重碳酸盐类常见的形式有碳酸氢钠 (sodium bicarbonate，NaHCO3)、柠檬酸钠 (sodium citrate，Na3C6H5O7)、乳酸钠（Sodium lactate，C3H5NaO3）和乳酸钙（Calcium lactate，C6H10CaO6）。碳酸氢钠俗称小苏打，属于弱碱性，分子式为NaHCO3，由钠离子（Na+）和碳酸氢根离子（HCO3-）组成，是一种全身性的碱化剂，也是一种血液pH值的缓冲剂，可增加血浆中的碳酸氢盐，缓冲过量的氢离子浓度，并提高血液pH值，从而逆转酸中毒的临床表现。 补充重碳酸盐能让运动员连续或反复进行持续 1-7分钟的爆发性高强度活动时，可能会延长运动至疲劳时间、改善肌肉氧化能力、增加最大动力输出、提升肌纤维传导速度且可增加乳酸排除速率，因而有利于无氧耐力和整体表现。
短时间运动喝小苏打 加强排乳酸、减缓肌肉疲劳
我们为什么分享这篇文章？ 依原文标题「减少肌肉酸化的缓冲剂」即可嗅出，这是高度专业、多半是职业选手需要的补给知识；但当你深读本文，除了可了解专业的「重碳酸盐负荷(bicarbonate loading)」补充法，同时也能在「小苏打运动增补剂如何调配？」等小节看到一般运动者也适用的实际应用。曾怡钧营养师身为国家运动训练中心营养师，运用其专业知识背景，写出对职业选手和非职业运动者都实用的深度文章，细细品尝后你将有「长知识了」的成就感！
在高强度运动或长时间剧烈运动期间，持续超过20至30秒的运动，肌肉中肝糖的分解（即无氧糖酵解反应）会成为主要的能量来源，将碳水化合物转化为乳酸来产生ATP，满足能量需求并导致氢离子产生，此时酸（H+）和二氧化碳（CO2）会积聚在肌肉和血液中，让动脉血液的pH值降至7.1、肌肉组织降至6.8。 肌肉细胞内酸的积聚是导致疲劳的因素之一，会抑制肌肉细胞中关键酵素的活性，延缓无氧代谢的ATP制造，导致短期的疲劳。此外，酸度造成肌肉细胞钾的净流失，也会降低肌肉收缩导致疲劳，抑制运动能力和表现。
细胞外的高酸性导致肌肉细胞钾离子流失，造成疲劳
人体血浆的pH值呈弱碱性平均为 7.4，变动范围很小，会恒定维持在7.35到7.45之间。一般状态之下血液的pH值若些微偏离恒定范围，身体的呼吸系统与肾脏系统会启动调节程序来维持酸碱平衡。 为了减弱增加的代谢性酸浓度，身体具有几个内源性系统用以维持pH恒定，最显著的是细胞内和细胞外的缓冲液。血液中有一系列缓冲物质，根据化学上的缓冲作用原理，将它们归纳为四个主要的缓冲对，即NaHCO3/H2CO3、Na2HPO4/NaH2PO4、B.血浆蛋白/H.血浆蛋白、B.Hb/H.Hb，它们具有强而迅速的缓冲酸碱度改变的能力，使血液pH值能够重新回到合适范围。每一对缓冲物质既能缓冲酸也能缓冲碱，其中以NaHCO3/H2CO3这一对最为重要，因为它的量最大。它对酸的缓冲区反应如下：
碳酸氢钠的缓冲反应
从上图的反应可以看出，经NaHCO3缓冲，解离度大的强酸HCl转变为解离度小的弱酸H2CO3，后者在体液中的解离度仅约为前者的1/1500。因此使［H+］大为减小。而且H2CO3还能分解为H2O和CO2，CO2又能呼出体外。因此将血浆中的NaHCO3称为碱贮备，以二氧化碳结合力表示之。正常值为27 mmol/L（或毫克当量/升）或容积 60％。 然而，在高强度或长时间的剧烈运动期间，这些缓冲系统很快就会被氢离子的积聚所淹没。因此，补充内源性缓冲系统可能是改善全身pH值变化及控制和维持运动表现的可行方法。 