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康普茶是「健康食品」嗎?便利商店都在賣,明星網紅都在喝,它對人體有什麼好處?

Evelyn 食品技師_96
・2022/10/14 ・4321字 ・閱讀時間約 9 分鐘

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近年來,一種於中國大陸淵源已久的健康飲品「康普茶」在歐美竄紅,一躍成為好萊塢明星風靡的保養飲品。而現在這股風潮也吹進臺灣,不管是在超商、賣場或電商平台都能買到。

根據市調機構 Research And Markets 報告,2019~2028 年全球康普茶市場的複合年增長率可能為 22.21%,且消費量仍在持續上升中[1]

究竟「康普茶」有什麼特殊之處?讓它如此受到全世界消費者的關注呢?

康普茶受到歡迎的原因是什麼呢? 圖/envato.elements

神奇蘑菇?製作康普茶的靈魂——「紅茶菌」

康普茶(Kombucha)是一種以茶、糖與水作為基底,加入帶有發酵液的紅茶菌,在室溫下進行數日的發酵後,所製成的發酵飲料。

「紅茶菌」是製作康普茶的靈魂,也就是發酵的菌母,它是細菌與酵母菌的共生物,全名爲細菌和酵母菌的共生菌體(symbiotic cultures of bacteria and yeasts, SCOBY),通稱紅茶菌。

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它長得很像一塊膠膜,是因發酵的時候,醋酸菌(一種細菌)產生纖維素而形成。又因為它長得也很像菇傘(mushroom cap),過去還被歐洲人稱作「神奇蘑菇」呢[2, 3]

紅茶菌,為細菌和酵母菌的共生菌體(SCOBY),因醋酸菌產生纖維素而形成膠膜般的外觀,形似菇傘,過去被歐洲人稱作「神奇蘑菇」。圖 / 維基百科

不過康普茶的起源不明,據調查,最早的釀製紀錄出現於西元前 220 年中國的渤海地區[2]。而最早的傳說可追溯到中國秦朝,當時秦始皇試圖尋求長生不老藥,就有煉金術士應他要求,上交了「不朽之茶」或稱「聖茶」,據說就是康普茶。

另⼀個傳說則描述了康普茶名字的由來,⼀名來自朝鮮半島的醫⽣ Kombu-Ha,在西元 414 年帶著神秘的發酵茶飲品,前往⽇本為深受疾病所苦的第⼗九代天皇允恭(Inyoko)治病。

在⽇本,「茶」寫作「ちゃ」,讀⾳為「cha」,再結合醫師 Kombu 的名字,便將此飲品命名為「Kombucha」。⽇後,透過商業運輸途徑,康普茶相繼出現於俄羅斯和東歐[2]

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康普茶原料單純, DIY 要小心雜菌汙染

這些傳說更增添了康普茶神秘的色彩,這神奇的飲料到底是怎麼製作的呢?筆者參考《康普茶聖經》一書與國內研究 [2, 3] ,簡述流程如下:

製作康普茶的成分其實相當簡單,但要小心雜菌入侵。 圖/envato.elements
  1. 將總水量四分之一的水煮至沸騰,加入茶葉(綠茶、紅茶或烏⿓茶皆可)浸泡,茶葉佔茶湯濃度的 0.5~1%(w/v)。
  2. 取出茶葉,將細砂糖加入熱茶中,攪拌至溶解即完成熱甜茶,糖量佔茶湯濃度的 5~10%(w/v)。
  3. 將總水量四分之三的冷水(事先煮沸過放涼)倒入發酵容器並加入熱甜茶,以溫度計測量溫度,若超過攝氏 38 度,先用乾淨的布蓋上靜置一旁,直到不冷不熱為止。
  4. 從前一批保存紅茶菌的容器中取出紅茶菌,放入溫甜茶溶液中,也從原先保存紅茶菌的容器中,取上層的發酵液加入甜茶溶液,發酵液佔康普茶總量的 5~10% (v/v)。
  5. 用乾淨的布覆蓋容器並固定,在室溫陰暗處培養 7~21 天,發酵時間長短依個人風味喜好。
  6. 完成發酵後,液體上層會形成紅茶菌(SCOBY),拿來飲用的是下層的液體,紅茶菌可用部分發酵液泡著,密封保存起來作為下一批的康普茶的發酵菌母,只要沒有受到雜菌汙染,即可代代使用下去。
  7. 取出下層液體的康普茶可直接飲用,也可加入糖、水果或是香草植物調味,使風味更豐富。
發酵中的康普茶,發酵液上層物質為紅茶菌。圖 /維基百科

