最大攝氧量–營養補給策略
對於專業有氧型運動者而言 ,正確的營養策略以及特定的食物補給 ,則如同專業訓練一樣的重要。有氧運動的核心價值是啟動或者強化我們身體細胞 進行有氧代謝的一種重要的方法。因此本研究中心針對幾項身體執行有氧型運動的核心因子,包括如何強化驅動身體的心臟動能,如何提振轉換能量的效能,如何 減少轉換過程中所產生的傷害,以及如何減少能量的損耗等等重要項目進行討論 。
策略A. 強化心臟力
如同引擎是車子的最重要的動力來源那樣 , 相對於我們身體,心臟則是驅動幾十兆細胞所有運作的唯一 動力來源 ,因此針對從事有氧運動的人群,強化心臟力則是強化最大攝氧量的運動的首要目標, 以下是一些有效的營養對策以及食物補給的相關研究 ,可以幫助強化心臟功能及出力:
A–強化心臟力的營養對策:
A-1: 增加心肌收縮力
增加心肌細胞的收縮力其實是強化心臟力的最直接方法。在心肌細胞的收縮機制中主要涉及鈉離子與鉀離子所產生的互為循環、肌動蛋白(Actin)和肌球(凝)蛋白(Myosin)的相互能量釋放作用,以及鈣離子的釋放與儲存及它的精密調控,一同協作所造成的結果。
簡單的心肌細胞收縮的過程:
去極化:
心臟的節律點(如竇房結)會自發產生電衝動。 這個電衝動會沿著心肌細胞的細胞膜傳導,引起細胞膜上鈉離子透過鈉離子通道進入心肌細胞內 ,使電位的改變而產生(去極化)(depolarization)的膜電位。
鈣離子釋放:
去極化狀態下,會導致細胞內的鈣離子儲存庫(肌漿網)(sarcoplasmic reticulum)釋放大量的鈣離子。 這些鈣離子會與心肌纖維蛋白上的鈣調蛋白(Calmodulin簡稱CaM)結合。
橫橋形成與滑動:
當鈣離子與鈣調蛋白結合後,會引起肌球蛋白(Myosin)頭部的構形改變,形成橫橋(Cross-Bridge)。 橫橋與肌動蛋白(Actin)纖維結合,並產生滑動,導致肌纖維縮短,心肌細胞收縮。
復極化:
細胞膜上的鈉鉀離子幫浦酶(Na+K+-ATPase)會耗能的將鈉離子排出細胞外並將鉀離子傳送進入細胞內,恢復細胞膜的靜息電位。細胞內的鈣離子會被主動運送回肌漿網,導致心肌細胞放鬆。隨著鈣離子的減少,橫橋的結合位點被遮蓋,收縮過程結束,準備下一次收縮。
影響心臟力的4大因子:
從上面的心肌細胞收縮的過程中,我們可以看出幾個影響心臟收縮的最大的因子, 包括:
1–鈉鉀離子的平衡
2–細胞內的鈣離子濃度
3–心肌細胞的生物能量(ATP)供給
4–鈉鉀離子幫浦酶的活性
等等。因此有氧運動時對心臟的營養策略及食物補給也將針對這四項因子而設計。
1. 平衡補充鈉鉀離子:
在進行有氧運動時運動員經常會因為新陳代謝作用,而透過汗水方式造成大量的水分流失,汗水中又有大量的鈉離子和鉀離子隨著汗水而流失,因此容易造成心肌細胞膜內外的離子呈現不平衡狀態,而使心肌細胞的收縮力減弱。因此當運動流汗過量時,適當的補充鈉鉀離子等相關的鹽類,將直接幫助運動員增強心臟力。
營養補給建議:
1. 運動飲料: 含適當濃度的鈉、鉀與鎂等鹽類的運動飲料,有助平衡電解質及強化心臟收縮力。
2. 富含鉀的食物: 包括香蕉、橙子、馬鈴薯和綠葉蔬菜。適當增加鉀的攝取有助促進心臟健康。
3. 富含鹽補給品: 包括鹽片、含鹽糖果等補給品,在汗水流失過多時,方便及時補充,強化心臟功能。
**上述這些營養補給, 比較適合在運動一段時間之后,汗水流失過多時及時補充。
2. 補充鈣離子濃度:
在許多人既定的印象里,大多認為補充鈣元素,只是為了增加骨質密度、防止骨折等問題的發生。但更重要的是,心臟的跳動收縮、以及全身上下的肌肉的運動等等,都必需要運用鈣元素來作為細胞收縮的基本運作。因此當運動之前,適當的補充鈣離子等相關的礦物質以及幫助鈣離子吸收與運作的補給品,將直接幫助運動者強化心肌收縮力。
營養補給建議:
1. 含鈣補充品:
適當高濃度的含鈣補給品,能適度的補充體內流失的鈣離子,將有助強化心臟收縮力。這些含鈣的補充品相當琳瑯滿目,常見合成鈣的產品,像是:
A. 碳酸鈣 (Calcium Carbonate)
**特點: 鈣含量高,價格便宜,是市面上最常見的鈣補充品。
**優點: 性價比高,適合大眾普遍使用。
**缺點: 容易引起便秘,且會中和胃酸,可能影響其他藥物的吸收。
B. 檸檬酸鈣 (Calcium Citrate)
**特點: 溶解性佳,吸收率高,對胃部刺激較小。
**優點: 適合胃酸分泌不足或有胃酸逆流問題的人。
**缺點: 價格較碳酸鈣高。
C. 葡萄糖酸鈣 (Calcium Gluconate)
**特點: 溶解性佳,吸收率高,對胃部刺激較小。
**優點: 常用於靜脈注射,用於急需補充鈣質的情況。
**缺點: 鈣含量較低,需要較大量的劑量。
D. 乳酸鈣 (Calcium Lactate)
**特點: 溶解性佳,吸收率高,對胃部刺激較小。
**優點: 常用於嬰兒食品和運動飲料中。
**缺點: 鈣含量較低。
E. 磷酸鈣 (Calcium Phosphate)
**特點: 鈣含量高,常與其他礦物質結合。
**優點: 除了補鈣,還可以補充磷。
**缺點: 吸收率可能較低,且過量攝取磷可能影響鈣的吸收。
2. 富含鈣的食物:
A–葉菜類食品如: 菠菜、羽衣甘藍等深綠色蔬菜
B–豆類食品如: 黃豆、毛豆、黑豆、鷹嘴豆等及衍伸產品如:豆漿、豆腐等
C–堅果類食品: 如杏仁、芝麻、腰果等及衍伸產品。
D–種子類食品如: 奇亞籽、亞麻籽等及衍伸產品。
E–海藻類食品如: 紫菜、海帶等及衍伸產品
F–水果類食品如: 柳橙、橘子、檸檬、黑棗、無花果、桑葚等及衍伸產品。
G–乳製品類食品如: 牛奶、優格、起士、乳酪等及衍生產品。
H–海鮮類食品如: 小魚乾、沙丁魚、牡蠣等及衍生產品。
I –蛋類及肉類食品如: 帶骨肉類(排骨)、雞架子、動物內臟、雞蛋等及衍生產品。
3. 輔助鈣質吸收的補充品:
A–維生素D: 維生素D是鈣質吸收的「搬運工」,能幫助腸道吸收鈣質,加上多曬太陽,能有效提升鈣質吸收率。
B–鎂元素: 礦物質鎂,能幫助鈣質沉積在骨骼與肌肉上,缺鎂可能導致鈣質流失。
4. 刺激細胞內釋出鈣離子的補充品:
A–咖啡因: 茶或咖啡製品內的咖啡因,可以通過阻斷磷酸二酯酶(phosphodiesterases, PDEs)(一種分解環磷酸腺苷(cAMP)的酶),來增加細胞內鈣離子的水平。cAMP水平的升高可以導致細胞內鈣儲存的釋放增加。
B– 可可鹼: 可可或巧克力裡面的可可鹼,也可以較溫和的抑制磷酸二酯酶(phosphodiesterases, PDEs),使細胞的cAMP水平的升高,而導致細胞內鈣儲存的釋放增加。
5.避免影響鈣質吸收的食物:
A–特殊物質: 高纖食物、高磷食物(如可樂)、過多的咖啡因和鈉都可能影響鈣質吸收。建議鈣片與這些食物分開食用。
B–草酸物質: 菠菜等深綠色葉菜類含有草酸,會影響鈣質吸收,建議烹煮前先焯水。
3. 調節鈉鉀離子幫浦酶的活性:
如同前面所討論過的,心肌細胞的膜電位收縮過程最後階段,必須依靠鈉鉀離子幫浦酶(Sodium Pump)的復極化,將動作電位回復成原始的電位狀態。這項動作是心臟收縮時在動作電位中,唯一需要耗損生物能量的最重要機制。在細胞膜外面的2個鉀離子,同時加上細胞膜內部的3個鈉離子,結合透過鈉鉀離子幫浦酶,每次耗用1個ATP生物能,將鈉離子和鉀離子同時分別送回細胞膜內外,而回復初始的電位平衡狀態。