「重碳酸盐负荷(bicarbonate loading)」补充法是在运动前摄取重碳酸盐类，增加体内的重碳酸盐储存量，提高血清[HCO3-]来提高缓冲能力，当以足够高的剂量摄入时，可以将细胞外液的碳酸氢钠浓度增加到30mmol/L。HCO3-是碱性的阴离子可以和酸性的阳离子（例如H+）结合成碳酸氢盐类，对因运动诱导的代谢性高酸度状态有中和作用，通过缓冲血液中的H+，在肌肉和细胞外H+浓度之间产生更大的梯度，导致增加H+流出肌肉， 肌肉的H+外流有助于延长高强度运动表现。并在身体通过肺脏以改变呼吸频率的方式，呼出更多的二氧化碳以去除酸（H+）之前，作为自身排除酸度和CO2的主要手段。 重碳酸盐负荷已被证明是一种有效的缓解人体酸性的方法，减少酸的积聚可减少疲劳，并帮助提高无氧运动和高强度运动的性能，对短时间运动（1-7分钟内衰竭）有增进作用，让运动员能够承受更长时间或更高强度的训练、比赛，并减少所带来的负面影响，让因剧烈运动而产生的乳酸可以被更快地去除，帮助乳酸再循环用于能量产生，使促进运动后肌肉收缩有关的酵素功能和膜电位恢复正常，因此可以让选手更快地恢复。
研究表明，重碳酸盐可以改善持续1-7分钟的高强度训练或比赛。依Matson和Tran（1993）的统合分析显示，29个关于补充碳酸氢钠对于无氧运动表现影响的研究，报告的效应值（Effect size）为0.44（注），可能在1分钟的比赛中有0.8秒的提升。此外，Peart等人（2012）在40项研究的统合分析中报告了一个略小的效应值（0.36）。而Carr等人（2011）的统合分析中则指出，尽管个体反应可能不同，但分析结果表明，每公斤体重摄入0.3至0.5克碳酸氢钠可以在1分钟的400米短跑中将平均功率提高1.7％，即使在增加5个冲刺短跑后，仍能够增加0.6%的平均功率 (Carr, Hopkins & Gore, 2011)。 备注：在统计学中，效应值（Effect size）是量化现象强度的数值，其绝对值越大表示效应越强，也就是现象越明显。在比较平均数的情况下，效应值经常指的就是实验结束后，实验组与控制组之间「标准化后的平均差异程度」，依照惯例，effect size=0.2可解读为为差异程度小、=0.5为差异程度中等，=0.8为差异程度大。 对于重碳酸盐补充有正面结果的研究还包含：一项针对菁英自行车选手的研究发现，与安慰剂相比，重碳酸盐补充剂显著改善了4分钟的骑乘表现（Drilleret al., 2012）；在400-800米跑步等项目中运动能力的提高（Matson & Tran, 1983）；提高200米自由式男性优秀运动员的运动表现（Lindh et al., 2008）；改善3公里自行车计时测验的成绩（Kilding, Overton & Gleave, 2012）；显著提高23%的间歇跑步成绩，并减少团队运动男性运动员的运动强度（Marriott, Krustrup & Mohr, 2015）。 然而，并非所有研究都显示出重碳酸盐负荷增补有益。例如，使用0.5g / kg体重急性剂量的柠檬酸钠，显示可以在训练有素的大学女性跑步者中提高5km的表现，但同样的研究，调查人员未能在受过训练的男性跑步者身上找到同样的好处（Oopik et al., 2003）。澳大利亚针对游泳运动员的研究发现，与服用安慰剂相比，重碳酸盐负荷不会使200米自由式（持续时间约为2分钟）选手游出更快的成绩（Joyce et al., 2012）。另一项针对纽西兰橄榄球运动员的研究发现，重碳酸盐负荷在橄榄球专项技能方面的表现没有差异（Cameron et al., 2010）。