中也顯示，含漱6%濃度的碳水化合物溶液能夠提高受試者的運動表現(xiàn)[19]。他對 10名業(yè)余跑步愛好者進行了隨機的雙盲交叉試驗，在徹夜空腹的前提下，分別于呼出氣體的收集工作完成后即刻、熱身前、熱身期間的 3 min、6 min、9.5 min，以及30 min跑步期間以5 min為單位進行碳水化合物5 s的含漱干預(yù)，由于跑臺可以根據(jù)受試者在跑臺上的位置自主改變速度，所以結(jié)果顯示干預(yù)組相較于含漱安慰劑的對照組，在前 5 min的時間內(nèi)跑步速度較快，且跑步的總距離也長了115 m，差異存在統(tǒng)計學(xué)意義。Pottier在研究中也發(fā)現(xiàn)，含漱 CES對自行車的計時成績有提高的作用[10]。研究中，分別在一天中的同一個時間做了 4次試驗 （含漱CES、含漱安慰劑、攝入 CES、攝入安慰劑），4組受試者給予液體的容量皆是14 ml/kg體重，皆含有5.4%的蔗糖以及 0.46%的葡萄糖，且分別在試驗前、熱身后以及每完成12.5%總負荷的時候給予2 ml/kg體重、1.5 mg/kg體重以及1.5 ml/kg體重的液體，同時，含漱組要求溶液在口腔中含漱 5 s才能吐出，結(jié)果顯示，含漱 CES的方式比含漱安慰劑能花更短的時間來完成規(guī)定負荷的自行車運動（P＜0.05），而攝入 CES與攝入安慰劑組之間的差異沒有統(tǒng)計學(xué)意義，同時，含漱CES與攝入CES之間的差異也沒有統(tǒng)計學(xué)意義。為了了解含漱與攝入方式之間的差異，Rollo做了另一個跑步試驗，結(jié)果顯示攝入CES比含漱CES能在1 h的時間內(nèi)跑完更多的距離[20]。 試驗中，對于“攝入”的受試者，無論是攝入 CES溶液，還是安慰劑，都按照 30 min前攝入 8 ml/kg體重、試驗開始前攝入25 ml/kg體重、試驗中每 15 min給予2 ml/kg體重的液體的方式進行干預(yù)，而“含漱”的受試者，僅設(shè)置含漱CES組，其干預(yù)方式為試驗前30 min、試驗前即刻，以及試驗中每隔 15 min皆給予25 ml的CES溶液。這兩個實驗得出的“攝入碳水化合物”與“含漱碳水化合物”對耐力成績的影響不盡相同，在分析其原因之后發(fā)現(xiàn)，Pottier的試驗中沒有將攝入CES時溶液在口腔中停留的時間作為考慮因素，而 Rollo在其研究中要求無論是含漱還是攝入，都需要將溶液在口腔中含漱至少 5 s的時間。

