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  • 曾怡鈞|運動營養師

Pre Workout 成分大解析 - β-丙氨酸 (Beta-Alanine)



閱讀前摘要:想要加速回到場上進行高強度訓練?本文將介紹β-丙氨酸,從結構、機轉,到使用的劑量及風險,以及是否可以搭配其他營養品共同使用!最後,比較與肌酸之不同及在台灣可以購買的資訊!


β-丙氨酸是一種胺基酸,可用來生成肌肽(一種雙胜肽,由β-丙氨酸和L-組胺酸所組成),β-丙氨酸的補充能增加肌肉中的肌肽濃度肌肽是肌肉的重要緩衝劑和抗氧化劑,它能夠緩衝因為高強度運動而產生的酸性離子(H+),使得運動不至於因為氫離子而導致的疲勞停止。肌肽通過緩衝多餘的氫離子、清除自由基、螯合過渡金屬等方式改善高強度運動表現和降低對於疲勞和耗竭的主觀感受、延長運動時間,可能有益於持續2到6分鐘的重複衝刺與爆發力運動。



作用機轉


肌肽作用與重碳酸鹽非常相似,HCO3-是一種強大的細胞外緩衝劑,肌肽則是一種強大的細胞內緩衝劑。肌肽是由組胺酸和β-丙氨酸組成的二胜肽,正常濃度為20-25 mmol/kg(Mannion et al., 1992),人體內的肌肽含量會隨著性別、年齡、運動訓練而有所不同。肌肽存在於腦部、心肌、腎臟和胃部,骨骼肌中也存在大量肌肽(主要是II型肌纖維,II型肌纖維的濃度比I型肌纖維高1.5-2.0倍)。這些II型肌纖維是快肌纖維,主要用於爆發力運動,比如力量訓練和短跑,有趣的是,無氧功率輸出要求高的項目運動員體內具有更高濃度的肌肽,例如精英運動員和健美運動員的肌肽濃度較高。此外,肌肉肌肽含量可能會隨著訓練適應性而增加,訓練有素的運動員肌肉肌肽濃度高於未經訓練的運動員(Bex et al., 2014),儘管單次運動對肌肉肌肽濃度影響不大,而且單次訓練對於β-丙氨酸及肌肽的增加也沒有額外影響(Ken Derek et al., 2008,2009)。 無氧運動需要快速的能量來源,葡萄糖可以迅速分解以提供能量(透過無氧糖解反應),但反應的產物是lactic acid,lactic acid會再快速的變成氫離子(H+)和lactate。隨著運動的進行,由lactic acid轉化為lactate產生的氫離子超過細胞內緩衝能力並降低肌肉的pH。由此產生的酸中毒會干擾許多代謝過程,例如破壞磷酸肌酸再合成或抑制無氧糖解反應,並導致力量減少和產生疲勞。肌肽是骨骼肌中主要的緩衝物質,位於肌肽分子中組氨酸的咪唑環(imidazole ring)具有6.83的pKa,使其成為運動誘導的pH值酸化範圍的有效肌內緩衝液。透過緩衝氫離子,減慢與無氧代謝相關的pH值下降來延緩疲勞,人體就可以在高強度運動下堅持更長的時間。 口服攝入肌肽,肌肽一進入血液就會在二肽酶(dipeptidase)、肌肽酶(carnosinase)的作用下迅速降解為組胺酸和β-丙氨酸,因此,攝入肌肽是沒有用的,但是單獨攝取組胺酸和β-丙氨酸,可以使這兩種化合物被轉運到骨骼肌中並透過肌肽合成酶(carnosine synthase)重新合成為肌肽,β-丙氨酸是影響肌肽濃度最大的因子,因為它是肌肽合成反應中的限速物質,但肌肽的合成有顯著的個人差異。 β-丙氨酸是蛋白質合成所需的 20 種氨基酸之一。氨基酸是構成蛋白質的基本組成單位,而 β-丙氨酸是一種非必需氨基酸,β-丙氨酸是由尿嘧啶在肝臟中降解而產生,可以透過攝入肉中的肌肽水解或直接膳食補充來增強。β-丙氨酸存在於肉類,家禽和魚類等,人體每天約可以從食物中當中攝取到1克β-丙氨酸,由於缺乏膳食來源,素食者的肌肉肌肽濃度低於肉食者,平均濃度約為10-14 mmol/kg (Harris et al., 2007)。