也因此,若能夠略微抑制鈉鉀離子幫浦酶的活性時,細胞內的鈣離子將因鈉離子濃度較高的訊號提升而提高濃度,而直接造成心肌細胞的收縮力增加,而使心臟強壯。因此當進行有氧運動或耐力運動時,適當的補充調節鈉鉀離子幫浦酶相關的補給品,將可直接幫助運動者強化心臟收縮力。
調節鈉鉀幫浦活性的營養補給建議:
1.丹參萃取物:
丹參萃取物中的化合物(MLB-R7),是目前已知唯一具有抗氧化的植物酚酸化合物形態,同時又兼具有抑制鈉鉀離子幫浦酶功能的食品級原料。研究發現丹參萃取物具有強化心臟力的特殊功能。
2.高麗蔘萃取物:
高麗蔘中含有的特殊人蔘皂苷,雖然是屬於類固醇類的強心配醣體結構,但仍具有抑制鈉鉀離子幫浦酶的能力,臨床表現出能強化心臟力的效能 。
3.靈芝萃取物:
某些靈芝中含有的特殊靈芝多糖體,雖然是仍然屬於類固醇類的強心配醣體結構,也仍具有少許抑制鈉鉀離子幫浦酶的功效,使用經驗中可出現類似強化心臟力的功效反應 。
A-2: 減少血管阻力
心臟收縮力除了受心肌細胞本身收縮力的直接影響之外,還受心臟的前、後血管阻力影響。
所謂的心臟前血管阻力,其實就是指肺臟的動脈與靜脈血管系統,肺臟的動脈,其實是我們全身靜脈血液灌流入右心房室之後開始擠壓進入肺臟氧氣交換的那一像是從樹根往樹枝擴散的系統。雖然是屬於動脈的結構,但是裡面的血液卻是身上最缺氧、等待到肺泡交換重生的液體。
相反的,肺靜脈卻是一個從肺泡樹枝末梢朝向樹幹底端集約流動的系統,血管的結構雖然是屬於靜脈結構,但是裡面的血液卻裝有身上最新鮮有氧的液體,匯流集合之後灌流進入左心房與左心室,等待打入全身動脈系統供給血液。這些準備灌流進心臟的血液,醫學上也稱為【心臟前負荷】。而另外所謂心臟的後血管阻力,其實則是泛指當心臟收縮壓送血液時,除了血液本身重量之外,還要外加抵抗全身動脈血管系統所產生的阻力,醫學上也稱為【心臟後負荷】。上述這兩者負荷都會直接影響心臟收縮力。
這些血管阻力的形成,主要發生在血管管徑的不正常收縮、血管內部腔室的不正常狹窄阻擋、以及血液黏稠性增高等等因素所導致。因此在有氧運動時對血管阻力的營養策略及食物補給也將針對這三項因子而設計。
1. 血管管徑收縮:
當進行有氧運動時,運動員經常會因為競賽的壓力、體力的透支等因素影響,而透過大量分泌腎上腺素,去維持體能上的動力。當然這就會像啟動【打或逃】的生物求生本能那樣,連鎖的透過分泌腎素,再轉化成血管張力素,連帶觸發鈣離子大量流入血管平滑肌,最後使血管管徑收縮的現象。因此當進行有氧運動前,適當的補充擴張血管的相關的食物或補充品,將有助幫助運動員減少過度血管收縮現象,而保護心臟。
營養補給建議:
1. 甜菜根:
由於甜菜根富含膳食硝酸鹽,這些硝酸鹽可以在體內轉化為一氧化氮,有助於放鬆和擴張血管,改善運動時的血液收縮所影響血液的流動,而具有增加肌肉的氧氣供應的效果,因此食用甜菜根汁或粉末可提升有氧運動時的表現。
2.大蒜:
由於含有大蒜素,被證明可通過促進血管擴張來改善循環。研究表明,大蒜可以增強血液流動,特是對於患有冠狀動脈疾病的人,也適用於保護心臟功能。
3.辣椒:
由於富含辣椒素(capsaicin),這個化合物可以抑制鈣離子通道 ,而有效地減少鈣離子進入血管平滑肌細胞,使血管保持舒張,因此辣椒這種香料可能作為血管擴張劑,有助於血管鬆弛並改善循環。它經常被用於傳統醫學中,以其潛在的心血管益處。
4.石榴:
以其高多酚含量而聞名,石榴汁可以增加血管直徑並增強血液流動,有利於運動後的恢復。
5. Omega-3脂肪酸:
存在於鮭魚和鯖魚等油性魚類中,Omega-3脂肪酸可促進一氧化氮的釋放,有助於放鬆血管。它們的抗炎特性也有助於整體血管健康。
6.綠葉蔬菜:
菠菜和羽衣甘藍等蔬菜富含硝酸鹽和抗氧化劑,有助於改善血管內皮功能而舒緩擴張血管管徑以促進更好的循環。
7. L-精氨酸:
這種氨基酸已知可以增強一氧化氮的產生,從而擴張血管以改善血液流動。研究表明,作為補充劑服用時,它可以對血管健康產生積極影響。
8.薑黃素:
薑黃中的活性成分: 如薑黃素 (Curcumin)、去甲氧基薑黃素 (Demethoxycurcumin, DMC)、雙去甲氧基薑黃素 (Bisdemethoxycurcumin, BDMC)等,與擴張血管、改善血管功能及減少炎症有關。
2. 血管狹窄堵塞:
當進行過度的運動時,細胞組織的能量代謝將從原本的有氧代謝逐漸轉變成缺氧代謝,大量的如金屬基質蛋白酶(MMP)、氧離子、過氧化物和含氧自由基等活性氧類(Reactive Oxygen Species 簡寫ROS),將游離或滲透至周邊的血管組織,並破壞血管內膜細胞,而發生之後一連串的連鎖修補反應,從而逐漸造成動脈血管油瘢,使血管內腔突起並減少血管內腔容積,使血管狹窄堵塞。因此當進行有氧運動時,應適當的補充抗氧化與抗發炎的飲食與補充品等物質,以減少組織發炎、消除自由基等手段,將有助幫助運動員減少血管狹小堵塞問題而達到保護心臟的目的。
營養補給建議:
1.漿果類:
藍莓、草莓和黑莓等漿果中富含抗氧化劑和植物多酚等化合物,有助於減少組織的發炎症與降低自由基,適合有氧運動前補充以改善心血管健康。
2.綠葉蔬菜:
菠菜、羽衣甘藍和花椰菜等蔬菜富含維生素C和E,有助於對抗氧化壓力、減少自由基破壞以保護血管功能。
3.番茄:
富含番茄紅素(Lycopene),具有強烈的抗氧化作用,能夠清除體內的自由基,有助於保護細胞免受損害,番茄本身具有抗發炎作用,特別是與橄欖油等健康脂肪一起烹飪時。
4.初榨橄欖油:
這種橄欖油富含單鏈不飽和脂肪酸和抗氧化劑,同時在橄欖葉中富含如油橄欖素(oleuropein),其作用類似於抗炎藥物。橄欖油是地中海飲食的主食,以其心臟健康益處而聞名,適合有氧運動前後補充以改善心血管健康。
5.油性魚類:
鮭魚、鯖魚和沙丁魚是富含Omega-3脂肪酸(EPA和DHA)的優質來源,可減少發炎症狀並降低心臟病風險,適合有氧運動前後補充以減少心血管油瘢發生。
6.核桃:
核桃類的堅果中富含Omega-3脂肪酸,可減少發炎症狀並降低心臟病風險,適合有氧運動前後補充,以減少心血管油瘢發生。
7.奇亞籽:
奇亞籽是另一種良好的Omega-3脂肪酸來源,可以幫助降低體內的發炎症狀,以保護血管減少自由基破壞。
8.薑黃:
含有薑黃素(Curcumin),是一種強效的抗發炎化合物。通常建議服用薑黃素時加上胡椒鹼(來自黑胡椒)的補充劑以增強吸收薑黃素。
9.薑:
薑裡面含有大量的薑辣素(gingerol)及其衍生物如薑油酮(zingerone)和薑烯酚(shogaol),可以降低體內促發炎細胞激素(如TNF-α、IL-6)的生成,同時增加抗發炎細胞激素(如IL-10)的產生,有助於緩解運動後的肌肉酸痛並改善整體血管健康。
10.糙米、燕麥和全麥等食物:
富含纖維,有助於降低膽固醇水平和體內炎症,長期使用將減少粥狀動脈油瘢的形成,以減少血管阻力。
11.Omega-3脂肪酸:
可作為魚油補充劑或藻油(素食者)提供,這些可以顯著降低體內的發炎症狀的相關指標,如C反應蛋白(CRP)。
12.酸櫻桃提取物:
以其高花青素(anthocyanin)含量而聞名,酸櫻桃內特種的水溶性天然色素,除了可賦予許多植物鮮豔的藍色、紫色或紅色之外。這類屬於黃酮類化合物,是一種強力的抗氧化劑及具有抗發炎作用,被證明可以減輕肌肉酸痛並改善運動後的恢復。
3. 血液黏稠度增高:
