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第7章 维生素和矿物质
对运动表现领域营养学的研究始于20世纪初，其主要关注支持运动员训练、运动表现和恢复的宏量营养素（碳水化合物、蛋白质和脂肪）。人们逐渐意识到饮食和体育活动在促进健康方面的协同作用，这激发了人们去探究微量营养素（维生素、矿物质及其他对生长或新陈代谢来说必不可少的物质）在促进健康、保持最佳身体机能和提高运动表现的生理过程中发挥的作用。微量营养素能够增强产生能量的代谢途径的活性、组织的生化适应性，并且能提高物质转运和代谢速率等。这些证据使人们对微量营养素和体育活动之间的交互作用产生了兴趣。与食物中蛋白质、碳水化合物和脂肪的含量（高达几百克）相比，食物中维生素和矿物质的含量很低（从几微克到几毫克不等）。然而，微量营养素在蛋白质合成中起着重要作用。微量营养素能够激活代谢过程中的复杂反应，使宏量营养素中的潜在能量用于体育训练和运动恢复。
膳食参考摄入量是指用来预防营养不足的推荐摄入量。营养不足会导致营养缺失，影响身体健康和功能。膳食推荐摄入量是一个能满足约98%健康人群需求的值，而适当摄入量（adequate intake，Al）则被设置得足够高，以防止营养不足的情况发生。膳食推荐摄入量是用通过严格的科学研究得到的数据计算出来的；相比之下，适当摄入量的科研依据相对欠缺。重要的一点是，在膳食参考摄入量中，仅有约三分之一的营养素考虑到了体育活动的影响（见表7.1和表7.2）。
本章简述维生素和矿物质在运动中为支撑生理功能发挥的生物学作用，重点说明微量营养素不足（或摄入过量）对运动表现的影响，明确微量营养素对体育活动中能量代谢的影响。
第1节 运动员的微量营养素需求
微量营养素包括维生素和矿物质，维生素是一种有机化合物（主要由碳原子组成），矿物质是一种以固体的形式存在的无机化合物。人体自身无法产生微量营养素，必须从食物和饮料中摄取。微量营养素参与构成生物活性化合物（通常是蛋白质）。微量营养素不是能量的直接来源，但是能促进碳水化合物、蛋白质和脂肪产生能量并被身体使用。微量营养素还可以输送氧气和二氧化碳、管理体液平衡以及预防氧化损伤。人体需要多种B族维生素（维生素B1、维生素B2、烟酸、维生素B6和泛酸等）和一些矿物质（铁、镁、铜和锌等）来促使破水化合物进行代谢并产生能量，从而为肌肉做功提供能量。与运动表现相关的维生素和矿物质的作用如图7.1所示。铁、铜、维生素B6、维生素B12和叶酸可以用来形成红细胞（RBC），并将氧气（O2）传输到肌纤维。锌主要用来去除运动肌中的二氧化碳（CO2），并将乳酸转化为葡萄糖。在肾上腺中，维生素C对于肾上腺素的产生是必需的，肾上腺素可起到促进脂肪组织释放游离脂肪酸（FFA）的作用。烟酸可以在运动中阻止释放游离脂肪酸。β胡萝卜素、维生素E、维生素C以及一些矿物质（锌、铜和镒）会中和活性氧（ROS）并防止肌肉和其他组织的自由基损伤。
评估最佳运动表现对微量营养素的需求，需要同时对营养素摄入量和营养状况的生化指标进行评估。然而，只有一小部分研究能达到这一标准。只依据自我报告的食物摄入量来确定营养状况会产生很多问题，因为人们会低估食物摄入量。评估微量营养素的摄入量是否充分应当依据DRI（膳食推荐摄入量或适当摄入量）。通常情况下，如果微量营养素的摄入量过低，会出现亚临床性的微量营养素缺乏，其主要表现为，与营养状况有关的生化指标降低及生理机能受到影响。图7.2展示了一些矿物质（维生素B2、铁、镁和锌）的亚临床性缺乏如何降低运动表现和影响运动表现的相关指标。如果不是过度损耗、吸收受限或者长期缺乏，一般情况下，不会出现明显的微量营养素缺乏或临床性微量营养素缺乏的症状。
第2节 维生素和运动表现
人体需要13种维生素。这些维生素分为水溶性维生素和脂溶性维生素。摄入充足的B族维生素（水溶性维生素）很重要，因为B族维生素能够确保最佳的能量供应，从而使人体很好地构建和修复肌肉组织。B族维生素复合物具有一些与运动有直接关系的重要功能，如能够促进运动中的能量供应，促进红细胞生成，参与蛋白质合成和组织（包括中枢神经系统）修复/维护。尽管维生素具有这么多重要的作用，但鲜有研究报道维生素能够增强运动员的身体机能。但是，一些维生素可能通过减少氧化性损伤来帮助运动员承受更高强度的必H练，帮助运动员在高强度运动中保持正常的免疫系统功能，或两者兼备。本节将详细讨论维生素在运动员饮食和运动表现提升方面的特殊作用。
小节2.1： 水溶性维生素
水溶性维生素共有9种（8种B族维生素和1种维生素C），其溶水性导致这些维生素不能在体内长时间存在。如果摄入过多的水溶性维生素，那么多余的维生素会通过尿液排至体外。
小节2.1.1： 维生素B1
维生素B1也被称为硫胺素。维生素B1的生物活性形式是焦磷酸硫胺素，其以辅酶形式参与碳水化合物和蛋白质代谢并产生能量辅酶是酶发挥作用时所需的小分子物质。在三羧酸循环中，它协助将丙酮酸转化为乙酰辅酶A（见图7.1），将α-酮戊二酸转化为琥珀酰辅酶A来产生能量，在运动中尤其如此。维生素E也会参与支链氨基酸的脱竣反应（去除一个二氧化碳基团），从而有助于肌肉产生能量。很多食物中都含有维生素B1，包括全谷物、强化谷物、面包、绿叶蔬菜、猪肉、葵花籽和橘子。
男性和女性的维生素a的膳食推荐摄入量分别是1.2毫克每天和1.1毫克每天。该膳食推荐摄入量与能量摄入也有关系，大约为每天0.5毫克每1000干卡。研究显示，女子体操运动员和摔跤运动员的维生素a的摄入量比膳食推荐摄入量要低一些。因此，通过限制饮食来达到体重标准的运动员似乎面临维生素B1摄入过少的风险。但是，目前缺乏关于维生素应摄入过少会带来负面影响的证据。一项经典的研究发现，年轻运动员膳食中的维生素B含量每天的变化没有给运动员的肌肉力量和跑步能力带来负面影响。对男性运动员的研究表明，维生素B1的摄入量（0.5毫克每天和5毫克每天）尽管会对维生素B1的相关生化指标产生影响（红细胞转酮醇酶活性减弱，焦磷酸硫胺素活性增强），但不会改变运动员的有氧耐力。其他研究发现，补充维生素B1能够改善相应的营养状况，但未能证明其给肌肉力量或运动表现带来益处。
小节2.1.2： 维生素B2
维生素B2也被称为核黄素。维生素B2在线粒体电子链传递系统中作为辅酶黄素单核昔酸和黄素腺瞟吟二核昔酸发挥作用。碳水化合物和脂肪分解后，这些酶会参与电子传递并生成ATP。维生素B6转化为活性形式时也需要维生素B2。维生素B2的食物来源包括奶制品、蛋类、全谷物及谷类食物、瘦肉、花椰菜、乳清蛋白和杏仁。
