重碳酸鹽類常見的形式有碳酸氫鈉 (sodium bicarbonate，NaHCO3)、檸檬酸鈉 (sodium citrate，Na3C6H5O7)、乳酸鈉（Sodium lactate，C3H5NaO3）和乳酸鈣（Calcium lactate，C6H10CaO6）。碳酸氫鈉俗稱小蘇打，屬於弱鹼性，分子式為NaHCO3，由鈉離子（Na+）和碳酸氫根離子（HCO3-）組成，是一種全身性的鹼化劑，也是一種血液pH值的緩衝劑，可增加血漿中的碳酸氫鹽，緩衝過量的氫離子濃度，並提高血液pH值，從而逆轉酸中毒的臨床表現。
重碳酸鹽應用在運動上的機轉
補充重碳酸鹽能讓運動員連續或反覆進行持續 1-7分鐘的爆發性高強度活動時，可能會延長運動至疲勞時間、改善肌肉氧化能力、增加最大動力輸出、提升肌纖維傳導速度且可增加乳酸排除速率，因而有利於無氧耐力和整體表現。
在高強度運動或長時間劇烈運動期間，持續超過20至30秒的運動，肌肉中肝醣的分解（即無氧糖酵解反應）會成為主要的能量來源，將碳水化合物轉化為乳酸來產生ATP滿足能量需求並導致氫離子產生，此時酸（H+）和二氧化碳（CO2）會積聚在肌肉和血液中，讓動脈血液的 pH值降至7.1、肌肉組織降至6.8。
肌肉細胞內酸的積聚是導致疲勞的因素之一，會抑制肌肉細胞中關鍵酵素的活性，延緩無氧代謝的ATP製造，導致短期的疲勞。此外，酸度造成肌肉細胞鉀的淨流失，也會降低肌肉收縮導致疲勞，抑制運動能力和表現。
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| 細胞外的高酸性導致肌肉細胞鉀離子流失，造成疲勞 |
人體血漿的 pH值呈弱鹼性平均為 7.4，變動範圍很小，會恆定維持在 7.35 到 7.45 之間。一般狀態之下血液的 pH值若些微偏離恆定範圍，身體的呼吸系統與腎臟系統會啟動調節程序來維持酸鹼平衡。
為了減弱增加的代謝性酸濃度，身體具有幾個內源性系統用以維持pH恆定，最顯著的是細胞內和細胞外的緩衝液。血液中有一系列緩衝物質，根據化學上的緩衝作用原理，將它們歸納為四個主要的緩衝對，即NaHCO3/H2CO3、Na2HPO4/NaH2PO4、B.血漿蛋白/H.血漿蛋白、B.Hb/H.Hb，它們具有強而迅速的緩衝酸鹼度改變的能力，使血液 pH值能夠重新回到合適範圍。每一對緩衝物質既能緩衝酸也能緩衝鹼，其中以NaHCO3/H2CO3這一對最為重要，因為它的量最大。它對酸的緩衝區反應如下：
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| 碳酸氫鈉的緩衝反應 |
從上圖的反應可以看出，經NaHCO3緩衝，解離度大的強酸HCl轉變為解離度小的弱酸H2CO3，後者在體液中的解離度僅約為前者的1/1500。因此使［H+］大為減小。而且H2CO3還能分解為H2O和CO2，CO2又能呼出體外。因此將血漿中的NaHCO3稱為鹼貯備，以二氧化碳結合力表示之。正常值為 27 mmol/L（或毫克當量/升）或容積 60％。
然而，在高強度或長時間的劇烈運動期間，這些緩衝系統很快就會被氫離子的積聚所淹沒。因此，補充內源性緩衝系統可能是改善全身pH值變化及控制和維持運動表現的可行方法。
“重碳酸鹽負荷( bicarbonate loading)”補充法是在運動前攝取重碳酸鹽類，增加體內的重碳酸鹽儲存量，提高血清[HCO3-]來提高緩衝能力，當以足夠高的劑量攝入時，可以將細胞外液的碳酸氫鈉濃度增加到30 mmol/L。HCO3-是鹼性的陰離子，可以和酸性的陽離子（例如H+）結合成碳酸氫鹽類，對因運動誘導的代謝性高酸度狀態有中和作用，通過緩衝血液中的H+，在肌肉和細胞外H+濃度之間產生更大的梯度，導致增加H+流出肌肉， 肌肉的H+外流有助於延長高強度運動表現。並在身體通過肺臟以改變呼吸頻率的方式，呼出更多的二氧化碳以去除酸（H+）之前，作為自身排除酸度和CO2的主要手段。
