苹果醋和运动饮料，哪个更抗疲劳，增强耐力？

作者：王進崑（台湾中山医学大学 营养学系）

翻译：王宇 / 校对：李新

如果机体的运动疲劳（尤其是精神疲劳）得不到适当控制，可能会导致不可逆的肌肉损伤（慢性疲劳综合症）或过劳死（劳累过度死亡），从而影响运动员的自信。不幸的是，迄今为止，尚无针对疲劳的特定治疗方法，仅仅建议使用天然补品（营养品/功能食品）来消除与疲劳相关的肌肉酸痛或无力。但结果尚有争议，迫切需要寻找理想的抗疲劳和增强机体活力的产品。来自台湾中山医学大学的王進崑教授，最近在《运动医学与健康科学（英文）》上发表的论文，用随机双盲临床试验比较健康运动员在耐力运动之前和运动期间饮用苹果醋（ACV）和市售运动饮料（CSD）后对运动员的有氧耐力的影响，得出了非常有趣的实验结果，打破了大家的认知。让我们一起来了解一下。

前  言

醋常用于食品的防腐剂和调味剂，具有多种健康效应，包括抗肥胖，抗糖尿病（提高胰岛素敏感性），抗高血压，抗疲劳，抗高血脂症等。乙酸被认为是醋生物学特性的主要活性成分。先前研究表明食用乙酸有益于对抗高血压和高血脂。近期，食品科学家将注意力集中在水果醋（一种发酵产品）上，因为其富含乙酸和各种酚类化合物，可以增强醋的健康效应。苹果醋（ACV）是一种流行的水果醋，在亚洲是治疗杂症的传统疗法。除乙酸外，ACV还具有其他功能性成分，包括有机酸（苹果酸和柑橘酸），酚酸（尤其是绿原酸和香豆酸），氨基酸，矿物质和糖。因为这些功能性成分的含量很高，ACV具有广泛的生物学活性，例如抗氧化、抗炎、抗高胆固醇血症、免疫调节、抗微生物、抗肥胖、抗糖尿病等，并具有保护心脏、肝脏和肾脏的特性，所以被视为功能食品。

支链氨基酸（BCAA）包括亮氨酸（leu）、异亮氨酸（Iso-leu）和缬氨酸（Val）。BCAA 通过哺乳动物雷帕霉素靶点在蛋白质合成代谢中起着重要作用。mTOR 途径通过单磷酸腺苷激活的蛋白激酶（AMPK）信号传导途径延迟或预防蛋白质分解。AMPK 是三磷酸腺苷生物能量学中的营养调节剂，最终 ATP 的形成抑制了血清素（抗疲劳）的产生并促进了骨骼肌中葡萄糖稳态的维持。最近的研究评估了 BCAAs 在抗疲劳或肌肉恢复中的作用。虽然其中许多结果确实显示 BCAA 在低至中等强度运动期间有积极效果，但作者推测，由于 ACV 含有乙酸和酚酸，因而含有 BCAA 的 ACV 可能会比其他运动饮料更具有生物机体生成活性或抗疲劳作用。基于这些考虑，设计这项随机、双盲、交叉设计的临床试验以比较 ACV 或市售运动饮料（CSD）在单次功率自行车运动中的抗疲劳和生物机体生成效果的差异。

材料与方法

苹果醋

实验饮料 ACV 由 Paa Chia Chen 啤酒食品有限公司提供， CSD 由 Vitalon Food 有限公司提供。ACV 的主要成分包括 4％ 的苹果醋（富含酚酸-香豆酸、绿原酸、没食子酸和咖啡酸），4％ 淀粉，2.5％ 海藻糖，1％ 支链氨基酸（BCAAs），0.1％ 钠盐，87.3％ 水和 0.5％ 生苹果汁（调味剂），矿物质（Na，K，Ca，Mg）和 0.3％ 维生素（Vit-C / E），相当于 206 kcal（含 50％ 碳水化合物，24％ 蛋白质和 26％ 脂肪/脂质）。而 CSD（超级 Supau 运动型饮料）的主要成分包括 6.5％ 高果糖浆，4％ 蔗糖，0.42％ 低钠盐， 1％ BCAAs（亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸）以及精氨酸、丙氨酸和赖氨酸，柠檬酸，Vit C，Ca，Mg，Na，K（电解质/矿物质）和 87.38％ 水，相当于 226 kcal（含 56％ 碳水化合物，24％ 蛋白质和 20％ 脂肪/脂质）。ACV 和 CSD 饮料的体积，形状和颜色都相似。

