日记 七月十六日 18-27° 多云
如何自制能量饮料——葡萄糖、果糖和麦芽糊精
碳水化合物耗尽及脱水是长时间耐力运动过程中疲劳的主要原因。近年来跑步、马拉松、骑行甚至铁人三项越来越流行，市面上大量涌现各种能量饮料和能量胶产品。能量饮料和能量胶虽然便于使用，但价格略高：毕竟在平日训练而非参赛的场景下，便利性优先级并不高，不是哪位跑者或者骑行爱好者都乐意为500毫升水付出6元或者为30克能量胶付出10元（如果不是更多的话）。因此，我想研究一下如何自制能量饮料——它的主要成分就是碳水化合物，没有什么高科技在里面。
要学习自制能量饮料，首先要了解能量饮料的成分——这个很容易搞明白，多找几个大牌的畅销产品看看配料表即可。经过调研，发现大部分产品主要成分是麦芽糊精和果糖。果糖是单糖，可以被人体直接吸收；而麦芽糊精是多糖，不能被人体直接吸收，需要先被水解成葡萄糖。感兴趣的话看一下分子式结构就知道，麦芽糊精就是葡萄糖分子串起来变成链状的。
既然麦芽糊精不能直接被吸收，需要先水解变成葡萄糖，那么理论上难道不是直接使用葡萄糖吸收更快吗？为何使用麦芽糊精而非葡萄糖？这是因为单糖可能更容易引起胃肠道不适，因为肠道细菌以单糖为食，这可能导致胀气和腹胀。此外，葡萄糖（以及果糖等单糖）是短分子，具有更高的渗透压，需要更多的水才能使其成为等渗溶液（等渗意为与血液浓度相同）。当胃排空时，水分会随单糖滞留，因此单糖更容易引发胃部不适，而麦芽糊精可以在浓度更高的情况下不增加渗透压，最大限度地促进胃排空，快速提供能量，大大降低胃部不适的风险。而并不存在一种简单的多糖可以水解成果糖，因此能量饮料不能彻底放弃单糖，还是含有果糖的。
这引出了下一个问题：为何要同时使用葡萄糖（麦芽糊精）和果糖？不能只使用一种单糖作为能量的来源吗？首先，碳水化合物根据氧化的速度可分为两大类：快速氧化型和慢速氧化型，它们的升糖指数（glycemic index，GI）不同。葡萄糖的GI是100，麦芽糊精在105甚至更高，而果糖则低至23。虽然葡萄糖GI更高，从而更快地促进糖原再合成，但果糖的吸收速度比葡萄糖更慢，有助于在长时间耐力运动中持续的能量释放。其次，葡萄糖和果糖进入人体的转运蛋白载体不同，葡萄糖主要使用GLUT5，而果糖主要使用SGLT1，因此同时使用两种类型的糖作为能量来源可以吸收的更多。根据研究，快碳水化合物的饱和极限在60克每小时，高于慢碳水化合物30克每小时，以2:1的比例组合快碳水化合物和慢碳水化合物可以优化持续时间超过两小时的耐力赛事的表现，而5:4的比例可以进一步增加碳水化合物的吸收。
搞清楚原理之后就容易了，因为配料都很容易买到，果糖糖浆很容易买到，例如龙舌兰糖浆，几十元可以买到一公斤。麦芽糊精需要稍微注意一点，因为麦芽糊精（maltodextrin）其实是两个不同的化学品家族共享的名称，两个家庭都是葡萄糖聚合物，但性质不同：一个是可消化麦芽糊精（简称麦芽糊精，我们说的麦芽糊精不出意外一般都是这种），能被快速消化，提供葡萄糖作为食物能量；另一个是抗性糊精（也称抗性麦芽糊精，抗消化性麦芽糊精），被定义为营养性食品添加剂，因其在结肠发酵后能产生短链脂肪酸，有助于胃肠道健康。顾名思义，我们显然需要的不是“抗消化”的麦芽糊精。抗性糊精在销售时大概率都会鼓吹它含有膳食纤维，因此如果商品描述中有“膳食纤维”这种关键字的话就表示它是抗性糊精。
每瓶能量饮料加多少麦芽糊精，加多少果糖糖浆？运动饮料、能量胶厂商scienceinsport根据运动时长推荐的碳水化合物摄入量是：60-90分钟运动 > 每小时摄入30克以上碳水化合物；90-120分钟运动 > 每小时摄入60克以上碳水化合物；2小时或更长时间运动 > 每小时摄入90克以上碳水化合物。需要注意的是，不要一开始就一小时吃60g甚至90g碳水，吃碳水、消化碳水跟跑步骑行一样，也需要有个训练和接受的过程，吃多了可能会引发肠道不适甚至呕吐。现在的顶级环法运动员一小时120g碳水也是有的，但也是从少量逐渐训练加上去的。
以两小时的骑行训练为例，假设我有两个600毫升的水壶，那么我倾向于每小时消耗一瓶，每小时30g碳水，按葡萄糖/果糖2:1，配方为：
- 600ml水
- 20g麦芽糊精
- 15g果糖糖浆（果糖糖浆里含有水，浓度一般是60%+，因此15g果糖糖浆就是10g果糖）
此外，由于运动中出汗、电解质损失，需要补充电解质和盐。一个人的钠需求量会根据出汗率和温度而变化，但建议的基本摄入量是每小时补充250-500毫克的钠。1g盐含有400毫克钠，我倾向于少摄入钠（无科学依据，心里觉得舒服点罢了），因此每瓶饮料中我只加入0.5g甚至更少的盐。最后，可能我会加入几滴柠檬汁用来调味。
若运动时间、强度增加，想增加碳水的含量，只要按比例增加即可；或者除了液体形式摄入糖以外，也可以将上述配方熬制成胶，就成了自制能量胶（有点麻烦），或者以固体形式补充额外的碳水，在更长时间的耐力运动中可以提供一些饱腹感。
价格方面，以我最近一次原料购买记录来看：
- 1公斤龙舌兰糖浆57元
- 1公斤麦芽糊精11.31元
按2:1的比例，制作每瓶30g碳水的运动饮料，每瓶成本在1.1元以内（盐和柠檬汁忽略不计）。相比之下，一瓶500ml的宝矿力水特大概也是30g碳水，零售价6元；大牌能量胶，以前面提到过的scienceinsport为例，22g碳水含量的一支价格是12元。