1. 蛋白质和氨基酸
长时间、高强度的训练和比赛过后，肌肉中积累了大量乳酸，从而伴随一定程度的酸痛。这是由于肌肉在长时间剧烈运动过程中出现了可逆性损伤，而这些损伤会直接影响中枢神经系统，从而增强机体对疲劳感觉的感知。大量研究表明运动后及时的肌肉损伤的恢复有助于缓解运动性疲劳[23]。
蛋白质是肌肉合成的重要原料，适当的蛋白质摄入对运动后肌肉损伤的修复以及体能的恢复是十分必要的。不同运动项目推荐的蛋白质摄入量是不同的，一般排球运动员在日常饮食中推荐的碳水化合物、蛋白质和脂肪的比例为3:1:1[24]。Morifuji等人以小鼠作为研究对象，在运动前给予葡萄糖、水以及葡萄糖和乳清蛋白水解物，结果发现运动前摄入碳水化合物乳清蛋白水解物能够显著提高骨骼肌蛋白酶（Akt和PKC）活性，这两种酶是调节机体在运动过程中葡萄糖摄入以及糖原合成的关键蛋白酶，从而有助于延缓由运动导致的糖原耗竭过程，推迟运动疲劳的发生[25]。夏至等人也得到类似的研究结果,其研究表明有氧训练辅助5%剂量的亮氨酸补充，可以显著增加小鼠骨骼肌蛋白质的合成并抑制其降解[26]。
与亮氨酸一样，缬氨酸和异亮氨酸是蛋白质中常见的支链氨基酸。随着人们对支链氨基酸研究的不断深入，尤其是支链氨基酸在运动营养中的关注度越来越高。现有研究指出，支链氨基酸的摄入能够减少肌肉中肌酸激酶和乳酸脱氢酶的活性，而这两种酶常用于判断机体在高强度运动之后肌肉损伤情况[27,28]。血液中色氨酸的含量与脑中5-HT的水平密切相关，而色氨酸进入神经系统需要通过血脑屏障上转运载体。研究表明支链氨基酸与色氨酸转运载体相同，两者之间存在竞争机制。补充支链氨基酸可以降低血液中色氨酸与支链氨基酸的比值，从而达到延缓中枢疲劳的目的[29]。Lin等人对11名篮球运动员进行了为期2天的研究，每天分别进行一次篮球训练和2次篮球技能测试，实验结果发现支链氨基酸和精氨酸的摄入能够有效缓解运动中枢疲劳的发生，但对提高运动技巧的效果并不是特别明显[30]。
2. 其他营养物质
咖啡因是肌肉运动的调节剂，一方面咖啡因有助于提高肌肉的兴奋性，另一方面它可以增加机体脂肪氧化速率，从而给机体提供更多的能量。因此，近几年咖啡因被广泛应用于运动产品中[31]。Mohr等人研究发现咖啡因可以减少肌肉中钾的积累，具有提高高强度间歇性运动表现的作用[32]。此外，Ataka等人对17名健康志愿者进行研究，试验结果发现咖啡因可以显著提高受试者中枢神经系统的兴奋性，从而有助于延缓中枢神经疲劳的发生[33]。但是需要注意的是，过量的咖啡因摄入，不但不能缓解疲劳、提高运动表现，反而会导致焦虑、心慌以及胃肠道不适等不良反应。因此，运动结束后的恢复阶段，并不建议过多摄入含有咖啡因的饮料[34]。
肌酸是良好的肌肉合成和储备补充剂。部分研究表明，肌酸有利于提高足球运动员肌肉力量，从而有助于运动员在赛场上短跑加速以及跳跃[35]。在整个赛季过程中，适当的维持肌酸的水平，有利于肌肉的修复和运动后疲劳的恢复[36]。然而，针对肌酸在运动中的效果还存在争议，特别的是高剂量肌酸摄入对肾脏来说是一种负担[37]，如何科学的补充肌酸还需要更深入的研究。
此外，适量的维生素，尤其是B族维生素的摄入以及在运动过程中电解质的补充对缓解运动疲劳的发生均有积极的意义。