男性和女性的维生素B2的膳食推荐摄入量分别是1.3毫克每天和1.1毫克每天，或者每天摄入0.6毫克每1000千卡。通常情况下，运动员摄入的维生素B2是充足的，但是女性体操运动员除外。身体训练能够增加成人的维生素B2需求。训练过程中运动员的维生素B2水平会下降。在一项持续12周的代谢研究中，两组女性受试者每天分别摄入0.2毫克和0.6毫克的维生素B2，结果发现，尽管二者的维生素B2水平都下降了（红细胞谷胱甘肽还原酶活性减弱），但前者体重减轻了，而后者体重没减轻。虽然训练后峰值摄氧量的增加没有差别，但该研究并不是为了检测运动能力差异而设计的。19%的青少年运动员在刚参与研究项目时存在维生素B2水平较低的状况，但是在补充维生素B2（每天2毫克，每周补充6天，连续补充2个月）后，维生素B2的水平和体能水平都得到了提高。这一发现与先前观察到的在补充多种B族维生素后有氧耐力得到改善的研究结论相一致。
小节2.1.3： 烟酸
烟酸曾被称为维生素B3。这种B族维生素以烟酸和烟酰胺的形式存在。烟酸代谢后形成辅酶烟酰胺腺瞟吟核昔酸（NAD）和烟酰胺腺瞟吟二核昔酸磷酸（NADP）oNAD是碳水化合物、脂肪、蛋白质和糖原分解产生ATP的过程中的一种电子载体。NADP是磷酸戊糖旁路中的一种氢供体。富含蛋白质的食物是烟酸的最佳来源。鱼肉、家禽、全谷物制品、豆类、花生和额外添加营养素的食品都能提供充足的烟酸。
男性和女性的烟酸的膳食推荐摄入量分别是16毫克每天和14毫克每天。虽然烟酸是能量代谢的必需营养素，但是没有证据表明摄入超过膳食推荐摄入量的烟酸会带来益处。运动前摄入超过50毫克的烟酸将会阻碍脂肪动员，影响运动员有氧耐力的表现。
小节2.1.4： 维生素B6
维生素B6通常也被称为呲哆醇，该术语包含维生素B6的所有生物活性形式。食物中常见的维生素B6的形式有呲哆醇、呲哆醛和呲哆胺。磷酸呲哆醛是转化氨基酸酶的辅酶；它也是糖原磷酸化酶的辅酶，能调节运动中的糖异生和糖原分解。维生素B6通常存在于高蛋白的食物（家禽、鱼肉、小麦胚芽、全谷物制品和蛋类）中。其他的食物来源包括香蕉、大豆、生胡萝卜、花椰菜、菠菜和牛油果。
19至50岁的男性和女性的维生素B6的膳食推荐摄入量是1.3毫克每天，51至70岁的男性和女性的膳食推荐摄入量则增加到1.5至1.7毫克每天。大约三分之一的女性运动员和10%的男性运动员每天维生素B6的摄入量未达到膳食推荐摄入量。能量摄入少和食物种类少都会导致维生素B6摄入不足。一项针对男、女运动员的研究发现，5%至60%的运动员缺乏维生素B6。连续9天摄入不同剂量（2.3或22毫克每天）的维生素Be并没有造成男性运动员有氧耐力的变化。但是，由于尿液中维生素B6的排泄量增加，研究人员建议参加有氧耐力训练的成人每天摄入1.5至2.3毫克维生素B6，以保持充足的维生素B6供给。
小节2.1.5： 叶酸
叶酸是许多酶的辅酶，具有转运一碳团的作用，这对DNA合成和氨基酸代谢很重要。叶酸也可以促进细胞修复和生长，包括红细胞的形成。叶酸的食物来源包括绿叶蔬菜、额外添加营养素的谷类食品、谷物、坚果、豆类和啤酒酵母。即食谷类食品、面包和其他谷物制品也是叶酸较好的来源。
叶酸的膳食推荐摄入量为每天400微克的膳食叶酸当量（dietary folate equivalents，DFE）。1DFE相当于食物中1微克的叶酸、强化食品中0.6微克的叶酸或者叶酸补剂中0.5微克的叶酸。经常运动的男性叶酸摄入量充足，但是女性需要每天摄入130至364微克的叶酸。8%至33%的女性有氧耐力运动员的血浆叶酸浓度都较低。业余有氧耐力运动员的血浆叶酸浓度和同性别的对照组人群没有差异，前者平均为8.6纳克每毫升，后者为8.3纳克每毫升。对那些缺乏叶酸但不贫血的运动员而言，补充叶酸不能提升他们的运动表现。与服用安慰剂的血浆叶酸浓度偏低的对照组相比，血浆叶酸浓度较低（低于4.5纳克每毫升）的女性马拉松运动员通过补充叶酸（每天补充5毫克叶酸，连续补充10周）提高了血液指标，但是没有改善跑步能力、心肺功能或代谢反应。
小节2.1.6： 维生素B12
维生素B12也被称为钴胺素。钻胺素是所有呈现氟钻胺素生物活性的类咕琳的统称。钻胺素是一种辅酶，在DNA的形成过程中用来转移甲基，特别是和叶酸一起参与形成血红蛋白。多种动物制品中都含有维生素B12例如家禽、鱼类、奶酪和牛奶。
成人的维生素B12的膳食推荐摄入量是2.4微克每天。不偏食者的饮食中一般含有5至15微克的维生素B12.女性有氧耐力运动员维生素B12的摄入量较低，但是其他男性和女性运动员群体维生素B12的摄入量充足。如果不食用动物制品，维生素B12摄入量过低的风险就会加大。关于维生素B12能够提升运动表现的证据比较匮乏。早期研究已经明确，补充维生素B12不能够提升运动表现，即使连续7周每天补充50微克维生素B12，青少年男性运动员的跑步能力和做功能力也没有得到增强。此外，研究人员还对其他男性运动员进行了补充各种不同剂量维生素B12的实验（每天补充1毫克维生素B12，每周3天，连续6周；或者每天补充0.5微克维生素B12，连续补充6周），但是这些实验都无法证明补充维生素B12对力量和有氧耐力有裨益。
小节2.1.7： 其他B族维生素
泛酸是辅酶A的一种组成成分。辅酶A是三峻酸循环中用于产生能量的主要物质（见图7.1）。泛酸也与糖异生有。支生物素是参与氨基酸代谢和糖异生的辅酶。很多动物和植物制品中都含有泛酸，其中包括肉类、蛋类、豆类和全谷类。生物素的食物来源包括蛋黄、豆类、深色绿叶蔬菜、坚果。
泛酸和生物素的适当摄入量分别是5毫克每天和30微克每天。但是关于这两种B族维生素的通常摄入量和生化指标的数据却很匮乏。补充泛酸（每天补充1.8克，连续补充7天）对参与50千米计时赛的运动员的代谢反应和运动表现没有任何益处。现在也没有数据证明补充生物素能提升运动表现。
胆碱的功能多种多样，是神经递质（乙酰胆碱）的前体，是形成肌酸的甲基供体，还是脂质（磷脂酰胆碱或卵磷脂）的转运体。虽然运动（例如运动强度和运动时长）会不同程度地影响血浆胆碱水平，但是有证据初步表明，在长时间运动中定期补充胆碱会提升运动表现。但是，需要进行更多的研究来确定补充胆碱是否真的能够提升运动表现。
小节2.1.8： 复合维生素B
人们了解到B族维生素能够逐渐影响能量的新陈代谢，这使得人们开始研究补充多种维生素对提升运动表现的影响。针对经过良好训练的男性自行车运动员的研究发现，同时限制饮食中的维生素B1、维生素B2和维生素B6，会极大地降低其峰值有氧能力（大约降低12%）和最大功率（大约降低10%），并加速血乳酸积累（加速7%）。虽然没有证据表明哪一种维生素B会影响运动表现，但是该研究强调，人们需要将B族维生素看作实现最佳运动表现的必要物质。
小节2.1.9： 维生素C