重碳酸鹽負荷已被證明是一種有效的緩解人體酸性的方法，減少酸的積聚可減少疲勞並幫助提高無氧運動和高強度運動的性能，對短時間運動（1至7分鐘內衰竭）有增進作用，讓運動員能夠承受更長時間或更高強度的訓練、比賽，並減少所帶來的負面影響，讓因劇烈運動而產生的乳酸可以被更快地去除，幫助乳酸再循環用於能量產生，使促進運動後肌肉收縮有關的酵素功能和膜電位恢復正常，因此可以讓選手更快地恢復。
研究證據
研究表明，重碳酸鹽可以改善持續1-7分鐘的高強度訓練或比賽。依Matson和Tran（1993）的統合分析顯示，29個關於補充碳酸氫鈉對於無氧運動表現影響的研究，報告的效應值（Effect size）為0.44（註），可能在1分鐘的比賽中有0.8秒的提升。此外，Peart等人（2012）在40項研究的統合分析中報告了一個略小的效應值（0.36）。而Carr等人（2011）的統合分析中則指出，儘管個體反應可能不同，但分析結果表明，每公斤體重攝入0.3至0.5克碳酸氫鈉可以在1分鐘的400米短跑中將平均功率提高1.7％，即使在增加5個衝刺短跑後，仍能夠增加0.6%的平均功率 (Carr, Hopkins & Gore, 2011)。
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可解讀為為差異程度小、=0.5為差異程度中等，=0.8為差異程度大。
對於重碳酸鹽補充有正面結果的研究還包含：一項針對菁英自行車選手的研究發現，與安慰劑相比，重碳酸鹽補充劑顯著改善了4分鐘的騎乘表現（Drilleret al., 2012）；在400-800米跑步等項目中運動能力的提高（Matson & Tran, 1983）；提高200米自由式男性優秀運動員的運動表現（Lindh et al., 2008）；改善3公里自行車計時測驗的成績（Kilding, Overton & Gleave, 2012）；顯著提高23%的間歇跑步成績，並減少團隊運動男性運動員的運動強度（Marriott, Krustrup & Mohr, 2015）。
眾多的重碳酸鹽負荷研究顯示出相互矛盾的結果。難以得出肯定結論的因素包含：所使用的劑量、攝入的時間、所使用的運動方案的類型、通過重碳酸鹽負荷獲得的鹼量以及所研究的受試者或運動員的訓練狀態。
大部分的研究顯示重碳酸鹽負荷可能不會改善持續10至30秒的高強度運動的性能；但是可以增強120至240秒的運動性能。會導致高濃度血乳酸的運動型態會對重碳酸鹽負荷的反應最敏感，運動事件的代謝需求決定了重碳酸鹽負荷的潛在影響。由於其可能通過增補來緩衝糖酵解反應代謝產物，因此緩衝劑的使用在高強度間歇（最大運動和次大運動）或無氧運動模式中可以看到效果，當運動至力竭時可以看到最大的效果。這些運動需要較大的肌肉參與和更快的運動單位招募。試圖採用重碳酸鹽負荷法的運動員應考慮其所帶來的益處與風險比（改善表現和腸胃不適）以及他們的運動模式或訓練計劃是否適合。
對於提升耐力運動表現是否也有用？
由於有氧運動員在比賽期間會以乳酸閾值或高於乳酸閾值的強度運動，因此使用「重碳酸鹽負荷補充法」可促進乳酸從組織中流出，從而使肌內pH更有利於收縮，因此碳酸氫鈉補充劑也被研究其對有氧耐力表現的影響。但研究中指出，相對於4分鐘或更長時間的運動任務，這些研究發現是模棱兩可的（Williams et al.,2013）。
研究顯示，在下列運動賽事中，雖然主要為有氧運動，但在某些時候可能需要爆發性的的無氧能量，例如在終點附近的衝刺，其運動表現會提高。
- 在自行車測功計上執行4分鐘的試驗
- 1500公尺賽跑
- 3000公尺賽跑
- 5公里跑步機上跑步
- 30公里自行車試驗
相反地，許多研究報告說，補充碳酸氫鈉對其他有氧耐力測試沒有顯著影響，例如：
- 在乳酸閾值運動30分鐘後，以無氧閾值的110％運動至耗竭
- 1500公尺賽跑
- 30分鐘的自行車試驗
碳酸氫鈉可以長期補充嗎？
