运动饮料_水分_糖和电解质的补充及吸收

年 第 ９ 卷 第 ６ 期
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运动饮料是指“ 营养素的组分和含量能适应运 动员或参加体育锻炼、体力劳动人群的生理特点， 特 殊 营 养 需 要 的 软 饮 料 。 ” （ ＧＢ１５２６６－ ２０００ 定 义） 。 可见， 作为一种可适宜于在运动中、运动后和运动 前补充有关营养素的功能性饮品， 运动饮料的作用 应该是： 促进饮用和快速的水分吸收； 迅速补充能 量 （ 主 要 是 碳 水 化 合 物） 、 有 助 于 维 持 和 提 高 运 动 能力或成绩； 推迟运动性疲劳的出现和加速疲劳的 消除； 迅速恢复和维持体液平衡； 减少运动性生理 应 激 等［１～３］。
响 ， 结 果 三 种 溶 液 没 有 明 显 的 不 同 （ 见 图 ３） 。Ｓｈｉ 等［２１］也在另一项实验中证实， 糖 － 电解质组成的高
渗（ ４０３ｍＯｓｍ／ｋｇ） 、等 渗（ ２８６ｍＯｓｍ／ｋｇ） 和 低 渗（ １８６
ｍＯｓｍ／ｋｇ） 溶 液 对 小 肠 水 的 吸 收 没 有 明 显 影 响 。 上
１ 水分补充
水是人体内含量最大和最重要的体液成分， 约 占 人 体 体 重 的 ２／３。 在 调 节 体 温 、 维 持 血 液 容 量 、
运输养分和代谢物、参与代谢反应等维持机体正常 生 理 功 能 方 面 起 着 重 要 作 用［３］。 运 动 可 导 致 人 体 不 同程度的脱水和体液失衡。运动饮料补充的一个主 要目的就是在运动中补充水分、提高运动能力和运 动后尽快恢复体液平衡和维护人体健康。 １．１ 脱水与运动能力
高， 有明显的统计学意义 （ 见图 ２） 。
１１０
低容量低钠
低容量高钠
１００
高容量低钠
高容量高钠 ９０
８０
７０
６０
５０
４０
３０
２０
１０
０ １ｈ
２ｈ
３ｈபைடு நூலகம்
时间
图 ２ 身体复水情况
Ｓｈｉｒｒｅｆｆｓ 等［１］的 研 究 也 表 明 ， 运 动 脱 水 至 约 ２％ 体重损失后， 补液量少于 （ ５０％汗液损失量） 或等 于汗液损失量都没有使受试者回到水分正常水平， 补 充 １５０％ 和 ２００％ 汗 液 损 失 量 的 低 钠 补 液 （ 钠 含 量 ２３ｍｍｏｌ·Ｌ－ １） ６ｈ 后 也 没 有 达 到 完 全 复 水 ， 而 补 充 １５０％ 和 ２００％ 汗 液 损 失 量 的 高 钠 补 液 （ 钠 含 量 ６１ｍｍｏｌ·Ｌ－ １） ６ｈ 后体内处于高水合状态。 １．４ 运动前补水
Ｇｉｓｏｌｆｉ 等［２０］比较了高渗（ Ｈｙｐｅｒｔｏｎｉｃ４１４ｍＯｓｍ／ｋｇ） 、
等 渗 （ Ｉｓｏｔｏｎｉｃ２９５０ｍＯｓｍ／ｋｇ） 和 低 渗（ Ｈｙｐｏｔｏｎｉｃ１９７
ｍＯｓｍ／ｋｇ） 三 种 糖 － 电 解 质 溶 液 （ 糖 浓 度 为 ６％ 、
１７￣１８ｍｍｏｌ／Ｌ 钠、３．２ｍｍｏｌ／Ｌ 钾） 对 小 肠 水 吸 收 的 影
试验报告与理论研究
Ｅｘｐｅ ｒｉｍｅ ｎｔａ ｌ Ｒｅ ｐｏｒｔｓ ＆ Ｔｈｅ ｏｒｅ ｔｉｃａ ｌ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒｃｈｅ ｓ
运动饮料： 水分、糖和 电解质的补充及吸收
刘远鹏， 张春丽， 秦 颖 （ 鲁道夫·威尔德（ 北京） 食品添加剂有限公司， 北京 １００１７６）
摘要： 运动过程中机体会发生脱水、糖原消耗、电解质丢失等生理变化。结合饮料渗透压、糖的种类和浓度对水分吸收以 及不同类型糖对糖氧化速率的影响 ， 综述了运动饮料如何有效的在运动中、运动后和运动前补充水分、糖和电解质等营 养物质， 以维持体液平衡、补充能量和提高运动能力。 关键词： 运动饮料； 补充； 水吸收； 糖； 氧化速率； 电解质 中图分类号： ＴＳ２７５．４ 文献标识码： Ａ
种溶液， 胃的排空率相同。
关于低渗是否比等渗和高渗的运动饮料促进了
水的吸收， 有关结论还存有争议。这可能与不同研
