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摘要：柠檬酸钠对运动能力的影响尚存争议，而且缺少柠檬酸钠对耐力运动能力影响的研究。采用双盲交叉设计比较了20名少年男子耐力运动员补充0.6 g/kg体重剂量的柠檬酸钠1 h后完成5 000 m跑的运动成绩，并测试运动前后血液血气及乳酸指标。结果显示，服用柠檬酸钠对运动成绩有显著提升，最明显的促力效果出现在运动结束前的冲刺阶段。服用柠檬酸钠组在运动前的血液pH值、PCO2以及运动后的pH值、血乳酸显著高于安慰剂组。
关键词：耐力运动；柠檬酸钠；血气；乳酸
中图分类号：G804.7文献标识码：A文章编号：1007-3612(2008)06-0790-02
酸性缓冲剂作为提高运动员运动能力的营养补充品，越来越受到国内外运动科学领域的重视，其类型、服用剂量和时间、适用的运动项目、效果以及作用机理等方面，已获得了不少宝贵数据［1，2］。本文采用双盲交叉设计，比较少年运动员在运动前补充柠檬酸钠溶液或同体积的安慰剂后进行5 000 m场地跑的成绩，并对比运动员运动前后血液的血气指标变化，旨在为进一步更好地利用酸性缓冲剂作为营养促力手段提供理论基础。
1研究对象与方法
1.1研究对象本研究对象为少年男子耐力运动员20名，年龄为(16.6±0.7)岁，身高(168.1±4.7)cm，体重(58.6±4．2)kg，训练年限为(4.3±1.1)a。
1.2研究方法采用双盲交叉实验设计，即20名运动员需完成两次运动。受试者随机分成先饮用柠檬酸钠者和先饮用安慰剂者，第二次运动前互换饮用的溶液。在测试前24小时，运动员均不能有大运动量的训练。运动员及实验的直接参与人員对所服用液体成分不知情，运动员的分组编号以及记录均由不直接参与现场实验的人员完成。首先进行服药前的血液测试，然后运动员按已分配好的组别分别补充0.6 g/kg体重剂量的柠檬酸钠或安慰剂﹝与柠檬酸钠口味相同的生理盐水，NaCl, 0.1 g/kg。1 h后，进行运动前安静状态血液生化的测试，在充分热身运动后，运动员尽全力在标准田径场进行5 000 m的跑测试，再在运动后即刻及运动后10 min各做一次血液采集测试。一星期之后，运动员需进行第二次的实验，即将先前随机分成的柠檬酸钠组和安慰组相互调换，并以相同的方法再进行一次测试。
分别在上述取血点各采取1 mL动脉血，以美国产拜耳Rapidlab 850血气分析仪测试血液的pH值、PCO2及PO2。血乳酸测定采用美国产YSI 2300血乳酸测定仪。
1.3统计学处理利用spss10.0 统计软件处理数据，采用多因素方差分析，比较补充柠檬酸钠和安慰剂在不同时间点上血液的pH值、PCO2、PO2以及5 000 m跑的总成绩与分段计时的差异，并进一步比较运动本身对血液指标的影响。
2结果
与服用安慰剂（971±39）s相比，服用柠檬酸钠（952±33）s可显著提高5 000 m跑运动成绩（P<0.01），平均可提高成绩为19 s。
进一步分析服用柠檬酸钠及服用安慰剂后在运动过程中的分段计时见表1。在7个分段时间，柠檬酸钠组平均时间比安慰剂组有缩短趋势，但只有最后一个（第6个）800 m的分段计时时间两次运动间有显著差异（P<0.01）。
服药前血液pH值、PCO2以及PO2两组间无显著差异。与服用前比较，服用柠檬酸钠使运动前血液pH值及PCO2显著升高。运动前、运动后即刻以及运动后10 min时间点上，血液pH值表现出柠檬酸钠组显著高于安慰剂组。运动前血液PC2表现出柠檬酸钠组显著高于安慰剂组。另外，与运动前时间点相比较，两组运动后即刻以及运动后10 min时间点血液pH值及PC2显著下降，而PO2显著升高（表2）。
服药前及运动前乳酸水平在两组间无显著差异，而运动后即刻及运动后10 min时间点，服用柠檬酸钠组较安慰剂组显著增加。另外，与运动前时间点相比较，两组运动后即刻以及运动后10 min时间点血液乳酸显著升高（表2）。