维生素C也被称为抗坏血酸。维生素c具有多种能够影响运动表现的生物功能。虽然维生素C不会直接影响酶的作用，但是人体需要使用维生素C来合成儿茶酚胺和肉碱，肉碱可以将脂肪酸转运到线粒体中来产生能量。维生素C可以减少无机铁在肠道中的吸收，也可以作为一种强有力的抗氧化剂从其氧化的副产品中再生成维生素E。抗氧化剂是一种能够预防由自由基引起的损伤的物质。自由基通常是含氧的高反应性化学物质，当分子共价键断裂使公用电子分属于两个原子时，就产生了自由基——这一过程叫作氧化。维生素C的食物来源有水果和蔬菜（特别是柑橘类水果和绿叶蔬菜），例如花椰菜、土豆、西红柿和草莓。
男性和女性的维生素C的膳食推荐摄入量分别是90毫克每天和75毫克每天。生理应激会使人体增加对维生素C的需求。虽然很多运动员都摄入了充足的维生素C，但是10%至30%的男性大学生运动员和女性有氧耐力运动员的维生素C摄入量低于维生素C的膳食推荐摄入量，且高达15%的运动员的血浆维生素C浓度都较低。在一项经典研究中，研究人员发现，血浆维生素C的浓度较低会影响运动表现。两组青少年受试者都存在维生素C摄入量较低的问题，其中对照组受试者使用安慰剂进行治疗，而实验组受试者补充维生素C（连续4个月每天补充100毫克维生素C）。结果发现，实验组受试者的做功能力增强了48%，而对照组受试者的做功能力仅增强了12%。缺乏维生素C的成人在补充维生素C（500毫克每天，共2周；或膳食推荐摄入量水平，共8周）后，其跑步的效率和有氧功率都得到了极大的提升。
小节2.2： 脂溶性维生素
维生素A、维生素E、维生素D和维生素K与膳食脂肪的来源有关，并且存储在脂肪组织中。这些脂溶性维生素在能量产生过程中不直接发挥作用（见表7.1和表7.2）。目前没有证据表明维生素K和运动表现有关系。
小节2.2.1： 维生素A
维生素A的生物活性形式是视黄醇，它可以由β-胡萝卜素（一种维生素原）形成。维生素A在保护上皮细胞免受损伤和保护视力方面起着重要作用，并且有助于维持正常的免疫功能。在运动中，维生素A主要被用作一种抗氧化剂。维生素A的食物来源包括黄油、奶酪、蛋类和强化牛奶制品。胡萝卜素是视黄醇的前体，主要存在于橙黄色的蔬菜和水果以及深色绿叶蔬菜中。
维生素A有多种化学形式（视黄醇、β-胡萝卜素和类胡萝卜素），这些形式的膳食推荐摄入量都与维生素A相同。该膳食推荐摄入量用视黄醇当量（RE）表示。男性和女性的维生素A的膳食推荐摄入量分别为900RE或4500IU和700RE或3500IU。通常情况下，运动员报告的维生素A的摄入量会超过维生素A的膳食推荐摄入量。长跑运动员、专业芭蕾舞演员、女性大学生运动员和男性大学生运动员的维生素A摄入量都比较充足。针对青少年和年轻成年运动员（摔跤运动员、芭蕾舞演员和体操运动员的研究发现，运动员的维生素A的摄入量仅为膳食推荐摄入量的30%至40%，原因是这些项目的运动员限制膳食脂肪摄入。与之相对，另外有一些研究报道，青少年体操运动员和芭蕾舞演员能够摄入充足的维生素A。对不同国家运动员的调查没有发现血浆视黄醇值较小，但摄入量的分布范围较广。有关维生素A补剂对运动表现的作用的研究还不多。在早期的一项研究中，男性运动员先保持6个月的低维生素A摄入量，再进行为期6周的维生素A补充，结果显示，这些运动员的跑步能力没有发生变化。
小节2.2.2： 维生素E
维生素E有时也被称为α生育酚，不过它只是维生素E家族8个同分异构体中的一个。人们通常所指的维生素E是指天然存在的生育酚和生育三烯酚的化合物，其中α生育酚被认为是最具生物活性的。维生素E是细胞膜的抗氧化剂，可以防止氧化应激。膳食维生素E的主要来源包括蔬菜、坚果、全谷类食物、小麦胚芽和花生酱。
成人维生素E的膳食推荐摄入量为15毫克每天。研究表明，运动员通过膳食和补剂摄入了充足的维生素E。但是，如果只考虑维生素E的膳食来源，53%的大学生运动员、50%的青少年体操运动员和38%的芭蕾舞演员摄入的维生素还不到膳食推荐摄入量的70%。运动员的平均维生素E摄入量为膳食推荐摄入量的77%，而作为对照组的久坐人群的维生素E的摄入量为膳食推荐摄入量的60%。这意味着进行身体锻炼的人群和久坐不动的人群的维生素E的摄入量相似，但久坐人群的维生素E摄入量稍低。
补充维生素E对运动表现的影响尚不清楚。连续6周每天补充400毫克的维生素E对男性青少年运动员在1600米跑、台阶测试、400米游泳测试和体能测试中的运动表现没有任何影响。同样，连续85天、每天补充1200IU的维生素E对男性大学生游泳运动员的做功能力和肌肉力量，连续50天、每天补充800毫克的维生素E对冰球运动员的峰值摄氧量，连续6个月、每天补充600毫克维生素E对竞技游泳运动员的有氧耐力和血乳酸反应，连续6周、每天摄入400毫克的维生素E对男女游泳运动员的体能测试、功率自行车心肺功能测试以及400米游泳测试都没有效果。由此可知，补充维生素E不会提升运动表现。类似地，优秀自行车运动员连续5个月补充维生素E（400毫克每天）也没有提升运动表现。与补充安慰剂的对照组相比，在高原环境下补充维生素E（400毫克每天，连续10周）的男性在运动中的乳酸水平低于安慰剂组。单独或与维生素C组合补充维生素E的一个潜在益处是可以减少氧化应激的发生。这些抗氧化剂组合物对运动表现的效果还无法确定。
小节2.2.3： 维生素D
维生素D有时也被称为胆钙化醇。目前，关于评估维生素D的状况的指南建议测量血清25羟基维生素D的状况，这是循环中维生素D含量最高的代谢物。维生素D的状况的分类基于其在钙利用和骨骼健康方面的核心作用。血清25羟基维生素D浓度指南如下：低于或等于30纳摩尔每升表示缺乏的风险增加，高于30纳摩尔每升且低于50纳摩尔每升表示充足，50至100纳摩尔每升表示最佳，高于150纳摩尔每升表示过量或有毒。维生素D的食物来源包括强化牛奶制品、蛋类、金枪鱼、鞋鱼、鲤鱼、牡蛎、虾和鲑鱼。此外，晒太阳也会促进维生素D的合成。对成年人而言，每天摄入15微克维生素D就足够了，摄入100微克就属于过量了。鉴于维生素D在非骨性组织中的生理作用，美国内分泌学会将维生素D的累积摄入量（饮食加补剂）提高至1500IU。
虽然维生素D的主要作用是促进钙吸收和骨骼代谢，但维生素D受体广泛分布在有核细胞（特别是骨骼肌）中，这表明维生素D会在肌肉力量和功能方面发挥作用。缺乏维生素D的老年女性（血清25羟基维生素D浓度＜20纳摩尔每升）补充维生素D（4000IU每天，持续4个月）后，1型和2型肌纤维体积显著增加了，肌纤维中维生素D受体的表达也增加了。骨外维生素D缺乏的迹象包括肌肉骨骼疼痛和神经肌肉功能障碍。老年人血清25羟基维生素D浓度过低（＜40纳摩尔每升）会导致下肢力量减弱的问题。患有维生素D缺乏症的住院患者和老年人，在补充了一系列治疗剂量的维生素D（每天补充1000IU至每月单剂量补充150000IU，持续6至12个月）后，在不依靠体能训练的情况下，下肢力量显著增强16%至25%，步行速度提高17%。一项针对抗阻训练与维生素D对老年人骨骼肌健康及功能的影响的荟萃分析研究显示，补充维生素D显著增强了抗阻训练对增强下半身肌肉力量的作用，而进行抗阻训练并同时补充维生素D则显著改善了下半身肌肉力量和运动功能指标；补充维生素D后，之前维生素D水平较低的人群，其力量增强的效果最明显。但是，如果没有更详细的临床研究，就无法得出有关维生素D的补充剂量（营养或治疗）和持续时间的结论。
