Кофеїн: підйом життєвої енергії
«Продукти спортивного харчування»
Дана стаття надана автором Сергієм Штерманом виключно для проекту Bodybuilding Illustrated і не підлягає тиражуванню в друкованих виданнях. З усіх питань публікацій Сергія звертайтеся до автора.
Кофеїн: підйом життєвої енергії
Кофеїн є природною сполукою. Особливо багато його в листі і плодах кави, коли, в листі чайного дерева і плодах гуарани - тропічного чагарника, що росте в Південній Америці. У природних умовах він синтезується рослинами як засіб захисту від комах, що поїдають їх листя, стебла і зерна, а також для заохочення комах-запилювачів.
У чистому вигляді кофеїн являє собою білі голчасті кристали з гірким смаком, без запаху. Його розчинність в воді при кімнатній температурі становить близько 1,5 г на 100 мл і збільшується з підвищенням температури.
Численні дослідження, проведені, починаючи з відкриття кофеїну в 1819 році німецьким хіміком Ф. Рунге, в тому числі, виконані знаменитим російським академіком Павловим, дозволили зробити висновок, що кофеїн володіє сильним фізіологічним впливом на організм людини.
З плином часу ця біологічна активність кофеїну знайшла своє широке використання в побуті та медицині. Лідери за змістом кофеїну - чай і кава - перетворилися на невід'ємний атрибут нашого повсякденного життя.
Вміст кофеїну в звареному кави в залежності від сорту, використовуваного кількості і способу заварки може становити від 380 до 650 мг / л, в розчинній каві його міститься від 310 до 480 мг / л.
У каві, приготованій з інтенсивного способу типу «Еспрессо», кофеїну міститься набагато більше - від 1700 до 2250 мг / л. При цьому не слід забувати, що чашка кави «Експрессо» зазвичай містить всього 25-35 мл цього напою. У чаї вміст кофеїну в більшості випадків знаходиться в межах від 180 до 420 мг / л.
Кофеїн використовується в якості діючого початку в більшості «енергетичних напоїв». У таких напоях кофеїну зазвичай міститься 250-350 мг / л, але деякі з них, зокрема, вироблені для спортсменів, можуть містити кофеїну набагато більше.
Кофеїн може також входити до складу «енергетичних жувальних гумок». У більшості випадків його зміст становить 50-75 мг, але деякі енергетичні жувальні гумки, що виготовляються, наприклад, для армії США, можуть включати кофеїну до 100 мг в одній платівці.
При прийомі в дуже великих кількостях кофеїн, як і багато інших з'єднань, включаючи навіть звичайну кухонну сіль, може перетворюватися в токсичну сполуку.
Споживання кофеїну, наприклад, в кількості більше 10 г протягом обмеженого проміжку часу, що відповідає, втім, насправді мало реальним на практиці 80-100 чашок кави або 100-120 банок енергетичного напою, може послужити навіть причиною смерті.
Адекватне споживання кофеїну, по вельми консервативним даними Росспоживнагляду, оцінюється в 50 мг / добу, а верхній допустимий рівень в 150 мг / добу. Багато дослідників, однак, вважають цілком безпечним рівень споживання кофеїну, рівний 300-400 мг на добу.
При попаданні кофеїну разом з їжею або напоями в організм людини він швидко всмоктується в шлунково-кишковому тракті. Підвищення рівня кофеїну в крові відзначається через 15-45 хвилин і досягає піку приблизно через годину після його прийому.
Завдяки своїй розчинності в матеріалі клітинних мембран, кофеїн здатний долати бар'єр між кровоносною системою і тканинами мозку, завдяки чому він здатний впливати на його функціонування.
У процеси обміну речовин в організмі кофеїн вступає в печінці, перетворюючись під дією ферментних систем в різні похідні, також володіють фізіологічною дією. Приблизно від 3 до 10% кофеїну виводиться з організму в незмінному вигляді через нирки разом з сечею.
В результаті участі в процесах обміну речовин і видалення з сечею вміст кофеїну через 3-6 годин після його прийому знижується на 50-75%. Таким чином, темпи виведення кофеїну з організму можна порівняти зі швидкістю його засвоєння, які в залежності від індивідуальних особливостей організму можуть коливатися в широких межах. Вважається, що напівперіод життя кофеїну в організмі людини знаходиться в інтервалі від 2,5 до 10 годин.