喝起來滋味酸甜還略帶氣泡

聽說這樣發酵出來的風味,除了具備了茶香、像果醋般的酸甜滋味外,還有略帶氣泡的口感,濃一點的康普茶甚至會讓你產生一點微醺的感覺。

這是因為康普茶在發酵的時候,醋酸菌和酵母菌一起相互作用的成果。

康普茶特殊又複雜的味道,讓許多初次嘗試它的人感到有些……困惑? 圖/GIPHY

首先酵母菌分解蔗糖產生果糖和葡萄糖,醋酸菌利用這兩種單醣作為能量,產生葡萄糖醛酸以及纖維素,纖維素在發酵液的頂部逐漸形成紅茶菌。

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當紅茶菌完全覆蓋了液體上層,氧氣含量降低時,酵母菌便進行發酵作用,將果糖和葡萄糖分解產生二氧化碳乙醇(酒精)。

二氧化碳略溶於水,少部份會和水反應產生碳酸,是康普茶略帶氣泡感之原因,最後醋酸菌將乙醇氧化成乙酸(醋酸),才讓康普茶喝起來有酸味[3]

另外,因大部分的乙醇會被氧化成乙酸,所以康普茶的酒精含量低;茶葉經過發酵後,原本所含的咖啡因會被轉化形成茶鹼,也使康普茶相較未發酵的茶飲擁有較低的咖啡因[2]

康普茶發酵時微生物的相互作用,酵母菌分解蔗糖產生果糖和葡萄糖,醋酸菌利用這兩種單醣產生葡萄糖醛酸及纖維素;酵母菌將果糖和葡萄糖分解產生二氧化碳和乙醇,醋酸菌再將乙醇氧化成乙酸。圖 / 參考資料 4

但自己製作康普茶時要特別注意,有沒有出現「發黴」,因發黴的食物可能含有肉眼看不見的細菌毒素,若是不小心喝下肚的話,恐會造成上吐下瀉,非常危險。建議不是很有經驗的人,直接喝市售的康普茶會比較保險。

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發黴的康普茶。圖 / 參考資料 2

喝康普茶為何會對人體產生好處?

除了低酒精、低咖啡因,許多明星或網紅大推喝康普茶的原因,是聽說它有一些很厲害的功效,像是減肥、排毒、降血壓,甚至預防癌症等,真的有這麼神嗎?

確實,有些效果是有其理論根據在,不過目前並無人體實驗證據可直接證明,喝康普茶對人體健康是有益的,還需要更多的科學研究來佐證,所以我們不能期待喝康普茶有醫療效果。
以下是康普茶近年研究[5]得出的保健效果:

一、腸道健康

喝康普茶可以補充益生菌,改善宿主(如動物或人類)腸內微生物相的平衡,並對宿主有正面的效益。而康普茶中所含的乳酸菌,如雙歧桿菌屬(Bifidobacterium)或乳酸桿菌屬(Lactobacillus)皆是益生菌。

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二、抗菌

康普茶富含醋酸,是造成康普茶 pH 值低的主因,酸性環境有助於抑制一些病原菌生長,因它們無法在低於 pH 值 4.7 的環境中生長。另一方面,康普茶發酵過程中所產生的代謝物有些具有抗生素的特性,可提高抗菌能力。