3讨论
3.1饮用柠檬酸钠对运动前后血液pH、PO2和PCO2的影响机体的代谢活动必须在适宜的酸碱度体液内环境中才能正常进行，体液酸碱度的相对恒定，是维持内环境稳态的重要组成部分之一。人体适宜的酸碱度用动脉血pH值表示是7.35～7.45，平均值为7.40，变动在范围很窄的弱碱性环境。pH的变化反映了酸碱平衡紊乱的性质及严重程度，pH降低为失代偿性酸中毒；pH升高为失代偿性碱中毒。在本研究中，对比饮用柠檬酸钠或安慰剂后受试者安静时pH，可以看到饮用柠檬酸钠后受试者血液pH显著升高，达到代谢性碱中毒的标准，表明柠檬酸钠提高了安静时血液的碱化程度和缓冲酸的能力。
大量研究均表明，糖酵解代谢的产物乳酸及氢离子（H+）的积累会抑制糖酵解代谢关键酶的活性，抑制钙离子从肌浆网的释放和同肌钙蛋白C的结合，降低肌纤维的收缩能力，这是导致运动疲劳的主要原因［3］。体内的酸碱缓冲系统可以中和酸，防止细胞内和细胞外pH值的下降。血液缓冲系统和细胞内缓冲系统pH值应分别保持在7.2～7.4与6.2～7.0之间，超出此范围将导致生理机能的紊乱［2］。因此体内缓冲系统的能力就成为运动能力的限制因素。本研究观察到在补充柠檬酸钠或安慰剂后，运动后各点的血液pH均低于运动前。这表明5 000 m耐力运动疲劳与运动后的乳酸堆积和pH下降有密切关系。
本研究观察到的饮用柠檬酸钠的受试者在运动前血液碱化程度提高，提高了血液的缓冲能力，这对于减少运动后血液pH值的下降幅度可能有重要作用。受试者饮用安慰剂后，进行运动时pH值下降显著高于服用柠檬酸钠，恢复也较慢，表明饮用柠檬酸钠有助于缓冲运动时所产生的酸性物质。
本研究发现，5 000 m场地跑对PO2和PCO2有显著的影响。无论是饮用安慰剂还是饮用柠檬酸钠，受试者在运动后即刻的血液PO2均高于运动前。PCO2的变化趋势与PO2相反，运动后血PCO2值显著下降。这种变化可能主要是由于呼吸活动加强所致。体液对呼吸的调节作用中，H+是调节呼吸的重要因素。运动所致的血液pH值显著降低，使升高的血液H+通过刺激外周化学感受器而实现对呼吸的调节，H+增加，呼吸加深加快；导致过度通气，使PCO2降低，而PO2升高。
3.2服用柠檬酸钠对5 000 m跑运动成绩及血乳酸的影响本实验采用了双盲交叉设计，其优点为尽量减少了安慰剂的效应。在本研究中，采用的是最大用力的持续的运动形式，统计分析显示，与服用安慰剂相比，服用柠檬酸钠可显著提高5 000 m场地跑的运动成绩（P<0.01），平均可提高成绩为19 s，折合成距离约为98 m。
以往的研究显示，补充酸性缓冲剂提高运动能力往往伴随着运动后血乳酸水平显著高于补充安慰剂［4］。本研究的结果与以往的实验结果一致，发现服用柠檬酸钠的运动后血乳酸显著高于服用安慰剂。由于乳酸向肌细胞外的流动直接受pH值调节的［4］，摄入柠檬酸钠所引起的较高的pH值极大地促进了乳酸的外流，使进入血液的乳酸增加，从而稳定了细胞内酸碱环境，所以，上述的现象可能是由于运动骨骼肌内的乳酸向外流出增加所致。
进一步分析运动过程中的分段计时发现，在7个分段时间，柠檬酸钠组平均时间比安慰剂组短，但只有第6个800 m的分段计时时间两次运动比较有显著差异。因为在第6个800 m时进入了最后的冲刺阶段，使机体供能更多依赖糖酵解乳酸供能，所以，这也进一步提示，补充柠檬酸钠是通过提高机体缓冲乳酸等酸性代谢产物的而提高了运动成绩。
4小结
服用柠檬酸钠对运动成绩有显著提升，最明显的促力效果出现在运动结束前的冲刺阶段。服用柠檬酸钠组在运动前的血液pH值、PCO2以及运动后的pH值、血乳酸显著高于安慰剂组。柠檬酸钠的促力作用可能与改善体内环境有关。
参考文献：
［1］ 冯美云.运动生物化学［M］.北京：人民体育出版社,1999.
［2］ 艾华.酸性缓冲剂的研究进展及应用［J］.中国运动医学杂志,2004,23(2):169-179.