長期補充碳酸氫鈉的研究較少。 McNaughton等人（1999）以及McNaughton和Thompson（2001）分別在5天和6天內為受試者提供每天每公斤體重0.5克的碳酸氫鈉。在兩種方案中，高強度自行車運動60秒期間的峰值功率增強。然而，在六天內透過補充，受試者累積了更多的運動量，並且在負荷的第二天之後即顯示了這種效果。
部分研究針對單次急性補充碳酸氫鈉後對於阻力訓練的影響，發現能夠增加重複次數（Carr et al., 2013; Duncan, 2014），或是提高男大學生的力量和肌肉耐力（Indorato & Daniel., 2016）。例如給力量運動員在運動前60 分鐘內單次補充25克碳酸氫鈉可以使深蹲平均增加（重複次數 +6.7、+27％）和臥推平均增加 （重複次數 +1.5、+6％）。這引入了一個長期補充的概念，碳酸氫鈉或許可以提高阻力訓練的適應性，並提高之後的運動表現。但這點還有待進一步的研究。
劑量與安全性
小蘇打粉可作為烘培食品的膨發劑，在食品材料行就購買得到，一包450公克的食用小蘇打粉只要新台幣30元，如此便宜又好用的運動增補劑，在實務面的推行上卻一直困難重重，主因是其口味鹹澀並且有副作用。
要達到有益運動表現劑量的小蘇打水和市售的蘇打汽水口味完全不同，重碳酸鹽負荷最常見的劑量為 0.3 - 0.5 g / kg，儘管0.5 g / kg可能更有效，但劑量愈高往往與更高程度的副作用有關。例如一個體重60公斤的人，這相當於 18 - 30 克，以市售的《舒味思》蘇打汽水來補充碳酸氫鈉，要達到有效劑量必須喝23公升，330 ml的鋁罐汽水一共要喝71瓶。因此實際增補時多直接以小蘇打粉加水食用。
在研究中，高劑量的小蘇打粉有50%的機率可能導致腸胃道不適，例如打嗝、胃痛、胃痙攣、脹氣、腹瀉和嘔吐、噁心以及因鈉的保水作用而導致的體重增加。這些副作用可能會抵消小蘇打粉帶來的運動表現優勢，並可能抵消同時服用的其他補充品的益處。此外，類似於肥皂水的風味也是令選手難以入口的原因之一。
當攝入每天每公斤體重 0.3 克時，血液碳酸氫鹽濃度和 pH值會在 20 到 30 分鐘內增加。然而，在攝取後約 90 至 120 分鐘觀察到峰值。因此，在比賽前 90 至 120 分鐘攝取碳酸氫鈉可能是有效的。
可參考的幾種增補方式如下：
攝取的方法很重要，因為過高的劑量或快速攝入會由於碳酸氫鈉和胃酸之間的中和反應而導致胃部不適，可能會在一小時內引起胃痛和噁心。
但是，最佳補充策略需要個體化，重碳酸鹽帶來副作用的風險很高，所以您應該先在訓練中嘗試過，找到適合自己的劑量和補給方案，然後才能在比賽中使用它。
氣泡水、蘇打水、碳酸飲料經常被混淆。
氣泡水一般指的是天然氣泡礦泉水，不含糖，因為來自天然的水源，通常含有礦物質。
人工的氣泡水又稱碳酸水（含H2CO3，英語：Carbonated water），是在高壓下將二氧化碳氣體溶入純水中的飲料，加壓之壓力比標準大氣壓力更強，使其增加溶解度，令二氧化碳溶入水中。當瓶蓋打開，壓力被釋放，氣體就變成汽泡，形成獨特的泡沫口感，通常稱為seltzer water。如果在seltzer water中在加入鈉鹽或鉀鹽中和酸性並模仿礦泉水的礦物味道，就成了club soda。
小蘇打水有時又稱蘇打水（英語：soda water）是用小蘇打粉泡製而成的，小蘇打粉的主要成分是碳酸氫鈉，溶入水後會釋放二氧化碳氣體，此時的水溶液就叫小蘇打水，小蘇打水含有較高的鈉成分，易產生沉澱而氣泡水不會。
到此碳酸水的意思就不明確了，碳酸水有時又稱蘇打水、汽泡水，在英語中更有多種稱謂，如sparkling water、bubbly water或者fizzy water等，其實都是相同意思。稱之為「soda」只是英語中soda本身就有此意，和是否添加碳酸氫鈉（NaHCO3）的小蘇打水溶液並無直接對應關係。
碳酸飲料（如汽水、可樂、沙士、雪碧等）都是添加二氧化碳的碳酸水，除此之外為了調味還會添加糖、磷酸、色素、咖啡因、香料等人工添加劑，ph值偏酸性，對運動族群並無鹼化的好處。