當持續進行有氧運動時,將有過多的汗水或組織液隨之流失,因此非常容易造成血液黏稠度增高,加上類似進行如馬拉松、環法自行車等類似高強度的耐力運動或過度運動之際,組織細胞將從原本的有氧代謝逐漸轉變成缺氧代謝,細胞為了求生存,使組織液集中在細胞間質外,而發生發炎腫脹現象,導致血管內的血液黏稠度驟高。因此當進行持續的有氧運動時,適當的補充水分,飲食中強化以減少發炎、消除自由基等相關的食物或補充品,將有助幫助運動員降低血管黏稠問題,而達到保護心臟及血管以避免梗塞的目的。
營養補給建議:
1.大蒜:
含有抑制組織纖維蛋白原(tPA)生成的化合物,如大蒜素(Allicin)、二烯丙基二硫(Diallyl disulfide)等,這些化合物可抑制凝血功能,對於運動過度時所產生的游離血栓具有明顯減少的功能,。定期食用可以幫助防止血液濃稠。
2.生薑:
除了具有抗炎特性而聞名之外,由於生薑中也含有少量的水楊酸鹽,能夠減少血液因為過度運動時,產生的發炎所引起的血小板聚集,使其成為強效的天然血液稀釋劑。
3.薑黃:
薑黃中的活性成分薑黃素具有抗凝血特性,有助於通過抑制血小板聚集來防止血栓形成,以減少血液濃稠的問題發生 。
4.魚油:
富含Omega-3脂肪酸,魚油可以降低血液凝固和炎症,除了有益於心血管健康外,還可以避免運動時血液濃稠加大血管阻力。
5.丹參:
丹參中的多酚類化合物,對於血液中的凝血功能具有相當明顯的抑制作用,長期使用有助於 預防運動中期與後期的血液濃稠與梗塞問題 。
6.肉桂:
含有香豆素,具有類似於處方級別的血液稀釋劑的抗凝特性。對於經常從事過度耐力運動者,所產生的大量血栓與加劇血液濃稠的人是良好補充劑。但應避免過量攝入,以免對肝臟造成損害。
7.維生素E:
透過維生素E抑制凝血因子的機制,以及維生素E強大的抗氧化機轉,使這補充劑可以用來維持心血管健康,防止血液黏稠影響心臟功能。
8.黑巧克力:
黑巧克力中的類黃酮可以發揮抑制凝血功能並減少發炎症,有助於其稀釋血液的效果。
9.鳳梨:
鳳梨中含有獨特的溴酶,它是一種以其抗炎和抗凝血特性而聞名的酶,有助於降低血栓形成的風險,同時也具有稀釋血液黏稠的功效。
A-3: 降低運動心搏率
心臟的跳動頻率,主宰著壽命的長短,平均心臟 跳動頻率 越快的生物 ,他們的壽命基本上就越短 ,像是倉鼠,牠們每分鐘心跳數可以高達到350至400下左右,所以平均壽命通常不會超過3年 。相反的, 心臟跳動頻率越慢的生物,牠們的壽命基本上就越長,像是藍鯨,牠們每分鐘的心跳數大約只有 20道至25下左右,可是牠們的平均壽命卻可以達到140歲左右 。人類的平均心跳數大概是每分鐘 72下左右,相對應的平均壽命也大概為78 歲上下,可是 有一些專業的 運動員,他們每分鐘的平均心跳數大概是 35到50左右,他們的壽命顯然的也將比78歲還要多出許多。
雖然有人會說,因為不同物種的心臟體積大小差異很大,像是鯨魚的心臟平均直徑大概是一公尺以上,而倉鼠的心臟卻只有像花生米那麼小,當然跳動的次數就會有快慢的差別。可是如果按照軀體與心臟的比例(heart-to-body weight ratio 簡稱HBR)來做比較,其實老鼠的HBR大概是 0.6%,藍鯨的 HBR大約是0.2%,而人類的HBR則為0.55%左右,看起來反而是老鼠的心臟比例反而比較大一些。只不過因為藍鯨是生活在海里,而海水的浮力可以讓鯨魚承受比陸地上還要重的體重,因而得以減少心臟與軀幹的重量比例 。
因此在做同樣的運動距離或強度之下, 如果能夠降低運動時的心搏速率,將非常有助於壽命的延續以及體能的發揮。在生理機能正常的狀態下,過快的心搏速率,主要發生在心理壓力的反饋、身體組織缺氧的反饋等因素所導致。因此在有氧運動時對心搏過速的營養策略及食物補給也將針對這幾項因子而設計。
1. 心理壓力的反饋:
當運動者持續進行有氧運動時,外在環境的變化(包括氣溫、濕度、坡度、噪音、空氣品質等等)、情緒波動的起伏(包括失眠、噁心、腹瀉、便秘、厭惡等等)、及各類壓力的匯集(包括緊張、焦慮、恐懼等等),都將直接影響心跳的速率。因此當進行持續的有氧運動時,良好的運動環境,飲食中強化以安定情緒、消除壓力等相關的食物或補充品,將有助幫助運動員減少心理壓力的問題,而達到減緩心搏速率以保護心臟的目的。
營養補給建議:
1. 魚油:
富含Omega-3脂肪酸,可以降低壓力荷爾蒙如皮質醇。這些魚油包括來自鮭魚、鯖魚和沙丁魚的海產。由於Omega-3具有抗炎作用,通過進入細胞膜後與花生四烯酸(AA)的競爭來降低前列腺素(Prostaglandin)的產生,而減少發炎物質的轉變,有助於減輕生理壓力反應並降低腎上腺素釋放。
2. 黑巧克力:
含有類黃酮及苯乙胺(Phenylethylamine),可以有效增加血清素(Serotonin)及內啡肽(Endorphins)的分泌,同時也可降低皮質醇的水平以改善情緒及壓力。建議選擇至少70%可可含量的巧克力以獲得最佳效果。
3. 燕麥:
燕麥是色氨酸的良好來源,色氨酸是一種必需氨基酸,作為血清素合成的前體。當攝入後,色氨酸會在大腦中轉化為血清素,這有助於提升情緒並促進幸福感。這轉化過程至關重要,因為血清素在調節情緒、焦慮和整體心理健康方面扮演著重要角色。
4. 甜菜根:
甜菜根富含膳食硝酸鹽,這些硝酸鹽在體內轉化為一氧化氮(NO)。一氧化氮在擴張血管方面起著重要作用,能改善血液流動。通過增強血流和降低血管阻力,另外硝酸鹽能有助於降低交感神經系統的反應,從而在壓力或運動期間可能導致腎上腺素水平降低。
5. 堅果種子:
杏仁、胡桃和開心果提供健康脂肪和鎂,尤其是鎂具有神經保護的特性,能有助於調節神經傳遞物質的釋放,並維持神經細胞中的鈣平衡,這對其抑制交感神經的心跳快速作用有所貢獻。
6.發酵食品:
像優格、泡菜和酸菜等食品含有益生菌,除了有助於腸道健康之外,還能刺激腸胃道釋出大量的血清素,而達到減少焦慮的功效。
7. 洋甘菊茶:
以其鎮靜效果而聞名,洋甘菊裡面含有大量的芹菜素(Apigenin), 是一種存在於洋甘菊中的類黃酮,能與大腦中的苯二氮平受體結合。這種結合可以產生類似某些抗焦慮藥物的鎮靜效果,從而促進放鬆和睡眠。芹菜素對這些受體的作用是洋甘菊鎮靜特性的主要機制。
8. 酪梨:
由於富含鎂和健康脂肪,因此酪梨就如同堅果種子那樣,可透過鎂離子維持神經細胞中的鈣平衡,使其抑制交感神經的心跳快速作用而減緩心跳。有助於調節情緒並抵抗壓力。
9. 香蕉:
香蕉以其高色氨酸含量而聞名,色氨酸是一種必需氨基酸,作為血清素的前趨物,而血清素是一種與情緒調節密切相關的神經傳遞物質。血清素水平的增加可以幫助緩解抑鬱和焦慮的症狀。色氨酸在血清素合成中的作用是香蕉提升情緒潛力的主要機制。
10. 草本茶:
綠茶中含有L-茶氨酸,它的結構類似於谷氨酸,而谷氨酸是一種與清醒狀態相關的神經傳遞物質。L-茶氨酸可以阻止谷氨酸與大腦中的受體結合,從而降低神經元的興奮性,促進更放鬆的狀態。
11. 鎂元素:
補充鎂可以通過調節皮質醇水平來幫助緩解焦慮和壓力症狀。鎂離子主要在神經末梢阻斷N型鈣通道。這種抑制作用減少去甲腎上腺素的釋放,而去甲腎上腺素與身體的壓力反應系統中的腎上腺素密切相關。通過減少去甲腎上腺素的釋放,也可以間接使腎上腺素水平降低。
12. 維生素C:
維他命C可以減少循環中皮質醇水平的增加,這通常與生理壓力反應相關。皮質醇的升高會導致腎上腺素的產生和釋放增加。因此維生素C通過維持較低的皮質醇水平,能間接促進在壓力下減少腎上腺素的分泌。