三、抗氧化

氧化所產生的自由基會導致細胞凋亡,造成人體的病變及老化,而康普茶的原料「茶」本身就具有茶多酚、兒茶素、茶黃素等成分,這些物質皆具有很好的抗自由基能力與抗氧化能力。

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雖然康普茶有些保健效果,但目前並無人體實驗證據可直接證明,喝康普茶對人體健康是有益的,還需要進一步的科學證據。 圖/envato.elements

四、保肝

一些動物實驗和細胞實驗結果證明,康普茶可減少環境污染物如氯化鎘、第三丁基過氧化氫(tert-butyl hydroperoxide),以及細菌毒素如黃麴毒素 B1 對肝臟所造成的損傷。

五、抗癌

一些臨床研究認為康普茶可能具有抗癌活性,因其發酵過程中產生的次級代謝物,可防止基因突變、抑制癌細胞的增殖、使癌細胞凋亡。

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六、其它效果

康普茶內也含有少量維生素 C、B1、B6、B12 等,除增強免疫力、幫助新陳代謝及提神之外,對於美容也有一定的幫助[6]。此外,有消費者將康普茶作為運動鍛鍊後的飲料,因它有助於燃燒脂肪、控制血糖和調節膽固醇[1]

康普茶算是一種健康食品嗎?請認明「小綠人」標章!

雖然康普茶有這麼多保健的效果,但我們不能稱它為健康食品。

因為「健康食品」從民國 88 年《健康食品管理法》上路後,成為一種「法律名詞」,需向衛生福利部申請查驗登記許可,才可以在產品包裝標示上「健康食品」字樣、「小綠人」標準圖像和許可證字號。

只有健康食品才可使用小綠人標章,康普茶只能稱作機能性食品。圖 / 衛服部食藥署

只有健康食品才有經過產品安全性、功效性評估試驗,通過科學驗證其保健功效[7]。而康普茶可稱作「機能性食品」,代表這種食品可在基本的營養素之外,對特定人群提供增進健康的好處[8]

不過康普茶如此有特色的飲品,除了可讓我們一解想喝飲料之饞外,還因其咖啡因和酒精含量低,加上又具保健效果,是有與碳酸飲料或低酒精飲料市場競爭的潛力。

畢竟,相對於成份含有許多蔗糖或高果糖糖漿碳酸飲料,康普茶會是更健康的替代飲品。

  1. 行政院農業委員會,2021。健康發酵飲品康普茶的消費市場持續增長。農業科技決策資訊平台
  2. 周玉潔,2022。康普茶以紫蘇進行二次發酵的製備與功能分析。臺北醫學大學藥學院生藥學研究所碩士論文。臺北。
  3. 漢娜.克魯姆(Hannah Crum)、亞歷克斯.拉格里(Alex M. LaGory)著;陳毓容譯,2022。康普茶聖經:268 種調味 x 400 道食譜,紅茶菌發酵飲自釀指南。臺北市:英屬維京群島商高寶國際有限公司台灣分公司。
  4. May, A., Narayanan, S., Alcock, J., Varsani, A., Maley, C. and Aktipis, A. 2019. Kombucha: a novel model system for cooperation and conflict in a complex multi-species microbial ecosystem. PeerJ 7 e7565.
  5. Mousavi, S. M., Hashemi, S. A., Zarei, M., Gholami, A., Lai, C. W., Chiang, W. H., Omidifar, N., Bahrani, S. and Mazraedoost, S. 2020. Recent progress in chemical composition, production, and pharmaceutical effects of kombucha beverage: a complementary and alternative medicine. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine 1-14.
  6. 臺灣區飲料工業同業公會,2019。獨特天然風味的康普茶在歐美市場蔚為風潮。食品市場資訊 108:2
  7. 衛生福利部食品藥物管理署,2014。什麼是「健康食品」?讓食品藥物管理署來告訴您!。衛生福利部
  8. 經濟部工業局。機能性食品:契機與挑戰。保健食品產業服務網
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Evelyn 食品技師_96
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一名食品技師兼食品生技研發工程師,個性鬼靈精怪,對嗅覺與味覺特別敏銳,經訓練後居然成為專業品評員(專業吃貨)?!因為對食品科學充滿熱忱,希望能貢獻微薄之力寫些文章,傳達食品科學的正確知識給大家!商業合作請洽:10632015@email.ntou.edu.tw