运动员生理机能和竞技表现巅峰的相关数据呈周期性变化，且峰值与维生素D水平一致。坎内尔（Cannell）及其同事观察到，当维生素D水平达到峰值时，运动表现达到峰值；当维生素D水平处于最低时，运动表现也下降至最低点。总的来说，那些在室内训练和比赛的运动员如果不接受阳光照射，就会面临着维生素D水平过低的风险。
维生素D缺乏症在全世界成年运动员中很普遍J患病率为26%至90%。维生素D缺乏会导致2型肌纤维萎缩。因此，它与肌肉力量和力量受损有关。然而，运动员补充维生素D对运动表现的影响并不一致。尽管都是低维生素D水平状况，但其调节因素错综复杂。这些因素包括不同的持续时间（8天至4个月）、不同的补充剂量（每天600至5000IU）、运动员的种族差异、维生素D受体的遗传差异、日照（紫外线）暴露差异、不同的维生素D膳食摄入量，以及缺乏标准化的身体机能评估措施。但是，一致的观察结果是，维生素D水平低（＜40纳摩尔每升）的运动员通常对每天补充维生素D（600IU或15mg）有更积极的反应。
男性和女性优秀运动员补充维生素D可以改善体内维生素D水平。维生素D充足（血清25羟基维生素D浓度＞75纳摩尔每升）、缺乏（血清25羟基维生素D浓度＜50纳摩尔每升）和不足（血清25羟基维生素D浓度为50至75纳摩尔每升）的运动员被随机分组，将接受为期一年的口服维生素D补剂（每天440、1100或2200IU）摄入实验。若每天补充2200IU，3个月后，维生素D缺乏和不足的运动员的血清25羟基维生素D浓度显著升高，且大于75纳摩尔每升。这些运动员之前平均每日从膳食中摄取的维生素D只有168IU，大大低于其每日推荐摄入量600IU。
维生素D对优秀运动员的增益效果使研究人员开始对该营养素的超剂量使用产生兴趣。大约60%的俱乐部运动员被发现缺乏维生素D（血清25羟基维生素D浓度＜50纳摩尔每升），然后他们参与了为期6周和12周治疗剂量的维生素D（每周20000或40000IU）及安慰剂对照研究。运动员的血清25羟基维生素D浓度在6周内达到充足水平（＞75纳摩尔每升），但在12周时其身体机能指标没有得到改善。具有最佳血清25羟基维生素D浓度（平均值为86纳摩尔每升）的运动员，在12周内每周补充35000IU或70000IU的齐!］量，平均每日齐I」量为5000或100001U，这大大超过了累积摄入量（饮食加补剂）的安全上限，美国内分泌学会建议累积摄入量的范围为1500IU到保持骨骼健康所需的4000IU或8000IU。在补充期间，运动员的血清25羟基维生素D浓度显著升高，补充中等剂量组的血清25羟基维生素D浓度在停止补充后6周恢复至基础水平；但在补充了较大剂量的运动员中，血清25羟基维生素D浓度仍偏高。血清24，25羟基维生素D（血清25羟基维生素D的代谢物）的水平在两个补充组中均显著升高，但在摄入中等剂量的维生素D的运动员中有所下降。血清24，25羟基维生素D浓度升高会阻断维生素D受体，损害血清1，25-二羟基维生素D2的生理作用，并损害骨骼肌功能。在两个补充组中，运动员的甲状旁腺激素浓度显著升高，这表明维生素D补充水平过高会带来负面影响。
证据表明，中老年女性长期补充治疗剂量的维生素D，跌倒率会增加。与安慰剂组相比，每年补充500000IU（约1370IU每天）剂量的老年女性，跌倒率增加15%，骨折率增加26%。一项为期12个月的分级维生素D补充研究表明，与补充低齐I」量（400至800IU每天）和高剂量（3200至4800IU每天）的维生素D所导致的跌倒率（分别为60%和72%）相比，补充中等剂量（1600至3200IU每天）的维生素D的跌倒率（21%）显著降低。这些发现强调，在使用维生素D补剂以维持运动员和老年人的骨骼肌功能时需要谨慎。
新出现的证据表明，补充维生素D对剧烈运动后的恢复有益。例如，未经训练且具有低维生素D水平的健康成人（血清25羟基维生素D浓度约30纳摩尔每升）使用单腿进行了一次剧烈运动，在运动后立即（以及在之后的3天内）评估了其肌无力（指运动腿和未运动腿的单腿等距力量之间的差异）情况，结果表明，肌无力与血清25羟基维生素D浓度呈显著负相关。血清25羟基维生素D浓度低的业余男性运动员每天随机服用4000IU的维生素D补剂或安慰剂，连续服用35天，并进行了一次等距向心跳跃实验。结果表明，补充维生素D增强了运动员峰值等距力量的恢复，并减少了即刻和延迟性（2天和3天）肌肉损伤生物标志物的增加，而对主观的肌肉酸痛没有影响。欧文斯（Owens）及其同事进行了一项对照研究，研究对象是血清25羟基维生素D浓度低（＜30纳摩尔每升）并且每天补充4000IU维生素D或安慰剂的男性，研究持续了6周，然后这些男性进行了损伤性膝关节伸肌运动。他们证实，在接下来的7天内补充维生素D可促进峰值功率恢复；并通过肌肉损伤模型和从其他血清25羟基维生素D浓度低的男性中提取的肌肉活检样本，证实了在提高血清1，25-二羟基维生素D2浓度的情况下，补充维生素D能改善肌肉再生水平。这些观察结果加深了人们对维生素D补剂对维生素D水平低的人群的潜在价值的认识。
第3节 矿物质和运动表现
矿物质是以固体形式存在的无机元素。钠、钾、氯、钙、磷、镁和硫都是常量元素，因为它们的推荐摄入量超过了100毫克每天，而且这些矿物质在人体内的含量超过5克。人体内的常量元素水平受激素调控。铁、铜、铝、锌和硒是微量元素，因为这些矿物质的推荐摄入量低于100毫克每天。人体内有精确的吸收和排泄机制来控制细胞内的微量元素的含量。氟、硼、碘、镒和铝等是超微量元素，因为它们的推荐摄入量低于5毫克每天。
与维生素的情况不同，有越来越多的数据表明，一些矿物质的摄入量过低，会给身体表现带来不利影响。但是，关于运动表现与铜、磷、硒、碘、铝、钾和氯化物等矿物质的摄入量与状态之间的相互作用的研究还很匮乏。因此，本节重点介绍矿物质的膳食参考摄入量发布后的一系列发现。
小节3.1： 常量元素
矿物质分为常量元素和微量元素。人体内矿物质的含量大约占体重的4%。人体内常量元素的含量比微量元素的含量高。常量元素包括钠、钾、氯、钙、磷、镁。
小节3.1.1： 钠、钾和氯
