Il bicarbonato (più correttamente si dovrebbe parlare di bicarbonati) presente nell'organismo umano svolge, insieme ad altre sostanze, un ruolo determinante nel mantenimento dell'equilibrio acido-base, espressione che in medicina indica quei processi fisiologici che consentono all'organismo di mantenere al suo interno un livello di acidità che sia compatibile con lo svolgimento delle normali funzioni di tipo metabolico. In virtù di tali processi il pH del sangue viene mantenuto entro valori compresi di norma tra 7,35 e 7,45. Quando il pH scende sotto i livelli fisiologici ritenuti come normali si parla di acidosi, mentre quando tali livelli vengono superati si parla di alcalosi.
Il bicarbonato entra in azione in modo particolare quando si verifica un fenomeno di acidosi indotto dall'esercizio fisico (accumulo di acido lattico e scissione di ATP); tale fenomeno si verifica quando viene superata una determinata soglia di potenza (energia prodotta nell'unità di tempo) con conseguente intervento del meccanismo anaerobico e produzione di lattato; l'acidosi rende difficoltoso il mantenere la potenza voluta e, entro certi limiti, entrano in gioco i meccanismi di tamponamento dell'acidosi, che vedono il coinvolgimento dei bicarbonati.
L'integrazione di bicarbonati (generalmente bicarbonato di sodio) negli sportivi ha come scopo principale quello di incrementare la riserva di bicarbonato per tentare di ritardare la fatica provocata dall'acidosi.
Per molti anni le ricerche si sono limitate a prendere in considerazione gli eventuali effetti dell'assunzione di bicarbonato qualche decina di minuti prima dello svolgimento dell'esercizio fisico (integrazione acuta); oggi si cerca di capire quali potrebbero essere gli effetti a seguito di integrazione cronica di bicarbonato, che dovrebbe essere effettuata tramite l'assunzione quotidiana di acque minerali contenenti alte concentrazioni di bicarbonati.
Nonostante i molti studi svolti, a tutt'oggi, per quanto riguarda l'integrazione cronica di bicarbonato, non si è ancora giunti a conclusioni in grado di evidenziare l'efficacia o meno di tale tipo di integrazione. Anche per quanto riguarda l'assunzione cronica di bicarbonato tramite acque minerali contenenti alte concentrazioni di tali sostanze non esistono evidenze scientifiche che ne certifichino l'efficacia. Il ricorso a tale tipo di integrazione può dare perciò risultati incerti.
A chi volesse comunque provare l'integrazione cronica di bicarbonato si consiglia di:

• non superare le dosi consigliate;
• effettuarla in modo saltuario;
• utilizzarla prima delle gare soltanto nel caso in cui non si siano riscontrati problemi durante gli allenamenti;
• considerare che può avere una certa utilità soltanto in quelle discipline sportive in cui si verifica un intervento notevole del meccanismo lattacido.

Effetti dimostrati

A seguito di integrazione di bicarbonato si è osservato un decremento delle concentrazioni di lattato dopo esercizio fisico di tipo massimale.
È stato osservato un leggero incremento del pH a riposo (alcalosi).
Maggior attivazione della glicogeno fosforilasi durante l'attività fisica.
Minor produzione di lattato ematico a pari potenza prodotta in test di tipo aerobico/anaerobico alternati (assunzione cronica di bicarbonato).

Avvertenze

L'integrazione acuta di bicarbonato di sodio può dar luogo a problemi di tipo gastrointestinale e ad alcalosi pregara che potrebbe essere limitante per la prestazione, oltre che pericolosa.
L'integrazione acuta di bicarbonato può indurre ritenzione idrica; inoltre l'acido carbonico libera ioni idrogeno e produce anidride carbonica che deve essere espulsa, causando l'uso dell'emoglobina come tampone per gli ioni idrogeno in eccesso.
L'utilizzo giornaliero di acqua minerale ricca di bicarbonati di calcio fatto durante i pasti potrebbe interferire con l'assorbimento di alcune vitamine.

Bicarbonato di sodio e lattato

In tutte quelle gare in cui è notevole la produzione di acido lattico (per esempio 800 e 1500 m), la possibilità di tamponarlo con opportune sostanze (diminuendo l'acidità che frena i meccanismi energetici) sembra essere una via teorica per migliorare la prestazione. Purtroppo l'unico studio su questo problema è quello del 1983 di Wilkes che è stato ripreso e diffuso in tutto il mondo per il risultato a cui era giunto: la prestazione di sei mezzofondisti sugli 800 m era migliorata mediamente di 2,9" in seguito ad assunzione di 0,3 g per kg di peso di bicarbonato di sodio. Il dato è così eclatante che molti autori hanno da allora considerato l'assunzione di bicarbonato come doping. Altri studiosi nel mondo della corsa (fra cui Arcelli e Pizzolato) hanno riportato lo studio di Wilkes un po' troppo acriticamente, lasciando filtrare false illusioni. Basta provare: un'assunzione così massiccia, oltre a eventuali disturbi gastrointestinali, produce una situazione di alcalosi pregara (che fra l'altro potrebbe essere pericolosa) che limita la prestazione e una ritenzione idrica che può essere significativa. Inoltre, anche teoricamente, una massiccia assunzione di bicarbonato tampona sì l'acido lattico, ma, poiché l'acido carbonico libera ioni idrogeno, produce anidride carbonica che deve essere espulsa e causa l'uso dell'emoglobina come tampone per gli ioni idrogeno in eccesso.
Più fortuna sembra avere la carnosina, sostanza organica presente nel tessuto muscolare dei soli Vertebrati. È un dipeptide costituito dagli  aminoacidi istidina e β-alanina, ricavato per la prima volta dall'estratto di carne.