研究證據


β-丙氨酸補充劑,在未經訓練的受試者身上似乎可有效地改善他們在腳踏車測功儀上的高強度運動表現(de Salles Painelli et al., 2014),而在專業運動員身上,隨著補充後肌肉肌肽的增加,進行劇烈腳踏車測功儀時的運動能力增加 (Hill et al., 2007),在腳踏車運動測試中最大功率為110%(預計持續時間為2至4分鐘)的總工作量在四週後增加了13%(肌肽平均增加了58.8%),並在十週後平均增加了16.2%(肌肉肌肽平均增加了80.1%)。β-丙氨酸補充劑可使精英的賽艇運動員在時限裡最快增加2公里(Baguette et al 2010. J Appl Phys)、在耐力自行車中有更好的衝刺性能(van Thienen et al 2009. MSSE)、在大學橄欖球運動員中增加力量(Hoffman et al 2006. IJSNEM)、在訓練有素的短跑運動員中減輕疲勞(Derave et al 2007. J Appl Phys)。 來自Baguet等人(2010)的證據顯示這些成績的進步可能是透過對肌肉內pH值緩衝的影響,因為研究顯示β-丙氨酸在高強度運動期間能減弱血液pH的降低,而不影響血液乳酸或碳酸氫鹽濃度。與這假設一致,β-丙氨酸的大部分機能促進作用發現於持續2到6分鐘的高強度運動而對於單次的高強度運動或重複衝刺的運動表現效益較少(Sale et al., 2013)。 針對15項研究的整合分析發現補充β-丙氨酸可以增強上述性質的運動,效應值為0.37(0.14-0.75)(註)(Hobson et al., 2012)。


備註:在統計學中,效應值(Effect size)是量化現象強度的數值,其絕對值越大表示效應越強,也就是現象越明顯。在比較平均數的情況下,效應值經常指的就是實驗結束後,實驗組與控制組之間「標準化後的平均差異程度」,依照慣例,effect size=0.2可解讀為差異程度小、=0.5為差異程度中等,=0.8為差異程度大。


劑量與安全性


β-丙氨酸通常佔肌肉緩衝能力的7-10%(Dunnett and Harris,1999)。研究已經證實,每天補充4.8~6.4克的β-丙氨酸,連續補充4~6週,會使體內肌肽濃度大約增加40~60%(Harris et al., 2006),長期增補(約10週)可提升80%的含量(Zoeller et al.,2007),在後一項研究中,肌肉含量超過 40 mmol/kg 但尚不清楚肌肉肌肽含量是否有上限。Stegen 等人(2014)的研究顯示,在每天補充3.2克β-丙氨酸的情況下,補充六週後,肌肉肌肽濃度增加30-50%,之後可以1.2克/天的劑量維持。而最近的研究已經證明如果以緩慢釋放的劑型每天攝取12克(2週),可加速骨骼肌中肌肽含量的增加,同時減輕感覺異常(Church et al., 2017)。 由於β-丙氨酸對於運動表現所帶來的好處是基於提高肌肉肌肽濃度,因此服用β-丙氨酸的時間並不重要,不需要特別在訓練前或訓練後攝取,主要是持續服用。儘管II型肌纖維中β-丙氨酸濃度較高,但增補β-丙氨酸後不同肌纖維類型的增加率是相同的。劑量反應顯示每攝取100克的緩慢釋放β-丙氨酸,每公斤體重會增加 2.01 mmol 的肌肽,其增加量僅取決於累積的總β-丙氨酸量(β-丙氨酸每日攝入量在1.6-6.2 克/天範圍內),而不受本身原本肌肉中的肌肽濃度基準值、肌纖維類型、服用者體重或每日補充的β-丙氨酸量所影響


肌肉肌肽的清除時間非常緩慢,所以一旦肌肉肌肽的濃度建立後,它們應該會長時間保持,在停止攝入β-丙氨酸後,肌肽濃度會以每週約2%的線性方式下降回基準線(Stellingxwer et al., 2012),半衰期約為9週(Harris et al., 2009)。