这些矿物质主要以电解质的形式存在于体液中。钠是一种主要存在于细胞外的阳离子，用来保持体液平衡、酸碱平衡和维持神经功能。钾是一种主要存在于细胞内的阳离子，用来调节体液平衡、神经到肌肉间的信号传递、肌纤维中的能量利用和ATP的产生。氯是一种主要存在于细胞外的阴离子，用来保持体液平衡和完成神经脉冲传递。钠和氯存在于大部分食物中，钾主要存在于水果、蔬菜、奶制品、肉类中。
钠、氯和钾用来调节体内液体空间之间的体液交换，能够很好地管理细胞和外部体液环境之间的营养物质与废弃物的交换。钠的推荐摄入量取决于运动中的出汗速度和钠流失的情况。例如，在每天进行两次训练的训练营中，美国大学I级联赛的橄榄球运动员的钠流失情况各不相同。具体来讲，有热痉挛史的橄榄球运动员通过出汗流失的钠是那些没有热痉挛史的运动员的两倍。对于大多数没有热痉挛史的人，达到钠的适当摄入量（1.5克每天）就足以维持钠平衡。
小节3.1.2： 钙和磷
钙和磷主要用来形成骨骼，而且超过90%的钙和磷都存在于骨骼中。钙是神经传导、肌肉收缩以及糖原合成和分解所必需的。磷作为DNA、ATP.磷酸肌酸和2，3-二磷酸甘油酸（2，3-DPG）的组成成分存在于每个细胞中，2，3-二磷酸甘油酸在运动期间调节向肌肉释放的氧气。钙和磷的膳食来源包括奶制品、花椰菜、甘蓝、萝卜叶、坚果和豆类。
成年人钙的适当摄入量为每天1000毫克。成年男性和成年女性磷的膳食推荐摄入量均为每天700毫克。关于钙补剂对运动员的影响的临床研究很少。在进行研究的时候，研究人员为受试者提供一定剂量的钙或磷，这个剂量比钙或磷的适当摄入量或者膳食推荐摄入量要高一点。
在一项研究中，受试者连续4周每天都摄入35毫克每千克体重的钙，同时每天进行90分钟的有氧耐力训练，每周训练5天。在训练前后，研究人员分别测试了其总睾酮和游离睾酮水平。4周后，那些只参加训练的运动员与参加训练并补充钙的运动员的总睾酮和游离睾酮水平差别并不明显。有关磷补剂的科学文献较多，但是大部分已发表的研究结果都认为补充磷不会增强有氧耐力。
小节3.1.3： 镁
人体内60%的镁存在于骨骼中，只有一小部分镁存在于软组织中，这些镁是300多种酶的组成成分。镁能够调节许多生理过程，包括作为三磷酸腺昔酶和2，3-DPG的组成成分参与能量代谢和糖异生。含有镁的食物包括水果、蔬菜、坚果、海产品、全谷物产品和奶制品。一些瓶装水和硬水中也含有镁。
男性和女性镁的膳食推荐摄入量分别为400毫克每天和310毫克每天。有关运动员膳食的研究发现，男性运动员镁的摄入量等于或大于膳食推荐摄入量，但是女性运动员镁的摄入量只有膳食推荐摄入量的60%至65%。不考虑性别因素，按体重分级别的运动员往往没有通过膳食摄入充足的镁（小于膳食推荐摄入量的55%）。然而，当运动员在无监督情况下就餐时，他们的镁的摄入量就会超过膳食推荐摄入量。
在剧烈运动后，人体内镁的流失速度会加快。相较于对照组或不运动的情况，高强度的无氧运动导致运动当日尿镁流失增加21%，第二天即恢复到运动前的水平。尿镁含量与运动导致的缺氧有关，缺氧程度可以通过运动后过量氧耗和血乳酸浓度来评估。因此，当糖酵解代谢占主导时，需要更多的镁。
竞技运动员补充镁可以优化细胞功能。如果女性竞技运动员的血镁浓度为正常范围的下限值，那么与只补充安慰剂的运动员相比，每天补充镁（每天360毫克，连续3周）的运动员在训练后的血清总肌酸激酶水平更低。研究人员在给血镁浓度偏低的一组女子赛艇运动员连续4周补充镁（每天360毫克）后发现，与安慰剂组相比，实验组在力竭性赛艇测试中的血乳酸浓度和摄氧量都下降了。在为期7周的抗阻训练中，在日常膳食外额外补充镁的年轻男性运动员的腿部力量增幅明显高于安慰剂组。
膳食镁的变化会影响人体内镁的含量和个体的运动表现。支与镁摄入量充足（320毫克）的女性相比，镁摄入量不足（180毫克）的女性体内的镁存储量（摄入量一流失量）为负数，且镁的生物标志物（红细胞数量和肌镁浓度）也呈下降状态。在次最大强度运动中，镁摄入量的减少会增加心率（每分钟增加10次），降低做功效率（降低10%）。
小节3.2： 微量元素
根据定义，微量元素是在土壤、植物和动物中以较低浓度天然存在的化学成分。虽然与常量元素相比，人体对微量元素的需求量要小得多，但是微量元素（也称为微量矿物质）对保持最佳的健康状态和运动表现而言是不可或缺的。
小节3.2.1： 铁
这种金属元素对于氧气输送和细胞使用所需的化合物的形成至关重要。血红蛋白是最主要的含铁化合物，能够将氧气输送到细胞。细胞的含铁化合物包括肌红蛋白、细胞色素和三竣酸循环中的一些酶（顺乌头酸酶、NADH脱氢酶和琥珀酸脱氢酶）。约30%的铁存储在组织中，70%的铁参与氧代谢。铁的食物来源包括在动物肉制品中发现的血红素蛋白（血红蛋白和肌红蛋白）。非血红素铁的来源包括果干、蔬菜、豆类、全谷物食物和强化谷类食物。血红素铁相较于非血红素铁来说更易于被人体吸收和使用（10%至35%和2%至10%）。膳食成分基本不会影响血红素铁的吸收，但是会影响非血红素铁的吸收。肉类蛋白质和维生素C能促进非血红素铁的吸收。丹宁酸（主要存在于茶叶、酒和一些食物中）、钙、多酚和植酸（主要存在于多谷类食物中）等会影响非血红素铁的吸收。
男性和女性铁的膳食推荐摄入量分别是8毫克每天和18毫克每天。男性运动员通常能够摄入足够的铁。但是，有氧耐力运动员或需要保持较轻的体重的女性运动员（如芭蕾舞演员和体操运动员）的铁的摄入量要比铁的膳食推荐摄入量少。补充铁剂的女性运动员的铁的摄入量往往超过了推荐量。铁摄入量过低是女性缺铁的主要原因，经期铁流失会使这一问题更加严重。
缺铁的发生是分阶段的。早期阶段为组织中的铁储备减少，其特征是血清铁蛋白浓度下降（＜12微克每升）和总铁结合力增加（＞400微克/分升），这一现象发生于20%至37%的女性运动员身上。虽然在临床上把低于12微克每升的血清铁蛋白浓度视为铁损耗的临界值，但是女性运动员缺铁的临界值范围通常界定为20至35微克每升（至少在实践中如此）。低血清铁蛋白浓度提示人体需增加对铁的吸收。接下来发生的是红细胞中的铁含量降低，细胞的转铁蛋白受体数量增加，以及之后转铁蛋白受体的数量在血清中增加。可溶性血清转铁蛋白受体（sTfR）浓度的升高（＞8.5毫克每升）意味着功能性铁缺乏。这个阶段发生在真正的缺铁性贫血之前，是缺铁的第二阶段，也叫作功能性铁缺乏（IDNA）或非贫血性铁缺乏。缺铁的最后T阶段是贫血，血红蛋白浓度降低（男性和女性体内的血红蛋白浓度分别低于130克每升和120克每升）。贫血是J旨红细胞数量减少导致输送组织的氧量减少。贫血的发生率在女性中为5%，在女性运动员中为5%至12%，在女孩（无论她们是否参与运动）中为6%。女性和男性运动员的功能性铁缺乏发生率分别为15%至35%和3%至11%。
