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對運動表現領域營養學的研究始於20世紀初，其主要關注支援運動員訓練、運動表現和恢復的宏量營養素（碳水化合物、蛋白質和脂肪）。人們逐漸意識到飲食和體育活動在促進健康方面的協同作用，這激發了人們去探究微量營養素（維生素、礦物質及其他對生長或新陳代謝來說必不可少的物質）在促進健康、保持最佳身體機能和提高運動表現的生理過程中發揮的作用。
微量營養素能夠增強產生能量的代謝途徑的活性、組織的生化適應性，並且能提高物質轉運和代謝速率等。
與食物中蛋白質、碳水化合物和脂肪的含量（高達幾百克）相比，食物中維生素和礦物質的含量很低（從幾微克到幾毫克不等）。然而，微量營養素在蛋白質合成中起著重要作用。微量營養素能夠啟用代謝過程中的複雜反應，使宏量營養素中的潛在能量用於體育訓練和運動恢復。
圖片來自 | 123rf.com.cn
膳食參考攝入量是指用來預防營養不足的推薦攝入量。營養不足會導致營養缺失，影響身體健康和功能。膳食推薦攝入量是一個能滿足約98%健康人群需求的值，而適當攝入量（adequate intake，AI）則被設定得足夠高，以防止營養不足的情況發生。膳食推薦攝入量是用透過嚴格的科學研究得到的資料計算出來的；相比之下，適當攝入量的科研依據相對欠缺。重要的一點是，在膳食參考攝入量中，僅有約1/3 的營養素考慮到了體育活動的影響（見表1 和表2）。
表1 微量營養素的功能與膳食推薦攝入量（19 ~ 50 歲）
a 關於個體在長時間運動中是否會增加對微量營養素的需求的證據有限。
b 對處於缺乏微量營養素狀態的個體而言，補充維生素B2會提升其運動表現，但研究結果不一致。
c NE=煙酸當量。
d 基於運動員體內維生素B6 水平下降的情況，而不是基於需求本身。
e DFE= 膳食葉酸當量（1微克膳食葉酸或來自強化食品的0.6 微克葉酸或者葉酸補劑中0.5微克葉酸）。
f 基於體育活動和維生素C 的狀態。
g RE= 視黃醇當量（1 微克視黃醇=12微克β- 胡蘿蔔素）[74]。
h 對經常參加繁重的高強度運動的個體而言，增加30% ~ 70%的攝入量。增加攝入量對缺鐵但不貧血的女性有好處。
i 關於缺鎂對運動能力的影響，證據有限。
j 關於缺鋅對運動能力的影響，證據有限。
表2 微量營養素的功能與適當攝入量（19 ~ 50 歲）
這裡簡述維生素和礦物質在運動中為支撐生理功能發揮的生物學作用，重點說明微量營養素不足（或攝入過量）對運動表現的影響，明確微量營養素對體育活動中能量代謝的影響。
運動員的微量營養素需求
微量營養素包括維生素和礦物質，維生素是一種有機化合物（主要由碳原子組成），礦物質是一種以固體的形式存在的無機化合物。人體自身無法產生微量營養素，必須從食物和飲料中攝取。微量營養素參與構成生物活性化合物（從普遍意義上講，微量營養素不是構成組織的原料，也不提供能量。但很多細胞功能依賴於氣和二氧化碳、管理體液平衡以及預防氧化損傷。人體需要多種B族維生素(維生素B1、維生微量營養素，這一點是公認的。）。微量營養素不是能量的直接來源，但是能促進碳水化合物、蛋白質和脂肪產生能量並被身體使用。微量營養素還可以輸送氧氣和二氧化碳、管理體液平衡以及預防氧化損傷。人體需要多種B族維生素（維生素B1、維生素B2、煙酸、維生素B6和泛酸等）和一些礦物質（鐵、鎂、銅和鋅等）來促使碳水化合物進行代謝併產生能量，從而為肌肉做功提供能量。與運動表現相關的維生素和礦物質的作用如圖1所示。鐵、銅、維生素B6、維生素B12和葉酸可以用來形成紅細胞（RBC），並將氧氣（O2）傳輸到肌纖維。鋅主要用來去除運動肌中的二氧化碳（CO2），並將乳酸轉化為葡萄糖。在腎上腺中，維生素C對於腎上腺素的產生是必需的，腎上腺素可起到促進脂肪組織釋放遊離脂肪酸（FFA）的作用。煙酸可以在運動中阻止釋放遊離脂肪酸。β-胡蘿蔔素、維生素E、維生素C以及一些礦物質（鋅、銅和錳）會中和活性氧（ROS）並防止肌肉和其他組織的自由基損傷。
圖1 與運動表現相關的維生素和礦物質的作用
評估最佳運動表現對微量營養素的需求，需要同時對營養素攝入量和營養狀況的生化指標進行評估。然而，只有一小部分研究能達到這一標準。只依據自我報告的食物攝入量來確定營養狀況會產生很多問題，因為人們會低估食物攝入量。評估微量營養素的攝入量是否充分應當依據DRI（膳食推薦攝入量或適當攝入量）。通常情況下，如果微量營養素的攝入量過低，會出現亞臨床性的微量營養素缺乏，其主要表現為，與營養狀況有關的生化指標降低及生理機能受到影響。圖2展示了一些礦物質（維生素B2、鐵、鎂和鋅）的亞臨床性缺乏如何降低運動表現和影響運動表現的相關指標。如果不是過度損耗、吸收受限或者長期缺乏，一般情況下，不會出現明顯的微量營養素缺乏或臨床性微量營養素缺乏的症狀。
圖2 微量營養素不足對運動表現的影響
內容來源：《美國國家體能協會運動營養指南（第2版）》。
從功能到體能遞進式健身圖解