Фізіологічні механізми дії кофеїну на організм людей і, особливо, спортсменів були виявлені відносно недавно.
Так, було встановлено, що одним з головних об'єктів впливу кофеїну є центральна нервова система людини. Причина цього явища, на думку вчених, полягає в наступному.
Одним з продуктів обміну речовин в мозку є таке з'єднання як аденозин. Він здатний послаблювати процеси збудження в мозку і захищати нас, таким чином, від можливих психічних перевантажень.
За своєю хімічною будовою кофеїн і аденозин досить схожі. Завдяки цьому, кофеїн може конкурувати з аденозином, заміщаючи його у рецепторів мозку. За рахунок цього кофеїн блокує дію аденозину і в результаті надає, таким чином, стимулюючий вплив, що дозволяє боротися з сонливістю і загострювати свою увагу. Кофеїн здатний викликати поліпшення настрою, підвищувати рівень психологічної готовності і розумової працездатності.
Разом з тим, щодо кофеїну, як і багатьох інших біологічно активних речовин, все ж важко обмежитися якимось одним механізмом, повністю описує його фізіологічний вплив на організм.
Дослідження, наприклад, показують, що кофеїн під час інтенсивних фізичних навантажень посилює участь внутрішньоклітинних і вільних жирів в енергозабезпеченні організму і відповідно зменшує витрату глікогену, що, зокрема, позитивно позначається на витривалості спортсменів.
Кофеїн в кількості 5 мг / кг маси тіла здатний також впливати на швидкість засвоєння глюкози з кишечника під час фізичних вправ і відповідно збільшувати (до 25%) загальну швидкість її окислення в організмі, що значно посилює фізичні можливості спортсменів.
Встановлено, що спільний прийом вуглеводів разом з кофеїном в відновлювальному періоді після тренувань помітно прискорює ресинтез глікогену в організмі спортсменів.
Однак більшість з них все ж вважає за краще використовувати кофеїн в якості предтренировочного кошти, з метою підйому свого фізичного і розумового потенціалу під час тренувань і змагань.
Механізм впливу кофеїну на підвищення витривалості спортсменів, відкритий вченими, пов'язують з впливом кофеїну на збільшення секреції ендоморфінів - з'єднань, які природним шляхом виробляються в тканинах головного мозку, і які мають здатність зменшувати біль і позитивно впливати на емоційний стан людини.
Ендорфіни активно синтезуються в організмі людини під час спортивних змагань, бойових дій і т. П., Що дозволяє до певної міри ігнорувати можливе виникнення почуття болю і мобілізовувати за рахунок цього фізичні і розумові резерви організму.
Кофеїн може значно збільшувати час до появи почуття втоми і зберігати силу м'язових скорочень при м'язових навантаженнях, близьких до максимальних.
Прийом кофеїну призводить також до посилення термогенного ефекту, тобто до збільшення вироблення тепла тілом людини за рахунок збільшення кількості споживаного кисню в одиницю часу. Цей пов'язаний з посиленням окислення жирів ефект призводить, в кінцевому підсумку, до інтенсифікації втрати маси тіла. Він протікає протягом не менше 3 годин після прийому кофеїну.
Ще одним аспектом, пов'язаним із впливом кофеїну на організм людини, розглядалася його можливий вплив на посилення сечовипускання і ймовірність виникнення в зв'язку з цим ефектом дегідратації організму. У проведених наукових дослідженнях цей факт однак не знайшов свого експериментального підтвердження.
Було встановлено, що деяке збільшення втрати води організмом може відбуватися тільки на стадії відпочинку після фізичного навантаження, але не під час тренувань або змагань.
Для спортсменів особливий інтерес викликає вплив, який можуть мати прийом кофеїну на тренування витривалості, розвиток сили, вдосконалення технічної майстерності в командних видах спорту, а також його вплив на процес відновлення організму після інтенсивних фізичних навантажень. До цих питань в останні роки була прикута увага великої кількості вчених.
Ряд експериментів був пов'язаний, зокрема, з дослідженням впливу кофеїну на стан військовослужбовців підрозділів особливого призначення, які часто виконують свої тренування і бойові завдання в умовах тривалого підтримання бойової готовності, відчуваючи при цьому гостру нестачу в сні.