受试者招募

招募了台中教育大学体育系的学生 18 名年龄在 19 至 23 岁之间的健康受试者。所有受试者均接受了基本身体检查（包括体重和身高，用于计算体重指数[BMI]），生命体征和生化参数（心脏、肝和肾标志物）以确定健康状况（代谢或全身异常），并记录家庭健康史。此外，在招募参与者之前，要记录有关膳食补充剂、性能增强剂，药物摄入（过去和现在）情况。试验的纳入标准为年轻健康的运动员/骑自行车的人，排除病理或疾病状况，体重过轻、怀孕、哺乳、大量抽烟、饮酒、吸毒，以及最近3周内服用膳食补充剂或增效剂的人。根据上述纳入和排除标准，只有14名健康学生参加了这项交叉设计临床试验。

研究得到中山医科大学人类伦理审查委员会成员的批准（CS-04048）。研究程序根据《赫尔辛基宣言》（1998 年修订）进行。试验开始之前，要求所有参与者签署知情同意书，并解释该研究的详细信息（可能的风险或不良反应）。此外，所有参与者都获得了有关功率自行车（RER 评分）及其他仪器和技术的详细说明，以及在实际试验前一周进行了热身训练，以记录最大摄氧量（ V̇O2max）。在开始该试验的前两天，指示参与者记录饮食和体力活动模式，并要求他们在整个试验期间遵循相同的模式。图 1 表示该试验的流程图。

图1 试验的流程图

试验分组

整夜禁食后，将参与者随机分为 ACV（n= 7）或 CSD（n = 7）两组，并要求在功率自行车运动前1小时一次性饮用 500 mL ACV 和/或 CSD。洗脱期为两周。在同一天的耐力运动之前和期间，测量各种变量和参数。所有实验均于特定时间在实验室中进行，控制温度和相对湿度。所有参与者休息整夜后，并在饮用 ACV 或 CSD 饮料前（开始骑功率自行车之前 1h 内）禁食至少 2-3 小时。在开始耐力运动前 30 分钟在所有参与者的肘静脉中放置导管，以在运动之前（基线），期间（每 20 分钟）和力竭时采集血液样本。

功率自行车递增运动方案

所有参加者均完成了功率自行车（Monark Ergomedic 894e，瑞典）的耐力运动。运动方案以 Chang 等采用的恒定速度（60-rpm）的递增功率自行车运动测试（PIET）方案为基础（即 50％VO₂max-表1见原文），进行修改（本研究以 60rpm 的恒定速度每 2 分钟增加 0.5 kg 的负载，而不是 50W）。在骑行期间，所有参与者都通过气体代谢分析仪（Vmax Encore PFT-29C；CareFusion，美国）测量气流速率并确定呼吸中的氧气消耗量和二氧化碳产生量，以计算呼吸交换率（RER）得分。同样，在耐力运动过程中使用绑在胸前的心率带（Polar Accurex Plus；芬兰）确定心率。根据下述标准确定每个参与者的疲劳时间：参与者不再能继续（运动终止）并且 HR 大于 200 减去年龄（心率 – 年龄），或基于主观感觉：Borg 疲劳量表> 16，RER 分数应小于 1.10。

血样采集和分析 

运动前（基线）和运动期间（20 分钟 1 次-即 0、20、40、60 分钟和力竭时）采集血样。运动期间每 5 分钟测量 1 次 HR。运动过程中每隔 15 分钟（基线即 0 分钟，15、30、45、60分钟及力竭时）确定 RER。血样收集在两个不同的试管中。一个试管内涂抹了 EDTA 以进行血浆分离，另一管子不使用任何抗凝剂用于分离血清，血清分离的方法是在 4℃ 条件下以 2000g 离心 10 分钟，并将上清液保存在 -80℃。使用血糖仪（Super Glucocard II; Arkray，日本）测量血浆葡萄糖。分别在自动生化分析仪（7020 临床分析仪；Hitachi Technologies，日本）上安装验乳器（Lactate Pro 2; Arkray，日本）和市售氨检测试剂盒(bromophenol blue)测量全血中的乳糖和氨。使用 ZenBio 公司（NC，美国）的 NEFA 96 孔板检测试剂盒测量血清 NEFA。

