Спортивне харчування та вуглеводні напої: наскільки вони важливі?

Незважаючи на численні твердження про протилежне з боку індустрії спортивного харчування, реальний прогрес у спортивному харчуванні є порівняно рідкісним. Але нещодавні дослідження поглинання та використання вуглеводів могли б провістити нову породу вуглеводних напоїв, яка обіцяє справді підвищені показники витривалості. Ендрю Гамільтон пояснює

Перш ніж ми продовжуватимемо обговорювати вуглеводні рецептури, варто повторити, чому саме вуглеводне харчування є настільки важливим для спортсменів. Хоча людський організм може використовувати жир і вуглеводи як основне паливо для забезпечення енергією, саме вуглеводи є найкращим паливом або «преміум класом» для спортивної діяльності.

Цьому є дві основні причини. По-перше, вуглеводи більш кисневі, ніж жири; кожна молекула кисню дає шість молекул АТФ (аденозинтрифосфат - молекула, що звільняє енергію, що використовується при скороченні м’язів) у порівнянні з лише 5,7 АТФ на молекулу кисню, коли жир окислюється. Це важливо, оскільки кількість кисню, доступного для працюючих м’язів, не необмежена - це визначається вашим максимальним споживанням кисню ().

По-друге, і що більш важливо, на відміну від жиру (і білка), вуглеводи можуть дуже швидко розщеплюватися без кисню, забезпечуючи велику кількість додаткового АТФ за допомогою процесу, відомого як гліколіз під час інтенсивних (анаеробних) фізичних навантажень. І оскільки всі спортсмени, крім ультравитривалості, як правило, працюють на рівні або поблизу свого анаеробного порогу, цей додатковий енергетичний шлях, що забезпечується вуглеводами, життєво важливий для максимальної продуктивності. Це пояснює, чому, коли запаси вуглеводів у м’язах () закінчуються, ви іноді відчуваєте, ніби потрапили у „стіну”, і вам доводиться значно знизити темп, ніж той, який підтримувався, коли запаси глікогену були вищими.

Зберігання вуглеводів

Тренування на витривалість у поєднанні з правильною стратегією завантаження вуглеводів можуть максимізувати концентрації глікогену, що може продовжити тривалість вправ до 20% до встановлення втоми (1). Дослідження показали, що початок втоми тісно збігається з виснаженням глікогену при тренуванні м’язів (2,3).

Однак ці цінності, як ці запаси глікогену, і хоча деякі додаткові вуглеводи (у вигляді глюкози в крові, що циркулює) можуть бути доступними для працюючих м’язів завдяки глікогену, що зберігається в печінці, їх часто недостатньо для забезпечення енергетичних потреб протягом тривалого часу події.

Наприклад, тренований марафонець може окислювати вуглеводи приблизно 200-250г на годину в швидкісному темпі; навіть якщо він або вона почне гонку з повністю завантаженими запасами, запаси глікогену в м’язах вичерпаються задовго до кінця гонки. Передчасне виснаження може стати ще більшою проблемою у більш тривалих подіях, таких як триатлон або велоспорт на витривалість, і навіть може стати проблемою для спортсменів, чиї події тривають 90 хвилин або менше і які не змогли повністю завантажити запаси глікогену заздалегідь.

Враховуючи те, що запаси дорогоцінного м’язового глікогену обмежені, чи може вживання вуглеводних напоїв під час фізичних вправ компенсувати наслідки виснаження глікогену, забезпечуючи працюючі м’язи іншим джерелом глюкози? На початку 1980-х років панував консенсус щодо того, що він не зробив позитивного внеску. Це було пов’язано з побоюванням, що вуглеводні напої можуть погіршити засвоєння рідини, що може збільшити ризик зневоднення. Також помилково вважалося, що попадаючи в такі напої вуглеводи насправді мало сприяв виробленню енергії в працюючих м'язах (4).

Однак пізніше цього десятиліття стало зрозуміло, що вуглеводи, що потрапляють під час фізичних вправ, дійсно можуть окислюватися із швидкістю приблизно 1 г на хвилину (5-7) (подача приблизно 250 ккал на годину), і ряд досліджень згодом показали, що їх можна подавати і добре засвоюється, випиваючи 600-1200 мл розчину 4-8% (40-80г на літр води) розчину вуглеводів за годину (8-11). Що ще важливіше, також було продемонстровано, що цей поглинений вуглевод стає основним джерелом вуглеводної енергії пізніше при тривалих фізичних навантаженнях (10), і що він може затримати початок втоми під час тривалих занять на велосипеді та бігу, а також покращує силу вихід, який можна підтримувати (12,13).