上述研究中发现的差异可能解释为：精英运动员已经具有增强的肌肉缓冲能力，因此比起休闲运动员较少获得重碳酸盐的好处。 众多的重碳酸盐负荷研究显示出相互矛盾的结果。使得难以得出肯定结论的一些因素是所使用的剂量、摄入的时间，所使用的运动方案的类型，通过重碳酸盐负荷获得的碱量，以及所研究的受试者或运动员的训练状态。 大部分的研究显示重碳酸盐负荷可能不会改善持续10至30秒的高强度运动的性能；但是可以增强120至240秒的运动性能。会导致高浓度血乳酸的运动型态会对重碳酸盐负荷的反应最敏感，运动事件的代谢需求决定了重碳酸盐负荷的潜在影响。由于其可能通过增补来缓冲糖酵解反应代谢产物，因此缓冲剂的使用在高强度间歇（最大运动和次大运动）或无氧运动模式中可以看到效果，当运动至力竭时可以看到最大的效果。这些运动需要较大的肌肉参与和更快的运动单位招募。试图采用重碳酸盐负荷法的运动员应考虑其所带来的益处与风险比（改善表现和肠胃不适），以及他们的运动模式或训练计划是否适合。
由于有氧运动员在比赛期间会以乳酸阈值或高于乳酸阈值的强度运动，因此使用「重碳酸盐负荷补充法」可促进乳酸从组织中流出，从而使肌内pH更有利于收缩，因此碳酸氢钠补充剂也被研究其对有氧耐力表现的影响。但研究中指出，相对于4分钟或更长时间的运动任务，这些研究发现是模棱两可的（Williams et al.,2013）。 研究显示，在下列运动赛事中，虽然主要为有氧运动，但在某些时候可能需要爆发性的的无氧能量，例如在终点附近的冲刺，其运动表现会提高。 ．在自行车测功计上执行4分钟的试验 ．1500公尺赛跑 ．3000公尺赛跑 ．5公里跑步机上跑步 ．30公里自行车试验 相反地，许多研究报告说，补充碳酸氢钠对其他有氧耐力测试没有显著影响，例如： ．在乳酸阈值运动30分钟后，以无氧阈值的110％运动至耗竭 ．1500公尺赛跑 ．30分钟的自行车试验
长期补充碳酸氢钠的研究较少。 Maughton等人（1999）以及Maughton和Thompson（2001）分别在5天和6天内为受试者提供每天每公斤体重0.5克的碳酸氢钠。在两种方案中，高强度自行车运动60秒期间的峰值功率增强。然而，在六天内透过补充，受试者累积了更多的运动量，并且在负荷的第二天之后即显示了这种效果。 部分研究针对单次急性补充碳酸氢钠后对于阻力训练的影响，发现能够增加重复次数（Carr et al., 2013; Duncan, 2014），或是提高男大学生的力量和肌肉耐力（Indorato & Daniel., 2016）。例如给力量运动员在运动前60 分钟内单次补充25克碳酸氢钠可以使深蹲平均增加（重复次数 +6.7、+27％）和卧推平均增加 （重复次数 +1.5、+6％）。这引入了一个长期补充的概念，碳酸氢钠或许可以提高阻力训练的适应性，并提高之后的运动表现。但这点还有待进一步的研究。
小苏打粉可作为烘培食品的膨发剂，在食品材料行就购买得到，一包450公克的食用小苏打粉只要新台币30元，如此便宜又好用的运动增补剂，在实务面的推行上却一直困难重重，主因是其口味咸涩并且有副作用。 要达到有益运动表现剂量的小苏打水和市售的苏打汽水口味完全不同，重碳酸盐负荷最常见的剂量为0.3-0.5g/kg，尽管0.5g/kg可能更有效，但剂量愈高往往与更高程度的副作用有关。例如一个体重60公斤的人，这相当于18-30克，以市售的《舒味思》苏打汽水来补充碳酸氢钠，要达到有效剂量必须喝23公升，330ml的铝罐汽水一共要喝71瓶。