«Продукты спортивного питания»
Данная статья предоставлена автором Сергеем Штерманом исключительно для проекта Bodybuilding Illustrated и не подлежит тиражированию в печатных изданиях. По всем вопросам публикаций Сергея обращайтесь к автору.
Кофеин: подъем жизненной энергии
Кофеин является природным соединением. Особенно много его в листьях и плодах кофе, колы, в листьях чайного дерева и плодах гуараны – тропического кустарника, произрастающего в Южной Америке. В природных условиях он синтезируется растениями как средство защиты от насекомых, поедающих их листья, стебли и зёрна, а также для поощрения насекомых-опылителей.
В чистом виде кофеин представляет собой белые игольчатые кристаллы с горьким вкусом, без запаха. Его растворимость в воде при комнатной температуре составляет около 1,5 г на 100 мл и увеличивается с повышением температуры.
Многочисленные исследования, проведенные, начиная с открытия кофеина в 1819 году немецким химиком Ф. Рунге, в том числе, выполненные знаменитым русским академиком И.П.Павловым, позволили сделать вывод, что кофеин обладает сильным физиологическим воздействием на организм человека.
С течением времени эта биологическая активность кофеина нашла свое широкое использование в быту и медицине. Лидеры по содержанию кофеина — чай и кофе — превратились в неотъемлемый атрибут нашей повседневной жизни.
Содержание кофеина в сваренном кофе в зависимости от сорта, используемого количества и способа заварки может составлять от 380 до 650 мг/л, в растворимом кофе его содержится от 310 до 480 мг/л.
В кофе, приготовленном по интенсивному способу типа «Эспрессо», кофеина содержится намного больше — от 1700 до 2250 мг/л. При этом не следует забывать, что чашечка кофе «Экспрессо» обычно содержит всего 25-35 мл этого напитка. В чае содержание кофеина в большинстве случаев находится в пределах от 180 до 420 мг/л.
Кофеин используется в качестве действующего начала в большинстве «энергетических напитков». В таких напитках кофеина обычно содержится 250—350 мг/л, но некоторые из них, в частности, производимые для спортсменов, могут содержать кофеина намного больше.
Кофеин может также входить в состав «энергетических жевательных резинок». В большинстве случаев его содержание составляет 50—75 мг, но некоторые энергетические жевательные резинки, изготовляемые, например, для армии США, могут включать кофеина до 100 мг в одной пластинке.
При приеме в очень больших количествах кофеин, как и многие другие соединения, включая даже обычную поваренную соль, может превращаться в токсичное соединение.
Потребление кофеина, например, в количестве более 10 г в течение ограниченного промежутка времени, что соответствует, впрочем, в действительности мало реальным на практике 80—100 чашек кофе или 100-120 банок энергетического напитка, может послужить даже причиной смерти.
Адекватное потребление кофеина, по весьма консервативным данным Роспотребнадзора, оценивается в 50 мг/сутки, а верхний допустимый уровень в 150 мг/сутки. Многие исследователи, однако, полагают вполне безопасным уровень потребления кофеина, равный 300-400 мг в сутки.
При попадании кофеина вместе с пищей или напитками в организм человека он быстро всасывается в желудочно-кишечном тракте. Повышение уровня кофеина в крови отмечается через 15-45 минут и достигает пика примерно через час после его приема.
Благодаря своей растворимости в материале клеточных мембран, кофеин способен преодолевать барьер между кровеносной системой и тканями мозга, благодаря чему он способен оказывать существенное влияние на его функционирование.
В процессы обмена веществ в организме кофеин вступает в печени, превращаясь под действием ферментных систем в различные производные, также обладающие физиологическим действием. Примерно от 3 до 10% кофеина выводится из организма в неизменном виде через почки вместе с мочой.
В результате участия в процессах обмена веществ и удаления с мочой содержание кофеина спустя 3-6 часов после его приема снижается на 50-75%. Таким образом, темпы выведения кофеина из организма сопоставимы со скоростью его усвоения, которые в зависимости от индивидуальных особенностей организма могут колебаться в широких пределах. Считается, что полупериод жизни кофеина в организме человека находится в интервале от 2,5 до 10 часов.
