Nhiều người tập thể hình có thói quen uống một ly cà phê đậm trước khi bước vào phòng gym để tìm kiếm sự tỉnh táo và bứt phá mức tạ. Tuy nhiên, không ít người e ngại chất kích thích này có thể khiến tim đập dồn dập, gây quá tải cho hệ tuần hoàn hoặc phản tác dụng khi vận động nặng.
Khoa học chứng minh caffeine là chất hỗ trợ tăng cường hiệu suất tập luyện thực sự, giúp cải thiện sức bền, công suất phát lực và giảm cảm giác kiệt sức khi dùng đúng liều lượng. Dù vậy, nó không biến đổi toàn bộ quá trình trao đổi chất cơ thể và việc lạm dụng liều quá cao có thể kích hoạt các phản ứng thần kinh không mong muốn.
Cơ chế tác động của caffeine lên hệ thần kinh và cơ bắp
Caffeine (1,3,7 trimethylxanthine) là một hợp chất tự nhiên có hoạt tính sinh học cao, tác động mạnh mẽ lên hệ thần kinh trung ương [1]. Nhờ cấu trúc phân tử tương đồng với adenosine – một chất dẫn truyền thần kinh gây cảm giác mệt mỏi và buồn ngủ, caffeine cạnh tranh gắn vào các thụ thể này để ngăn chặn tín hiệu suy kiệt truyền về não bộ [2]. Khi thụ thể bị phong tỏa, người tập cảm nhận mức độ gắng sức giảm đi, trì hoãn sự mệt mỏi và duy trì cường độ vận động lâu hơn [5, 7].
Bên cạnh tác động lên não, caffeine kích hoạt hệ thần kinh giao cảm, làm tăng mức độ hưng phấn và sự tỉnh táo trước khi bước vào buổi tập [3]. Các nghiên cứu sinh lý học thể thao còn tìm thấy nồng độ paraxanthine – chất chuyển hóa chính của caffeine – gia tăng trong huyết tương khi dùng trước vận động, song hành với hiện tượng giảm cảm nhận mức độ gắng sức thể chất [4].
Tại hệ thống vận động, caffeine hỗ trợ tuyển động các đơn vị vận động sợi cơ nhanh, trực tiếp thúc đẩy tốc độ đẩy tạ, sinh công cơ học và duy trì sản sinh lực co cơ lặp lại [3, 6]. Nhiều vận động viên đỉnh cao, đặc biệt trong bộ môn cử tạ cử tạ, thường có hàm lượng caffeine đo được trong nước tiểu sau thi đấu rất cao vì đặc tính gia tăng sức mạnh bộc phát này [1].
Cải thiện sức mạnh và công suất đẩy tạ
Tác động rõ rệt nhất của caffeine nằm ở các bài tập kháng lực với tạ nặng, vốn đòi hỏi sự bộc phát công suất tối đa trong thời gian ngắn. Một nghiên cứu công bố năm 2020 trên 12 người thực hiện bài tập đẩy ngực (bench press) ở mức 70% của 1-RM với tốc độ tối đa cho thấy tác dụng rõ rệt của chất kích thích này [1]. Các tình nguyện viên được uống caffeine liều 3 mg/kg thể trọng hoặc giả dược [1]. Kết quả, caffeine làm tăng 7,8% tốc độ đẩy đòn tạ trung bình và 8,7% tốc độ đỉnh [1]. Lực trung bình tăng 1,5%, công suất trung bình tăng 10,1% và công suất đỉnh tăng 8,2% so với dùng giả dược [1]. Tổng công thực hiện trong buổi tập ở nhóm dùng caffeine đạt 7,01 kJ, vượt trội so với 6,55 kJ ở nhóm giả dược [1].
Hiệu quả nâng cao công suất yếm khí bộc phát cũng được xác nhận qua một thử nghiệm lâm sàng chéo năm 2016 trên 13 nam giới trẻ tuổi (24 +- 6 tuổi) [5]. 20 phút sau khi uống chất bổ sung chứa caffeine, các tình nguyện viên thực hiện bài kiểm tra lực đạp xe biến tốc Wingate [5]. Công suất yếm khí đỉnh đạt 782 W ở nhóm dùng thực phẩm bổ sung chứa caffeine, vượt trội rõ so với nhóm dùng giả dược (722 W) và mức nền ban đầu (723 W) [5]. Công suất yếm khí trung bình cũng ghi nhận mức tăng tương tự, từ 535 W ở nhóm giả dược lên 569 W sau khi bổ sung caffeine [5].
Bên cạnh việc phát lực bộc phát nhanh, caffeine còn giúp người tập đẩy thêm các lần lặp (reps) trong từng hiệp đấu. Một thử nghiệm năm 2020 thực hiện trên 15 nam giới tập luyện 3 hiệp đến ngưỡng thất bại ở mức 80% 1-RM với các bài đẩy ngực đòn ngang, ngực dốc lên và ngực tạ đơn [3]. Khi bổ sung liều lượng caffeine lên tới 800 mg, số lần lặp thực hiện được trong mỗi hiệp đẩy ngực đòn ngang tăng lên đáng kể (4,80 lần so với 4,42 lần ở nhóm giả dược); bài đẩy ngực dốc lên cũng tăng từ 4,36 lần lên 4,91 lần [3]. Điểm số về sự hoạt bát, năng lượng và hưng phấn của đối tượng tăng vọt cả trước lúc khởi động lẫn ở giữa buổi tập [3].