因此实际增补时多直接以小苏打粉加水食用。 在研究中，高剂量的小苏打粉有50%的机率可能导致肠胃道不适，例如打嗝、胃痛、胃痉挛、胀气、腹泻和呕吐、恶心以及因钠的保水作用而导致的体重增加。这些副作用可能会抵消小苏打粉带来的运动表现优势，并可能抵消同时服用的其他补充品的益处。此外，类似于肥皂水的风味也是令选手难以入口的原因之一。 当摄入每天每公斤体重0.3克时，血液碳酸氢盐浓度和pH值会在20-30分钟内增加。然而，在摄取后约90-120分钟观察到峰值。因此，在比赛前90-120分钟摄取碳酸氢钠可能是有效的。 可参考的几种增补方式如下： ．单次补充：在进行无氧相关训练/比赛前 1 至 2 小时摄入0.2-0.3g/kg ．分次补充：在30-180 分钟内，分成数次摄取（总量相同） ．分日补充：赛前5-6天，以0.5g/kg体重，分成4-5个相等的剂量，并且在比赛前全天以每3-4小时补充一次频率摄取 ．对于非运动员，使用更合理的剂量例如5-10克，仍可有对于健康的益处（例如代谢率的增加或减弱代谢性酸中毒），并且可能更实用。可采用每天摄取2次、每次摄取5克、持续5天。 备注：由于剂量是参考体重所制定，肥胖可能导致错误的高剂量口服。如果您不在正常或超重的BMI范围内（18.5~27），请根据您的“理想体重”来估算口服剂量。
摄取的方法很重要，因为过高的剂量或快速摄入会由于碳酸氢钠和胃酸之间的中和反应而导致胃部不适，可能会在1小时内引起胃痛和恶心。 1. 单次高剂量的重碳酸盐可能导致胃和肠道不适，因此第一剂量应用低一点的剂量（0.2 g/kg）或一半的剂量开始，以评估肠胃耐受性。 2. 碳酸氢钠以0.1至 0.15 g/kg体重的连续剂量摄入2至5天，并搭配与少量富含碳水化合物的粉或膳食、零食，可以减少副作用。 3. 如果是几天内有好几场高强度比赛，可以尝试在赛期前1-3天的过程中服用0.5g/kg/天，然后在比赛开始前12-24小时停止。 4. 每天服用3-4次小剂量，这对于在同一天或几天内有多个事件的运动员来说可能是最好的。 5. 肠道的不适可能与高钠负荷有关，其可以吸引更多的水进入肠道。在负荷期间摄取大量的水可以减轻一些或大部分的痛苦，运动开始前60-90分钟应至少饮用500毫升水，并在休息期间缓慢地啜饮，使身体吸收碳酸氢钠，以尽量减少胃肠道症状。 6. 以胶囊方式增补，减少胃部不适。
碳酸氢钠胶囊，可减少胃部不适
．如果是参加持续1-7分钟的高强度运动或比赛，可能重碳酸盐会带来好处，例如：短距离和中距离的游泳、跑步和划船比赛；或者涉及多次竞争、多次冲刺的比赛，例如：团队运动、技击项目、网球、羽球、足球、橄榄球。 ．运动由于心肺系统或由于中枢神经系统的力量产生（例如，单次冲刺或精英赛艇运动员划船），似乎不能从补充的碳酸氢盐中可靠地受益。 ．科学证据显示，控制肌肉细胞酸度的天然缓冲系统在女性中比男性低约20％，这使得重碳酸盐负荷对女性运动员能有更大的益处。 ．有趣的是，显示出最大机能增进作用的是那些开始时pH值稍低但在碱负荷后有显著增加的受试者。因此，当受试者对碱负荷最敏感时，其性能增强最大。 但是，最佳补充策略需要个体化，重碳酸盐带来副作用的风险很高，所以您应该先在训练中尝试过，找到适合自己的剂量和补给方案，然后才能在比赛中使用它。 ．已经注意到碳酸氢钠（以输液注射方式）在患有恐慌症的人中引起惊恐发作。尽管口服补充剂尚未发现到这点，但在敏感人群中，碳酸氢钠可能引起惊恐发作。 ．