破解乳酸迷思
減少運動代謝性酸化的緩衝劑（下）──β-丙氨酸 (Beta-Alanine)
當攝入每天每公斤體重 0.3 克時，血液碳酸氫鹽濃度和 pH值會在 20 到 30 分鐘內增加。然而，在攝取後約 90 至 120 分鐘觀察到峰值。因此，在比賽前 90 至 120 分鐘攝取碳酸氫鈉可能是有效的。
可參考的幾種增補方式如下：
- 單次補充：在進行無氧相關訓練/比賽前 1 至 2 小時攝入 0.2 - 0.3 g/kg
- 分次補充：在 30 - 180 分鐘內，分成數次攝取（總量相同）
- 分日補充：賽前 5 至 6 天，以0.5g / kg 體重，分成 4 - 5 個相等的劑量，並且在比賽前全天以每 3- 4 小時補充一次頻率攝取
- 對於非運動員，使用更合理的劑量例如 5 - 10 克仍可有對於健康的益處（例如代謝率的增加或減弱代謝性酸中毒），並且可能更實用。可採用每天攝取 2 次、每次攝取 5 克、持續 5 天。
備註：由於劑量是參考體重所制定，肥胖可能導致錯誤的高劑量口服。如果您不在正常或超重的BMI範圍內（18.5~27），請根據您的“理想體重”來估算口服劑量。
減少副作用的方法
攝取的方法很重要，因為過高的劑量或快速攝入會由於碳酸氫鈉和胃酸之間的中和反應而導致胃部不適，可能會在一小時內引起胃痛和噁心。
- 單次高劑量的重碳酸鹽可能導致胃和腸道不適，因此第一劑量應用低一點的劑量（0.2 g/kg）或一半的劑量開始，以評估腸胃耐受性。
- 碳酸氫鈉以 0.1至 0.15 g/kg 體重的連續劑量攝入2至5天，並搭配與少量富含碳水化合物的粉或膳食、零食（約每公斤體重1.5克碳水化合物），可以減少副作用。
- 如果是幾天內有好幾場高強度比賽，可以嘗試在賽期前 1 - 3 天的過程中服用0.5 g / kg /天，然後在比賽開始前 12 - 24 小時停止。
- 每天服用 3 - 4 次小劑量，這對於在同一天或幾天內有多個事件的運動員來說可能是最好的。
- 腸道的不適可能與高鈉負荷有關，其可以吸引更多的水進入腸道。在負荷期間攝取大量的水可以減輕一些或大部分的痛苦，運動開始前60-90分鐘應至少飲用500毫升水，並在休息期間緩慢地啜飲，使身體吸收碳酸氫鈉，以盡量減少胃腸道症狀。
- 以膠囊方式增補，減少胃部不適。
- 在比賽前練習反覆試驗，制定個人化策略和劑量，避免臨場出現不良腸胃反應。
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| 碳酸氫鈉膠囊，可減少胃部不適 |
適用族群
- 如果是參加持續1-7分鐘的高強度運動或比賽，可能重碳酸鹽會帶來好處，例如：短距離和中距離的游泳、跑步和划船比賽；或者涉及多次競爭、多次衝刺的比賽，例如：團隊運動、技擊項目、網球、羽球、足球、橄欖球。
- 而運動由於心肺系統或由於中樞神經系統的力量產生（例如，單次沖刺或精英賽艇運動員划船）似乎不能從補充的碳酸氫鹽中可靠地受益。
- 科學證據顯示，控制肌肉細胞酸度的天然緩衝系統在女性中比男性低約20％，這使得重碳酸鹽負荷對女性運動員能有更大的益處。
- 有趣的是，顯示出最大機能增進作用的是那些開始時pH值稍低但在鹼負荷後有顯著增加的受試者。因此，當受試者對鹼負荷最敏感時，其性能增強最大。
但是，最佳補充策略需要個體化，重碳酸鹽帶來副作用的風險很高，所以您應該先在訓練中嘗試過，找到適合自己的劑量和補給方案，然後才能在比賽中使用它。
- 已經注意到碳酸氫鈉（以輸液注射方式）在患有恐慌症的人中引起驚恐發作。儘管口服補充劑尚未發現到這點，但在敏感人群中，碳酸氫鈉可能引起驚恐發作。
- 在理論上，使用碳酸氫鈉有可能誘發代謝性鹼中毒的狀態（急性中毒的危險），因此，使用時應不要超過建議劑量。
- 過量攝入碳酸氫鈉會增加鉀的排泄，並可能導致缺鉀。富含鉀的飲食應與慢性碳酸氫鈉補充一起服用，例如：馬鈴薯、番薯、香蕉、番茄醬、西瓜、甜菜根、黑豆、毛豆、鮭魚、南瓜、優格等。