Під час випробувань військовослужбовці отримували від 600 до 800 мг кофеїну в день в складі пластинок жувальної гумки. Як і очікувалося, кофеїн надавав найбільший позитивний ефект при виконанні завдань, пов'язаних з підтриманням постійного відчуття пильності.
Аналізувалися при цьому також показники фізичної готовності під час бігу на довгі дистанції, при подоланні перешкод, орієнтуванні на місцевості і маскування. Всі вони статистично достовірно зростали в разі додаткового споживання кофеїну.
При цьому найбільший ефект впливу кофеїну спостерігалося у тих учасників експериментів, які не приймали його раніше на регулярній основі. У цих людей післядія кофеїну зазначалося через 6 годин після його прийому в порівнянні з 1-3 годинами у постійних любителів кави.
В даний час можна вважати повністю доведеним, що кофеїн має ЕРГОГЕННІ, тобто підсилюють спортивні можливості атлетів властивостями, по відношенню до спортсменів із середньою і високою кваліфікацією. Особливо, це відноситься до тих з них, хто відчуває тривалі фізичні навантаження, які мають переважно аеробний характер.
Кофеїн підвищує в цьому випадку функціональні характеристики м'язів, допомагаючи підсилювати їх скорочення. Це дозволяє перевести процес тренінгу на більш високий рівень інтенсивності, що, в свою чергу, веде до прискорення спалювання жирових запасів і збільшення навантаження на м'язи, тим самим прискорюючи їх зростання.
Результати досліджень, присвячені впливу кофеїну на спортивні досягнення в тих видах спорту, де фізичне навантаження носить короткочасний, але при цьому дуже інтенсивний, тобто переважно анаеробний характер, мають більш суперечливий характер.
Можливо, це може бути пояснено участю в проводилися експерименти спортсменів, що мали різний рівень спортивної підготовки. Найбільші позитивні результати досягалися в цьому випадку також при використанні кофеїну більш кваліфікованими атлетами.
Ймовірною причиною такої дії кофеїну може бути краща адаптація атлетів, які звикли до анаеробних навантажень, до підтримки кислотно-лужної рівноваги в їх організмі. Це підвищує стійкість їх м'язових тканин до «закислення», тобто появи та зростання вмісту в них молочної кислоти.
У командних видах спорту, наприклад, у футболі, хокеї або регбі при прийомі гравцями 6 мг кофеїну на кг маси тіла у них приблизно на 10% зростала точність пасу, який в умовах гри потрібно віддавати швидко і точно, при цьому часто за умови силового протистояння . Такий ефект пов'язується дослідниками з поліпшенням під впливом кофеїну тонкої моторики рухів спортсменів.
При прийомі 4-6 мг / кг кофеїну поліпшувалися також спринтерські можливості спортсменів у футболі і хокеї на 8,5% спочатку і на 7,6% в кінці змагання.
Слід звернути увагу на те, що використання кофеїну в якості предтренировочного кошти для досягнення його ефективності має бути суворо упорядковано в часі. При цьому необхідно враховувати попередньо індивідуально встановлений період його активного впливу на організм. Це, зокрема, необхідно для того, щоб, не порушувати режим сну атлетів, що може негативно впливати на їх загальний стан.
У більшості досліджень щодо впливу кофеїну на результати спортивної діяльності його прийом здійснювався за 60 хвилин до початку фізичних випробувань, для того щоб забезпечити його достатню засвоєння організмом. Було, однак, показано, що кофеїн підсилює фізичний і розумовий потенціал атлетів і при прийомі за 15-30 хвилин до початку тренування або змагання.
Дослідників цікавило також питання про те, як впливає додатковий прийом кофеїну на спортсменів, яких можна вважати кавоманами, тобто на тих, хто щодня використовує понад 300 мг кофеїну, в порівнянні з тими людьми, які не є такими шанувальниками кави, і споживають менше 50 мг кофеїну на добу.
Результати досліджень показали, що додатковий прийом кофеїну перед випробуваннями надавав ЕРГОГЕННІ вплив на обидві ці групи, але в другому випадку ефект кофеїну тривав на три години довше.