13. L-茶氨酸:
是一種存在於綠茶中重要化合物,L-茶氨酸通過增加鎮靜神經傳遞物質的水平,如伽瑪-氨基丁酸(GABA)、血清素和多巴胺,來促進放鬆。這些神經傳遞物質在調節情緒和促進平靜感方面扮演著關鍵角色,從而有助於改善睡眠質量。研究表明,L-茶氨酸能提高GABA水平,從而減少焦慮並改善睡眠質量。
14. 印度人參(Ashwagandha):
印度人參萃取物具有抑制降低【下丘腦-垂體-腎上腺軸】(HPA)的活性,該賀爾蒙軸負責調節身體的壓力反應。通過調節這個系統,印度人參可以幫助降低壓力荷爾蒙的水平,特別是皮質醇,從而減少整體壓力。
2. 身體組織缺氧的反應:
當運動者進行有氧運動過長或過度時(如馬拉松、三鐵等等),身體局部器官組織的能量代謝,將因能量供給的不足,而從原先的有氧代謝轉換成缺氧代謝狀態,而在這轉換之際,將發生許多代償現象,其中包括大量釋出腎素,讓血管收縮以提高血壓,同時也大量分泌腎上腺素,以加快心跳,讓血液供給加速,這些都將直接加快心跳的速率。因此當進行持續的有氧運動時,適度補充快速轉換能量食品或補充品,強化供氧功能等相關的食物或補充品,將有助幫助運動員降低能量不足與組織缺氧的問題,而達到減緩心搏速率以保護心臟的目的。
營養補給建議:
1. 香蕉:
香蕉富含鉀、纖維和維生素B6,因其天然糖分(葡萄糖、果糖和蔗糖)及複合碳水化合物,能提供快速的能量來源。它們促進持久的能量和肌肉功能。
2. 燕麥:
燕麥是優質的複合碳水化合物和纖維來源,能提供持久的能量。它們還含有B族維生素和礦物質,有助於能量代謝。
3. 甘薯:
甘薯富含複合碳水化合物和纖維,提供穩定的能量釋放。它們也富含維生素和礦物質,支持整體健康。
4. 黑巧克力:
黑巧克力含有咖啡因和可可鹼,可以提升情緒和能量水平。它也富含抗氧化劑,有助於代謝過程。
5. 丹參:
丹參萃取物具有強化心肌收縮力及節省生物能ATP的雙重功效,因此除了能使人體延長面臨缺氧的壓力,同時也能透過供血策略快速的補充能量不足。
6. 維生素B群:
維生素B群在細胞的粒線體處理有氧代謝中,各個節點都扮演重要角色,幫助將食物快速轉化為可用的能量。
7. 肌酸:
常被運動員使用,肌酸可以通過增加ATP(腺苷三磷酸)的可用性來增強身體表現,ATP是細胞中的主要能量載體。
8. 輔酶Q10:
CoQ10這種補充劑,透過當進行有氧代謝時,細胞裡的粒線體能量轉換中電子傳遞的過程,有助生物能量ATP的產出效能,及預防自由基溢散的破壞。
9. 紅景天:
是傳統使用於高原缺氧地區對抗外部缺氧環境的一種食用藥草,紅景天根部萃取的黃酮類化合物,可抑制身體中缺氧誘發因子(HIF-1α)的基因局部表達,而達到抗缺氧的適應高原功能,可以幫助運動者對抗疲勞並提高體力耐力。
10. L-肉鹼:
這種稱作肉鹼(L-Carnitine)氨基酸,可幫助將脂肪酸運送到粒線體內進行能量轉換,可快速提供儲備能量,藉以增強身體表現。
11. 甜菜根:
甜菜根富含硝酸鹽,可刺激血管中一氧化氮的生成,而擴張血管功效,藉此增強血液流動和氧氣運送到組織。這可以改善耐力,並減少在有氧運動中出現的缺氧影響。
12.柑橘類水果:
橙子、檸檬和其他柑橘類水果含有豐富的維生素C,可強化對於鐵的吸收,而改善的體內鐵元素的水平,以增強血紅蛋白的產生,有助氧氣運輸。
13.維生素D:
維生素D通過調節免疫反應和降低肺部發炎因子的功效,可增加肺部氣體交換的效能,提振身體有氧能力,並可減輕缺氧引起的肺損傷,以改善肺功能。
14.鐵補充劑:
鐵元素對於血紅蛋白的產生至關重要。補充鐵可以幫助增加紅血球數量,改善氧氣運輸,特別適合於缺鐵與貧血的人群中補充使用。
15. L-精氨酸:
這種氨基酸可以轉換血管中的一氧化氮的產出,而達到擴張血管功效,藉此增強血液流動和氧氣運送到組織,以可以改善耐力並減少在有氧運動中出現的缺氧影響。
策略B. 提高能量轉換率
身體裡面數以兆計的細胞,他們的生存能量主要依靠三種能量代謝的方式進行,第一種稱作【無氧代謝】,簡單的說 一個食物單位(例如一個葡萄糖分子 ),只可以轉換產出2個ATP生物能量。第二種稱為【有氧代謝】,簡單的說,一個單位食物則能夠產出 38個生物能量ATP。而第三種則是介於這兩種之間,稱作【缺氧代謝】,簡單的說,一個單位食物,可以轉換產出 3到37個ATP生物能量。 雖然說這些代謝方式最大的不同之處,主要是取決於有沒有氧氣供應為基本原則,但是正確而有效的營養對策和食物補給,也可以影響到代謝的轉換,因此以下是一些有效的營養對策以及食物補給的相關研究,可以幫助提高能量的轉換率。
B. 提高能量轉換率的營養對策:
– B-1: 強化有氧代謝轉換
有氧代謝是我們身體所追求的最好境界,也就是當我們獲得食物時,每個單位食物都可以產生 38個生物能量 ATP,也就是說,我們並不需要吃太多食物,就可以滿足身體能量的需求。然而在這個有氧代謝轉換的過程中,大多數是在我們的粒線體裡面所轉換生產的,因此當我們在做同樣的運動距離或強度之下,如果所吃下的食物能夠提高運動時的有氧代謝的轉換效能,則將非常有助於體能或速度的發揮。在正常飲食的狀態下,生物能量產出經常不足以應付運動時的能量損耗所需,撇除了運動的方式不正確以外,主要還發生在食物本身的能量儲備與轉換效能的過低、身體對能量食物轉換效能的調控不足等因素所導致。因此在有氧運動的領域中,有氧代謝轉換的營養策略及食物補給也將針對這幾項因子而設計。
1. 食物的能量儲備與轉換效能:
當運動者將進行持續性的有氧運動之前,正確的食物與補充品的種類及適當的飲食劑量,可減少運動時因為過多食物攝取而造成負擔,或者因為食物難以轉化為能量,使能量儲備不足而降低運動表現。因此當進行持續的有氧運動時,適度補充適當的能量儲備食物,或者高效能轉換能量的補充品,將有助運動員強化能量的儲備與轉換,而達到運動或競技的多重目標。
營養補給建議:
A. 碳水化合物:
碳水化合物是運動者的主要能量來源,尤其是在高強度活動期間,這些碳水化合物的食物,能夠快速的轉化成生物能量ATP,提供給運動員做持續性有氧運動的初期使用 。
1.基礎主食類:
燕麥、全穀類、地瓜和糙米等食物內含大量的熱量,容易快速轉化成能量,同時因為它們的含有大量的植物纖維,可以減緩消化速度並可以提供持久能量。在運動前3小時攝取複合碳水化合物的基礎主食,以確保肝醣儲備充足。
2.水果類:
香蕉、芒果和漿果等,都是天然糖分和維生素的優秀來源,易於消化並能快速轉化成能量,適合在運動前及運動中補充,作為快速補充能量的來源 。
B.脂肪:
雖然脂肪是比較慢的能量來源,但在長時間持續性運動中,則成為越來越重要能量儲備以及補充來源,適合作為提供給運動員做持續性有氧運動的後期使用 。
1.堅果和種子類:
杏仁、核桃、奇亞籽和亞麻籽富含健康脂肪,且易於吸收,可以提供較多的能量來源。可以併同基礎主食一起食用補充。
2.酪梨:
含高單位不飽和脂肪,酪梨還提供纖維,有助於飽腹感和消化健康,同時也不會造成運動時腹脹感 ,適合在基礎主食的餐後一併使用 。
3.脂肪魚類:
來自魚類(如鮭魚、鯖魚)的Omega-3脂肪酸,除了可以改善運動時期所可能造成的心血管健康破壞及發炎之外,還能夠提供持續性的運動能量來源 。
C.補給品:
有些補充劑可以快速的直接增強ATP生物能量的產生或改善整體能量水平。尤其是在高強度活動期間,這些以精細食物做成的補充劑,透過快速轉化成生物能量ATP的效果,可以提供給運動員做持續性有氧運動的期間中補充使用 。