  • 長期補充:每天3-4克,例如每天3克(4×800mg),持續6週,再以1.2 克 /天劑量維持(Stegan et al., 2014)

  • 快速補充:每天6克,連續四週後,降回每日2-3克

服用高劑量的β-丙氨酸,潛在的副作用包括皮疹 (skin rashes) 、導致潮紅或灼燒感、發紅現象和中度至重度的感覺異常(paraesthesia),例如臉部、頸部、手背和上軀幹出現皮膚刺痛感、麻癢感,這些症狀通常是短暫的,可持續60至90分鐘,但對人體無害。目前尚不清楚每天服用β-丙氨酸補充劑超過幾個月是否安全。 以每天分次服用或使用持續釋放形式的β-丙氨酸可以減少或消除這種感覺異常。例如每天分成6~8次服用,一次最多攝取10 mg/kg 的β-丙氨酸,相當於單次攝取平均800毫克的β-丙氨酸(Harris et al., 2006),每次至少間隔2小時。


與其他營養品的協同作用


  • 單獨使用就有效果

  • β-丙氨酸和碳酸氫鈉同時攝取可能有協同作用

  • 一項研究顯示,在肌酸中添加β-丙氨酸比單獨使用肌酸提高了運動強度,肌酸加β-丙氨酸補充劑似乎對瘦體組織的累積和體脂組成比單獨補充肌酸更具影響力(Hoffman et al., 2006)

牛磺酸和β-丙胺酸共享傳輸機制,這表示補充β-丙胺酸理論上可能會抑制牛磺酸的攝取,但是,是否補充β-丙胺酸會減少人體中牛磺酸濃度尚未被證實,目前認為在建議劑量範圍內使用β-丙胺酸是安全的。


備註:牛磺酸是一種含硫氨基酸參與人體許多重要的生理過程,包括膽酸結合、心血管功能、神經傳遞和使血糖正常發揮作用等,食物來源為海鮮、肉類和乳製品。


β-丙氨酸和肌酸的差異


  • 肌酸:建立肌肉中儲存的磷酸肌酸,提供足夠的燃料。

  • β-丙氨酸:建立肌肉中的緩衝能力,在高強度運動狀態下堅持更長時間,可增加無氧耐力和一次性完成的工作量,對於那些傾向於縮短休息時間和提升更長時間者也很有用。β-丙氨酸對功率輸出沒有任何作用(與肌酸不同)。


適用族群


高強度運動事件(2至6分鐘內)或間歇、衝刺訓練,有H+的積累使肌肉中的酸度增加,對提升無氧耐力運動表現延遲肌肉疲勞有潛在效益,也適合參加需要爆發力的體育運動項目的人服用。


由於大部分的運動項目都包含有一部分在短時間內需要高強度力量的運動模式,β-丙氨酸對於所有的運動和經常需要非常高強度作為運動表現成效的運動項目可作為一種訓練輔助的工具。


哪裡買

筆者在欲購買β-丙氨酸時,著實費了一番功夫搜尋適合的產品,因為台灣並無代理商進口100% β-丙氨酸的相關產品,是以提供我找到的可使用產品讓大家參考。


利益揭露: My protein的產品是筆者自己上網找的,礙於台灣法規的規定,若以自用用途,每次同一品項只能購買12包。而標明日本味之素的產品,目前台灣並未販售,是請廠商幫忙並且贊助提供的,所以您想買也買不到,台灣有的現貨都在國訓中心的營養品庫房裡了😝。但如果有很多人向廠商提出購買需求,或許將來我們就有機會可以在台灣買得到。或是讀者有更合適運動員使用的β-丙氨酸產品與購買管道,都歡迎推薦給我,替國手們感謝您🙇‍♀。


備註:這些資訊僅供參考,它們不能替代營養師給出的適當醫學診斷或飲食建議 。本說明僅供成年人使用,本文在發佈時內容儘可能確保為最新證據,但不排除未來更進一步的證據可能推翻目前的結論。



參考文獻




本文章授權自運動營養師曾怡鈞之個人網站,原文請看 >>

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