由于感染和炎症直接影响各个指标（例如降低血清铁浓度和铁蛋白浓度），因此人体铁状态的评估涉及多种血液生化指标。多种生物标志物（红细胞原吓琳、红细胞分布宽度、平均红细胞体积、转铁蛋白饱和度和血清铁蛋白）用于确定铁状态的改变。然而，对运动员来说，评估指标应包括血清铁蛋白、血红蛋白和转铁蛋白。
贫血会导致峰值摄氧量、做功能力和有氧耐力下降，血乳酸增加。补铁可以修复这些损伤。但是关于IDNA对运动表现和代谢的影响也存在很多争议。研究人员开展了一项为贫血的女性运动员补充铁剂的实验，虽然实验结果显示，在运动期间，其血清铁蛋白增加和乳酸减少，但其运动能力没有得到改善。而其他关于青少年女性运动员和贫血女性的研究却表明，补铁能够提升有氧耐力和峰值摄氧量。有一个因素可以解释实验结果的不一致性，那就是炎症的混杂效应降低了循环铁蛋白水平。急性运动会增加促炎细胞因子［尤其是白介素6（IL-6）］的表达，从而促进肝脏合成和释放铁调素。高循环铁调素水平会增加肠黏膜细胞和巨噬细胞内铁的储备，从而导致可用铁不足以支持身体活动的需求。
越来越多的证据表明，补铁对功能性铁缺乏人群的运动表现有裨益。在有氧训练期间，功能性铁缺乏的女性补铁（8毫克每天，连续6周）后，其可溶性血清转铁蛋白受体显著减少，铁蛋白明显增加，而血红蛋白没有任何变化。虽然两组受试者都缩短了骑行时间，但是与安慰剂组相比，补铁组完成15千米计时赛的时间缩短了而且血乳酸也减少了。此外，与只补充安慰剂的女性相比，功能性铁缺乏（sTfR浓度＞8.5毫克每升）的女性在补铁（8毫克每天，连续10周）和进行功率自行车训练后，以更高的功率和更低的耗氧量百分比缩短了完成15千米计时赛的时间。类似地，与安慰剂组相比，在补铁（10毫克每天，连续6周）后，功能性铁缺乏的女性在膝关节伸肌运动中的肌肉疲劳感减弱了。补铁（30毫克每天，连续6周）显著提高了随机分配到补剂组或安慰剂组的IDNA（血清铁蛋白浓度＜12微克每升，sTfR浓度＞8.0毫克每升）的男女运动员的能量效率。DR小组总结发现，定期进行有氧耐力训练会将铁损耗增加到3毫克每天。因此，定期参加有氧耐力训练的个人应该增加30%至70%的铁摄入量，以此来补充损失的铁。
小节3.2.2： 铜
铜元素参与构成多种酶，其功能包括摄取非血红素铁和形成血红蛋白（血浆铜蓝蛋白）及在线粒体中产生能量（细胞色素C氧化酶）。铜还可以用作抗氧化剂（超氧化物歧化酶）。尽管铜有可能会影响个体的运动表现，但是没有确切证据表明铜摄入不足就会影响个体的运动表现。铜广泛分布在各种食物中，坚果、豆类、全谷物食品、甲壳类动物和动物内脏中铜的含量较高。成年男性和女性铜的膳食推荐摄入量均为900微克每天。
小节3.2.3： 锌
锌存在于身体的各个组织中，是100多种酶的组成成分。含有锌的酶参与能量代谢，包括氧气一二氧化碳传输（碳酸醉酶）和乳酸代谢（乳酸脱氢酶）；还能控制大量营养元素的分解和合成、生长和发育、免疫功能和伤口愈合。锌的食物来源包括海鲜、肉类、黑眼豌豆、白豆、全谷物产品和强化谷物食品。蛋白质含量高的饮食中也含有大量的锌。富含纤维和植酸的食物会降低锌的利用率。
通常情况下，经常运动的成年人的锌的摄入量可以达到膳食推荐摄入量的标准值（成年男性和成年女性分别为11毫克每天和8毫克每天）。女性有氧耐力运动员和体操运动员的锌摄入量仅达到膳食推荐摄入量的临界值，部分原因是这些女性运动员需要限制食物的摄入。锌状态是衡量运动表现的一个指标。25%的男性长跑运动员的血清锌水平低于正常值，且与训练距离呈负相关。对有氧耐力运动员和跑步者的调查显示，20%至25%的个体血清锌水平偏低，而对照组（按性别匹配）的血清锌水平偏低者只有13%。
越来越多的证据表明，锌水平低会影响运动表现，因为锌能够增强机体的肌肉收缩能力。与安慰剂组相比，补充锌后中年妇女的肌肉力量和耐力都得到了增强。因为这些肌肉功能依赖于快收缩糖酵解型肌纤维的募集。补充锌可以增强乳酸脱氢酶的活性。乳酸脱氢酶是一种锌依赖性酶。摄入低量锌的男性受试者与摄入足量锌的运动员相比（1毫克每天与12毫克每天），前者体内的血清锌水平、锌储备以及上下肢肌肉力量均显著降低。与同年龄、同性别的对照组相比，青少年体操运动员体内的血清锌水平有所降低，且一半运动员表现为亚临床性缺锌。体操运动员的血清锌水平与内收肌力量呈正相关。与血清锌水平正常的运动员相比，血清锌水平低的优秀男性足球运动员在功率自行车测试中最大输出功率较小且血乳酸浓度较高。相关生理机制是，补充锌可以显著降低运动对红细胞流变性的影响，以此来增加运动中肌肉的灌注血流量。饮食中锌含量偏低（3至4毫克每天）的男性运动员在长时间次最大强度运动中的通气量上升，氧摄取量减少，二氧化碳排出量减少，且呼吸气体交换率下降。低锌饮食会导致血清锌水平降低和锌储备减少。低锌饮食还将导致红细胞中的碳酸酊酶（锌依赖性酶）的活性减弱。
小节3.2.4： 硒
硒以硒蛋白的形式存在并发挥其生物学作用，包括保护细胞免受氧化损伤（通过谷胱甘肽过氧化物酶催化谷胱甘肽）。硒和维生素E一起作为抗氧化剂。关于硒能改善运动表现的证据比较匮乏。硒与饮食中的蛋白质含量有关。富含硒的食物包括海产品、肉类、全谷类食物、麦效和一些蔬菜（如花椰菜）。成年男性和成年女性硒的膳食推荐摄入量均为55微克每天。
小节3.2.5： 铭
新的证据表明，铭能够促使胰岛素在具有胰岛素抵抗的人体细胞中发挥作用。关于铭是否能够改善运动表现这一问题存在很多争议。铭的食物来源包括全谷类食物、奶酪、豆类、蘑菇、牡蛎、酒、苹果、猪肉、鸡肉和啤酒酵母等。
目前来看，络是人体所必需的。男性和女性铭的适当摄入量分别为35微克每天和25微克每天。现在对食用铭和铭状态的评估是有问题的，这就限制了关于铭对身体活动的重要性的评估。由于铭在调节葡萄糖代谢和潜在的合成代谢中的促进作用，许多研究开始探究补充三价铭（通常作为甲基毗碇珞）对力量增长和体成分变化的影响。但是，目前仍然缺乏关于健康男性和女性运动后补充铭在增强力量、增加肌肉量或促进糖原合成方面的作用的一致性结果。
小节3.2.6： 其他矿物质
据报道，氟、硼、碘、矶、钻、镒和铝都具有一定的生物学功能。从理论上说，这些矿物质的摄入量没有达到最佳剂量会影响运动表现，但是，现在还没有任何已发表的研究报告确切表明如果这些矿物质的摄入量不达标，就一定会影响运动表现。此外，帆和镒对动物的碳水化合物和脂质代谢起作用。
第4节 补充抗氧化维生素
定期进行体育锻炼对健康和运动表现都有好处。但是，据观察，锻炼会促进自由基的产生，从而导致肌肉损伤，这引起了人们对自由基生物学意义的关注和对使用补剂来减少自由基的兴趣。最初的研究旨在控制运动引起的自由基过量，并假设营养成分中的抗氧化物质（例如维生素C和维生素E）可以减轻肌肉损伤，促进机体恢复和增强机能。由于维生素C和维生素E分别具有水溶与脂溶的特性，在广泛意义上具有一定程度的抗氧化作用。但研究中的矛盾在于，没有证据显示，将营养成分中的具有抗氧化作用的物质作为有益补充，有利于发现自由基在骨骼肌适应运动的信号传导过程中的重要调节作用。