1.核糖:
這種糖是ATP產生中的重要成分。補充核糖可有助於在高強度運動中及運動後,更快恢復身體ATP的正常水平。
2.肌酸:
肌酸能增加肌肉中的磷酸肌酸含量,有助於在高強度運動時,將細胞中的ADP(腺苷二磷酸)再生為ATP生物能量,提供更快速轉化成能量,通常用於提高高強度的運動表現,適合在進行持續性的有氧運動中,發生體力耗損嚴重時使用 。
2. 調控轉換能量效能的食物:
當運動者在運動前已經使用過前面所提的基礎碳水化合物、脂肪、甚至補充劑等等能量基礎食物之後,為了強化這些 含熱量食物的能量轉換 于是補充適當的具有 能量轉換效能 食物和補充劑,將能促進運動者的體能效率以及身體健康。
營養補給建議:
1. D-核糖 (D-Ribose):
D-核糖是一種糖,在ATP合成中扮演重要角色。它可以幫助在高強度運動後或在疾病恢復期間恢復ATP水平。補充D-核糖可以增加ATP產量並改善能量代謝,特別是在具有線粒體功能障礙或慢性疲勞的個體中。
2. 輔酶Q10 (Coenzyme Q10):
輔酶Q10是線粒體電子傳遞鏈的重要組成部分,促進ATP的產生。補充輔酶Q10可以提高能量水平,特別是在基線水平較低的年長者或患有健康問題的人群中。它還作為強效抗氧化劑,保護線粒體免受氧化壓力。
3. 乙酰-L-肉鹼 (Acetyl-L-Carnitine):
這種氨基酸衍生物有助於將脂肪酸運輸到線粒體中以供能量產生。乙酰-L-肉鹼補充可以改善線粒體功能並增加ATP產量,特別是在老年人或代謝障礙患者中。
4. α-硫辛酸 (Alpha-Lipoic Acid):
作為一種強效抗氧化劑,α-硫辛酸有助於減少線粒體中的氧化壓力並支持能量代謝。它可以增強葡萄糖攝取並改善線粒體功能,從而促進更好的ATP合成。
5. 煙酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD+):
NAD+對細胞代謝和ATP產生至關重要。它參與線粒體內的氧化還原反應。補充NAD+前體如煙酰胺單核苷酸(NMN)可改善線粒體功能和增強能量水平的潛力。
6. 維生素B群:
維生素B群(特別是B1、B2、B3、B5和B12)對能量代謝至關重要,因為它們作為各種生成ATP的代謝途徑中的輔酶。富含這些維生素的食物或補充劑可幫助維持足夠的能量水平。
7. 吡咯喹啉醌 (Pyrroloquinoline Quinone, PQQ):
PQQ促進線粒體生成,增加細胞中的線粒體數量,從而提高ATP產量並改善整體細胞能量代謝。
8. 鎂元素:
鎂對ATP合成至關重要,因為它與ATP形成複合物,這對於所有合成或利用ATP的反應都是必要的。鎂作為超過300種酶促反應的輔因子,特別是參與碳水化合物、脂質和蛋白質代謝的反應。足夠的鎂水平對於維持能量水平和防止與缺乏相關的症狀(如肌肉痙攣和疲勞)至關重要。
9. 磷元素:
磷是ATP本身的重要組成部分,因為它包含參與能量轉移過程的磷酸基團。它在核苷酸的生成中發揮作用,並且對DNA和RNA的結構至關重要。磷在生成ATP的各種代謝途徑中也很重要。
10. 鐵元素:
鐵對血紅蛋白的形成至關重要,血紅蛋白負責將氧氣運輸到全身。充足的氧氣供應對於有氧代謝至關重要,而有氧代謝生成ATP。鐵在電子傳遞鏈中發揮作用,促進ATP合成所需的電子轉移。
11.鋅元素:
鋅參與許多能量產生相關的酶促反應,並且對蛋白質合成和DNA/RNA合成是必要的。它對維持免疫功能和整體代謝健康也很重要。
12. 銅元素:
銅作為細胞色素c氧化酶的輔因子,這是一種在線粒體呼吸鏈中對ATP產生至關重要的酶。它還有助於鐵代謝,進一步支持能量產生。
13. 鈣元素:
鈣在肌肉收縮和神經功能中扮演關鍵角色,這對於需要ATP的身體活動至關重要。它激活參與生成能量的各種代謝途徑中的酶。
14. 鉻元素:
鉻增強胰島素作用,促進細胞對葡萄糖的攝取,這對於通過糖解作用和隨後的ATP合成至關重要。
策略C. 降低自由基損害及產出
我們進行有氧運動的最大目的當然就是使我們身體的細胞能多進行一些有氧代謝,但是在這個過程中,如果細胞接收的氧氣不充足時, 就會產生大量的活性氧物種(ROS)和自由基,特別是當過度或激烈的運動時,它們的分泌水平就會加速增高,就會對身體產生重大傷害影響,包括細胞的脂質、蛋白質和DNA遭受氧化損傷,從而促進細胞功能障礙和死亡。特別是高機率導致DNA突變,導致基因組不穩定,並可能啟動癌變過程。由於其修復機制有限,線粒體的DNA更是特別容易受到損傷,而造成能量產出的惡性循環。這些 ROS和自由基所造成的生理疾病,則會經常導致許多的慢性疾病出現,包括老化、動脈硬化、神經退化疾病、 各類器官發炎等等。這些ROS及自由基的溢散可以藉由一些食物及補充劑的物質去中和及消退它們,因此以下是一些有效的營養對策以及食物補給的相關資訊,可以幫助降低運動時所產出ROS與自由基。
C. 降低自由基損害及產出的營養對策:
C-1: 增加抗氧化物的補充
自由基及ROS就像細胞的殺手,會破壞細胞,加速老化,甚至引發疾病。而顧名思義抗氧化物就像身體的守護神,可以幫助我們對抗自由基的傷害。透過抗氧化物去直接的中和自由基,以達到保護我們的細胞的目的。因此在進行有氧運動前後,增加抗氧化物的食物以中和自由基,以及增加降低氧化壓力的營養補給品等兩項營養策略,將會針對這些因子而設計。
1. 中和自由基及ROS的食物:
基本上是透過特定的食物和補充品,進入我們人體細胞的環境之後,會因為物質的特性而產生帶電的離子狀態,這些離子又會以捐獻電子(Electron Donation )的化學作用去中和周邊的自由基或ROS,而達到穩定安全的化合物或水分子。
營養補給建議:
1.藍莓、草莓、覆盆子:富含維生素C、E、類黃酮和花青素,具有強大的抗氧化特性。
2.柑橘類水果: 橘子、檸檬、葡萄柚:富含維生素C和類黃酮,有助於中和自由基。
3.石榴:富含鞣花酸和花青素,具有強大的抗氧化作用。
4.蘋果: 含有槲皮素和其他類黃酮,有助於減少氧化損傷。
5.菠菜、羽衣甘藍: 富含維生素A、C、K和類胡蘿蔔素,具有顯著的抗氧化益處。
6.花椰菜、紅甘藍、青花菜芽:含有蘿蔔硫素、吲哚、和花青素,具強化抗氧化活性,增強解毒過程。
7.甜菜: 富含甜菜鹼,具有強大的抗氧化活性。
8.核桃和山核桃: 富含多酚和維生素E;核桃特別以其抗氧化含量而聞名。
9.奇亞籽和亞麻籽: 提供 omega-3 脂肪酸和抗氧化劑,有助於減少炎症。
10.黑巧克力: 含有類黃酮;較高的可可含量(70%或以上)與更強的抗氧化益處相關。
11.綠茶: 富含兒茶素(尤其是 EGCG),具有強大的抗氧化特性。
12.薑黃、肉桂、奧勒岡: 富含植物黃酮類化合物,含有各種強大抗氧化作用化學物質。
13.維生素C: 強效的水溶性抗氧化劑,有助於再生體內其他抗氧化劑。
14.維生素E: 一種脂溶性抗氧化劑,保護細胞膜免受氧化損傷。
15.硒: 一種微量礦物質,通過整合到硒蛋白中,在人體的抗氧化防禦系統中發揮關鍵作用。
16.輔酶Q10 (CoQ10): 人體內部的強大抗氧化劑,有助於在細胞中產生能量並保護細胞免受氧化壓力。
17.α-硫辛酸: 一種可以清除自由基並再生其他抗氧化劑(如維生素C和E)的抗氧化劑。