Tác động bảo toàn sức mạnh cơ bắp 1-RM và sức bền cơ còn được duy trì qua thời gian. Một thử nghiệm năm 2017 chứng minh việc dùng thức uống pha sẵn chứa 200 mg caffeine (tương đương 2,51 mg/kg ở nam và 3,1 mg/kg ở nữ) trước tập hoặc duy trì liên tục trong 6 ngày đều giúp duy trì sức mạnh 1-RM và sức bền cơ bắp tốt hơn [6].
Tác động đến sức bền hô hấp và chuyển hóa tim mạch
Đối với các bài tập hiếu khí như chạy bộ hoặc đạp xe đường trường, caffeine cải thiện thời gian duy trì nỗ lực trước khi kiệt sức hoàn toàn. Một nghiên cứu năm 2021 thử nghiệm trên 25 nam giới chưa qua đào tạo đạp xe tăng dần lực cản đã so sánh caffeine (5 mg/kg thể trọng) với niacin (1000 mg) và giả dược [7]. Kết quả cho thấy thời gian đạp xe đến khi kiệt sức ở nhóm dùng caffeine đạt 28,76 phút, duy trì lâu hơn đáng kể so với nhóm dùng niacin (26,30 phút) [7]. Đồng thời, tỉ số trao đổi hô hấp (RER) ở nhóm caffeine là 0,87, không gây rối loạn việc sử dụng năng lượng [7].
Tuy nhiên, caffeine không làm thay đổi hoàn toàn hệ thống chuyển hóa năng lượng như nhiều người lầm tưởng. Nghiên cứu kinh điển năm 1991 kiểm tra tác động của 200 mg caffeine (tương đương 2 tách cà phê pha) trên 5 nam giới thực hiện bài chạy bộ 60 phút trên máy ở cường độ 60% nhịp tim tối đa sau khi nhịn ăn từ nửa đêm [8]. Kết quả phân tích máu tĩnh mạch lặp lại mỗi 15 phút không tìm thấy bất kỳ sự khác biệt nào về nồng độ axit béo tự do, triglyceride, đường huyết, axit lactic, huyết sắc tố cũng như thể tích hồng cầu giữa nhóm dùng caffeine và giả dược [8]. Tỉ số trao đổi hô hấp, cảm nhận nỗ lực (RPE) và mức tiêu thụ oxy đo mỗi 4 phút cũng hoàn toàn tương đương nhau [8]. Điều này chứng minh mức 200 mg caffeine không làm biến đổi cơ chế chuyển hóa cơ bản ở mức vận động cận tối đa [8].
Đáp ứng thể lực đối với caffeine cũng chịu sự chi phối nhất định bởi giới tính. Một tổng quan hệ thống năm 2019 tổng hợp dữ liệu từ 10 nghiên cứu trên 221 vận động viên (113 nam và 108 nữ) chỉ ra rằng lợi ích tăng cường sức bền hiếu khí và giảm chỉ số mệt mỏi là tương đương nhau ở cả hai giới [2]. Tuy nhiên, tác dụng tạo công suất lớn hơn, tăng tổng khối lượng tạ nâng và cải thiện hiệu suất chạy nước rút ở nam giới lại vượt trội hơn nữ giới dù dùng cùng một mức liều tương đương theo thể trọng [2]. Chẳng hạn trong bài kiểm tra đạp xe 10 km cuối, nam giới đạt công suất trung bình cao hơn rõ rệt so với nữ giới [2].
Giới hạn của bằng chứng và những ngộ nhận phổ biến
Mặc dù caffeine được xem là một trong những chất bổ sung thể thao hiệu quả nhất, các bằng chứng khoa học hiện nay vẫn có những giới hạn thực tế cần lưu ý. Đa phần các nghiên cứu can thiệp có cỡ mẫu khá nhỏ, dao động từ 5 người [8], 12 người [1], 13 người [6, 7] đến 15 người [3] hoặc 25 người [7], chủ yếu tập trung vào nam giới trẻ tuổi khỏe mạnh. Do đó, việc khái quát hóa toàn bộ kết quả lên mọi nhóm dân số cần sự thận trọng.
Bên cạnh đó, không phải mọi sản phẩm pre-workout chứa caffeine đều đem lại hiệu quả tăng sức mạnh. Thử nghiệm của Hendrix và cộng sự được trích dẫn trong y văn cho thấy một công thức pre-workout chứa tới 400 mg caffeine kết hợp cùng 67 mg capsicum và 10 mg bioperine hoàn toàn không mang lại lợi ích nào trong việc cải thiện mức tạ 1-RM đẩy ngực, 1-RM đạp đùi hay kéo dài thời gian đạp xe đến kiệt sức ở 80% công suất tối đa [6]. Việc kết hợp quá nhiều thành phần phức tạp không đồng nghĩa với hiệu suất tập luyện sẽ nhân đôi.
