科学设计运动饮料，构建高效补给体系

在长时间、高强度运动中，身体面临的不仅是能量消耗，更是水分、电解质和生理平衡的多重挑战。作为链接能量供给、水分管理与胃肠耐受性的关键载体，运动饮料的配方设计远不止“解渴”这么简单。本文将围绕运动饮料的核心开发目标与关键配料，并结合新兴技术与市场趋势，系统梳理这一品类的开发策略。

 

运动饮料核心开发目标

在长时间、高强度运动中，运动饮料的补给目标在于维持运动能力，有效延缓疲劳的出现，并最大限度减少运动表现的下滑。具体而言，一款优秀的运动饮料应实现以下几大功能：

一是维持水合状态与电解质平衡。剧烈运动中大量出汗会导致体液和电解质（尤其是钠）显著流失。及时、有效补充水分与电解质对于预防脱水至关重要，脱水会显著影响心血管功能与体温调节能力，进而危及运动持续性与安全性。

二是在持续时间超过60–90分钟的运动中，提供外源性能量补给。适时摄入碳水化合物，不仅有助于节省有限的肌糖原储备，还能维持血糖稳定，从而为持续的肌肉活动提供必要的能量支持。

三是优化胃肠道耐受性。运动状态下胃肠道本就处于应激状态，若饮料配方不易消化吸收，易引发胃肠不适，严重时甚至会迫使运动中止。因此，确保配方温和、具备良好的肠胃耐受性，是运动饮料研发中的关键考量。

明确上述三大目标后，下一步便是深入探讨如何通过科学的配料组合与精准的配方设计，将这些功能有效落地。

 

核心配料与新兴成分：支撑科学补给的关键基石

运动饮料的功能实现，依赖于对核心营养素的精准设计与对新兴功能成分的科学整合。以下将从三类关键配料出发，系统解析其生理机制、配方考量与最新应用趋势：

1.碳水化合物
碳水化合物是运动中最直接的能量来源，对于维持血糖稳定、减少肌糖原消耗至关重要。然而，单一类型碳水化合物的肠道吸收存在速率上限，尤其在高摄入量下易出现“吸收瓶颈”。

“多种可转运碳水化合物”（Multiple Transportable Carbohydrates, MTC）策略正是对此挑战的应对方案。该策略基于肠道对不同糖类的转运通道：葡萄糖及麦芽糊精主要依赖SGLT1，果糖则通过GLUT5通道吸收。研究显示，按2:1比例组合葡萄糖（或麦芽糊精）与果糖，可将碳水氧化速率由单糖方案的1 g/min提高至1.75 g/min，显著增强能量供给效率，并改善液体吸收和胃肠耐受性。实际应用中，建议运动期间每小时碳水摄入量控制在90 g左右。

配方中的碳水浓度同样重要。通常认为，6%左右的碳水化合物浓度是能量供给与补水效率之间的最佳平衡点。浓度过高不仅提升渗透压，还可能延缓胃排空并引发胃肠不适。为此，部分品牌引入高度支链环状糊精（Highly Branched Cyclic Dextrin, HBCD），这类结构环状、分子量大的碳水具备“高分子、低渗透”的优势，即使在高浓度状态下仍能维持较低渗透压，促进胃排空与能量持续释放。

2. 电解质

电解质关乎水分吸收效率和运动中饮水驱动力。

其中，钠是运动饮料中最关键的电解质，既有助于恢复汗液流失、维持血浆渗透压，又可提升适口性、增强口渴感，并通过SGLT1协同机制促进水分与葡萄糖的吸收。

美国运动医学会（ACSM）建议，在持续超过1小时的运动中，饮料中钠浓度应为0.5–0.7 g/L。考虑到个体间在出汗率及汗液成分上的差异，越来越多品牌探索个性化钠补充方案。例如，Skratch Labs基于汗液分析优化其电解质组合，体现出配方精准化的发展方向。

除钠外，钾、钙、镁等也常以低剂量添加，用以模拟汗液成分并支持肌肉与神经功能，提升整体电解质补给的生理匹配度。

3. 潜力成分与功能拓展

在基础补给之外，运动饮料的研发也逐步纳入具备额外功能价值的营养成分，以构建更具差异化的产品定位。

例如，支链氨基酸（BCAAs）与必需氨基酸（EAAs）被用于支持肌肉保护与缓解中枢疲劳，尽管在碳水充足的条件下其效益尚存争议。氨基酸的添加同时带来口感挑战及对渗透压的影响，配方师需在功能与配方平衡之间做出权衡。