研究结果

表2（见原文）列出了包括参与者的基线特征，包括性别，年龄，体重，BMI 和体脂率。。所有值均在正常范围内，因此推断该试验仅包括健康的年轻参与者。本研究使用了交叉临床试验设计，能够使混杂变量最小化并增强统计效果。此外，ACV 组的总力竭（结束）时间为 4237.5 s，而 CSD 组为 4257.7 s，分析明，ACV 和 CSD 组的力竭总时间没有显著差异。

在耐力运动之前和期间，饮用 ACV 和 CSD 后健康运动员的血糖变化如图 2 所示。在基线或0时间段，未发现血糖水平之间存在差异。在运动的 20 分钟期间，两组的血糖水平均显著低于基线，但是在 20 分钟后之后，ACV 和 CSD 组的血糖（与时间有关的方式）开始上升，力竭时与基线血糖出现显著性差异。然而，在 ACV 和 CSD 组之间，在任何时间点都无明显差异，两组在 20 分钟后都持续增加了血糖水平。

图2 饮用 ACV 和 CSD 后健康运动员的血糖变化

如图 3 所示，ACV 和 CSD 组的血液乳酸（乳酸）水平在 0 分钟和 20 分钟从基线显著升高。从运动时间的 20 分钟到 60 分钟，两组的血液乳酸水平持续下降。在任何时间段， ACV 和 CSD 两组间血乳酸水平均无显著差异。

图3  饮用 ACV 和 CSD 后健康运动员的血乳酸变化

饮用 ACV 和 CSD 后的血氨浓度如图 4 所示。在 0 至 60 分钟内，两组的血氨浓度呈平行上升趋势。力竭时 ACV 组和 CSD 组之间的血氨浓度存在显著差异（p < 0.05），但从基线到 60 min 的任何其他时间点，两组之间均未观察到显着差异。

图4 饮用 ACV 和 CSD 后的血氨浓度

运动之前和运动期间，ACV 或 CSD 对健康运动员血液 NEFA 水平的影响如图 5 所示。运动之前和期间饮用 ACV 或 CSD 血液 NEFA 水平升高。两组血液 NEFA 水平遵循相同的上升趋势，两组之间无任何明显变化。

图5 ACV或CSD对健康运动员血液NEFA水平的影响

图 6 和图 7 是耐力锻炼之前和期间服用 ACV 和 CSD 后健康运动员的 RER 得分和 HR。RER 分数和 HR 随运动而增加。运动 20 分钟后，RER 和 HR 值保持轻微波动。ACV 和 CSD 组的 RER 或 HR 值相似，在任何时间间隔 ACV 和 CSD 组之间均无明显差异。

 图6 服用 ACV 和 CSD 后健康运动员的 RER情况

图7 服用 ACV 和 CSD 后健康运动员的HR情况

结果讨论

这项新颖的临床试验通过将 BCAA 纳入 ACV 中，并与 CSD 中发现的 BCAA 进行比较，以研究此类补剂在功率自行车运动过程中的抗疲劳和增进运动表现作用。这项研究表明，急性运动干预前饮用 ACV 或 CSD 可以通过增加血糖和 NEFA 水平明显改善身体机能，抑制乳酸的产生（下调乳酸脱氢酶；LDH），并在整个过程中保持正常的 RER 和HR。本研究证明 ACV 和 CSD 在耐力运动过程中均具有抗疲劳和增进运动表现的特性。

血糖在能量（ATP）产生中起关键作用，并维持正常的体力活动。在耐力运动过程中，血糖水平通常会下降，以维持稳态。来自肌肉或肝脏的糖原是促进持续体力活动的重要燃料。在本研究中，当参与者饮用 ACV 或 CSD 后开始进行功率自行车运动至力竭时，血糖下降（0 至 20 分钟）。但是在运动过程中，血糖随时间升高，直到力竭。这种增加可能是由于 ATP 生产中 BCAA 的利用率增加以及胰岛素敏感性发生了变化。研究表明，醋中存在的乙酸可调节食欲，延迟胃排空和脂肪生成，增强胰岛素敏感性和糖原合成并促进肌肉摄取葡萄糖。因此有利于耐力运动期间的有氧糖酵解，血糖水平增加并改善身体机能（通过电子传输链增加 ATP 的产生）。同时，在耐力运动和体育赛事中，多酚（酚酸），维生素和矿物质也有助于 ACV 增强胰岛素敏感性并间接增加血糖水平。此外，BCAA 的摄入可通过在氧化后提供 ATP 来避免糖原消耗，从而提高耐力运动过程中的身体表现。