Физиологические механизмы действия кофеина на организм людей и, в особенности, спортсменов были выявлены относительно недавно.
Так, было установлено, что одним из главных объектов воздействия кофеина является центральная нервная система человека. Причина этого явления, по мнению ученых, заключается в следующем.
Одним из продуктов обмена веществ в мозге является такое соединение как аденозин. Он способен ослаблять процессы возбуждения в мозге и защищать нас, таким образом, от возможных психических перегрузок.
По своему химическому строению кофеин и аденозин весьма схожи. Благодаря этому, кофеин может конкурировать с аденозином, замещая его у рецепторов мозга. За счет этого кофеин блокирует действие аденозина и в результате оказывает, таким образом, стимулирующее воздействие, что позволяет бороться с сонливостью и обострять свое внимание. Кофеин способен вызывать улучшение настроения, повышать уровень психологической готовности и умственной работоспособности.
Вместе с тем, в отношении кофеина, как и многих других биологически активных веществ, все же трудно ограничиться каким-то одним механизмом, полностью описывающим его физиологическое влияние на организм.
Исследования, например, показывают, что кофеин во время интенсивных физических нагрузок усиливает участие внутриклеточных и свободных жиров в энергообеспечении организма и соответственно уменьшает расход гликогена, что, в частности, положительно сказывается на выносливости спортсменов.
Кофеин в количестве 5 мг/кг массы тела способен также влиять на скорость усвоения глюкозы из кишечника во время физических упражнений и соответственно увеличивать (до 25%) общую скорость ее окисления в организме, что значительно усиливает физические возможности спортсменов.
Установлено, что совместный прием углеводов вместе с кофеином в восстановительном периоде после тренировок заметно ускоряет ресинтез гликогена в организме спортсменов.
Однако большинство из них все же предпочитает использовать кофеин в качестве предтренировочного средства, с целью подъема своего физического и умственного потенциала во время тренировок и соревнований.
Механизм влияния кофеина на повышение выносливости спортсменов, открытый учеными, связывают с воздействием кофеина на увеличение секреции эндоморфинов – соединений, которые естественным путем вырабатываются в тканях головного мозга, и которые обладают способностью уменьшать боль и положительно влиять на эмоциональное состояние человека.
Эндорфины активно синтезируются в организме человека во время спортивных соревнований, боевых действий и т. п., что позволяет до определённой степени игнорировать возможное возникновение чувства боли и мобилизовывать за счет этого физические и умственные резервы организма.
Кофеин может значительно увеличивать время до появления чувства усталости и сохранять силу мышечных сокращений при мускульных нагрузках, близких к максимальным.
Прием кофеина приводит также к усилению термогенного эффекта, т.е. к увеличению выработки тепла телом человека за счет увеличения количества потребляемого кислорода в единицу времени. Этот связанный с усилением окисления жиров эффект приводит, в конечном итоге, к интенсификации потери массы тела. Он протекает в течение не менее 3 часов после приема кофеина.
Еще одним аспектом, связанным с влиянием кофеина на организм человека, рассматривалось его возможное воздействие на усиление мочеиспускания и вероятность возникновения в связи с этим эффектом дегидратации организма. В проведенных научных исследованиях этот факт однако не нашел своего экспериментального подтверждения.
Было установлено, что некоторое увеличение потери воды организмом может происходить только на стадии отдыха после физической нагрузки, но не во время тренировок или соревнований.
Для спортсменов особый интерес вызывает влияние, которое может оказывать прием кофеина на тренировку выносливости, развитие силы, совершенствование технического мастерства в командных видах спорта, а также его воздействие на процесс восстановления организма после интенсивных физических нагрузок. К этим вопросам в последние годы было приковано внимание большого числа ученых.
Ряд экспериментов был связан, в частности, с исследованием влияния кофеина на состояние военнослужащих подразделений особого назначения, которые часто выполняют свои тренировки и боевые задания в условиях длительного поддержания боевой готовности, испытывая при этом острый недостаток в сне.
