圖、文：呂孟凡

這幾年運動營養越來越夯，老實說多年來我一直沒有積極研究這塊領域，直到去年有健身教練請我開運動營養課程，自己花了蠻多時間念書，才比較了解一些。坊間盛傳運動後攝取碳水+蛋白質才能達到最好的肌肉生成效果，但是我在查了許多文獻之後卻查不到足夠的證據，因此就翻譯整理了自己看到的文獻供大家參考，這篇文章主要是翻譯自2013年發表在Journal of the International Society of Sports Nutrition的一篇評論，標題為：Is carbohydrate needed to further stimulate muscle protein synthesis/hypertrophy following resistance exercise? 在阻力運動後有需要攝取碳水化合物以達到刺激肌肉蛋白質生成的效果嗎？（Ref 1）雖然2013年距今也有7年了，但是因為找不到更新的證據，又覺得這篇整理得蠻好的，所以還是可以參考看看。

在看這篇以前，若對於肌肉生成的機制沒有初步的了解，建議可以先參考這篇：如何增加肌肉量？

關於肌肉的生成

肌肉生成是非常複雜的，牽涉到體內非常多的基因表現途徑。許多研究都把重點放在”胺基酸”對肌肉蛋白質生成的影響，其中又以白氨酸（leucine）的相關研究最多。然而，白氨酸絕對不是唯一影響蛋白質生成的因素，其他包括能量狀態、體內離子及荷爾蒙等等，所有因素共同調節才會影響肌肉的生成速率。其中，胰島素在蛋白質合成中也扮演了重要的角色，因為它是PI-3K/Akt/mTOR這條途徑的強力刺激物，而這條途徑與骨骼肌的生成相關。

 

關於運動後要攝取碳水+蛋白質才能達到最好肌肉合成量的主張

一篇2012年發表在同一個期刊的文獻（Ref 2），主張運動後要同時攝取碳水化合物及蛋白質才能達到最好的肌肉生成效果，而這個論點主要是基於兩個理論：

1. 急性來說，胰島素和白氨酸可以協同促進蛋白質生成。

2. 慢性來說，除了攝取蛋白質之外再攝取碳水化合物，比單獨攝取蛋白質可以讓瘦體量（Lean body mass）增加得更多。

但是上述兩個原因都只是”推論”，要下如此的結論，必須先有足夠的臨床證據。

 

白氨酸促進蛋白質生成的效果需要胰島素幫忙嗎？

上一段所提到的文獻（Ref 2）聲稱：白氨酸需要在有胰島素幫忙的狀況下才能較有效率地調控蛋白質生成。但是在細胞研究中發現，即使在培養細胞的整個過程都不外加胰島素，細胞還是能生成蛋白質。研究發現，即使是在短期禁食的狀態下，人類的肌肉細胞本身也會有含有一定濃度的胰島素（約5mU/L），而即使在這麼低的胰島素濃度下，只要給予胺基酸，就可以刺激蛋白質生成；即使給予肌肉細胞比禁食狀態高30倍的胰島素量，也不會促進更多的蛋白質生成（Ref 3）。技術上來說，當胺基酸增加時，確實需要胰島素的幫忙來促進蛋白質生成，但實際上只要非常低的胰島素濃度就可以達到效果，而且只要單獨給予白氨酸，就能夠促進胰島素的生成。有的研究發現單獨給予蛋白質補充品，就可以讓胰島素濃度比禁食狀態下上升2-3倍。

 

胰島素可以抑制蛋白質分解嗎？

Børsheim E等人的研究（Ref 4）發現，在阻力運動之後給予100公克碳水化合物可以減少肌肉蛋白質分解（而不是促進蛋白質生成），進而改善肌肉蛋白質平衡。但是，後來的研究發現（Ref 5），由單獨攝取蛋白質所造成的胰島素濃度上升就可以抑制阻力運動後的蛋白質分解。

 

 “碳水化合物可增加蛋白質生成的效用”仍缺乏臨床證據 

宣稱碳水化合物加上蛋白質可達到最佳肌肉生成量的文獻中（Ref 2）中所引用的研究，事實上並不具有可以下如此結論的證據。這些研究是將”同時攝取蛋白質及碳水化合物”與”單獨攝取碳水化合物”相比；或是”維持相同的碳水化合物攝取量”，改變”不同的蛋白質來源”，甚至有其中一篇是分析不同的”攝取時間”對肌肉生成量的影響，而非不同的”成份”。也就是說，在Ref 2所引用的文獻中，沒有任何一篇是將”同時攝取蛋白質及碳水化合物”與”單獨攝取蛋白質”來做比較。

有一部份的人提出運動後要攝取”高GI碳水化合物”，認為如此可以促進較多的胰島素生成，進而生成更多的肌肉量。但很有趣的是，Wilkinson等人（Ref 6）及Hartman等人（Ref 7）的研究比較了牛奶與大豆蛋白飲品對肌肉生成量的影響，兩種飲品含有等量的碳水化合物，但是GI值不同：大豆蛋白飲品中的碳水化合物主要是麥芽糊精，GI值較高；牛奶則含有乳醣，GI值較低，然而在兩篇研究的結果中，牛奶比大豆飲品讓受試者增加了較多的瘦體量以及造成比較高的蛋白質聚積量。

