(一) 咖啡因對分次短時間運動 - 攝氧量的影響
由於咖啡因是一種興奮劑,因此對人體所造成的並不是單一反應,
過去文獻也提出到咖啡因使攝氧量增加的原因眾多,Poehlman 等(1985)
也提出休息代謝率(resting metabolic rate, RMR)也是其中因素之一,其 餘還有些生理反應,如咖啡因會讓肺微血管擴張,進而增加其血流量、
加強換氣功能。Essig 等 (1980 )指出咖啡因會加速心跳率,並增加心輸 出量,加強氧的運送速度。這些種種原因都可能是造成攝氧量提高的原 因。
本實驗研究結果發現服用咖啡因後,在總攝氧量方面,咖啡因處理 較安慰處理提升了 9.2%,達到顯著水準。 咖啡因對攝氧量的結果與 Ivy 等(1979)、Hutchison 等(1985)以及謝伸裕(1988)的研究結果是相 符的。但相較不同的是運動模式,由於過去文獻都是咖啡因增補對於單 次長時間運動,而本實驗是以分次短時間運動進行設計,若細分成三次 運動期:第一次運動期、第二次運動期以及第三次運動期,個別單次比 較攝氧量,結果發現咖啡因處理的攝氧量也是顯著高於控制處理,亦可 推論咖啡因對單次短時間的運動(10 分鐘),在攝氧量也有提升的功效,
而在總運動期(3 次 10 分鐘,共 30 分鐘)的攝氧量咖啡因處理亦高於安 慰劑處理。
在運動過後,攝氧量會升高的原因眾多,其中包括運動時呼吸、循 環系統的工作量較穩定狀態來得高,當運動後這些系統未能即時回到安
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靜狀態,因此導致攝氧量、體內激素、運動後呼吸及心跳及核心溫度的 提高,還有氧在肌肉血液中的儲存、必須移除運動所產生的乳酸等。Bahr 等(1996)也提到運動後身體溫度會上升持續好幾個小時,也會提升休 息代謝率而使休息的攝氧量因此增加,這些都是 EPOC 產生的原因。在 實驗的恢復期方面,若細分成三次恢復期:第一次 EPOC、第二次 EPOC 及第三次 EPOC,個別比較其攝氧量,咖啡因處理也是顯著高於安慰劑處 理,在 EPOC 總攝氧量咖啡因處理也顯著高於安慰劑處理約 15.2%,在 恢復期攝氧量咖啡因處理較高,可能是因為在運動期咖啡因處理的攝氧 量本身就較高,在恢復期的起始點本身就較安慰劑處理來得高,也可能 是 Poehlman 等所提出咖啡因會造成 RMR 提升的關係。
另外,在劉亦陞和謝伸裕(2007)的實驗中發現在運動期時,單次長 時間運動的攝氧量和多次短時間運動相近,並無顯著差異,而在恢復期 及總攝氧量(運動期加恢復期)方面,多次短時間運動的攝氧量是顯著 高於單次長時間運動。而 Goto 等(2007)實驗也發現在運動後恢復期,
分次短時間運動的確比單次長時間運動代謝更多的脂肪。以上兩實驗因 為無咖啡因介入,在運動期無顯著差異,但本實驗結果發現因為咖啡因 的影響,在運動期也會提升攝氧量,而恢復期 EPOC 攝氧量及總攝氧量 都顯著增加,因此可推論咖啡因配合分次短時間運動對於脂肪的代謝是 有正面的幫助。
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(二) 咖啡因對分次短時間運動 - 能量消耗的影響
在運動期三次的能量消耗方面,第一次運動時,兩處理未達顯著水 準(p = .053,趨近顯著水準),而其餘兩次咖啡因處理的能量消耗是顯 著高於控制處理的,在運動期總能量消耗上,咖啡因處理亦顯著多出安 慰劑處理大約 6.5%。
在恢復期三次能量消耗上,第一次恢復、第二次恢復及第三次恢復,
咖啡因處理都顯著高於安慰劑處理,而三次加總恢復期,咖啡因處理顯 著多於安慰劑處理14.8%,咖啡因對於分次短時間運動在恢復期的能量 消耗是有正面的提升。
在總能量消耗(運動期加恢復期)方面,咖啡因處理顯著高於安慰 劑處理約9%,也代表咖啡因對於分次短時間運動的能量消耗是有所提升 的,其實驗結果與 Karen 和 Lars(1992)的研究結果類似。劉亦陞和謝 伸裕(2007)發現在分次短時間運動在總能量消耗顯著高於單次長時間 運動,而本實驗發現咖啡因對於分次短時間運動能量代謝是有助益的,
