“先生，您的咖啡好了！”咖啡因对于运动人群有哪些作用？

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咖啡因是什么？

我们经常说喝咖啡，其实是得益于里面的咖啡因。事实上，不仅仅咖啡里面含有咖啡因，一些茶和饮料里面都含有咖啡因。因此，下面谈到的都是咖啡因的作用。

从学术上来说，咖啡因叫做1,3,7-三甲基黄嘌呤，它是一种中枢神经系统兴奋剂，存在于部分食品和饮品种，也可以在实验室合成。

咖啡因被美国食品药品监督管理局（FDA）认为是药物，因为它具有广泛的精神效应，并且可以产生轻度依赖性。在美国，85%的成年人每天都会摄入咖啡因，大多数都来源于咖啡和能量饮料。而咖啡在中国的受众度不像美国那么高，中国人更喜欢喝茶，不过茶里面也含有咖啡因。

咖啡因对运动表现的作用机制

科学家们已经提出了多种机制来解释咖啡因对运动表现的影响，不过最显著的机制就是咖啡因在其受体部位与腺苷竞争。一项有关咖啡因与运动表现非常详细的文献提到：

由于咖啡因穿过了神经和肌肉细胞膜，因此其作用可能更多的是在神经上，而不是肌肉。即使咖啡因的主要作用是肌肉，它在刺激和收缩肌肉的过程中除了代谢以外，在其他地方也可能有更强大的作用[1]。

显然，咖啡因的主要作用部位之一是中枢神经系统。不过，很少有一种机制可以完全解释任何一种补剂的生理作用。由于咖啡因很容易穿过血脑屏障以及人体所有组织的细胞膜，所以我们很难确定咖啡因在身体的哪个系统作用最大。

除了对中枢神经系统的影响，咖啡因还会影响运动时的底物利用率。研究发现，在运动过程中，咖啡因可以减少对糖原利用的依赖并且增加对游离脂肪酸的动员[2]。

研究还表明，咖啡因可能导致神经肌肉功能或者骨骼肌收缩的变化。比如，Kalmar等人发现每公斤体重摄入6mg的咖啡因能够显著增强等长腿屈伸力量和次最大强化下等长腿屈伸达到疲劳的时间[3]。

总的来说，有关咖啡因和运动表现的研究结果表明，咖啡因对中枢和外周系统都有综合影响。因此，咖啡因既可能作为腺苷拮抗剂作用于中枢神经系统，也可能对底物代谢和神经肌肉功能产生影响。

哪些类型的训练能够被咖啡因改善？

与肌酸一样，咖啡因也是有大量科学研究证实有用的补剂。具体点说，它能够改善耐力训练和力量或者爆发力训练的运动表现。

1.耐力训练

早在1978年，Costill和同事们就发现，在80%最大摄氧量的骑行中，咖啡因能够提高达到疲劳的时间[4]。在之后的几十年里，有更多的研究去观察了咖啡因对耐力训练的影响。

一项系统性回顾和meta分析综合了44项研究，结果发现咖啡因能够降低运动完成时间的2%，平均的爆发力输出提高了3%[5]。不过值得注意的是，人们对咖啡因的反应似乎有很大的差异，其中有不少研究还发现安慰剂的效果比咖啡因更好。

不过一般来说，咖啡因能够增强各种耐力训练的表现，不同研究的效应值在0.2-0.6之间，可以被认为是小到中等的效果。

2.力量和爆发力训练

2018年的一项meta分析表明，咖啡因能够显著改善最大力量（1RM）和垂直跳的爆发力[6]。

如果你还想要更强的证据，那么最近发表在英国运动医学杂志上的一项文献对过去已发表的21项meta分析进行了汇总，可看作“研究的研究的研究”[7]。总的来说，迄今为止对咖啡因的研究似乎相当肯定地表明，与爆发力和力量相比，咖啡因对有氧耐力训练的影响更大。对肌肉耐力的影响小于对有氧耐力的影响，对最大力量和无氧爆发力的影响更小。不过，咖啡因也能在一定程度上提高最大力量和峰值爆发力。

也就是说，如果你喜欢耐力训练，那么咖啡因能够给你更大的帮助。不过如果你像我一样经常做力量训练，那么咖啡因也能给你一定的帮助。

如何正确使用咖啡因？

下面我会分别从剂量、来源和摄入时机来介绍。

1.剂量

对于咖啡因的摄入剂量还是比较直接的。每公斤体重小于3mg的摄入可以增强警觉性，但是却不足以增强运动表现。在科学研究中，显示出有机能促进作用的剂量一般在3-6mg/kg体重，而且大多数研究都使用的是5-6mg/kg的剂量。