18.N-乙醯半胱氨酸 (NAC): 抗氧化劑谷胱甘肽的前體,它有助於補充細胞內谷胱甘肽的水平。
19.薑黃素: 薑黃中的活性化合物,具有抗炎和抗氧化特性。
20.丹參: 富含植物酚酸類化合物(尤其是 MLBs),具有強大的抗氧化特性。
21.白藜蘆醇: 存在於紅酒和葡萄中,已被證明具有抗氧化作用。
2. 降低氧化壓力的食物:
透過一系列的食品及補充品,活化身體一系列內源性抗氧化酶以減少氧化機率、刺激特殊細胞信號而激活細胞中的保護與修護機制、保護細胞內的脂質以免於氧化反應等等機轉,來幫助降低ROS的氧化壓力。
營養補給建議:
1. 十字花科蔬菜: 例如花椰菜、芽甘藍、花椰菜、羽衣甘藍。這些蔬菜含有蘿蔔硫素,可激活 Nrf2 通路,活化抗氧化酶(如穀胱甘肽和超氧化物歧化酶 (SOD))的產生增加,有助於中和ROS。
2. 蔥屬蔬菜: 例如大蒜、洋蔥、韭菜。由於富含硫化合物,可刺激穀胱甘肽的產生,穀胱甘肽是一種關鍵的抗氧化劑,有助於解毒有害物質和中和自由基。
3. 葉綠素蔬菜: 例如菠菜、甜菜、羽衣甘藍。裡面富含維生素 A、C、K 和類胡蘿蔔素,支持內源性抗氧化酶的活性。
4. 莓果類: 例如藍莓、草莓、覆盆子。富含維生素 C 和類黃酮,可增強人體的抗氧化防禦能力,並可能增加內源性抗氧化酶的活性。
5. 堅果和種子: 例如核桃、杏仁、葵花籽。富含維生素E和硒,對各種抗氧化酶的功能至關重要。
6. 豆類: 例如各種豆類、扁豆、鷹嘴豆。富含酚類化合物和銅、錳等礦物質,支持抗氧化酶的功能。
7. 草藥和香料: 包含薑黃、薑、肉桂等。含有生物活性化合物,激活 Nrf2 刺激內源性抗氧化劑的產生,可增強抗氧化酶的活性,同時提供直接的抗氧化作用。
8. 輔酶 Q10 (CoQ10): 作為抗氧化劑,對細胞能量產生至關重要。它有助於再生其他抗氧化劑,並可能增強內源性抗氧化酶的活性。
9. N-乙醯基-L-半胱氨酸 (NAC): 穀胱甘肽的前體,有助於補充體內穀胱甘肽的水平。NAC 支持內源性抗氧化劑的產生,並保護細胞免受氧化壓力。
10. 穀胱甘肽: 人體產生的強大抗氧化劑,在解毒和中和自由基方面發揮關鍵作用。穀胱甘肽水平可通過飲食(例如食用富含硫的食物,如大蒜)或補充劑來提高。
11. 白藜蘆醇: 存在於紅酒和葡萄中,它具有強大的抗氧化特性,可以保護細胞免受自由基造成的損害,並可能刺激 Nrf2 促進內源性抗氧化酶的產生。
12. 硒元素: 一種微量礦物質,對各種抗氧化酶(如穀胱甘肽過氧化物酶)的活性至關重要,有助於減少氧化壓力。
C-2: 減少自由基及ROS的產出:
由於自由基或者ROS大多在粒線體內傳遞電子的過程中所產出,而這種情況又絕大部份是在缺氧代謝狀態下才會形成的現象,簡單的說就像是一個木頭的火爐,在不完全燃燒狀態下,所產生大量的濃煙的一種現象。 因此在進行有氧運動的過程中,透過強化細胞供給氧氣的食物補充,以及刺激釋出過多能量產出的氧化壓力並轉換成熱能平衡的營養補給品等兩項營養策略,將會針對這些策略而設計。
1. 強化細胞供給氧氣的食物:
透過特定的食物或營養素,可以藉由像是強化氧氣的吸收交換、提升攜帶氧氣的血液運送能力、優化轉換能量的效能等等,以增強人體有效利用氧氣的能力,並以最大程度避免 短暫性缺氧,而發生類似不完全燃燒的氧化情況,將可以大量減少自由基及ROS的產出。
營養補給建議:
1.菠菜: 富含硝酸鹽,能夠轉化為一氧化氮,擴張血管,增加氧氣輸送到細胞的能力。
2.甜菜根: 含有豐富的硝酸鹽,能轉化成一氧化氮,擴張血管,能提高血流量和氧氣輸送。
3.西瓜: 含有瓜氨酸,有助於產生一氧化氮,從而改善血流和氧氣供應。
4.石榴: 富含多酚和抗氧化劑,有助於改善血流並減少炎症,從而增強氧氣輸送。
5.黑巧克力: 含有黃烷醇,能夠改善血流,通過放鬆血管來提高氧氣供應。
6.漿果: 如藍莓、草莓、黑加侖等,富含抗氧化劑和維生素C,有助於降低炎症並改善血液循環。
7.柑橘類水果: 如橘子、柳丁、檸檬等,含高維生素C,有助於減輕血管僵硬,提高氧氣運輸能力。
8. 豆類: 如黑豆、扁豆等,富含鐵,可促進紅血球細胞生成,從而增強氧氣運輸能力。
9. 輔酶Q10 (CoQ10) : 一種強效抗氧化劑,支持細胞能量生產並可能改善氧氣利用率。
10.紅景天: 內含多種化合物,可以刺激促紅血球生成素分泌,促進紅血球細胞生成,從而增強氧氣運輸能力。
2. 轉換熱能緩解電子壓力的食物:
當食物持續不斷的氧化還原成ATP能量的過程中,所累積成巨大的電子流壓力,若能另外透過特定食物或補充品以強化轉換成【熱能】的途徑,去解除因為氧分子不足而無法完成ATP水和的作用,所導致的自由基大量形成的問題,將可有效的減少自由基及ROS的產出。目前 已知能夠在粒線體內,將多餘的電子壓力轉換成熱能消散到細胞外面的開關,最有名的就是透過活化一個稱作【非交連蛋白(Un-Coupling Protein簡稱UCP)】的特殊酵素群的運作而達成。
營養補給建議:
1. 辣椒:研究顯示,辣椒素Capsaicin可以通過促進瞬態感受器電位陽離子通道(TRPV1)來活化棕色脂肪,進而提高能量消耗和脂肪氧化。這表明辣椒素能夠有效激活UCP-1,促進熱生產並降低內臟脂肪。
2. 生薑: 生薑中的某些成分可能有助於提高新陳代謝,具有抗炎和促進血液循環的特性,可間接影響UCP的表達。
3. 大蒜: 大蒜被認為具有多種健康益處,包括增強免疫系統和改善心血管健康,並具有抗氧化特性,間接對UCP的具有活化影響,可對代謝有幫助。
4. 肉桂: 肉桂的研究顯示能夠調節血糖水平並改善新陳代謝,其潛在的代謝促進作用可能與間接激活UCP的功能有關。
5. Omega-3脂肪酸:存在於魚油和亞麻籽中,Omega-3 脂肪酸可以增強 UCP 的活性,特別是 UCP-1,通過促進熱生產和脂質代謝。
6.單不飽和脂肪酸 (MUFA):橄欖油富含 MUFA,被證明能提高棕色脂肪中的 UCP-1 表達。
7.白藜蘆醇:存在於紅酒和葡萄中,白藜蘆醇可刺激 UCP-1 活性,促進熱生產。
8.花青素:存在於各種漿果中,這些化合物與 UCP-1 表達增加有關。
9.兒茶素:綠茶中的兒茶素可以提高能量消耗,並可能激活 UCP-1。
10.氨基酸:特殊胺基酸如 L-精氨酸和 L-鳥氨酸與棕色脂肪組織中 UCP-1 的激活有關。
11.綠茶提取物:富含兒茶素的這種補充劑可以增強熱生產和脂肪氧化,潛在地激活 UCP。
12.薑黃素:薑黃中的活性成分與增加 UCP-1 水平及改善代謝健康有密切關係。
13. β-氨基異丁酸:在運動過程中產生的一種肌肉因子,被證明能促進白色脂肪組織的棕色化並通過 PPARα 激活增加線粒體呼吸。
14.印度人蔘: Ashwagandha的成分如 Withaferin A, 可能有助於減少細胞內的活性氧(ROS),具有抗氧化和抗炎特性,這些特性可能間接促進 UCP 的活性。
策略D. 節省能量支出與損耗
當進行持續性、耐力性的有氧運動時,運動者的體力能不能持續的爆發到終點,則是所有運動者的夢想。如同一個正常的能賺錢的企業,不但要懂得開闢財源業務能力,同時還必需有精簡開支的管理能力。因此除了前面所討論的幾大項能量【開源】的策略之外,在這裡我們將討論【節流】,如何透過特別食品或者補充品的手段,從細胞的分子基礎上去探討那些器官或組織能量的使用耗損及可能節省能量的策略或方法。
D. 節省能量支出與損耗的營養對策:
– D-1: 冷卻組織降低體溫