另一些被关注的成分还包括适应原、益生菌与认知功能支持因子，它们被赋予如缓解压力、调节肠道微生态、提升专注力等额外健康益处。不过，这类成分在运动场景下的功效验证、剂量优化与协同机制尚需更多科学研究予以支持。

 

技术创新与市场趋势

如前所述，运动中能量补给的主要瓶颈在于胃肠道对碳水化合物的吸收效率与耐受性，MTC（多种可转运碳水）策略正是为突破这一限制而开发。更新的递送技术，如水凝胶系统（Hydrogel Technology），则代表了下一个前沿方向。以Maurten为例，该公司利用果胶与海藻酸钠在胃酸环境中形成水凝胶结构，将高浓度碳水“包裹”其中，帮助其更快通过胃部，直达肠道吸收，从而可能缓解因高碳水摄入引发的胃肠不适。这一思路也标志着运动饮料研发焦点正从“补什么”向“如何更高效、安全地补充”发展。

与此同时，市场呈现出多元化的配方策略：一方面，以Maurten为代表的“技术导向型”品牌，专注高效能量递送与性能优化；另一方面，如Skratch Labs等品牌则倡导“天然、真实”的营养理念，主打水果风味与模拟汗液电解质配比，更符合追求清洁标签和整体健康感的消费者偏好。这种差异反映出运动营养市场对不同定位产品的包容性，也对品牌提出更具策略性的创新要求。

 

除了配方的差异化，个性化补水方案也成为新的创新方向。由于个体在出汗率、汗液电解质组成上差异巨大，标准化产品难以满足所有人群的实际需求。为此，多个品牌与科技公司推出了基于个体汗液参数的补水解决方案，如Precision Fuel & Hydration、INFINIT Nutrition、LEVELEN、MX3 Diagnostics、SweatID，以及Gatorade的Gx系统。Gx汗贴片可监测局部出汗速率与氯化物浓度，并通过配套App推算全身钠流失，并提供个性化补水建议，为运动者提供更具针对性的营养策略。

产品形态与风味的持续创新也成为品牌提升用户体验的关键。除传统即饮型（RTD）饮料外，粉剂类产品因其便携性、较长保质期、可调节浓度等优势，日益受到欢迎。与此同时，品牌不断尝试差异化风味，如Powerade的Golden Mango等，以增强产品辨识度和消费吸引力。

 

配方挑战：科学落地的实践难题

将科学理论与市场需求转化为一款真正高效、适口且可持续消费的运动饮料，将面临一系列技术挑战。这些挑战不仅关系到产品的功能实现，还直接影响其在实际运动场景中的饮用体验。

1. 渗透压控制：能量与吸收之间的平衡

渗透压是决定饮料在体内发挥作用的核心变量，尤其影响胃排空速度与水分吸收效率。高渗透压饮料（>290 mOsm/kg）往往会减缓胃排空，导致腹胀、恶心、甚至腹泻。因此，运动饮料多追求低渗（<290 mOsm/kg）或等渗设计，以促进更快的水分吸收和良好的胃肠道耐受性。研究显示，在某些运动场景中，低渗饮料可能比等渗更有效地维持血浆容量。配方师需在满足能量与电解质补充的基础上，精细控制液体的渗透压。

2. 风味优化：从功能到体验的关键环节

功能性配料（如钠、钾、某些氨基酸）往往带有不良风味，对适口性构成挑战。良好的风味掩盖策略对于提升消费者饮用意愿、促进能量持续补给尤为关键。常见手段包括：采用天然水果来源的香精以迎合“清洁标签”趋势，灵活运用天然或人工甜味剂以平衡风味并兼顾血糖控制，添加酸度调节剂改善整体口感，或使用环糊精包埋等技术将不良风味隔离。此外，芳香植物提取物的协同增香作用也为风味优化提供了天然选择。

3. 稳定性与溶解性：确保品质与体验一致性

粉剂产品需具备快速、完全溶解能力，避免结块、沉淀影响使用体验；即饮产品则要求在保质期内维持成分稳定，不发生降解或物理变化（如沉淀、变色）。此外，感官特性如颜色、澄清度和口感也必须保持一致。这些因素对消费者的使用便利性和品牌信任感至关重要，是衡量产品综合品质的“最后一公里”。

 

总结

从科学补水到能量递送，从天然健康到个性化定制，运动饮料正在实现涵盖营养科学、技术创新和用户体验的全面升级。面对日益多元的使用场景与细分人群，未来的配方设计将更强调科学依据、应用可行性与感官接受度的平衡。真正出色的运动饮料，或许不止补给所需，更能在关键时刻，为运动者提供精准支持。

 

来源：荣格-《 国际食品加工及包装商情》

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