那么高于这个剂量会不会更好呢？不会。Jeukendrup等人观察了高达13mg/kg体重咖啡因的摄入，结果发现，运动表现的促进作用大约在5-6mg/kg体重就达到了峰值，高于这个剂量不会有进一步的优势[8]。而且更重要的是，高于这个剂量后许多人会出现胃肠不适、呕吐、晕厥等副作用。

因此，一般的建议就是每公斤体重摄入3-6mg的咖啡因。

2.来源

如果选择喝咖啡来摄入咖啡因，那么你会很难知道你摄入了多少咖啡因。具体的咖啡因含量会取决于咖啡豆种类、烘焙类型、准备方式以及不同的品牌，所以差异会很大。

因此，咖啡因片或者咖啡因胶囊也许是更好的选择，因为产品标签上往往会标出一粒含有多少毫克的咖啡因。当然，喝咖啡、喝茶或者喝能量饮料也是摄入咖啡因的方式，只是此时你会不太确定你摄入了多少咖啡因。下面这张图可以供你参考常见饮品的咖啡因含量：

来源：examine.com

3.时机

咖啡因的生物利用度非常高，大约99%的咖啡因在摄入后45分钟内就会被吸收，不到2%会以尿液的形式排出。摄入咖啡因后，血液中的咖啡因浓度会在15分钟内显著增加，通常在大约30-60分钟内达到峰值。然而，有时候也需要2小时，因为胃排空的速度和其他营养物质的存在都会影响血液中咖啡因的出现率。

总的来说，目前的证据表明，如果你想要获得收益，那么运动前30-90分钟摄入咖啡因是不会错的。

其他需要注意的地方

考虑到咖啡因具有让人清醒的效果，而且半衰期通常在6-8小时左右，所以不太建议下午五点之后摄入，否则会干扰睡眠。哪怕你觉得自己喝了咖啡之后也能睡着，实际上会降低睡眠质量。因此，如果你的训练是在上午或者下午早些时候，可以考虑咖啡因，否则就不太建议了。

很多人担心咖啡因是否会出现耐受性，这种担心非常合理。如果你是经常喝咖啡的人，那么咖啡因给你带来的效果确实会减弱。

因此，如果你想最大化咖啡因的效果，我还是建议循环摄入咖啡因，或者只在特定情况下摄入。

比如，只把咖啡因留在比较重要的训练或者比赛前摄入，或者周期性暂停咖啡因的摄入，让身体对咖啡因不那么敏感，这样有助于最大化获取咖啡因的好处。此外，从目前的证据来看，咖啡因对下肢训练的促进作用似乎要大于上肢，所以你可以更多地将咖啡因摄入放在下肢训练日之前。

当你状态很好、训练不那么重要或者你在减量周，那就建议不要摄入咖啡因。

总结

咖啡因是科学证实非常有用的补剂之一，能够提高耐力训练和力量爆发力训练的运动表现，而且对耐力训练的促进作用要强于力量和爆发力训练。

一般建议在训练前30-90分钟摄入3-6mg/kg体重的咖啡因，而且只在你觉得很重要的训练前摄入。长期摄入咖啡因会带来耐受性，因此需要循环摄入来降低身体对咖啡因的反应。

不过不管怎样，咖啡因也只是一种补剂。补剂位于营养金字塔的顶层，在其他条件满足的情况下，补剂最多能够给你额外带来5-10%的收益，不要神化它。

参考文献：

[1]Spriet LL: Caffeine and performance. Int J of Sport Nutr. 1995, 5: S84-99.

[2]Ivy JL, Costill DL, Fink WJ, Lower RW: Influence of caffeine and carbohydrate feedings on endurance performance. Med Sci Sports Exerc. 1979, 11: 6-11.

[3]Kalmar JM, Cafarelli E: Effects of caffeine on neuromuscular function. J Appl Physiol. 1999, 87: 801-808.

[4]Costill DL, Dalsky GP, Fink WJ. Effects of caffeine ingestion on metabolism and exercise performance. Med Sci Sports. 1978;10(3):155-158.

[5]Southward K, Rutherfurd-Markwick KJ, Ali A. Correction to: The Effect of Acute Caffeine Ingestion on Endurance Performance: A Systematic Review and Meta-Analysis. Sports Med. 2018;48(10):2425-2441.

[6]Grgic J, Trexler ET, Lazinica B, Pedisic Z. Effects of caffeine intake on muscle strength and power: a systematic review and meta-analysis. J Int Soc Sports Nutr. 2018;15:11. Published 2018 Mar 5.

[7]Grgic J, Grgic I, Pickering C, Schoenfeld BJ, Bishop DJ, Pedisic Z. Wake up and smell the coffee: caffeine supplementation and exercise performance-an umbrella review of 21 published meta-analyses. Br J Sports Med. 2020;54(11):681-688.

[8]Pasman WJ, van Baak MA, Jeukendrup AE, de Haan A. The effect of different dosages of caffeine on endurance performance time. Int J Sports Med. 1995;16(4):225-230.