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從門得列夫到 118 種元素:元素週期表是怎麼出現的?
F 編_96
・2025/01/04 ・2302字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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F 編按:本文編譯自 Live Science

「氫鋰鈉鉀銣銫砝、铍鎂鈣鍶鋇镭…」相信很多人離開高中很多年,都還朗朗上口。

列著 118 種已知化學元素的「元素週期表」(Periodic Table),雖然唸起來像咒文,但有了它之後便能夠快速查詢原子序(proton number)、價電子(valence electrons)數量,以及元素可能的化學性質,成為各領域科學家與工程師設計實驗、預測物質反應必不可少的工具。

有趣的是,元素週期表並非一蹴可及。縱觀歷史,化學家們歷經數世紀的摸索、爭論與資料整理,才在 19 世紀後半葉逐漸確立。

我們現在看到的元素週期表,是在 19 世紀後半才逐漸確定。 圖/unsplash

週期表之父:門得列夫的突破

19 世紀中葉,已知的化學元素約有 63 種,許多化學家嘗試找出元素間的共同點,卻苦無系統性整理。當時能區分「金屬」與「非金屬」,或利用價電子概念將一些元素歸類,但要涵蓋大多數元素仍顯不足。俄國化學家門得列夫在撰寫《化學原理》教科書時,因接觸各元素的資料而產生新思路。他索性把已知元素各種性質寫在紙卡上,再一一比對它們的原子量(類似當今的原子量或原子序概念)與化學性質。

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確切的靈光乍現時刻,如今已無從完全重現,但我們知道門得列夫最後觀察到:「如果按照原子量(或後來的原子序)由小到大排列,某些化學性質就會呈週期性重複。」進一步來看,元素的價電子數量通常也會對應到表格的「欄位」或「族群」。於是,在 1869 年,他將研究結果發表,提出了第一版週期表的雛形,更大膽預言了尚未被發現的元素「eka-aluminium」(後來證實即鎵 gallium)及其他四種元素的性質。

讀懂週期表:原子序、符號與原子量

今日的週期表之所以能快速讓人獲得豐富資訊,關鍵在於三個核心欄位:

  1. 原子序(Atomic Number)
    代表該元素核內所含質子數。如果一原子核有 6 顆質子,就必定是碳(C),無論其他中子或電子數如何。此序號由上而下、由左而右遞增,貫穿整張表格。
  2. 元素符號(Atomic Symbol)
    多為一至兩字母縮寫,如碳(C)、氫(H)、氧(O)。但也有如鎢(W,因「Wolfram」得名)或金(Au,取自拉丁文「Aurum」)等較不直覺的符號。
  3. 原子量(Atomic Mass)
    表示該元素在自然界中各同位素的加權平均值,故通常是帶小數的數字。對合成元素則標示最常見或最穩定同位素的質量,但由於這些元素壽命極短,數值往往會被不斷修正。

舉例來說,硒(Se)在週期表中顯示原子序 34,屬於第 4 週期、第 6A 族,表示它有四層電子軌域,其中最外層(價電子層)有 6 顆電子。有了這些資訊,科學家可快速判斷硒的化學傾向、可形成何種化合物,乃至於在生物或工業應用中可能扮演的角色。