Формулка напою

Отримані вище результати дослідження допомогли сформулювати рецептуру більшості популярних сьогодні вуглеводних напоїв. Більшість із них постачають енергію у вигляді глюкози або полімерів глюкози (див. Вказівку праворуч для пояснення) у концентрації близько 6%, що споживається із швидкістю близько 1000 мл на годину, так що приблизно 60 г на годину вуглеводів всередину. Більш високі концентрації або обсяги, ніж зазначені, не рекомендуються, оскільки не тільки шлунковий дистрес стає проблемою, але також надмірне поглинання вуглеводів просто не засвоюється і не використовується.

Але, як ми вже згадували, 60 г на годину насправді становить близько 250 ккал на годину, що забезпечує лише помірне поповнення енергії порівняно з витраченою під час тренувань чи змагань. Елітні спортсмени на витривалість можуть спалити понад 1200 ккал на годину, з них, можливо, 1000 ккал і більше будуть отримані з вуглеводів, залишаючи дефіцит щонайменше 750 ккал на годину. Тому не дивно, що однією з цілей спортивного харчування було визначити, чи можна збільшити швидкість поповнення вуглеводів. І тепер серія досліджень, проведених вченими з Бірмінгемського університету у Великобританії, вказує на те, що це дійсно можливо.

Тип і характеристики вуглеводів

У багатьох ранніх дослідженнях годування вуглеводами під час фізичних вправ використовувались розчини глюкози, що дало помітні покращення продуктивності, як обговорювалося. У середині 1990-х років деякі дослідники експериментували, змінюючи тип вуглеводів, що використовуються в напоях, наприклад, використовуючи полімери глюкози або сахарозу (столовий цукор). Однак, здавалося, мало доказів того, що ці інші типи вуглеводів мали якусь перевагу (3).

Але приблизно в той же час канадська дослідницька група експериментувала з наданням велосипедистам сумішей двох різних цукрів (глюкози та фруктози). В одному експерименті велосипедисти протягом двох годин крутили педалі 60% VO2max, вживаючи 500 мл однієї з п’яти різних сумішей напоїв (14):

50г глюкози;
100г глюкози;
50г фруктози;
100г фруктози;
100 г 50 г глюкози + 50 г фруктози.

Ці цукри були радіомаркіровані вуглецем-13, щоб дослідники могли побачити, наскільки добре вони поглиналися та окислювались для енергії, вимірюючи кількість вуглекислого газу, що містить вуглець-13, що видихається велосипедистами (на відміну від неміченого вуглекислого газу, що вказувало б окислення накопиченого вуглеводу). Ключовим висновком було те, що 100 г суміші 50/50 глюкози-фруктози дають на 21% більшу швидкість окислення, ніж лише 100 г чистої глюкози, і на 62% більшу швидкість, ніж 100 г чистої фруктози.

Хоча ці результати забезпечили експериментальну підтримку використання сумішей вуглеводів у енергетичних добавках для спортсменів на витривалість, лише в 2003 році дослідники з Бірмінгемського університету у Великобританії почали пильніше вивчати цю проблему. Зокрема, вони хотіли дізнатись, чи можуть комбінації різних цукрів поглинатися та використовуватися швидше, ніж пікові значення 1,0 г на хвилину, які були зафіксовані для напоїв із чистою глюкозою.

Один з їхніх ранніх експериментів порівнював швидкість окислення поглиненого вуглеводу у дев'яти велосипедистів під час тригодинних занять на велосипеді при 60% VO2max (15). Під час їзди велосипедисти випили 1950 мл розчину, маркованого радіовуглеводами, який подавав одне з наступного:

1,8 г на хв чистої глюкози;
1,2 г глюкози + 0,6 г на хвилину сахарози;
1,2 г глюкози + 0,6 г на хвилину мальтози;
Вода (стан).

Результати показали, що в той час як напої з чистою глюкозою та глюкозою/мальтозою виробляли швидкість окислення 1,06 г вуглеводів на хвилину, комбінований напій глюкоза/сахароза виробляв значно вищу швидкість 1,25 г на хвилину. Це було важливою знахідкою, оскільки, хоча і мальтоза, і сахароза є дисахаридами, мальтоза складається лише з двох хімічно зв’язаних молекул глюкози, тоді як сахароза поєднує глюкозу з молекулою фруктози. Це свідчило про те, що саме комбінація глюкоза/фруктоза всмоктується швидше і, отже, виробляє більш високі показники окислення вуглеводів.

З’єднання фруктози

Ця ж команда також провела чергове дослідження прийому вуглеводів на восьми велосипедистах, які протягом двох годин крутили педалі на 63% VO2max (16). У цьому дослідженні велосипедисти провели чотири випробування фізичних вправ у довільному порядку, випиваючи маркований на радіо розчин, постачаючи одне з наступного:

1,2 г на хв глюкози (середня глюкоза);
1,8 г на хв глюкози (з високим вмістом глюкози);
1,2 г глюкози + 0,6 г фруктози на хвилину (суміш глюкоза/фруктоза);
Вода (контроль).