研究证实，在剧烈耐力运动中，来自丙酮酸中通过 LDH 产生的乳酸浓度会显着增加，是监测耐力能力和疲劳的生物标记物。升高的乳酸会显著降低 pH 值并抑制肌肉收缩的力量，从而导致疲劳。本研究的受试者在进行耐力性的自行车运动至力竭之前先饮用 ACV 或 CSD， 20 分钟后血乳酸水平显著增加。尽管如此，两组的血液乳酸水平在运动的 20 到 60 分钟内降低。由于 ACV 和 CSD 两种饮料都含有 BCAA，它们可以节省糖原的利用并减少糖酵解，从而降低乳酸水平。此外据报道，ACV 中的乙酸下调了 LDH 的蛋白质表达。加之，饮用 ACV 和 CSD 后，血清 LDH 和肌酸磷酸激酶（CPK）的水平也降低了，但数据未显示显著性。

研究认为，氨是中等到剧烈/耐力运动后肌肉或身体疲劳的主要指标之一。由于高强度运动会产生有毒的氨（因为 AMP 降解成氨）且 ATP 的利用和氨基酸分解代谢会导致精神疲劳。但是，ACV 和 CSD 组在运动至力竭期间氨的水平能够持续增加是由于此类补剂中含有增加氨基酸分解代谢的 BCAA。该研究结果与 Kim 及其同事的结果相同。先前研究显示，称补充 BCAAs 会导致高氨血症，而且运动诱发的高氨血症可以降低 BCAA 的水平，尤其是在耐力运动或运动参与后。这些结果表明，含有 BCAA 的 ACV 或 CSD 可以触发高氨血症，但仍无法解释这种触发过程的具体机制。如上所述，BCAAs 能够抑制 5-羟色胺生成并增强L-鸟氨酸，从而降低精神疲劳，同时也能够有效消除高氨血症引起的精神疲劳。此外，与 CSD 组相比，ACV 组力竭时血氨浓度明显更高。CSD 组血氨水平降低的原因很可能是由于丙氨酸的存在，因为丙氨酸作为氨转运体能促进氨通过肝和肾的排出。

在中等强度运动中，肌肉利用 NEFA 作为主要能量底物，而在耐力运动中，源自糖原的葡萄糖被用作关键能量源。但是，随着运动时间的延长，血糖可能会耗尽，NEFA 可能会成为能量来源，从而节省糖原并改善身体机能。因此，在耐力运动中，由于使用NEFA 作为能源来节省糖原，NEFA 在休息时会明显减少。尽管如此，在这项临床试验中，我们发现在进行耐力运动时，饮用 ACV 或 CSD 会增加血液 NEFA 的浓度。NEFA 使用量的增加能够保留糖原以维持葡萄糖和蛋白质水平避免其被利用，从而提高身体耐力机能。此外，Shimomura 及其同事证明，脂肪酸可能会对 BCAA 分解代谢产生负面影响。因此能够改善身体机能。

通过 RER 和 HR 以评估运动强度。自行车耐力运动开始时，RER 和 HR 升高。RER 评分在基线时为 0.7，在运动 15 分钟后升至 1.0。RER 的增加显示在耐力运动中葡萄糖作为能量来源。总体而言，从 15 至 60 分钟直至力竭时，ACV 和 CSD 组的 RER 得分和HR 趋于平稳。

这项研究有几个局限性，例如每组参与者较少，未评估恢复期且未设置随访期，仅单次饮用 ACV。为了克服上述所有局限，需要对超过 50 名 ACV，CSD（市售运动饮料）和BCAA 的运动员进行包括随访期的临床试验，以探索 ACV 更多的增进运动表现的特性。

研究结论

ACV 和 CSD 可通过改善血糖，NEFA 和抑制乳酸生成同时保持正常 RER 和 HR 来延迟与耐力运动相关的肌肉疲劳，同时增强身体机能。综上所述，尽管 ACV 含有酚酸和乙酸，但饮用 ACV 与 CSD 在增进运动表现方面效果一致。进一步研究需要大量参与者，包括不同的运动类型（例如跑步机跑步，游泳）以及不同的运动强度和运动时间，以更好地理解 ACD 的效果。最重要的是研究ACD延长运动至力竭时间的机制。

原文文献：

Hui-Fang Chiu, Michael Chiang, Hui-Ju Liao, et al. The ergogenic activity of cider vinegar: A randomized cross-over, double-blind, clinical trial[J]. Sports Medicine and Health Science, 2020, 2(1) : 38-43. 

https://doi.org/10.1016/j.smhs.2020.02.001

更多阅读：