2 含漱碳水化合物對短時間間歇性項目的作用

不同于持續(xù)性項目，間歇性項目對運動員的力量等素質(zhì)會有更高的要求，而這些運動與肌肉受神經(jīng)驅(qū)動的影響有關(guān)，同時，Gant等在研究中也已指出，讓受試者攝入碳水化合物可以增加大腦皮質(zhì)的興奮性，從而增加了產(chǎn)生運動潛能的頻率[21]。所以我們有理由猜測，口腔中對碳水化合物的感知會對中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生積極的影響，它能阻礙肌肉向中樞神經(jīng)系統(tǒng)輸入抑制信號，從而減少神經(jīng)驅(qū)動的下降。這不僅有益于有氧運動，同樣可以提高無氧運動的成績。然而，Painelli等的一項研究卻發(fā)現(xiàn)，對12名業(yè)余力量訓(xùn)練者進行空腹 8 h后的最大力量以及力量耐力的測試，結(jié)果顯示，含漱碳水化合物的干預(yù)組相較于安慰劑組與對照組，對最大力量以及力量耐力的成績都沒有影響[22]。同樣，Bortolotti等對12名 U15的足球隊員進行的試驗也沒有顯示出含漱碳水化合物可以提高他們的反復(fù)沖刺成績[23]。試驗中，受試隊員被要求進行 6組往返 40 m的沖刺跑，期間休息 20 s，并在試驗開始前 5 min以及第一個沖刺與休息期間含漱10 s碳水化合物溶液（含6%濃度的麥芽糊精）或安慰劑，結(jié)果顯示，6組沖刺跑的最好成績以及平均成績都沒有提高。然而，一項對受試隊員進行連續(xù)干預(yù)碳水化合物的試驗卻得到了不同的結(jié)果[24]，研究中 12名受試隊員被要求在 7 min的熱身時間內(nèi)，每 2 min含漱一次碳水化合物溶液或者安慰劑，結(jié)果顯示，相較于安慰劑組，含漱碳水化合物溶液后，有 8名受試對象在自行車30 s沖刺試驗中提高了最大功率輸出 （P＜0.05）。同時，Beaven等的試驗中也發(fā)現(xiàn)，對12名業(yè)余訓(xùn)練的男性受試者進行 5組 6 s自行車沖刺的試驗中，分別給予受試者6%濃度的葡萄糖溶液作為干預(yù)組、1.2%濃度的咖啡因溶液作為對照組，以及無能量糖精溶液的安慰劑組，在測試前，以及每組沖刺中間 24 s的調(diào)整階段進行含漱干預(yù)（在口腔中停留 5 s），結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相較于安慰劑組，干預(yù)組第一次沖刺的平均功率增加了，且差異有統(tǒng)計學(xué)意義[25]。

3 含漱碳水化合物影響運動能力的中樞機制

McConell等在高強度的騎車試驗中發(fā)現(xiàn)，所攝取的碳水化合物只有一小部分（26%）真正進入了外周循環(huán)，且攝入碳水化合物之后，在80%的最高攝氧量訓(xùn)練強度下，碳水化合物的氧化率、肌肉代謝或者力竭表現(xiàn)等均沒有發(fā)生任何變化[26]。還有研究顯示，在1 h騎行試驗的最后15 min，攝入的 54 g碳水化合物只氧化了 9 g[8]。雖然從結(jié)果上發(fā)現(xiàn)這些干預(yù)對機體中碳水化合物的代謝并沒有明顯的影響，但確實對訓(xùn)練表現(xiàn)有增進的作用。同時，攝入碳水化合物提高機體性能的機制可能包括了保持較高的心輸出量，并能減弱中心體溫和心率的增加，但在不攝入液體的情況下，運動機體也會出現(xiàn)這種反應(yīng)。此外，通過功能性核磁共振（FMRI），發(fā)現(xiàn)將葡萄糖或糖精鈉放入口腔，前者會激活前額內(nèi)原發(fā)性和繼發(fā)性的味覺皮質(zhì)，而這些區(qū)域被激活，又會刺激到背外側(cè)前額、前扣帶皮層、腹側(cè)紋狀體以及額葉等，它們都可以對激勵刺激形成的行為以及自主反應(yīng)進行控制，特別是背外側(cè)前額和腹側(cè)紋狀體，它們分別在認知以及注意力的進程及行為中有重要的作用；而后者對前扣帶皮層或者紋狀體等都沒有激活的作用[27]。在Chamber等的試驗中，同樣從FMRI中獲悉，人工甜味劑與碳水化合物能夠激活大腦的不同部位，其中后者能夠刺激大腦中負責(zé)激勵和行為的控制區(qū)域[12]。同時，Gant等也在研究中發(fā)現(xiàn)，在安慰劑以及無甜味的低聚麥芽糖中分別加入人工甜味劑后，只有后者才對運動表現(xiàn)的結(jié)果產(chǎn)生了有益的效果[21]。可見，碳水化合物可能通過口腔中的受體，影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)來達到一定的影響作用，且這種影響不受碳水化合物種類的影響，即使是無甜味的碳水化合物，它同樣可以與葡萄糖一樣產(chǎn)生同樣的中樞神經(jīng)反應(yīng)。所以，雖然含漱碳水化合物提高訓(xùn)練表現(xiàn)的機制還不是非常的明確，但現(xiàn)在較為認可的是，它與口腔中連接大腦激勵區(qū)域的受體有關(guān)。