就像傳統汽車那樣,需要 一個填滿冷卻液的水箱,以降低引擎在高速運轉時產生的高溫,才能避免引擎過熱而讓車子報廢。當身體在進行持續性或耐力型的有氧運動時,細胞在避免產生過多自由基的壓力下,會啟動發熱的機制。而身體特定的器官或組織在持續不斷地因運動而處在做工狀態下時,熱能也將會從這些組織的細胞間擴散,因此在進行有氧運動的過程中,透過運用像是類似冷感知受體(TRPM8) 的食物或補充品,以及加大循環細胞間質組織液的營養補給品等兩項營養策略,而能夠進行冷卻甚至轉向運轉時,將可使運動者延長運動效能。
1.強化冷感知受體的食物補充:
特定的食物或營養素,可活化或刺激【瞬態感受器陽離子電壓通道】(TRPM8)受體,使周邊神經細胞的鈉離子、鉀離子和鈣離子進入細胞內,而導致細胞去極化,從而產生動作電位,最終使生物感受到冷的感覺,可以減少身體對於體溫維持恆定所產生的一系列耗能的支出。
營養補給建議:
1. 薄荷醇:存在於薄荷的植物中,薄荷醇是一種已知的 TRPM8 激動劑。它能激活冷感受器,並已被證明能通過激活棕色脂肪組織(BAT)中的 UCP1 來增加熱生產,促進能量消耗,並可能防止肥胖。
2. 芥末油:含有芥子油苷(AITC),也能激活 TRPM8。AITC通過不穩定TRPM8通道的閉合狀態來起作用,導致通道開啟並隨後引起鈣的流入。
3. 生薑:雖然生薑不是 TRPM8 的直接激動劑,但其暖身特性可能通過促進熱生產間接增強冷感受器的敏感性。
4. 辣椒:雖然主要以激活熱敏感受器(TRPV1)而聞名,但辣椒素在某些情況下可能會影響熱調節,並可能與 TRPM8 通路互動。
5. 冷飲:消費冷飲或食物可以直接刺激 TRPM8 的激活,因為其對口腔和消化道受體的冷卻效果。
6. Omega-3 脂肪酸:存在於魚油中,這些脂肪酸可能支持整體代謝健康,並可能在增強冷感受器敏感性方面發揮作用。
7. 鎂元素:這種礦物質支持多種生理功能,包括肌肉功能和熱調節,可能間接影響 TRPM8 的活性。
2. 降低體溫的食物補充:
生活中許多的食物或營養素,可以提供降低身體的體溫,尤其是在傳統概念裡,我們經常會補充 一些常見的食物,去作消炎退火或者補充水分的目的,這些手段其實最終仍是以降低過度發熱的體溫以減少體內額外維持體溫的能量支出。
營養補給建議:
1. 黃瓜:黃瓜含水量約為95%,具有高度的保濕效果,對身體有冷卻作用。它熱量低,還含有鉀、維生素K和C等必需營養素,是持續性有氧運動後理想的食物。
2. 西瓜:這種清爽的水果約有92%的水分,富含維生素A和C,有助於保持身體水分和降溫,非常適合進行持續性有氧運動後使用。
3. 薄荷:薄荷因其薄荷醇而聞名,具有冷卻特性,可以幫助降低體溫。可以添加到飲料或餐點中以獲得清爽效果。
4. 優格:優格具有抗菌特性,傳統上被用作降溫食物。可以直接食用或加入水果或青菜等等製成印度奶昔(lassi)或(raita)來幫助降低體熱。
5. 芹菜:芹菜的水分含量約為95%,非常保濕,還含有必要的礦物質。是進行持續性有氧運動後使用,可保持涼爽的絕佳食物。
6. 椰子水:這種天然富含電解質的飲料有助於補充液體,保持身體水分,對運動者是降溫的好選擇。
7. 香蕉:香蕉有助於保持身體中的水分,提供冷卻效果,同時也是良好的能量和營養來源。
8. 蘆薈:食用蘆薈膠可以因其抗炎特性幫助降低體溫。可以直接食用或添加到果汁中。
9. 石榴:飲用石榴汁可以自然地幫助降溫,同時提供抗氧化劑和其他有益化合物。
10. 檸檬水:檸檬富含維生素C,有助於保持身體水分,同時提供清新的味道,有助於抵抗熱疲勞。
11. 菠菜:菠菜不僅營養豐富,還含有高水分,有助於降溫。
12. 鳳梨: 鳳梨中含有大量的溴酶,具有抗炎效果,也能幫助運動者的身體降溫。
13. 電解質補充劑:電解質有助於維持身體中的水分水平,特別是在進行持續性有氧運動中出汗增加時。
14. 草本茶:由薄荷或洋甘菊等草本製成的茶,因其抗發炎特性可以對身體產生冷卻效果。
D-2: 循環回收再利用
就如同我們現在的環保部門所努力的資源回收政策那樣,那些資源被我們所耗用之后,透過回收的系列 手段,可以將原本的廢棄物再進行有效利用,就有如我們現在常見的寶特瓶可以做成聚酯纖維的衣服那樣。同樣的在運動過程中,經常有許多生物能量耗竭的情況發生,譬如說在無氧運動或缺氧運動中,運動的肌肉產生的大量乳酸,除了有它的生物刺激訊號的機轉(比如酸痛 )之外,其實是可以被我們身體回收運用,再轉換成有用的生物能量來源。因此在進行有氧運動的過程中,若是透過運用像類似強化肝糖和乳酸代謝轉換的食物或補充品,以及加強油脂和脂肪酸的能量轉換等等的營養補給品等營養策略,將可使運動者延長運動效能。
1. 肝醣與乳酸回收與轉換的食物補充:
當身體攝取過多的葡萄糖時,多餘的葡萄糖會轉換成肝醣,儲存在肝臟和肌肉中。之後當身體需要能量時,肝醣會被分解成葡萄糖,釋放到血液中,供細胞利用。而乳酸則是細胞在無氧狀態下,進行糖酵解時產生的代謝產物。當身體運動強度過大,或氧氣供應不足時,乳酸會大量產生並且局部堆積在出力的肌肉,造成痠痛問題。然而透過乳酸循環回收的主要途徑(Cori Cycle)可以讓肌肉細胞產生的酸會通過血液運送到肝臟,在肝臟中乳酸再被轉化成葡萄糖,然後再通過血液運回肌肉。另外心臟或心肌細胞也可以通過特定的運輸蛋白(如MCT1)來吸收血液中的乳酸,在細胞中透過酸去氫酶(mLDH)的作用,將乳酸轉化為丙酮酸,然後進入粒線體,之後透過粒腺體內的三羧酸循環(TCA循環)與其他代謝物一起參與氧化磷酸化反應,最終生成ATP生物能量。
營養補給建議:
1. 全穀類:如糙米、藜麥和燕麥等食物,提供複雜碳水化合物,有助於補充糖原儲備,這對於運動中的能量產生至關重要。
2. 水果:香蕉、橙子和漿果富含碳水化合物和維生素,有助於支持能量代謝並促進乳酸的有效收。
3. 瘦蛋白質: 如雞肉、魚類、雞蛋,這些蛋白質來源提供必需氨基酸,對肌肉修復和恢復非常重要。它們還支持糖原異生作用,即將乳酸轉化回葡萄糖的代謝途徑。
4. 綠葉蔬菜: 如菠菜和羽衣甘藍,這些蔬菜富含鎂,對於參與能量代謝的各種酶反應至關重要,有助於在運動中更好地利用乳酸。
5. 發酵食品: 如優格和酸菜,這些食品含有益生菌,可以增強腸道健康和營養吸收,可能改善整體代謝效率並促進乳酸回收。
6. 堅果和種子: 像核桃和亞麻籽等食品富含健康脂肪和鎂,有助於能量產生並通過改善代謝功能減少乳酸積累。
7. β-丙氨酸: 這種氨基酸可以增加肌肉中的肌肽水平,肌肽作為抗酸劑可以抵禦高強度運動中的酸性積累。通過減少與乳酸積累相關的疲勞,β-丙氨酸可以提高運動表現。
8. 碳酸氫鈉: 以其緩衝能力聞名,碳酸氫鈉(小蘇打)可以幫助中和血液中的乳酸。補充可能通過讓運動員在不感到疲勞的情況下更長時間地維持高強度來改善表現。
9. 左旋肉鹼: 左旋肉鹼促進脂肪酸進入線粒體進行氧化,減少運動過程中的糖解作用依賴,從而降低乳酸產生。
10. 螺旋藻: 最近的研究表明,螺旋藻補充可以降低運動過程中的血乳酸水平。它可能增強氧氣攝取並改善整體代謝效率,支持乳酸回收過程。
11.肌酸: 雖然主要以增強力量表現而聞名,但肌酸補充支持ATP產生,使肌肉在不依賴無氧代謝的情況下保持更高的輸出,從而減少乳酸積累。
12. 支鏈氨基酸 (BCAAs): BCAAs可以幫助減少高強度訓練期間的肌肉疼痛和疲勞,通過提供替代能量來源來促進運動過程中的乳酸回收。