小节4.1： 补充维生素C和维生素E的副作用
为经常运动的成年人补充维生素C和维生素E将导致自由基增加。通常的氧化应激测量指标包括活性氧和脂质过氧化或损伤以及蛋白质损伤的指标。研究人员为运动员补充了大剂量的维生素C和维生素A及超过建议摄入量但低于安全摄入量上限的维生素E。还有些研究设置了安慰剂组或对照组以比较补充的效果。
补充维生素C和维生素E会持续改善各种体育活动后的氧化损伤指标。与不服用补剂的人相比，长时间服用维生素C和维生素E补剂（分别为1100毫克和314毫克）的铁人三项运动员，赛后的血浆丙二醛的脂质过氧化产物浓度显著升高。在一项为期3周的交叉设计实验中，针对每天摄入充足的维生素C和维生素E（分别为91毫克和16毫克）的训练有素的自行车运动员，研究人员进行了对比研究:受试者每天服用维生素C（1000毫克）和维生素E（400IU或268毫克），混合服用维生素C（1000毫克）和维生素E（200IU或134毫克），或者服用安慰剂。与安慰剂组相比，经过长时间的运动后，补充维生素E可以显著降低运动后的血浆丙二醛，而补充维生素C可以显著提高休息后和运动后的血浆丙二醛浓度。混合服用维生素C和维生素E后，受试者的血浆丙二醛水平与安慰剂组相似。在两个月的时间里，超长距离跑步者在比赛前每天补充高剂量（800IU）的维生素E或安慰剂。与安慰剂相比，维生素E显著提高了赛后血浆F2-异前列腺素的水平，这是脂质过氧化的指标，是炎症的生物标记物，对运动表现没有影响。在一项设置了安慰剂组的为期12至14天的双盲交叉对照研究中，运动员每天补充含有维生素E（107IU）、维生素C（450毫克）、β胡萝卜素（36毫克）和硒（100微克）的抗氧化剂混合物，研究发现，运动员在运动前和运动后的血浆丙二醛浓度显著升高。同样，与安慰剂组相比，在为期6周的每日补充治疗中加入抗氧化剂和其他营养成分（维生素C，400毫克；维生素E，268毫克；维生素B6，2微克；叶酸，200微克；锌，5毫克；维生素B12，1微克），导致男性运动后F2-异前列腺素、皮质醇和炎症细胞因子显著增加。这些研究结论一致表明，补充具有抗氧化作用的维生素会加剧运动引起的氧化应激。
小节4.2： 对训练适应的不利影响
长期暴露于氧化应激下会引起保护性细胞反应，以减轻组织损伤并促进恢复。这些防御反应包括增加微量元素及相关抗氧化酶的表达，例如超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）、热休克蛋白（HSP），以及运动肌肉、其他细胞和血液中的炎症细胞因子。未经训练的男性随机接受为期8周的维生素C（500毫克每天）或安慰剂治疗，并进行了一次对照运动。补充维生素C可增加在体外暴露于氧化剂下的淋巴细胞中的SOD、CAT、HSP60和HSP70的基本表达（运动前）。肌肉HSP70随着维生素C的补充而增加，但运动后并没有增加。对经常运动的男性，随机分配并每日补充包含400至420IU的维生素E异构体（α和γ）和维生素C（400毫克）的补剂，连续补充28天，然后进行长时间的膝关节伸肌运动。运动后的氧化应激指标随着α-异构体（一种有效的抗氧化剂，主要存在于组织和血液中）与维生素C的混合补充而显著降低。但γ-异构体（植物性食物中的一种较弱的抗氧化剂）和维生素C的混合补充显著降低了肌肉和血液中HSP72 mRNA的表达。对未经训练的男性在下坡跑步之前，随机分配补充维生素C（1000毫克）或安慰剂，然后在接下来的14天中继续补充维生素C或安慰剂。然而，两组男性都自我报告出现了延迟性肌肉酸痛，只有服用安慰剂的男性的血浆丙二醛浓度显著升高，而服用维生素C的男性则报告出现了延迟恢复。皮划艇运动员在摄入了足够的抗氧化维生素和矿物质后，连续4周服用安慰剂或者含有维生素C、维生素E、叶黄素、β-胡萝卜素、锌、硒和镁的补剂，然后参加比赛。维生素及微量营养素补剂既没有提升运动表现，也没有降低赛后血浆脂质过氧化产物和炎症细胞因子的水平。研究人员由此得出结论：维生素及微量营养素补剂对运动恢复没有好处。
活性氧可以使运动中循环反应的基本生理过程成为可能。活性氧具有促进血管舒张的作用，在补充抗氧化剂后，血管舒张能促进血液流动，从而促进氧气的输送，并将代谢副产品运输到正在工作的肌肉中。理查森（Richardson）及其同事为健康的年轻男性提供了一剂含有维生素E（200IU）、维生素C（500毫克）和抗氧化剂硫辛酸（30毫克）的补剂，随后又添加了另一种其他营养素含量相似但维生素E含量更高（400IU）的补充胶囊或安慰剂。随后，研究人员进行了次最大强度的握力练习测试。与安慰剂组相比，抗氧化混合物可显著降低静息和运动后血液中的自由基含量（分别为98%和85%）。然而，值得注意的是，抗氧化剂补充组的肱动脉舒张功能下降了300%。随后，研究人员使用类似的急性抗氧化剂补充方案，对老年男性膝关节伸肌运动后的血管舒张情况和血管反应性进行了评估。抗氧化补剂降低了循环自由基含量并降低了血管舒张压。一项后续研究比较了补充急性抗氧化补剂后年轻男性和老年男性的循环反应。在前臂血管阻塞5分钟后，补剂对两组男性增加的血流均无影响，但该补剂仅改善了老年男性血流介导的血管舒张。这一发现证实了在超营养水平下，抗氧化补剂并未对年轻男性血管舒张产生良性影响，并表明抗氧化补剂对循环功能的有益训练效果可能会减弱。衰老与氧化应激指标水平升高和血管功能减弱有关。研究人员还观察到，急性超生理剂量的抗氧化剂补充可能会改善血管内皮功能，这为将来的研究提供了机会。
补充抗氧化物质会减弱运动训练诱导的胰岛素敏感性改善效果。受过训练和未经训练的男性在进行肌肉耐力训练时，每天接受抗氧化补剂（含有1000毫克的维生素C和400IU的维生素E）或安慰剂，持续进行了4周。运动训练可增加活性氧，改善胰岛素敏感性。补充抗氧化补剂可降低肌肉中的活性氧水平，并减弱胰岛素敏感性。运动引起的活性氧水平升高会增加与胰岛素敏感性增强相关的特定转录因子和抗氧化酶的表达，而抗氧化补剂会对胰岛素敏感性产生不利影响。这些发现表明，补充抗氧化维生素会减弱运动训练诱导的胰岛素敏感性良性适应反应。
小节4.3： 补充抗氧化剂对运动表现没有好处
目前缺乏关于补充抗氧化剂的增效作用的证据。与接受安慰剂治疗的游泳者相比，每天补充维生素E（400IU）的游泳者的运动表现没有得到改善。同样，每天补充维生素C（1000毫克）也不能改善成年人的有氧耐力表现。然而，出现亚临床性维生素C缺乏症状的运动员补充维生素C可以增强身体机能并减少氧化应激。