Во время испытаний военнослужащие получали от 600 до 800 мг кофеина в день в составе пластинок жевательной резинки. Как и ожидалось, кофеин оказывал наибольший положительный эффект при выполнении заданий, связанных с поддержанием постоянного чувства бдительности.
Анализировались при этом также показатели физической готовности во время бега на длинные дистанции, при преодолении препятствий, ориентировании на местности и маскировке. Все они статистически достоверно возрастали в случае дополнительного потребления кофеина.
При этом наибольший эффект влияния кофеина наблюдался у тех участников экспериментов, которые не принимали его ранее на регулярной основе. У этих людей последействие кофеина отмечалось спустя 6 часов после его приема по сравнению с 1-3 часами у постоянных любителей кофе.
В настоящее время можно считать полностью доказанным, что кофеин обладает эргогенными, т.е. усиливающими спортивные возможности атлетов свойствами, по отношению к спортсменам со средней и высокой квалификацией. В особенности, это относится к тем из них, кто испытывает длительные физические нагрузки, имеющие преимущественно аэробный характер.
Кофеин повышает в этом случае функциональные характеристики мышц, помогая усиливать их сокращение. Это позволяет перевести процесс тренинга на более высокий уровень интенсивности, что, в свою очередь, ведет к ускорению сжигания жировых запасов и увеличению нагрузки на мышцы, тем самым ускоряя их рост.
Результаты исследований, посвященные влиянию кофеина на спортивные достижения в тех видах спорта, где физическая нагрузка носит кратковременный, но при этом очень интенсивный, т.е. преимущественно анаэробный характер, имеют более противоречивый характер.
Возможно, это может быть объяснено участием в проводившихся экспериментах спортсменов, имевших разный уровень спортивной подготовки. Наибольшие положительные результаты достигались в этом случае также при использовании кофеина более квалифицированными атлетами.
Вероятной причиной такого действия кофеина может быть лучшая адаптация атлетов, привыкших к анаэробным нагрузкам, к поддержанию кислотно-щелочного равновесия в их организме. Это повышает устойчивость их мышечных тканей к «закислению», т.е. появлению и росту содержания в них молочной кислоты.
В командных видах спорта, например, в футболе, хоккее или регби при приеме игроками 6 мг кофеина на кг массы тела у них примерно на 10% возрастала точность паса, который в условиях игры нужно отдавать быстро и точно, при этом часто при условии силового противоборства. Такой эффект связывается исследователями с улучшением под влиянием кофеина тонкой моторики движений спортсменов.
При приеме 4-6 мг/кг кофеина улучшались также спринтерские возможности спортсменов в футболе и хоккее на 8,5% вначале и на 7,6% в конце состязания.
Следует обратить внимание на то, что использование кофеина в качестве предтренировочного средства для достижения его эффективности должно быть строго упорядочено во времени. При этом необходимо учитывать предварительно индивидуально установленный период его активного воздействия на организм. Это, в частности, необходимо для того, чтобы, не нарушать режим сна атлетов, что может отрицательно влиять на их общее состояние.
В большинстве исследований по влиянию кофеина на результаты спортивной деятельности его прием осуществлялся за 60 минут до начала физических испытаний, для того чтобы обеспечить его достаточное усвоение организмом. Было, однако, показано, что кофеин усиливает физический и умственный потенциал атлетов и при приеме за 15-30 минут до начала тренировки или соревнования.
Исследователей интересовал также вопрос о том, как влияет дополнительный прием кофеина на спортсменов, которых можно считать кофеманами, т.е. на тех, кто ежедневно использует более 300 мг кофеина, по сравнению с теми людьми, которые не являются такими поклонниками кофе, и потребляют менее 50 мг кофеина в сутки.
Результаты исследований показали, что дополнительный прием кофеина перед испытаниями оказывал эргогенное влияние на обе эти группы, но во втором случае эффект кофеина длился на три часа дольше.