Một ngộ nhận khác là người quen uống cà phê hàng ngày sẽ bị "lờn" hoàn toàn tác dụng bổ trợ thể lực. Nghiên cứu năm 2021 đã kiểm tra yếu tố thói quen tiêu thụ caffeine, thói quen tập hiếu khí và kháng lực [7]. Kết quả phân tích thống kê chỉ ra rằng thói quen dùng caffeine không ảnh hưởng có ý nghĩa đến tỉ số trao đổi hô hấp RER (p=0,16) cũng như không làm suy giảm tổng công thực hiện được khi vận động (p=0,72) [7].
Ai nên thận trọng khi uống cà phê trước tập?
Dù đem lại lợi ích vận động cơ học, caffeine là một chất kích thích trực tiếp lên hệ thần kinh giao cảm. Những người mắc bệnh lý tim mạch tiềm ẩn, tiền sử rối loạn nhịp tim, hồi hộp đánh trống ngực hoặc tăng huyết áp không kiểm soát phải tham khảo ý kiến bác sĩ chuyên khoa trước khi dùng cà phê liều cao trước lúc tập gym. Khi tim phải chịu áp lực kép từ vận động gắng sức lẫn hoạt chất kích thích, nguy cơ quá tải tuần hoàn là hoàn toàn có thể xảy ra.
Những người nhạy cảm với chất kích thích hoặc thường xuyên bị trào ngược dạ dày thực quản, viêm loét dạ dày cũng cần đề phòng. Uống cà phê nguyên chất khi bụng đói trước giờ tập có thể kích thích niêm mạc dạ dày tiết axit, gây cồn cào và khó chịu tiêu hóa trong lúc gồng cơ. Ngoài ra, việc dùng các liều cực cao lên tới 800 mg dù có ghi nhận tăng số lần lặp [3] nhưng tiềm ẩn nguy cơ gây run rẩy tay chân, lo âu, bồn chồn và mất ngủ kéo dài. Bất kỳ ai đang điều trị bệnh lý nền hoặc đang sử dụng thuốc theo đơn tuyệt đối không tự ý dùng liều kích thích thể thao mà không thông qua hướng dẫn y khoa.
Hướng dẫn áp dụng thực tế: Thời điểm và liều dùng
Để tối ưu hóa lợi thế của caffeine mà không gây áp lực quá tải lên cơ thể, việc căn chuẩn thời điểm nạp vào đóng vai trò then chốt. Một thử nghiệm ngẫu nhiên, mù đôi có đối chứng giả dược năm 2020 trên 13 vận động viên đạp xe đã so sánh việc uống 200 mg caffeine vào 3 thời điểm khác nhau: trước tập 35 phút (PRE), ngay lúc bắt đầu đạp xe (ONS) và ngay trước giai đoạn chạy nước rút tính giờ (DUR) [4]. Kết quả chỉ ra rằng thời điểm nạp caffeine 35 phút trước buổi tập là tối ưu nhất, giúp tổng công thực hiện tăng hơn 5% so với nhóm dùng giả dược, đồng thời giữ mức cảm nhận gắng sức thấp nhất nhờ nồng độ chất chuyển hóa paraxanthine tăng cao kịp thời [4].
Về lượng dùng, các nghiên cứu chứng minh mức liều từ 3 mg/kg thể trọng [1] đến 5 mg/kg thể trọng [7], hoặc mức cố định phổ biến khoảng 200 mg (tương đương 2 tách cà phê nhỏ) là đủ để phát huy tác dụng tăng sức mạnh đẩy tạ và duy trì sự bền bỉ [2, 4, 7]. Tránh lạm dụng các liều cực đoan nếu chưa quen thích ứng.
Người tập nên uống một ly cà phê đen nguyên chất không đường hoặc ít đường trước giờ bước vào phòng tập khoảng 30 đến 45 phút. Không nên pha thêm nhiều sữa đặc hay kem béo vì chất béo làm chậm tốc độ rỗng của dạ dày, dễ gây đầy bụng, ợ hơi khi thực hiện các động tác gập bụng hay nâng tạ nặng. Đồng thời, cần đảm bảo uống đủ nước lọc xen kẽ trong suốt buổi tập để duy trì cân bằng điện giải và thể tích tuần hoàn.
Cà phê là trợ thủ đắc lực giúp tăng sức mạnh bộc phát, nâng cao tốc độ đẩy tạ và trì hoãn cảm giác mệt mỏi trong phòng gym khi được dùng đúng liều lượng và đúng thời điểm. Tuy nhiên, nó chỉ đóng vai trò hỗ trợ, không thể thay thế cho một chế độ dinh dưỡng cân bằng, giấc ngủ đủ giấc và kỹ thuật tập luyện chuẩn xác. Hãy lắng nghe phản ứng của cơ thể để điều chỉnh mức nạp phù hợp, đảm bảo an toàn tuyệt đối cho hệ tim mạch.