究者所采用的可转运糖的种类和数目有关， 也可能
与有的研究者在研究小肠水吸收时绕开了十二指肠
有关。渗透压对水吸收的影响不是孤立的， 当含有
多 种 可 转 运 的 糖 时 ， 在 １８４￣４０７ｍＯｓｍ／ｋｇ 渗 透 压 范 围内的溶液没有明显影响小肠水的吸收［１８， １９］。
图３ 小肠水的吸收
１．５．２ 糖的种类与浓度 运动饮料含有多种糖有利于促进水的吸收。当
溶液的渗透压相同时， 溶液含有多种可转运糖比只 含有一种可转运糖产生更多的水吸收， 这与不同种 类的糖在小肠中具有不同的转运机制和转运率有 关。如葡萄糖可利用葡萄糖 － 钠联合转运体； 果糖 通过葡萄糖转运体 ５ 来吸收， 蔗糖则可能利用两种 转运机制进行转运。一种是在蔗糖酶的催化下分解 成葡萄糖和果糖， 然后分别通过葡萄糖和果糖的转
述研究结果可能与溶液流经肠腔时， 其渗透压发生
改变所致。
４０
高渗
３５
等渗
低渗
３０
水
２５
水吸收（ ｍｌ·ｃｍ－ １ｈｒ－ １）
２０
１５
１０
５
０ ０－ ２５ｃｍ
２５－ ５０ｃｍ
小肠
高 渗— — —３．２５％葡 萄 糖 、２．７５％果 糖 等 渗— — —２％葡 萄 糖 、４％蔗 糖 低 渗— — —１％葡 萄 糖 、２％蔗 糖 、３％麦 芽 糊 精
由 于 运 动 人 群 （ 性 别 、 年 龄 、 身 体 素 质 等） 、 运动环境、运动强度、运动持续时间及补充运动饮 料时间等众多影响因素不同， 没有哪一种单一运动 饮料在配方组成上能够最佳地适合于上述不同条件下 的营养补充需要。但水分、糖和电解质如何有效地被 补充、且被人体快速地吸收和利用是不同运动饮料在 配方设计上考虑的共同问题。其中， 渗透压浓度、糖 的种类和浓度及钠的浓度是主要的影响因素［４］。
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汁等饮料不同， 运动饮料的渗透压一般在
２５０￣３７０ｍＯｓｍ／Ｌ 范围内， 以促进水的吸收。
运动饮料的渗透压可影响胃的排空率， 但不是
为支持骨骼肌的收缩， 运动时体内新陈代谢可 增 强 至 安 静 时 的 ５￣１５ 倍 ， 同 时 体 温 升 高 。 在 体 温 调 节 机 制 作 用 下 ， 约 ７０％￣９０％的 代 谢 热 量 要 通 过 汗 液 蒸 发 排 出 体 外 ［５］。 １ｋｇ 汗 液 的 蒸 发 约 带 走 ２５００￣２７００ＫＪ 的热量［６， ７］。排汗率的多少受环境条 件 （ 温度、湿度） 、运动强度、运动持续时间、个体差 异等影响因素的变化而不同。一般情况下的运动， 排 汗 率 为 ０．５￣１．５Ｌ／ｈ， 在 热 环 境 下 的 运 动 ， 排 汗 率 可以达到 ２Ｌ／ｈ， 甚至超过 ３Ｌ／ｈ［５， ８， ９］。
运动前保持机体内的正常水合， 有助于运动中 运 动 能 力 的 发 挥 。 因 此 ， 运 动 员 应 在 运 动 前 ２￣３ｈ 补 充 运 动 饮 料 ４００￣６００ｍｌ， 以 确 保 运 动 开 始 时 的 体 液平衡， 而且这有足够时间让机体在运动开始前排 出 多 余 的 水 分［１３］。 美 国 运 动 教 练 员 协 会 进 一 步 建 议 ， 运 动 员 应 在 运 动 前 １０￣２０ｍｉｎ 补 充 运 动 饮 料 ２００￣３００ｍｌ［１６］。 １．５ 水的吸收
运动中处于脱水状态不可避免， 运动后有效补 水、尽快恢复体液平衡就尤为重要， 特别是对于需 要进行连续比赛、且比赛间隔时间短的运动员。运 动脱水后， 如果只是补充大量的纯水， 会导致血浆 渗透压和血浆钠离子浓度的快速下降， 进而刺激尿 的产生和排出， 并且减少饮水的动力， 反而使脱水 程 度 加 大， 严 重 情 况 下 可 导 致 低 钠 血 症［１４］。
大多数运动员往往错误地用口渴作为补水的标 志， 实际上， 人感到口渴时， 其脱水的程度已达到 体重的 ２％ 左右。体内处于缺水状态 可 以 降 低 运 动 中补液的胃排空率， 因此， 运动员应有意识的主动 补充运动饮料， 且运动开始后要尽早补充， 使脱水 程度降至最低和提高饮料的生物利用率。