［3］ Potteiger JA, Nickel GL, Webster MJ, Haub MD, Palmer RJ. Sodium citrate ingestion enhances 30 km cycling performance. Int J Sports Med, 1996,17(1):7-11.
［4］ Mckenzie D, Coutts K, Stirling D. Maximal work production following two levels of artificially induced metabolic alkalosis. J Sports Sci,1986, 4:35-38.
关键词：耐力运动；柠檬酸钠；血气；乳酸
中图分类号：G804.7文献标识码：A文章编号：1007-3612(2008)06-0790-02
酸性缓冲剂作为提高运动员运动能力的营养补充品，越来越受到国内外运动科学领域的重视，其类型、服用剂量和时间、适用的运动项目、效果以及作用机理等方面，已获得了不少宝贵数据［1，2］。本文采用双盲交叉设计，比较少年运动员在运动前补充柠檬酸钠溶液或同体积的安慰剂后进行5 000 m场地跑的成绩，并对比运动员运动前后血液的血气指标变化，旨在为进一步更好地利用酸性缓冲剂作为营养促力手段提供理论基础。
1研究对象与方法
1.1研究对象本研究对象为少年男子耐力运动员20名，年龄为(16.6±0.7)岁，身高(168.1±4.7)cm，体重(58.6±4．2)kg，训练年限为(4.3±1.1)a。
1.2研究方法采用双盲交叉实验设计，即20名运动员需完成两次运动。受试者随机分成先饮用柠檬酸钠者和先饮用安慰剂者，第二次运动前互换饮用的溶液。在测试前24小时，运动员均不能有大运动量的训练。运动员及实验的直接参与人員对所服用液体成分不知情，运动员的分组编号以及记录均由不直接参与现场实验的人员完成。首先进行服药前的血液测试，然后运动员按已分配好的组别分别补充0.6 g/kg体重剂量的柠檬酸钠或安慰剂﹝与柠檬酸钠口味相同的生理盐水，NaCl, 0.1 g/kg。1 h后，进行运动前安静状态血液生化的测试，在充分热身运动后，运动员尽全力在标准田径场进行5 000 m的跑测试，再在运动后即刻及运动后10 min各做一次血液采集测试。一星期之后，运动员需进行第二次的实验，即将先前随机分成的柠檬酸钠组和安慰组相互调换，并以相同的方法再进行一次测试。
分别在上述取血点各采取1 mL动脉血，以美国产拜耳Rapidlab 850血气分析仪测试血液的pH值、PCO2及PO2。血乳酸测定采用美国产YSI 2300血乳酸测定仪。
1.3统计学处理利用spss10.0 统计软件处理数据，采用多因素方差分析，比较补充柠檬酸钠和安慰剂在不同时间点上血液的pH值、PCO2、PO2以及5 000 m跑的总成绩与分段计时的差异，并进一步比较运动本身对血液指标的影响。
2结果
与服用安慰剂（971±39）s相比，服用柠檬酸钠（952±33）s可显著提高5 000 m跑运动成绩（P<0.01），平均可提高成绩为19 s。
进一步分析服用柠檬酸钠及服用安慰剂后在运动过程中的分段计时见表1。在7个分段时间，柠檬酸钠组平均时间比安慰剂组有缩短趋势，但只有最后一个（第6个）800 m的分段计时时间两次运动间有显著差异（P<0.01）。
服药前血液pH值、PCO2以及PO2两组间无显著差异。与服用前比较，服用柠檬酸钠使运动前血液pH值及PCO2显著升高。运动前、运动后即刻以及运动后10 min时间点上，血液pH值表现出柠檬酸钠组显著高于安慰剂组。运动前血液PC2表现出柠檬酸钠组显著高于安慰剂组。另外，与运动前时间点相比较，两组运动后即刻以及运动后10 min时间点血液pH值及PC2显著下降，而PO2显著升高（表2）。
服药前及运动前乳酸水平在两组间无显著差异，而运动后即刻及运动后10 min时间点，服用柠檬酸钠组较安慰剂组显著增加。另外，与运动前时间点相比较，两组运动后即刻以及运动后10 min时间点血液乳酸显著升高（表2）。
3讨论