週期表的內部結構:週期、族與軌域

門得列夫最初按照原子量遞增排列元素,現代則依靠原子序(即質子數)來分類。橫向稱為「週期」(Period),從第 1 週期到第 7 週期;縱向稱為「族」(Group),目前總共有 18 組。週期數量在於顯示該元素電子軌域有幾層;而同一族則代表外層價電子數相同,故有相似化學性質。

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例如,第 18 族常被稱作「貴氣體」或「惰性氣體」,如氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)等皆不易與其他元素起反應。另一個顯著群體是位於第一族的鹼金屬(Alkali Metals),如鋰(Li)、鈉(Na)等,因外層只有 1 顆電子,極容易失去該電子而形成帶 +1 價的陽離子,故與水猛烈反應。

此外,在表格中央有一塊「過渡元素」(Transition Metals)區域,包括鐵(Fe)、銅(Cu)、鎳(Ni)、金(Au)、銀(Ag)等。它們具有部分填充的 d 軌域,使得該區域的元素呈現多樣性質,例如具有金屬光澤、可塑性或導電性等,被廣泛應用於工業及工程領域。

同一族的外層價電子數相同,因此大多有著相似化學性質。圖/unsplash

再進化:從 63 種到 118 種

當門得列夫在 1869 年發表週期表時,已知元素只有 63 種,表格中甚至留有空白以預留「未來或存在尚未發現的元素」。他果然預測到了鎵(Ga)以及日後證實的日耳曼ium(Ge)等新元素性質,贏得舉世矚目。隨後,有越來越多元素透過科學發展,尤其是光譜分析與放射性研究而被發現,例如鐳(Ra)和氡(Rn)等。

到 20 世紀後期,隨著粒子加速器的誕生,人類可以合成更重的超鈾元素(Atomic Number > 92)。這些人工合成元素往往極度不穩定,壽命僅能以毫秒或微秒計,但仍證實存在、並填補週期表後段空白。如今,週期表已收錄到第 118 號元素「鿆(Og,Oganesson)」,但科學家預測或許還能繼續向上延伸;只要能合成更重、更穩定的原子核,我們就能拓展週期表的新邊境。

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一般認為,隨原子序遞增,原子核內部的質子數目激增,原子愈趨不穩,往往在極短時間內衰變成較輕元素。然而,一些理論物理學家提出「島狀穩定性」(Island of Stability)的概念:也許在某特定質子與中子數量組合下,能出現意外長壽的「穩定」重元素。

是否真能在表格上方再增添「第八週期」甚至更高週期的列,仍有待更多實驗來驗證。但無法否認的是,週期表一直是科學家檢驗自然規律的試驗場,也見證了人類探索未知的無盡熱情。

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人類的「長跑」很厲害?靠「跑」在荒野中脫穎而出
F 編_96
・2024/12/26 ・3048字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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F 編按:本文編譯自 Live Science

在美國加州死亡谷(Death Valley)「魔鬼鍋爐」般的炙熱溫度下,每年夏天都舉行一場被稱為「世上最極端越野賽」的經典賽事:Badwater 135。選手需在攝氏 49 度、下方為北美洲海拔最低的地帶上,跑步或走完 217 公里的山路,一路衝向位於美國本土最高峰(聖女峰)附近的終點。這聽來猶如天方夜譚,但每年仍有近百人勇敢挑戰。許多四足動物在此高溫下可能早已中暑倒地,為何人類卻能憑藉一雙腳在此環境中堅持下去?