Було дві ключові висновки; по-перше, швидкість окислення вуглеводів при вживанні напою з високим вмістом глюкози була не вищою, ніж при споживанні середньої глюкози; по-друге, пікова та середня швидкість окислення введеного в їжу розчину глюкози/фруктози була приблизно на 50% вищою, ніж обидва напої, що містять лише глюкозу.

Ці висновки сильно вказують на той факт, що максимальна швидкість всмоктування глюкози в організм становить близько 1,2 г на хвилину, оскільки при годуванні більше не відбувається більше окислення глюкози - можливо, тому, що механізм всмоктування вже насичений. Але оскільки надмірна кількість фруктози збільшує загальну швидкість окислення вуглеводів, вони також вказують на те, що фруктоза у глюкозо-фруктозному напої всмоктується з кишечника за допомогою іншого механізму, ніж глюкоза (див. Вставку вище).

Дослідження, наведені вище та інші (17), показали, що суміші глюкоза/фруктоза дійсно призводять до більш високих швидкостей окислення введених вуглеводів, особливо на пізніх стадіях фізичних вправ. Але команда хотіла з’ясувати, чи може це додаткове поглинання вуглеводів допомогти всмоктуванню води з кишечника, а також чи посилене окислення поглинених вуглеводів має щадний вплив на м’язовий глікоген або інші джерела накопичених вуглеводів (наприклад, у печінка).

Для цього вони підготували ще одне дослідження, використовуючи аналогічний протоколу, що описаний вище (вісім підготовлених велосипедистів, які тричі крутили педалі з приблизно 60% VO2max, проковтуючи по одному з трьох напоїв щоразу (18)). Однак у цьому дослідженні тривалість випробування була збільшена до п'яти годин, протягом яких випробовувані випили одне з наступного:

1,5 г на хвилину глюкози;
1,5 г на хвилину суміші глюкози/фруктози (1,0 г глюкози/0,5 г фруктози);
Вода (контроль).

Вода, яка використовувалася у напоях, також була маркована радіо (щоб допомогти визначити надходження в кров), а випробування на велосипеді проводили в теплих умовах (32oC), щоб додати тепловий стрес. Вправи в спеку призводять до більшої залежності від вуглеводів, що, як вважають, зумовлене підвищеним використанням м’язового глікогену, і пов’язане з вищими рівнями втомлюючих концентрацій.

У цьому дослідженні було зроблено ряд важливих висновків:

Протягом останньої години фізичних вправ швидкість окислення поглинених вуглеводів була на 36% вищою з глюкозою/фруктозою, ніж із чистою глюкозою;
У той же період часу швидкість окислення ендогенних (тобто накопичених) вуглеводів була значно меншою з глюкозою/фруктозою, ніж із чистою глюкозою;
Швидкість поглинання води з кишечника в кров була значно вищою з глюкозою/фруктозою, ніж із чистою глюкозою;
Сприйняття наповненості шлунка зменшилось із напоєм глюкоза/фруктоза порівняно з чистою глюкозою;
Швидкість навантаження на пізніх стадіях дослідження була нижчою з глюкозою/фруктозою, ніж із чистою глюкозою.

Хоча прямих вимірювань глікогену в м’язах не проводилось, кінетика швидкості появи та зникнення глюкози в крові з напоїв змусила дослідників постулювати, що спостерігається додаткове окислення вуглеводів може бути результатом посиленого окислення печінки або утворення енергетичних субстратів без глюкози під час фізичних вправ, таких як лактат, який, як відомо, є важливим паливом для тренування м’язів. Потрібні додаткові дослідження, щоб визначити точні механізми, що беруть участь.

Наслідки для спортсменів

Ці результати дослідження дуже обнадійливі; Вищі показники вироблення енергії з вуглеводів, що потрапили всередину, менші показники накопичених вуглеводів і збільшення споживання води звучить як поєднання мрій для спортсменів на витривалість. Але чи може напой глюкоза/фруктоза насправді підвищити показники витривалості у справжніх спортсменів в реальних гоночних умовах?

На це питання в даний час намагаються відповісти вчені з Університету Хартфордширу в подвійному сліпому контрольованому дослідженні для тестування комерційних напоїв, яке було створене на початку цього року. Основна мета - порівняти вплив популярних полімерів глюкоза/глюкоза на ефективність руху на велосипеді (що містять дуже низькі рівні фруктози

3-4%) напій із напоєм глюкоза/фруктоза 2: 1 (торгова назва „Super Carbs“ - 33% фруктози) за результатами їзди на велосипеді. Результати цих випробувань ще не опубліковані, але, на думку дослідницької групи, початкові висновки є "дуже перспективними".

Спортивне харчування та вуглеводні напої: наскільки вони важливі?

Зберігання вуглеводів

Формулка напою

З’єднання фруктози

Наслідки для спортсменів

Рекомендації для спортсменів