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Caffeine and carbohydrate supplementation during exercise when in negative energy balance: effects on performance, metabolism, and salivary cortisol

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Abstract:

The ingestion of carbohydrate (+CHO) and caffeine (+CAF) during exercise is a commonly used ergogenic practice. Investigations are typically conducted with subjects who are in a rested state after an overnight fast. However, this state of positive energy balance is not achieved during many work and exercise circumstances. The aim of this study was to evaluate the substrate use and performance effects of caffeine and carbohydrate consumed alone and in combination while participants were in negative energy balance. Male participants (n = 9; 23 ± 3 years; 74.1 ± 10.6 kg) completed 4 trials in random order: -CAF/-CHO, -CAF/+CHO, +CAF/-CHO, and +CAF/+CHO. Diet and exercise were prescribed for 2 days before each trial to ensure negative energy balance. For each trial, before and after 2 h of cycling at 50% of maximal watts, a saliva sample and a muscle biopsy (vastus lateralis) were obtained. A simulated 20 km time trial was then performed. The respiratory exchange ratio was higher (p < 0.05) in +CHO trials and lower (p < 0.05) in the +CAF/+CHO trial than in the -CAF/+CHO trial. Salivary cortisol response was higher (p < 0.05) in the +CAF/-CHO trial than in any of the other trials. Muscle glycogen and heart rates were similar in all trials. Performance in the 20 km time trial was better in the -CAF/+CHO trial than in the -CAF/-CHO trial (p < 0.05), but the +CAF/+CHO trial was no better than the +CAF/-CHO trial (p > 0.05), or any of the other trials. When co-ingested with carbohydrate, caffeine increased fat use and decreased nonmuscle glycogen carbohydrate use over carbohydrate alone when participants are in negative energy balance; however, caffeine had no effect on the 20 km cycling time trial performance.

La consommation de sucres (+CHO) et de caféine (+CAF) au cours d’un exercice physique est une pratique ergogène courante. Les études sur les agents ergogènes sont généralement faites chez des sujets au repos et à jeun depuis la veille au soir. Cette situation d’équilibre énergétique positif ne se présente pas fréquemment au travail et au cours d’un exercice physique. Cette étude se propose d’analyser l’effet de la caféine et du sucre sur la performance lorsque ces substances ergogènes sont consommées séparément ou ensemble par des sujets en situation d’équilibre énergétique négatif. Neuf sujets masculins âgés de 23 ± 3 ans et pesant 74,1 ± 10,6 kg participent à 4 conditions expérimentales réparties de façon aléatoire : -CAF/-CHO, -CAF/+CHO, +CAF/-CHO, et +CAF/+CHO. Pour installer un équilibre énergétique négatif, on prescrit un régime alimentaire et de l’exercice physique durant les 2 jours précédant les séances expérimentales. À chacune des séances, on prélève un échantillon de salive et on pratique une biopsie du vaste externe avant et 2 heures après la fin de la séance de pédalage à une intensité égale à 50 % de la puissance mécanique maximale. Puis on simule une épreuve contre la montre sur une distance de 20 km. Le ratio d’échanges gazeux est supérieur (p < 0,05) dans les séances +CHO mais inférieur (p < 0,05) dans les séances +CAF/+CHO comparativement aux séances -CAF/+CHO. La concentration salivaire de cortisol est plus grande (p < 0,05) dans les séances +CAF/-CHO que dans les autres séances. Le contenu musculaire de glycogène et la fréquence cardiaque (HR) sont semblables dans tous les essais. Comparativement à la séance -CAF/-CHO, la performance dans l’épreuve contre la montre est meilleure (p < 0,05) dans la séance -CAF/+CHO. Comparativement à la séance +CAF/-CHO, la performance n’est pas meilleure (p > 0,05) dans la séance +CAF/+CHO. On n’observe pas de différences entre les autres séances. Comparativement à un apport de sucres sans combinaison avec d’autres substances ergogènes, l’apport de sucres combiné à de la caféine augmente l’utilisation des graisses et diminue l’utilisation du glycogène de sources non musculaires quand les participants sont en situation d’équilibre énergétique négatif ; de plus, on n’observe aucun effet sur la performance dans l’épreuve contre la montre sur une distance de 20 km.

Document Type: Research Article

Publication date: 2008-12-01

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  • This bimonthly journal has a 30-year history of publishing, first as the Canadian Journal of Sport Sciences, and later as the Canadian Journal of Applied Physiology. It publishes original research articles, reviews, and commentaries, focussing on the application of physiology, nutrition, and metabolism to the study of human health, physical activity, and fitness. The published research, reviews, and symposia will be of interest to exercise physiologists, physical fitness and exercise rehabilitation specialists, public health and health care professionals, as well as basic and applied physiologists, nutritionists, and biochemists.
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