运动中饮料的补充量应与排汗量和尿液损失量 相适应， 但运动实践中难以做到。据报道， 在跑步 和自行车运动中， 体内最大的液体吸收范围分别是 ３００￣５００ｍｌ／ｈ 和 ６００￣８００ｍｌ／ｈ［７］。 运 动 中 运 动 饮 料 的 补充可遵循少量多次原则， 使脱水程度尽可能低于 体 重 的 ２％。 根 据 胃 肠 耐 受 性 情 况 ， 运 动 员 在 运 动 中可每 １５￣２０ｍｉｎ 补充运动饮料 １５０￣３５０ｍｌ［１３］。 １．３ 运动后补水
量 、２５ｍｍｏｌ·Ｌ－ １） 和 高 容 量 高 钠 （ ＨＨ， １５０％汗 液
损 失 量 、 ５０ｍｍｏｌ·Ｌ－ １） 四 种 补 液 ， 结 果 ＨＬ、 ＨＨ
的复水效 果 分 别 是 １０２．０±１５．２％和 １０３．７±１４．７％，
比 补 充 ＬＬ 的 ７０．７ ±１０．５％ 和 ＬＨ 的 ７５．９ ±６．３％ 要
［收稿日期］ ２００６－ ０３－ ２４ ［作者简介］ 刘远鹏 （ １９７１－） ， 在读工程硕士， 工程师， 研究方向： 功能性饮料主剂产品的开发。
２００６
运动成绩
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５℃
１２℃
２０℃
３０℃
Ｍｉｔｃｈｅｌｌ 等［１５］让 受 试 者 运 动 脱 水 至 约 ２．９％体 重 损 失 后 ， 分 别 补 充 低 容 量 低 钠（ ＬＬ， １００％ 汗 液 损 失 量 、２５ｍｍｏｌ·Ｌ － １） 、 低 容 量 高 钠（ ＬＨ， １００％汗 液 损 失
试验报告与理论研究
量、５０ｍｍｏｌ·Ｌ－ １） 、高 容 量 低 钠（ ＨＬ， １５０％汗 液 损 失
运动饮料补充后， 水分能否被快速吸收取决于 胃的排空率和水在小肠的吸收速率。渗透压、糖的 种类和浓度如何影响这两个因素并综合影响水的吸 收是运动饮料在配方设计上要应考虑的一个主要问 题。 １．５．１ 运动饮料的渗透压
运动饮料的渗透压按高低可分为低渗 （ 低于 ２８０ｍＯｓｍ／Ｌ） 、等 渗（ ２８０￣３２０ｍＯｓｍ／Ｌ， 即 血 浆 渗 透 压 的 正 常 范 围） 和 高 渗（ 高 于 ３２０ｍＯｓｍ／Ｌ） 三 种 情 况 。 与 渗 透 压 很 高（ 高 于 ５００ｍＯｓｍ／Ｌ） 的 可 乐 、 果
运动排汗带来的水分丢失， 若没有得到有效的 补充， 就会导致机体不同程度的脱水。通常情况 下， 脱水降低运动能力， 其影响程度与环境温度、 运 动 类 型 （ 有 氧 运 动 、 无 氧 运 动） 、 运 动 强 度 和 运 动 持 续 时 间 等 因 素 有 关［５， １０］。 许 多 研 究 证 明 ， 脱 水 降低了机体最大摄氧能力和长时间的耐力性运动能 力， 特 别 是 在 高 于 ３０℃的 热 环 境 下 ， ２％的 脱 水 就 可明显影响耐力性运动成绩， 如图 １［１０］所示。
实验研究表明， 为尽快实现完全复水， 运动后 的饮料补充量要高于运动中汗液损失量 （ 大于 １５０％汗液损失量） 、同时运动饮料中须含有一定浓 度的钠。这是因为运动后的尿液排出不可避免， 而 钠离子有减少尿液排出、保持体内水分的作用。比 较典型的是 Ｍｉｔｃｈｅｌｌ 等和 Ｓｈｉｒｒｅｆｆｓ 等进行的实验。
影响的主要因素， 可能只占影响胃排空率变量的 ５％［１２］。 一 些 研 究 甚 至 发 现 ， 渗 透 压 浓 度 对 运 动 中 的 胃 排 空 没 有 显 著 影 响 。 如 Ｂｒｏｕｓ 等［１７］发 现 ， 糖 浓
度 为 ６０ｇ／Ｌ、 渗 透 压 为 ２４３￣３７４ｍＯｓｍ／Ｌ 范 围 内 的 ６
０１２３４５ 脱水 （ ％体重损失）
图 １ 脱水对耐力运动成绩理论上的影响
脱水降低运动能力是通过影响体内体温调节机 制、心血管功能、中枢神经系统功能及代谢功能等 来实现的。脱水可导致体温升高、血流量减少、血 容量下降、心率加快、每搏量下降等生理变化， 从 而影响机体的正常生理活动及运动能力［１１， １２］。 １．２ 运动中补水