- 由於碳酸氫鈉的鈉含量為27.3％，因此每100 mg的碳酸氫鈉約含有27 mg鈉，每茶匙就含有1,260毫克。儘管大約有25%的人可以迅速將鈉排出體外，但這對於需要限制鈉攝取量的高血壓患者或者對於高鈉飲食敏感的人來說可能仍然太高 。
- 在沒有醫生的監督下，高血壓患者及腎功能受損的人群不應使用碳酸氫鈉。
其他形式
檸檬酸鈉 (sodium citrate, Na3C6H5O7)
攝入後，檸檬酸鈉迅速離解成鈉和檸檬酸鹽。然後檸檬酸鹽從血液中排出，這導致電解質不平衡，通過碳酸氫鹽的增加或H+的減少導致鹼化。檸檬酸鹽在肌肉中也起著重要的有氧代謝作用。用檸檬酸鈉負荷可以增加與碳酸氫鹽負荷相似或甚至略高於碳酸氫鹽的血液碳酸氫鹽水平。檸檬酸鈉負荷（每公斤體重0.525 克）可以增加最大衝刺，但不如碳酸氫鈉有效。其他研究顯示檸檬酸鈉的利用性（使用0.5 克/公斤體重）已顯示出 3,000米跑步時間，5公里跑步時間和循環時間試驗的更大改進。
在試圖確定最佳劑量時，McNaughton（1990）比較了每天每公斤體重 0.1 和 0.5 克的劑量，發現 0.5 克在一分鐘循環內總工作和峰值功率的增加最大。然而，一些研究表明，每公斤體重 0.3 至0.5 克沒有引起過多的刺激作用。有人提出，檸檬酸鈉可能比碳酸氫鈉引起更少的胃痛，但一些研究表明，對檸檬酸鈉和碳酸氫鈉，檸檬酸鈉的低痛苦反應相似。
注意事項：檸檬酸鈉為體外抗凝血藥，其能與鈣離子形成可溶但難電解的絡合物——枸櫞酸鈉鈣，而阻礙鈣離子的促凝血作用。輸入過量含有枸櫞酸鈉的血液會導致低鈣血症，造成心功能不全。
易混淆
氣泡水、蘇打水、碳酸飲料經常被混淆。
氣泡水一般指的是天然氣泡礦泉水，不含糖，因為來自天然的水源，通常含有礦物質。
人工的氣泡水又稱碳酸水（含H2CO3，英語：Carbonated water），是在高壓下將二氧化碳氣體溶入純水中的飲料，加壓之壓力比標準大氣壓力更強，使其增加溶解度，令二氧化碳溶入水中。當瓶蓋打開，壓力被釋放，氣體就變成汽泡，形成獨特的泡沫口感，通常稱為seltzer water。如果在seltzer water中在加入鈉鹽或鉀鹽中和酸性並模仿礦泉水的礦物味道，就成了club soda。
小蘇打水有時又稱蘇打水（英語：soda water）是用小蘇打粉泡製而成的，小蘇打粉的主要成分是碳酸氫鈉，溶入水後會釋放二氧化碳氣體，此時的水溶液就叫小蘇打水，小蘇打水含有較高的鈉成分，易產生沉澱而氣泡水不會。
到此碳酸水的意思就不明確了，碳酸水有時又稱蘇打水、汽泡水，在英語中更有多種稱謂，如sparkling water、bubbly water或者fizzy water等，其實都是相同意思。稱之為「soda」只是英語中soda本身就有此意，和是否添加碳酸氫鈉（NaHCO3）的小蘇打水溶液並無直接對應關係。
碳酸飲料（如汽水、可樂、沙士、雪碧等）都是添加二氧化碳的碳酸水，除此之外為了調味還會添加糖、磷酸、色素、咖啡因、香料等人工添加劑，ph值偏酸性，對運動族群並無鹼化的好處。
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
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- Indorato, D. (2016). Enhanced Resistance Training Performance via the Neutralization of Lactic Acid with Sodium Bicarbonate. Inquiries Journal, 8(03).
- A+醫學百科──病理生理學/正常平衡的調節
- 維基百科：效應值
延伸閱讀
破解乳酸迷思
減少運動代謝性酸化的緩衝劑（下）──β-丙氨酸 (Beta-Alanine)