事實上,速度上我們遠不及同等體型的動物,例如豹或馬,然而要比拼耐力,人類卻常能大放異彩。我們能在大草原中與野生動物「天荒地老」地消耗,即使我們在短程衝刺中會被輕易超越,仍可以憑藉馬拉松般的堅韌一路追趕,最終讓速度更快的對手因高溫與疲勞而甘拜下風。究竟人類為何會進化出這般特殊的耐久力?。

在跑步上,人類以耐力著稱,可透過拉長距離讓速度更快的動物因高溫與疲勞而屈服。圖/envato

人類長程奔跑的演化起源

人類的體質在遠古時期並非天生就能輕鬆長跑。據一種假說推測,大約 700 萬年前,類人猿的祖先於非洲開始「離開樹梢」,轉而在地面上覓食、移動。早期的兩足行走雖然看似笨拙,卻逐漸在持續的氣候變遷與草原化過程中展現優勢:

  1. 更廣闊視野:直立行走時,頭部位置提高,有利於觀察周遭環境,提早發現危險或獵物。
  2. 省力遷徙:兩足步態下,移動同樣距離所需能量相對降低,足以在開闊平原上長距離跋涉。

隨著數百萬年的進化,人科動物(hominids)在骨骼、肌肉與生理機制上更趨於適應長時間行走和奔跑。他們在廣袤的非洲大地上,並非以速度壓倒對手,而是依靠「耐力與持久追蹤」取得優勢。考古學家曾提出「持久狩獵」(Persistence Hunting) 的假設:古人類可能利用高溫時段在大草原上追趕羚羊或其他動物,待獵物體溫過熱而力竭之際,人類再上前制伏。一方面依靠長距離奔跑耐力,另一方面倚仗強大的散熱能力。

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足部與下肢結構:為奔跑而生的細節

哈佛大學的人類演化生物學家丹尼爾‧李伯曼(Daniel Lieberman)指出,人類的奔跑能力「從腳趾到頭頂」都有演化專門化的痕跡,稍加留意便能發現許多奧祕。

  1. 短腳趾與足弓結構
    • 人類的腳趾較短,是為了減少長距離奔跑時的折損機率。若腳趾過長,每次著地都更容易造成骨折或扭傷。
    • 足弓(包括足底肌腱與韌帶)則具備彈簧般的功能,可在踩踏地面時儲存彈性能量,接著釋放推力,減少肌肉能量消耗。
  2. 強力肌腱與韌帶
    • 跟腱(Achilles tendon)和髂脛束(IT band)都能吸收並釋放大量彈力,在跑步時有效節省體力。
    • 透過肌腱的彈性能量回饋,跑者在每一步落地與蹬地之間,都能減少額外的肌肉耗損。
  3. 臀部肌群的角色
    • 人類相較於猿類擁有更發達的臀大肌(gluteus maximus),能夠穩定軀幹,使身體不致向前傾斜或晃動得過於劇烈。
    • 這種「穩定性」非常關鍵,它能支撐直立姿勢,維持跑步時的協調和平衡。
人類發達的臀大肌穩定軀幹,得以支撐直立姿勢,提升跑步時協調與平衡的能力。圖/envato

軀幹與上肢:不容忽視的穩定器

奔跑並不只是腿部的事。上半身及頭部在跑動中也扮演著不可或缺的穩定與協調角色。

  1. 擺臂對頭部穩定的影響
    • 當我們在跑步時,雙臂自然擺動,有助於平衡腿部擺動帶來的轉動力矩;換言之,手臂的擺動能對沖下肢動量,讓我們在快速移動時仍保持穩定,頭部不至於過度搖晃。
    • 猿類上肢肌肉發達,卻沒有像人類一樣的大範圍肩關節「解耦」特性(能讓肩膀與骨盆分開晃動、頭部保持前方視線),這使得牠們在直立奔跑時更顯笨拙。
  2. 脊椎靈活度與呼吸節奏
    • 人類的脊椎與骨盆並非僵直連接,跑步時,骨盆能與肩部做出相對扭轉運動,使軀幹整體更靈活。
    • 這種結構也幫助人類在奔跑過程中匹配呼吸節奏:腳步落地的頻率能自然與肺部換氣形成同步節拍。

冷卻系統:靠「排汗」征服烈日

人類藉遍布全身的汗腺大量排汗散熱,透過蒸發有效降低體溫。人類藉遍布全身的汗腺大量排汗散熱,透過蒸發有效降低體溫。圖/envato

在非洲大草原上奔跑,面臨的最大挑戰之一便是高溫。人類為何可承受長時間高溫壓力,甚至能在午後與動物「耐力大戰」?