补充维生素C会明显减少线粒体生物合成，并减弱训练适应性。与安慰剂治疗相比，男性每天补充维生素C（1000毫克），持续补充8周，可以减少峰值摄氧量的增加。在啮齿类动物中进行的一项研究显示，在补充维生素C的动物骨骼肌中，线粒体生物合成的SOD、GPx以及重要的细胞色素C和调节转录因子的表达显著减少。
年轻女性接受抗氧化补剂（含有1000毫克的维生素C和400IU的维生素E）或安慰剂治疗，并参加了10周的抗阻训练。所有受试者自我报告的每日维生素C摄入量（＞90毫克）是足够的，但维生素E摄入量低于膳食推荐摄入量（3至4毫克/天，而不是15毫克每天）。补充抗氧化维生素没有使力量增加，但安慰剂组受试者的肌肉量显著增加（分别为4%和0.7%）。根据力量测量结果对摄入足够维生素C和维生素E的老年男性进行分层随机抽样分组，两组男性分别服用含有维生素C（500毫克）和维生素E（200IU）的补剂或安慰剂，每天在进行抗阻训练之前和之后分别服用两次，持续服用12周。服用补剂的男性相较于服用安慰剂的男性，其肌肉量明显减少（分别为3.9%和1.4%），股直肌的增加幅度较小（分别为10.9%和16.2%），但力量增加没有差异。这些研究结果表明，补充抗氧化维生素并不能改善运动表现、肌肉耐力或力量的增加。
关于补充抗氧化维生素并未对运动训练产生增益效果的研究在不断涌现。与安慰剂相比，在为期4周的研究中，力量耐力训练后几小时内补充维生素C和维生素E（分别为每天1000毫克和400IU）对年轻男性的运动表现没有任何好处；长时间运动后，这样做既不会降低骨骼肌脂质过氧化指标水平，也不会提高年轻男性线粒体生物发生指标水平。保尔森（Paulsen）及其同事使用了相似的剂量和实验时间为受试者摄入这些维生素。他们发现，与使用安慰剂相比，补充维生素对参与肌肉耐力训练的年轻成年人的峰值做功能力和跑步能力（20米折返跑）没有影响。研究报告显示，线粒体中细胞色素C和胞浆蛋白含量显著降低。与服用安慰剂的受试者相比，在参加抗阻训练计划时，补充了相似剂量的维生素C和维生素E的年轻男女在某些力量测量方面增长较小，但肌肉量的增长却相似。
然而，补剂显著降低了肌肉肥大的信号通路的表达。这些发现提供了补充维生素C和维生素E会干扰信号传导过程的证据，干扰信号传导过程则会减弱肌肉耐力和肌肉肥大的训练适应性。
第5节 专业应用
维生素和矿物质是人体的代谢调节剂，它们对很多与运动表现相关的生理过程有重要影响。例如，很多B族维生素会参与将碳水化合物和脂肪转化为能量的过程，这是不同强度的运动过程中的一个重要影响因素。有几种B族维生素是帮助红细胞形成血红蛋白所必需的。血红蛋白是决定在有氧耐力运动期间向肌肉运输的氧气量的主要因素。此外，维生素C和维生素E作为抗氧化剂，对运动中防止细胞结构和细胞功能的氧化损伤很重要，并且从理论上来讲，它们还能够帮助运动员优化比赛准备效果。
矿物质对人体很重要，因为它们与很多生命活动或功能有关，如肌肉收缩、保持正常心律、神经冲动传导、氧气运输、氧化磷酸化、酶的活性、免疫功能、抗氧化、骨骼健康和血液酸碱平衡。因为这些活动或功能大都会在运动期间加速或增强，所以人体需要摄入足量的矿物质才能实现最佳功能。运动员应该从他们的饮食中获得足量的矿物质，因为矿物质缺乏可能会损害健康，从而给运动表现带来不利影响。
因为人体不能产生维生素和矿物质，所以必须通过饮食摄入这些维生素和矿物质。运动员和经常锻炼的个体必须摄入平衡膳食。平衡膳食是指含有足量的可保证健康生长和活动的必需营养素的膳食。为了确保膳食平衡，运动员应定期摄取以下类型的食物。
1.瘦肉（家禽、鱼肉、低脂猪肉、低脂牛肉等）。
2.水果（苹果、香蕉、葡萄、橘子、菠萝、草莓等）。
3.蔬菜（花椰菜、菠菜、青豆、胡萝卜等）。
这不是运动员每天应摄取的食物的完整列表，而是他们应该频繁选择的食物类型。对于不能持续食用这些食物的运动员或经常锻炼的个体而言，他们需要谨慎地服用多种维生素以防止营养不良。美国医学会阳和相关专业机构也提出了类似的建议也久持续限制食物摄取的运动员将面临更大的营养缺乏的风险。体操运动员、芭蕾舞演员、啦啦队和摔跤运动员通常会限制食物摄入，但可以通过补充多种维生素来预防营养缺乏。
虽然一些运动员和教练认为，补充维生素和矿物质会带来运动能力方面的裨益，但科学研究还不支持这一观点。例如，多项研究已表明，长期补充多种维生素和矿物质对实验室或场地测试环境下的运动能力没有显著影响。在一项长期研究中，特尔福特（Telford）及其同事让一些运动员补充7至8个月的维生素和矿物质（摄入量为膳食推荐摄入量的100至5000倍），然后评估了这些维生素和矿物质对运动表现的影响。结果表明，与那些通过饮食获取膳食推荐摄入量的维生素和矿物质的运动员相比，额外补充维生素和矿物质的运动员的运动表现并没有得到显著改善。
经常运动的人不应自行补充维生素D、维生素C和维生素E。教练应鼓励运动员咨询运动营养专家，包括对营养摄入的评估，并在适当的时候进行营养状况的生化评估。仅在存在缺乏症时才需要补充相关营养素。一些模棱两可的证据表明，补充维生素D可以提高运动员的运动表现。由于令人信服的新证据证实了自由基作为细胞内信号通路信使的基本作用，这一作用可促使人体适应运动训练，因此不建议补充维生素C和维生素E来消除自由基。为了避免摄入大剂量的抗氧化维生素补剂的任何不良影响，应鼓励运动员采用"食物优先"的方法来获得支持训练和恢复以及改善运动表现所需的维生素和矿物质。
总之，当这些营养素的膳食摄入量足够时，维生素和矿物质补剂不会改善运动表现。然而，运动员如果存在维生素或矿物质缺乏症（在参与需控制体重的项目的运动员中更常见），就可以通过服用维生素和矿物质补剂来消除维生素或矿物质缺乏症，以改善运动表现。
第6节 本章小结
1.维生素和矿物质不能由身体产生，因此必须通过食物和饮料获取。
2.与食物中蛋白质、碳水化合物和脂肪的含量（高达几百克）相比，食物中维生素和矿物质的含量很低（从几微克到几毫克）。
3.维生素和矿物质不是能量的直接来源，但是可以促进碳水化合物、脂肪和蛋白质的能量产生和利用，运输氧气和二氧化碳，调节体液平衡，防止氧化损伤。
4.某些维生素和矿物质的亚临床性缺乏发生在经常运动的个体中。
5.维生素分为水溶性维生素和脂溶性维生素。水溶性维生素包括B族维生素和维生素C。脂溶性维生素包括维生素A、维生素E、维生素D和维生素K。
6.矿物质分为常量元素和微量元素；常量元素指的是推荐摄入量超过100毫克每天的矿物质，微量元素指的是推荐摄入量不到100毫克每天的矿物质。
7.膳食平衡的运动员没有必要补充维生素。如果运动员的膳食不平衡，或者他们的膳食含有的热量较低，又或者他们有特殊的膳食需求，运动营养专家可能会推荐他们补充维生素。
8.运动员应采用"食物优先"的方法来满足自身的营养需求。
第7章 结束
赞赏将全部用于公益
截图时间：10/12/2024