在理论上，使用碳酸氢钠有可能诱发代谢性碱中毒的状态（急性中毒的危险），因此，使用时应不要超过建议剂量。 ．过量摄入碳酸氢钠会增加钾的排泄，并可能导致缺钾。富含钾的饮食应与慢性碳酸氢钠补充一起服用，例如：马铃薯、番薯、香蕉、番茄酱、西瓜、甜菜根、黑豆、毛豆、鲑鱼、南瓜、优格等。 ．由于碳酸氢钠的钠含量为27.3％，因此每100mg的碳酸氢钠约含有27mg钠，每茶匙就含有1,260毫克。尽管大约有25%的人可以迅速将钠排出体外，但这对于需要限制钠摄取量的高血压患者或是对高钠饮食敏感的人来说，可能仍然太高 。 ．在没有医生的监督下，高血压患者及肾功能受损的人群不应使用碳酸氢钠。
摄入后，柠檬酸钠迅速离解成钠和柠檬酸盐。然后柠檬酸盐从血液中排出，这导致电解质不平衡，通过碳酸氢盐的增加或H+的减少导致碱化。柠檬酸盐在肌肉中也起着重要的有氧代谢作用。用柠檬酸钠负荷可以增加与碳酸氢盐负荷相似或甚至略高于碳酸氢盐的血液碳酸氢盐水平。柠檬酸钠负荷（每公斤体重0.525 克）可以增加最大冲刺，但不如碳酸氢钠有效。其他研究显示柠檬酸钠的利用性（使用0.5 克/公斤体重）已显示出 3,000公尺跑步时间，5公里跑步时间和循环时间试验的更大改进。 在试图确定最佳剂量时，Maughton（1990）比较了每天每公斤体重0.1和0.5克的剂量，发现0.5克在1分钟循环内总工作和峰值功率的增加最大。然而，一些研究表明，每公斤体重0.3-0.5克没有引起过多的 *** 作用。有人提出，柠檬酸钠可能比碳酸氢钠引起更少的胃痛，但一些研究表明，对柠檬酸钠和碳酸氢钠，柠檬酸钠的低痛苦反应相似。 注意事项：柠檬酸钠为体外抗凝血药，其能与钙离子形成可溶但难电解的络合物——枸橼酸钠钙，而阻碍钙离子的促凝血作用。输入过量含有枸橼酸钠的血液会导致低钙血症，造成心功能不全。
气泡水 一般指的是天然气泡矿泉水，不含糖，因为来自天然的水源，通常含有矿物质。 人工的气泡水又称碳酸水（含H2CO3，英：Carbonated water），是在高压下将二氧化碳气体溶入纯水中的饮料，加压之压力比标准大气压力更强，使其增加溶解度，令二氧化碳溶入水中。当瓶盖打开，压力被释放，气体就变成汽泡，形成独特的泡沫口感，通常称为seltzer water。如果在seltzer water中在加入钠盐或钾盐中和酸性并模仿矿泉水的矿物味道，就成了club soda。 小苏打水 有时又称苏打水（英语：soda water）是用小苏打粉泡制而成的，小苏打粉的主要成分是碳酸氢钠，溶入水后会释放二氧化碳气体，此时的水溶液就叫小苏打水，小苏打水含有较高的钠成分，易产生沉淀而气泡水不会。 到此碳酸水的意思就不明确了，碳酸水有时又称苏打水、汽泡水，在英语中更有多种称谓，如sparkling water、bubbly water或者fizzy water等，其实都是相同意思。称之为「soda」只是英语中soda本身就有此意，和是否添加碳酸氢钠（NaHCO3）的小苏打水溶液并无直接对应关系。 碳酸饮料 （如汽水、可乐、沙士、雪碧等）都是添加二氧化碳的碳酸水，除此之外为了调味还会添加糖、磷酸、色素、咖啡因、香料等人工添加剂，ph值偏酸性，对运动族群并无碱化的好处。 备注：这些资讯仅供参考，它们不能替代营养师给出的适当医学诊断或饮食建议 。本说明仅供成年人使用，本文在发布时内容尽可能确保为最新证据，但不排除未来更进一步的证据可能推翻目前的结论。
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