4 干預(yù)濃度對干預(yù)作用的影響

攝入不同濃度的碳水化合物溶液，會因為滲透壓等的原因，對人體的胃腸道產(chǎn)生一定的影響，然而，我們并沒有發(fā)現(xiàn)將不同濃度的碳水化合物溶液進行含漱，有向中樞神經(jīng)系統(tǒng)反饋胃腸道反應(yīng)信息的相關(guān)報道。商業(yè)途徑獲得的運動飲料中，碳水化合物的濃度一般為6%左右，這也是為什么在上述研究中多數(shù)碳水化合物溶液的濃度都在6%左右的原因，但是，“含漱”與“攝入”碳水化合物的機理完全不同，所以，用含漱的方式可能需要用較高濃度的碳水化合物才會有更好的效果。研究者也就干預(yù)濃度問題做了相關(guān)的研究，例如Benjamin等就12%與6%濃度的CES進行了比較研究[18]，研究中讓7名受試對象進行90 min速度自主的跑臺跑步，并設(shè)置了 3個實驗組，分別在跑步開始前，以及在跑步過程中的15 min、30 min以及45 min干預(yù)安慰劑，或者 6%與 12%濃度的 CES，結(jié)果顯示，含漱CES能夠提高90 min耐力跑的表現(xiàn)，特別是最后10～30 min速度的保障，但對于12%與6%的差異卻沒有統(tǒng)計學(xué)意義，研究還指出，并非碳水化合物含漱的濃度，而是碳水化合物含漱這件事能夠?qū)\動表現(xiàn)產(chǎn)生影響。同時，Smeets等為了測試在攝入不同濃度碳水化合物 （0%、8.3%與25%）時下丘腦的反應(yīng)，對15名男性進行了FMRI的試驗[28]。試驗前，受試者接受了整晚的空腹，接著進行37 min不間斷的腦部掃描，期間在 7 min的時候進行了干預(yù)液的攝入，發(fā)現(xiàn)在受試者攝入液體之后，下丘腦FMRI的信號立即開始下降，且一直持續(xù)了至少 30 min，同時，這個反應(yīng)是與濃度有關(guān)的，濃度越高，信號下降越多。由于這些測試結(jié)果反映的是任何消化或代謝活動發(fā)生之前的現(xiàn)象（攝入后立即），所以可以認為是非代謝性的，且是和碳水化合物的濃度高度相關(guān)的。