  1. 排汗與體溫調節
    • 大多數動物主要依賴氣喘(如狗的哈氣)或有限的汗腺冷卻。人類則擁有遍布全身、數量龐大的汗腺;這使我們可藉由大量流汗帶走熱量,再透過汗液蒸發達到降溫效果。
    • 雖然我們也會因此流失水分與電解質,但只要能適度補充,便能持續散熱。而某些大型哺乳動物,在持續奔跑一段時間後,往往因過熱而只能停下休息。
  2. 無毛皮膚與蒸發效率
    • 相較於其他哺乳類,人體毛髮主要集中在頭部與部分身體區域,大片皮膚裸露,有助於排汗時的蒸發散熱。
    • 這種「裸皮」極可能是長距離奔跑與日間活動的選擇性演化結果,確保人類能在炎熱的白天進行移動或狩獵,而不因過熱而必須在陰涼處長時間停留。

呼吸方式:維持長距離的關鍵

另外值得注意的是人類高效率的呼吸節奏。四足動物在奔跑時,呼吸通常與四肢步態高度耦合,比如馬或犬類在衝刺中必須配合四肢的震動節奏吸氣和吐氣,較難隨意變換節拍。而人類因直立姿態,使得呼吸與跑步步伐能保持更大程度的自主調控。

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  • 獨立呼吸調節
    • 能依跑者自主需求來決定吸氣與吐氣的頻率,不一定要剛好配合腿部的落地次數。
    • 這讓人類在長時間奔跑或耐力賽中,能以相對節能的方式調節氧氣和二氧化碳的交換量。
  • 嘴巴與鼻子的雙重進氣
    • 為支撐長時間有氧運動,跑者多半會同時用鼻子與嘴巴呼吸,以便快速補充氧氣並排出二氧化碳。
    • 相較之下,某些動物在喘氣散熱時犧牲了進氣效率,一旦體溫飆升,便難以同時維持高強度奔跑。

即使進入現代社會,大多數人不必再於烈日下持久追蹤獵物,我們仍可在馬拉松、越野超馬等各式比賽中看見古老遺傳「跑步基因」所迸發出的潛力。從波士頓馬拉松、超級鐵人三項,到極端氣候下的 Badwater 135,人類透過持續的鍛鍊與後勤補給,一次又一次突破極限。

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運動員的大腦跟一般人不一樣?從腦科學看體力之外的奪冠秘笈
F 編_96
・2024/12/17 ・2098字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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F 編按:本文編譯自 Live Science

是不是常聽人家講「運動天賦」?這種天賦到底是什麼?運動員哪裡跟我們不一樣?這個問題現在科學家或許可以給你一個答案。近年透過腦科學研究發現,運動員的大腦與普通人的大腦存在顯著差異,這些差異塑造了他們在比賽中的敏捷反應、精確動作及卓越判斷能力。

所以現在運動選手不只比體力,還要比腦力了嗎?這些差異具體差在哪裡?

快速反應:視覺處理能力

在團隊運動如足球或籃球中,快速處理視覺資訊並作出決策對勝負至關重要。一項 2013 年發表於《Scientific Reports》的研究發現,職業運動員比起業餘運動員或一般人更擅長處理動態視覺場景,例如追蹤快速移動的物體。這種能力能夠幫助運動員在瞬間解讀賽場上的複雜資訊,並迅速做出反應。

擁有快速的視覺處理能力,對團體運動來說至關重要。圖/envato

視覺處理能力的測試還可用於判斷運動員是否適合回歸賽場,例如在傷後復健階段,確保運動員在完全恢復判斷能力之前不會貿然上場。

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肌肉記憶:動作的自動化編程

對於體操選手或跳水運動員而言,肌肉記憶是完成複雜動作的關鍵。2023 年《Journal of Neuroscience》的一項研究表示,大腦如何通過訓練快速「壓縮」和「解壓縮」動作資訊,最終將動作序列整合成一個流暢的過程。這種訓練過程使運動員能夠無需刻意思考,便能完美執行複雜動作。