Прием кофеина спортсменами может осуществляться несколькими способам – в химически чистом виде в составе капсул или таблеток; при потреблении кофе в виде напитка, из которого кофеин специально не удалялся; предварительно декофеинизированного кофе в сочетании с чистым кофеином и т.п.
Было установлено, что для спортсменов предпочтительным является использование кофеина в чистом виде, например, в составе таблеток или желатиновых капсул. В этом случае намного легче контролировать дозировку и нет необходимости потреблять большие объемы жидкости, как в случае использования натурального кофе.
Приём кофеина в таблетках или капсулах сильнее влияет на работоспособность спортсменов, чем потребление его из напитков или в составе пищевых продуктов. Он позволял спортсменам пробегать на 2-3 км дальше и существенно улучшать другие спортивные показатели.
Для объяснения этого эффекта было высказано предположение, что минорные компоненты, присутствующие в натуральном кофе, несмотря на их возможную общую полезность для организма, все же приводят к ослаблению физиологического действия чистого кофеина. Причиной этого является возможное уменьшение способности кофеина выступать в качестве антагониста аденозина.
Вместе с тем, исследования показали, что и при потреблении перед тренировкой натурального кофе, содержащего 150-200 мг кофеина, у них происходило улучшение спортивных результатов. У атлетов сокращалось время прохождения дистанции, особенно на финише, увеличивался объем потребляемого кислорода и улучшался ряд других объективных жизненных показателей.
Очевидно, что важным фактором является количество принимаемого перед тренировкой или соревнованиями кофеина. Было, например, установлено, что потребление спортсменами кофеина в количестве до 100 мг практически не приводит к росту их спортивных результатов.
С другой стороны, был обнаружено и существование эффекта предельного насыщения. При увеличении количества потребленного кофеина свыше 300 мг спортивные результаты, как правило, не возрастают.
В связи с этим рекомендуемый уровень потребления кофеина спортсменами обычно находится в интервале от 3 мг до 6 мг на кг массы тела.
Такое количество кофеина способно гарантированно повысить отдачу тренинга без риска интоксикации организма, которая может приводить к перевозбуждению и другим негативным последствиям. Необходимо подчеркнуть, что оптимальный объем потребления кофеина спортсменами, во многом, зависит от их индивидуальных физиологических особенностей и эффекта привыкания.
Прием кофеина в количестве 9 мг/кг массы тела и более специалистами расценивается как неоправданно высокий. Чрезмерно большое количество потребляемого кофеина может приводить к таким побочным эффектам, как головокружение, нервозность, раздражительность, бессонница, учащённому сердцебиению, спазмам мышц, тошноте и повышенной потливости.
Однако, на основании большого количества исследований можно сделать вывод, что прием кофеина в количестве, составляющем 3-6 мг на кг массы тела (что соответствует 240-480 мг кофеина для атлета массой 80 кг) является безопасным и позволяет добиваться существенного подъема физического и умственного потенциала тренированных спортсменов в многих видах спорта.
В связи с этим Международным Олимпийским Комитетом (МОК) было установлено ограничение, согласно которому верхний допустимый уровень содержания кофеина в моче действующих спортсменов не должен превышать 12 мкг/мл.
Много это или мало? В результате специальных исследований было установлено, что такое количество кофеина реально достигается в моче при приеме 6-8 чашек сваренного кофе с содержанием около 100 мл кофеина в чашке примерно за час до взятия пробы.
Всемирное антидопинговое агентство (WADA), ставшее широко известным в последнее время, пока не рассматривает кофеин в качестве запрещенного вещества, но вместе с тем оно включило его в программу своего мониторинга, с целью выявления фактов его возможного неправомерного использования в спортивных состязаниях.
Таким образом, можно сделать вывод, что кофеин является действенным и разрешенным эргогенным средством, эффективно повышающим работоспособность, выносливость и другие спортивные показатели атлетов во многих видах спорта.
Следует обратить внимание, что опасным может быть не использование кофеина, а злоупотребление его чрезмерно большим количеством.
Сергей Штерман