Прийом кофеїну спортсменами може здійснюватися декількома способами - в хімічно чистому вигляді в складі капсул або таблеток; при споживанні кави в вигляді напою, з якого кофеїн спеціально не віддалився; попередньо декофеїнізованої кави в поєднанні з чистим кофеїном і т.п.
Було встановлено, що для спортсменів кращим є використання кофеїну в чистому вигляді, наприклад, в складі таблеток або желатинових капсул. В цьому випадку набагато легше контролювати дозування і немає необхідності споживати великі об'єми рідини, як у випадку використання натуральної кави.
Прийом кофеїну в таблетках або капсулах сильніше впливає на працездатність спортсменів, ніж споживання його з напоїв або в складі харчових продуктів. Він дозволяв спортсменам пробігати на 2-3 км далі і суттєво покращувати інші спортивні показники.
Для пояснення цього ефекту було висловлено припущення, що мінорні компоненти, присутні в натуральному кави, незважаючи на їх можливу загальну корисність для організму, все ж призводять до ослаблення фізіологічної дії чистого кофеїну. Причиною цього є можливе зменшення здатності кофеїну виступати в якості антагоніста аденозину.
Разом з тим, дослідження показали, що і при споживанні перед тренуванням натуральної кави, що містить 150-200 мг кофеїну, у них відбувалося поліпшення спортивних результатів. У атлетів скорочувався час проходження дистанції, особливо на фініші, збільшувався обсяг споживаного кисню і поліпшувався ряд інших об'єктивних життєвих показників.
Очевидно, що важливим фактором є кількість прийнятого перед тренуванням або змаганнями кофеїну. Було, наприклад, встановлено, що споживання спортсменами кофеїну в кількості до 100 мг практично не призводить до зростання їх спортивних результатів.
З іншого боку, був виявлено та існування ефекту граничного насичення. При збільшенні кількості спожитого кофеїну понад 300 мг спортивні результати, як правило, не зростають.
У зв'язку з цим рекомендований рівень споживання кофеїну спортсменами зазвичай знаходиться в інтервалі від 3 мг до 6 мг на кг маси тіла.
Така кількість кофеїну здатне гарантовано підвищити віддачу тренінгу без ризику інтоксикації організму, яка може призводити до надмірного збудження та інших негативних наслідків. Необхідно підкреслити, що оптимальний обсяг споживання кофеїну спортсменами, багато в чому, залежить від їх індивідуальних фізіологічних особливостей і ефекту звикання.
Прийом кофеїну в кількості 9 мг / кг маси тіла і більш фахівцями розцінюється як невиправдано високий. Надмірно велика кількість споживаного кофеїну може призводити до таких побічних ефектів, як запаморочення, нервозність, дратівливість, безсоння, прискорене серцебиття, спазмів м'язів, нудоти і підвищеної пітливості.
Однак, на підставі великої кількості досліджень можна зробити висновок, що прийом кофеїну в кількості, що становить 3-6 мг на кг маси тіла (що відповідає 240-480 мг кофеїну для атлета масою 80 кг) є безпечним і дозволяє домагатися істотного підйому фізичного і розумового потенціалу тренованих спортсменів в багатьох видах спорту.
У зв'язку з цим Міжнародним Олімпійським Комітетом (МОК) було встановлено обмеження, згідно з яким верхній допустимий рівень вмісту кофеїну в сечі діючих спортсменів не повинен перевищувати 12 мкг / мл.
Багато це чи мало? В результаті спеціальних досліджень було встановлено, що така кількість кофеїну реально досягається в сечі при прийомі 6-8 чашок звареної кави з вмістом близько 100 мл кофеїну в чашці приблизно за годину до взяття проби.
Всесвітнє антидопінгове агентство (WADA), що стало широко відомим останнім часом, поки не розглядає кофеїн в якості забороненої речовини, але разом з тим воно включило його в програму свого моніторингу, з метою виявлення фактів його можливого неправомірного використання в спортивних змаганнях.
Таким чином, можна зробити висновок, що кофеїн є дієвим і дозволеним ергогенним засобом, ефективно підвищує працездатність, витривалість та інші спортивні показники атлетів у багатьох видах спорту.
Слід звернути увагу, що небезпечним може бути невикористання кофеїну, а зловживання його надмірно великою кількістю.
Сергій Штерман
Багато це чи мало?