至2013年為止，只有三篇研究真正比較”同時攝取蛋白質及碳水化合物”與”單獨攝取蛋白質”對肌肉生成量的影響。這三篇研究都證實了，在給予能夠刺激肌肉生成的最大劑量蛋白質（20-25公克）的狀況下，同時給予碳水化合物，對於促進蛋白質生成或抑制蛋白質分解皆不具有協同作用（Ref 5,8,9）。除此之外，Glynn等人的研究發現，給予20公克必需胺基酸，同時給予30公克或90公克的碳水化合物，雖然兩者造成胰島素上升的濃度差很多，但對於肌肉蛋白質生成或分解的效果沒有不同。

 

運動後到底要不要補充碳水化合物？

從目前有的證據來看，如果是為了要促進蛋白質的生成，只要補充蛋白質就可以了。運動後攝取碳水化合物主要是為了促進肝醣生成。運動過程中消耗的肝醣總量，在運動結束後每小時大約會重新生成5%，也就是說，在極度劇烈的運動後，大約要20小時才能恢復到運動前的肝醣狀態。要達到最快的肝醣生成速率，要在運動後馬上補充碳水化合物，並以每15-60分鐘補充一次的速率，持續補充至運動後的5小時，劑量則為1~1.85公克/公斤體重/小時。以”促進肝醣合成”來說，運動後補充高GI碳水化合物的效率會比低GI碳水化合物來得好（Ref 11）。

 

結論

如果是為了要促進肌肉生成，在阻力運動後單獨攝取蛋白質即可，不須加上碳水化合物。而若是為了促進肝醣生成，的確要攝取碳水化合物，而且高GI碳水化合物的效果會比低GI碳水化合物好。事實上，除非是在兩次運動的間隔時間很短的狀況下，才需要在運動後補充碳水化合物以幫助肝醣恢復，例如專業運動員、運動教練等等。若只是一天運動一次的狀況下，運動後似乎沒有非得補充碳水化合物的必要，因為即使不特別另外補充，肝醣也會慢慢地回到原本的水平。

參考資料：

1. Figueiredo, V.C., Cameron-Smith, D. Is carbohydrate needed to further stimulate muscle protein synthesis/hypertrophy following resistance exercise?. J Int Soc Sports Nutr 10, 42 (2013).

2. Stark M, Lukaszuk J, Prawitz A, Salacinski A: Protein timing and its effects on muscular hypertrophy and strength in individuals engaged in weight-training. J Int Soc Sports Nutr. 2012, 9 (1): 54-10.1186/1550-2783-9-54.

3. Greenhaff PL, Karagounis LG, Peirce N, Simpson EJ, Hazell M, Layfield R, Wackerhage H, Smith K, Atherton P, Selby A, Rennie MJ: Disassociation between the effects of amino acids and insulin on signaling, ubiquitin ligases, and protein turnover in human muscle. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2008, 295 (3): E595-604. 10.1152/ajpendo.90411.2008.

4. Børsheim E, Cree MG, Tipton KD, Elliott TA, Aarsland A, Wolfe RR. Effect of carbohydrate intake on net muscle protein synthesis during recovery from resistance exercise. J Appl Physiol. 2004;96(2):674–678.

5. Staples AW, Burd NA, West DW, Currie KD, Atherton PJ, Moore DR, Rennie MJ, Macdonald MJ, Baker SK, Phillips SM. Carbohydrate does not augment exercise-induced protein accretion versus protein alone. Med Sci Sports Exerc. 2011;43(7):1154–1161.

6. Wilkinson SB, Tarnopolsky MA, Macdonald MJ, Macdonald JR, Armstrong D, Phillips SM. Consumption of fluid skim milk promotes greater muscle protein accretion after resistance exercise than does consumption of an isonitrogenous and isoenergetic soy-protein beverage. Am J Clin Nutr. 2007;85(4):1031–1040.

7. Hartman JW, Tang JE, Wilkinson SB, Tarnopolsky MA, Lawrence RL, Fullerton AV, Phillips SM. Consumption of fat-free fluid milk after resistance exercise promotes greater lean mass accretion than does consumption of soy or carbohydrate in young, novice, male weightlifters. Am J Clin Nutr. 2007;86(2):373–381.

8. Koopman R, Beelen M, Stellingwerff T, Pennings B, Saris WH, Kies AK, Kuipers H, Van Loon LJ. Coingestion of carbohydrate with protein does not further augment postexercise muscle protein synthesis. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2007;293(3):E833–842.

9. Glynn EL, Fry CS, Timmerman KL, Drummond MJ, Volpi E, Rasmussen BB. Addition of carbohydrate or alanine to an essential amino acid mixture does not enhance human skeletal muscle protein anabolism. J Nutr. 2013;143(3):307–314.

10. Glynn EL, Fry CS, Drummond MJ, Dreyer HC, Dhanani S, Volpi E, Rasmussen BB. Muscle protein breakdown has a minor role in the protein anabolic response to essential amino acid and carbohydrate intake following resistance exercise. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2010;299(2):R533–540.

11. Mahan, L. K., Escott-Stump, S., Raymond, J. L., & Krause, M. V. (2017). Krause’s food & the nutrition care process (14th ed.). St. Louis, Mo.: Elsevier/