肌肉記憶的形成依賴於大腦皮層神經元的網絡活動,這種神經編程能力也同樣適用於訓練有素的音樂家或舞蹈家。

預測能力:球場上的決策利器

運動員擁有卓越的預測能力,例如棒球擊球手能根據投手的動作,快速判斷球的速度與方向。2022 年發表於《Cerebral Cortex》的研究發現,當擊球手預測投手的投球軌跡時,大腦左腹側顳葉皮質的神經元活動會根據預測結果而改變。

這種高效的預測能力源來於運動員在比賽中,學會透過關聯視覺線索與物體運動軌跡的技能。研究還發現,潛水選手等專業運動員的大腦中與動態運動解讀相關的區域,如上顳溝(STS),比普通人更厚,這也反映了運動訓練對大腦結構的塑造。

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平衡與空間感:身體控制的高峰

對體操選手來說,擁有非凡的平衡感與空間感知能力,兩者缺一不可,而這在科學上被稱為「本體感覺」(proprioception)。位於小腦的神經網絡讓運動員能迅速調整身體姿態,即使在空中失誤也能及時修正動作。

對體操選手來說,平衡感與空間感知能力非常重要。圖/envato

然而,當這套「安全網」失靈時,可能導致嚴重後果。如 2020 年東京奧運中,體操選手西蒙·拜爾斯(Simone Biles)因「扭轉失靈」而一度無法控制動作,凸顯了平衡能力在高風險運動中的重要性。

注意力與認知靈活性:多任務處理的關鍵

團隊運動要求運動員能快速在不同思維模式間切換,例如足球選手需在控球時預測對手動作並調整策略。2022 年《國際運動與運動心理學期刊》的一項研究顯示,運動員,特別是參與高強度間歇訓練的選手,擁有更強的認知靈活性和注意力分配能力。

研究也指出,這些能力的提升可能與長期訓練相關,但確切機制仍需進一步研究。

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抗衰老的秘密:運動對老年大腦的保護

這些運動訓練對大腦的影響,可不是只有相關區域的提升。運動對大腦健康的影響,可能會持續一生。一個典型例子是加拿大田徑選手奧爾加·科特爾科(Olga Kotelko),她在 95 歲時仍保持驚人的腦部健康,其白質結構完好程度甚至接近比她年輕三十多歲的普通人。科學家認為,持續的運動訓練可能是她保持記憶力與認知敏銳的原因之一。

運動不只是對身體的鍛鍊,對維持大腦健康也有影響。圖/envato

下一代的訓練策略:腦力與體力並重

隨著運動科學的不斷進步,科學家也開始呼籲教練更注重對年輕運動員的腦部訓練,例如提升記憶力與決策能力。西悉尼大學的運動科學家凱莉·斯蒂爾(Kylie Steel)指出,運動員的身體或許會訓練至極限,但在認知能力上仍擁有巨大的潛力提升。例如,足球訓練中可以鼓勵球員使用非慣用腳進行射門,以提升大腦靈活性,幫助他們在成年後更加出色地應對比賽挑戰。

近年研究讓我們重新認識了體育訓練對人體的深遠影響,運動改變的不僅是肌肉,還包括大腦。從視覺處理到肌肉記憶,再到抗衰老的腦部結構,透過運動與科學的結合,將為未來的運動員開啟全新可能性,也提醒我們,持續鍛煉不僅益於身體,也有助於大腦的健康。

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F 編_96
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一個不小心闖入霍格華茲(科普)的麻瓜(文組).原泛科學編輯.現任家庭小精靈,至今仍潛伏在魔法世界中💃