因此或許咖啡因可能額外消耗更多的能量。
(三)咖啡因對分次短時間運動 - 呼吸交換率的影響
在本研究中,不論在運動期、恢復期、運動期加恢復期的呼吸交換 率皆無顯著差異,但咖啡因處理在三時期的呼吸交換率都略低於安慰處 理。本結果與 Graham 和 Spriet(1991)的結果相似,呼吸交換率皆無 顯著差異,比較之下,兩實驗所控制的運動強度皆在80-85% V‧
O2max,
但這與Costill等(1978)的實驗結果有所出入,兩實驗都將運動強度定為
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80% V‧
O2max,但不同的是運動模式,本實驗是以分次短時間運動,故中 間有停止運動休息的時間,而 Costill 的實驗則是以衰竭測試,運動時間 長達一小時以上。故推測在本實驗咖啡因處理在呼吸交換率無顯著下 降,可能是因為分次運動的時間不夠長(每次僅10分鐘),隨後休息20分 鐘,又達穩定狀態,所以無法有效達到利用脂肪代謝的生理反應。亦可 能是RER數值相差極小,故在統計上無法達到顯著水準,因此進而去比 較兩處理之間在不同時期以脂肪為能量來源的能量消耗,結果發現只有 在恢復期時,咖啡因處理在脂肪的能量消耗上是顯著大於安慰劑處理,
而在運動期未達顯著,也可能是因為80%V‧
O2max屬中高強度的運動測 試,因無氧代謝的成分較大,也較難比較出在運動中兩處理之間脂肪消 耗的差異性。
(四)咖啡因對分次短時間運動 – 自覺努力程度的影響
在運動過程當中,在第一次運動時兩處理之間未達顯著。而在第二 次和第三次運動時,咖啡因處理的自覺努力程度顯著低於安慰劑處理,
也就是說受試者認為服用咖啡因後在第二次和第三次運動期時,自我的 感覺是較為輕鬆的,也因為咖啡因為一種興奮劑,在身體反應會較為亢 奮,而在第二次及第三次運動期結果與Doherty和Smith(2005)統合分析 結果是相似的,在同一運動型態與強度下,咖啡因會造成了運動時自覺 努力程度降低。
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由以上資料,咖啡因對於分次短時間運動,不僅在總體攝氧量方面 是有提升,也提高了總體的能量消耗,並且在自覺努力程度,在分次運 動後期也較為輕鬆。
二、結論與建議
(一)咖啡因對於分次短時間運動(3 × 10分鐘)能量代謝上,不論在 運動期、恢 復期及總體的攝氧量都有所提升。在總體能量消耗方面,咖 啡因處理為565.7 kcal,而安慰劑處理為520.6 kcal,較安慰劑處理高出約 8.7%。
(二)劉亦陞和謝伸裕(2007)發現在總體能量消耗方面,分次短時 間運動是較於單次長時間運動來的高,可以消耗更多的能量。而本實驗 發現咖啡因的增補,對於分次短時間運動在能量消耗上又有更大的效益。
(三)根據以上研究及資料,鼓勵欲控制體重者在進行分次短時間運 動前一小時服用咖啡因,分次短時間運動本身較為單次長時間來得輕 鬆,再加上咖啡的提神效果,可利用咖啡因搭配分次短時間運動可以消 耗更多的能量,進而達到控制體重的效果。
(四)本實驗以大學一般健康男性為實驗參與者,要將結果應用到其 他族群,可能不完全能適用,但在未來研究可建議將方法運用到肥胖族 群上,看是否有助於減重之用。
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附錄一 參與者告知同意書
實驗名稱: 咖啡因對分次短時間運動能量代謝之影響 研究者: 董向儀(國立台灣師範大學運動科學研究所)
聯絡電話: 0956-293480
實驗地點: 國立台灣師範大學運動生理學實驗室
測驗時間: 西元 年 月 日起至 年 月 日止
本研究目的在探討咖啡因對分次短時間運動能量代謝的影響。您必須到實驗室 3 次,每次皆間隔一週休息時間,第一次測其身高、體重、安靜心跳、安靜攝氧量之後,
必須在跑步機上進行最大攝氧量測試(V‧
必須在跑步機上進行最大攝氧量測試(V‧