3.1饮用柠檬酸钠对运动前后血液pH、PO2和PCO2的影响机体的代谢活动必须在适宜的酸碱度体液内环境中才能正常进行，体液酸碱度的相对恒定，是维持内环境稳态的重要组成部分之一。人体适宜的酸碱度用动脉血pH值表示是7.35～7.45，平均值为7.40，变动在范围很窄的弱碱性环境。pH的变化反映了酸碱平衡紊乱的性质及严重程度，pH降低为失代偿性酸中毒；pH升高为失代偿性碱中毒。在本研究中，对比饮用柠檬酸钠或安慰剂后受试者安静时pH，可以看到饮用柠檬酸钠后受试者血液pH显著升高，达到代谢性碱中毒的标准，表明柠檬酸钠提高了安静时血液的碱化程度和缓冲酸的能力。
大量研究均表明，糖酵解代谢的产物乳酸及氢离子（H+）的积累会抑制糖酵解代谢关键酶的活性，抑制钙离子从肌浆网的释放和同肌钙蛋白C的结合，降低肌纤维的收缩能力，这是导致运动疲劳的主要原因［3］。体内的酸碱缓冲系统可以中和酸，防止细胞内和细胞外pH值的下降。血液缓冲系统和细胞内缓冲系统pH值应分别保持在7.2～7.4与6.2～7.0之间，超出此范围将导致生理机能的紊乱［2］。因此体内缓冲系统的能力就成为运动能力的限制因素。本研究观察到在补充柠檬酸钠或安慰剂后，运动后各点的血液pH均低于运动前。这表明5 000 m耐力运动疲劳与运动后的乳酸堆积和pH下降有密切关系。
本研究观察到的饮用柠檬酸钠的受试者在运动前血液碱化程度提高，提高了血液的缓冲能力，这对于减少运动后血液pH值的下降幅度可能有重要作用。受试者饮用安慰剂后，进行运动时pH值下降显著高于服用柠檬酸钠，恢复也较慢，表明饮用柠檬酸钠有助于缓冲运动时所产生的酸性物质。
本研究发现，5 000 m场地跑对PO2和PCO2有显著的影响。无论是饮用安慰剂还是饮用柠檬酸钠，受试者在运动后即刻的血液PO2均高于运动前。PCO2的变化趋势与PO2相反，运动后血PCO2值显著下降。这种变化可能主要是由于呼吸活动加强所致。体液对呼吸的调节作用中，H+是调节呼吸的重要因素。运动所致的血液pH值显著降低，使升高的血液H+通过刺激外周化学感受器而实现对呼吸的调节，H+增加，呼吸加深加快；导致过度通气，使PCO2降低，而PO2升高。
3.2服用柠檬酸钠对5 000 m跑运动成绩及血乳酸的影响本实验采用了双盲交叉设计，其优点为尽量减少了安慰剂的效应。在本研究中，采用的是最大用力的持续的运动形式，统计分析显示，与服用安慰剂相比，服用柠檬酸钠可显著提高5 000 m场地跑的运动成绩（P<0.01），平均可提高成绩为19 s，折合成距离约为98 m。
以往的研究显示，补充酸性缓冲剂提高运动能力往往伴随着运动后血乳酸水平显著高于补充安慰剂［4］。本研究的结果与以往的实验结果一致，发现服用柠檬酸钠的运动后血乳酸显著高于服用安慰剂。由于乳酸向肌细胞外的流动直接受pH值调节的［4］，摄入柠檬酸钠所引起的较高的pH值极大地促进了乳酸的外流，使进入血液的乳酸增加，从而稳定了细胞内酸碱环境，所以，上述的现象可能是由于运动骨骼肌内的乳酸向外流出增加所致。
进一步分析运动过程中的分段计时发现，在7个分段时间，柠檬酸钠组平均时间比安慰剂组短，但只有第6个800 m的分段计时时间两次运动比较有显著差异。因为在第6个800 m时进入了最后的冲刺阶段，使机体供能更多依赖糖酵解乳酸供能，所以，这也进一步提示，补充柠檬酸钠是通过提高机体缓冲乳酸等酸性代谢产物的而提高了运动成绩。
4小结
服用柠檬酸钠对运动成绩有显著提升，最明显的促力效果出现在运动结束前的冲刺阶段。服用柠檬酸钠组在运动前的血液pH值、PCO2以及运动后的pH值、血乳酸显著高于安慰剂组。柠檬酸钠的促力作用可能与改善体内环境有关。
参考文献：
［1］ 冯美云.运动生物化学［M］.北京：人民体育出版社,1999.
［2］ 艾华.酸性缓冲剂的研究进展及应用［J］.中国运动医学杂志,2004,23(2):169-179.
［3］ Potteiger JA, Nickel GL, Webster MJ, Haub MD, Palmer RJ. Sodium citrate ingestion enhances 30 km cycling performance. Int J Sports Med, 1996,17(1):7-11.
［4］ Mckenzie D, Coutts K, Stirling D. Maximal work production following two levels of artificially induced metabolic alkalosis. J Sports Sci,1986, 4:35-38.