5 干預(yù)前是否空腹對干預(yù)作用的影響

Small在研究中指出，對喜歡巧克力，且攝入早餐后4.5 h，饑餓水平在 5～7分（滿分為 10）的受試者進行試驗時發(fā)現(xiàn)，攝入巧克力能夠使他們獲得滿足感，并且通過腦部掃描，發(fā)現(xiàn)它能夠激活與進食以及激勵相關(guān)的大腦眶額皮層以及紋狀體，通過生理狀態(tài)的調(diào)節(jié)來達到穩(wěn)態(tài)[29]。而我們給受試對象進行碳水化合物的含漱干預(yù)，同樣是通過刺激口腔中碳水化合物的受體，從而對中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。所以猜測，在飽腹的狀態(tài)下，碳水化合物含漱的效果會減弱，但是其原因尚不清楚，可能和饑餓與滿足感有關(guān)，另外就是減少了口腔中較為敏感的受體數(shù)量。有研究說明，口腔中對碳水化合物的感知，只在肌糖原與肝糖原儲存減少的時候才發(fā)揮作用[30]。然而，也有研究發(fā)現(xiàn)，對接受試驗的13名非專業(yè)運動員來說，無論是測試前整夜空腹的，或者是測試前 3 h攝入早餐的，含漱碳水化合物都能夠提高 1 h左右的自行車力竭試驗的成績[31]。試驗中，對13名非自行車運動員進行了干預(yù)，要求他們在功率自行車上完成持續(xù)負荷為60%最大功率的騎行至力竭，期間每5 min含漱濃度為6.4%的碳水化合物溶液或者安慰劑，并在口中滯留5～10 s再吐出，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相較于含漱安慰劑，干預(yù)組無論是徹夜空腹的，還是在 3 h之前攝入了富含碳水化合物早餐的，在力竭時間上都有所增加，且空腹組能夠增加10%，非空腹組能夠增加3%。為了進一步進行研究，Stephen等對 4名專業(yè)運動員進行了 1 h的計時試驗，最后也發(fā)現(xiàn)無論是測試前整晚空腹，或者是在2 h前攝入了富含碳水化合物的早餐，1 h自行車的平均功率都在碳水化合物含漱的干預(yù)下有所提高 （分別在測試前，以及測試期間每完成12.5%的時間時進行干預(yù)），且相較于飽腹?fàn)顟B(tài)，空腹?fàn)顟B(tài)下含漱碳水化合物后提高的平均功率更多[32]。然而從結(jié)果上來看，最終平均功率最高的是飽腹?fàn)顟B(tài)下進行碳水化合物含漱的一組，而這也可能更符合運動員在訓(xùn)練前或賽前的實際情況，對于訓(xùn)練中或者賽中攝入過多碳水化合物溶液會產(chǎn)生胃腸道反應(yīng)的運動員來說，進行碳水化合物溶液的含漱同樣也能獲得較好的效果。

5 總結(jié)

含漱碳水化合物對提高運動訓(xùn)練表現(xiàn)，特別是相對較短時間運動項目的研究尚不完整，就國內(nèi)來說，到目前為止也還沒有相關(guān)的研究報道，而用于解釋其對機體產(chǎn)生的機能增進作用機制也只是猜測階段。就現(xiàn)在的研究現(xiàn)狀，對于短時間間歇性運動的影響還存在較大的爭議，而且試驗前空腹的時間、含漱的時間、運動類型、訓(xùn)練方法以及樣本大小的區(qū)別等，都可能會導(dǎo)致試驗結(jié)果的巨大差異性。然而，對于需要減控體重以及對大量攝入碳水化合物后會產(chǎn)生胃腸道反應(yīng)的運動員來說，含漱的方式可以避免個人體質(zhì)或項目需要與提高運動成績之間的矛盾，所以對其更深入的研究是非常有意義的。而今后的研究，在致力于提高運動機能的研究基礎(chǔ)上，我們更需要將其機制完整地展現(xiàn)出來。

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（責(zé)任編輯：何聰）

Effects of Carbohydrate Mouth Rinse on Short Time(＜90min)Exercise Capacity

XU Qian
(The Research Institute of Shanghai Sports Science,Shanghai 200030,China)

Other than the exercise lasting long time,there is a dispute about the role of carbohydrate intervention in the short time exercise,not only the effect but the mechanism.The foreign articles reveal that the exercise capacity can be improved with carbohydrate mouth rinse before and during the exercise.Although the mechanism is not clear,the method of mouth rinse can avoid the contradiction between the gastrointestinal reaction or the weight control and the performance improvement,which provides a new reference for the application of carbohydrate in practice.Using the method of literature study,the paper makes a simple analysis of the carbohydrate mouth rinse effect on the short time(＜90min)exercise capacity so as to get prepared for future research.

carbohydrate;mouth rinse;exercise capacity

G804.5

A

1006-1207（2017）01-0076-05

2016-03-09

上海市體育局2015年重點備戰(zhàn)類項目（14JT024）。

徐倩，女，助理研究員。主要研究方向：運動營養(yǎng)。E-mail：suki516@hotmail.com

上海體育科學(xué)研究所，上海 200030