13. 丹參萃取物: 丹參萃取物中的化合物(MLB-R7)可以在高強度間歇運動的實驗中,呈現明顯的消除乳酸堆積效率,同時還能顯現出額外的乳酸回收代謝的動能。
2. 強化油脂轉換的食物補充:
脂肪細胞裡面的三酸甘油脂所含的能量是等重葡萄糖的9倍,因此當身體長期持續的有氧運動中需要能量補充時,在脂酶的作用下,三酸甘油酯被分解成甘油和脂肪酸,之後甘油被釋放到血液中,被肝臟吸收,再經過一系列糖質新生的生化反應,最終轉變為葡萄糖,然後被釋放到血液中,供身體各組織利用。但是當脂肪分解過快,肝臟無法及時處理產生的乙醯輔酶A(acetyl-CoA )時,就會產生酮體。過多及長期酮體,將對腎臟產生酮酸中毒,會對身體造成危害。 因此適度及適當地促進油脂轉換的食物補充,對於持續有氧運動者有著密切的重要性。
營養補給建議:
1. 瘦蛋白質:如雞肉、火雞、魚類、雞蛋、豆類。富含蛋白質的食物消化所需能量較高(食物的熱效應),可使代謝率增加15-30%,而碳水化合物(5-10%)和脂肪(0-3%)則較低。它們還有助於在減重過程中維持肌肉質量,這對於保持較高的代謝率至關重要。
2.辣椒: 辣椒的主要活性成分辣椒素,可以通過增強身體的熱產生來提高代謝率,並可能減少食慾,導致攝入卡路里的降低。它還支持脂肪組織的棕色化,有助於脂肪燃燒。
3. 綠茶: 綠茶的主要活性成分包括兒茶素和咖啡因,證明可以提高代謝率和脂肪氧化,尤其是在進行有氧運動期間,透過兒茶素和咖啡因的組合,可增強交感神經系統的活動,促進脂肪代謝。
4. 生薑: 生薑的主要活性成分包括生薑醇,可以刺激代謝過程並改善消化。研究顯示,它與增加熱產生有關,並可能幫助調節血糖水平。
5.脂肪魚: 包括鮭魚、鯖魚、沙丁魚等,富含Omega-3脂肪酸的脂肪魚可以增強脂肪代謝並減少發炎症狀。Omega-3與改善胰島素敏感性有關,能有助於防止脂肪積累。
6.堅果和種子:包含杏仁、核桃、亞麻籽等,這些堅果和種子富含健康脂肪、蛋白質和纖維的堅果可以促進飽腹感並防止過量進食。它們還提供支持代謝健康所需的重要營養素。
7.豆類: 包括豆子、扁豆、豌豆等等,這些豆類富含蛋白質和纖維,可以增加食物的熱效應並促進飽腹感。它們還含有多酚,可能有助於降低肥胖風險。
8.咖啡:咖啡或咖啡因補充劑,咖啡因可以提高代謝率3-11%,並在運動期間增強脂肪氧化。它還能改善運動表現,減少感知疲勞。
9.左旋肉鹼:這種氨基酸幫助將脂肪酸運輸到線粒體中進行能量產生。補充可能在運動期間增強脂肪氧化。
10.綠茶提取物:濃縮的兒茶素和咖啡因來源,可以進一步增強脂肪代謝,超過單純飲用綠茶所能達到的效果。
11.魚油:透過高含量的Omega-3魚油補充劑,可以改善胰島素敏感性,增強身體燃燒脂肪以供能的能力來促進脂肪損失。
12.纖維補充劑:包括洋車前草殼或魔芋粉等,增加特殊的膳食纖維可以減緩消化、促進飽腹感並支持健康的腸道微生物群,而腸道微生物群在脂肪轉換代謝中扮演著重要角色。
D-3: 高效率能量運轉
基於同樣的能量儲存與產出,但對於從事持續性有氧型運動和耐力型運動的人,若是能高效率的使用能量,避免一些能量的耗損,例如像是過多體熱的產出損耗、運動時大腦中樞神經的過多運作、活動中腸胃與消化系統的蠕動耗能等等,都直接或間接地影響身體能量的消耗效率。而在新的分子醫學領域中發現有些生物機制,若是運用得當的話,將可以幫助高效能的使用能量,去執行器官或組織的正常運轉。 因此在進行有氧運動的過程中,例如透過運用像類似強心劑效力的食物或補充品,以及加強氧氣交換與帶氧功能等等的營養補給品策略,將可使運動者強化運動效能。
1. 抑制細胞離子幫浦耗能的食物補充:
心臟的收縮力幾乎是全身所有動力的來源之母,而心肌細胞的收縮調控,則如同在前面第一大項的營養策略,裡面所提到的增強心肌收縮力一樣,可以透過調控鈉鉀離子幫浦酶的局部抑制,去間接加升鈣離子在心肌細胞內的濃度,而達到加強心肌收縮力。同一個抑制動作,除了加強收縮力之外,還直接節約了這個幫浦酶運作時所需耗損的ATP生物能量。尤其在佔有大約全身25%以上的龐大耗能支出的大腦更是都依賴【去極化、再去極化、與復極化】的動作電位交替運作,其中去極化與再去極化都不需要使用能量,唯獨在復極化時,則必須透過鈉鉀離子幫浦在耗能狀態下,同時將數以千萬計的鈉離子與鉀離子各自歸位到細胞膜內外。因此簡單的說,若能夠適當的調控這個耗能的幫浦酶,將可以像新的變頻冷氣機那樣,在做同樣功率下,達到一級省能的效率。
營養補給建議:
1.丹參萃取物: 丹參萃取物中的化合物(MLB-R7),是目前已知唯一具有抗氧化的植物酚酸化合物形態,同時又兼具有抑制鈉鉀離子幫浦酶功能的食品級原料。丹參除了具有強化心臟力的研究之外,透過透過運動科學的研究對比發現也具有效地發揮節能的功能,更發現運動員經過高強度間歇性的挑戰之后 還能夠繼續延長運動挑戰的時間。
2.高麗蔘萃取物: 高麗蔘中含有的特殊人蔘皂苷,雖然是屬於類固醇類的強心配醣體結構,但仍具有抑制鈉鉀離子幫浦酶的能力,臨床表現出能強化心臟力的功效之外,用於恢復疲勞具有一定的效能 。
3.靈芝萃取物: 某些靈芝中含有的特殊靈芝多糖體,雖然是仍然屬於類固醇類的強心配醣體結構,也仍具有抑制鈉鉀離子幫浦酶的功效,在一般傳統的使用經驗中經常出現類似強化心臟力的功效之外,對於恢復疲勞確有良好的反應 。
2. 高效增加氧氣交換的食物補充:
氧氣進入到我們肺部交換之后,必須依賴血管中紅血球上面的血紅素,將氧氣運送到身體所有的細胞周邊,再透過滲透壓擴散到細胞內部。一般來說,一個紅血球的表面上佈滿了250萬個血紅素,而每個血紅素可以搭載4個氧分子,用簡單的數學表示,就是如果一個滿載的紅血球,可以搭載1000萬個氧分子順著動脈血管運送出去。只可惜絕大多數的紅血球都因為生活、飲食與活動方式,而難以載滿氧氣,導致生物能量的產出效率低落。因此如果能夠運用合法的食物補充加強紅血球的滿載效能,將大大的提振能量的運轉效能。
營養補給建議:
1.綠葉蔬菜:包括菠菜、羽衣甘藍、甜菜等,這些蔬菜富含硝酸鹽,身體能將其轉化為一氧化氮。這種化合物有助於擴張血管,減少紅血球叠銷形成,改善血流和氧氣運送到組織的能力。
2. 柑橘類水果:橙子、檸檬、葡萄柚等,這些水果富含維生素C,有助於提高植物性來源的鐵吸收,並支持紅血球的生成,減少紅血球叠銷形成,改善氧氣運送能力。
3. 大蒜:大蒜含有大蒜素,具有抗炎特性,可以改善減少紅血球叠銷形成,及心血管健康並增強身體對氧氣的利用能力。
4. 豆類:豆子、扁豆,因富含鐵和蛋白質的豆類有助於提高血液中的血紅蛋白水平,增強其攜帶氧氣的能力。
5. 鉀補充劑:鉀有助於調節液體平衡並支持適當的肌肉功能,可以增強呼吸效率和氧氣交換。
6. 鎂補充劑:鎂在肌肉功能和能量生成中發揮重要作用,足夠的鎂水平可以支持呼吸健康,減少紅血球叠銷形成,並改善氧氣利用。
7. 螺旋藻:這種藍綠藻富含蛋白質和抗氧化劑。由於其營養成分,它可能增強呼吸功能、減少紅血球聚集,降低叠銷形成,並改善整體的氧氣飽和度。
8. 鐵補充劑:鐵對於血紅蛋白的生成至關重要,對於鐵水平低的人來說,補充可能是必要的,以改善其攜帶氧氣的能力。
9. 輔酶Q10: 輔酶Q10支持細胞能量生成,可能通過改善在運動期間對氧氣的利用來增強運動表現。
10.維生素E:這種抗氧化劑有助於保護細胞膜免受氧化損傷,並可能通過降低血液黏度,減少紅血球叠銷形成,來改善循環。