麥苗運動飲料抗疲勞功能研究

劉 媛， 戚露月， 顧偉光， 劉 津

(1.江蘇食品藥品職業(yè)技術(shù)學院，江蘇淮安 223005； 2.蘇州大學附屬第二醫(yī)院，江蘇蘇州 215004；3.江蘇省蘇州市吳中人民醫(yī)院，江蘇蘇州 215128； 4.江蘇省濱海縣人民醫(yī)院，江蘇濱海 224500)

疲勞是指機體生理過程不能將其機能持續(xù)在一特定水平或各器官不能維持其預(yù)定的運動強度時所處的狀態(tài)，是體力或腦力活動到某一階段所呈現(xiàn)的生理現(xiàn)象，也是機體防止機能衰竭所產(chǎn)生的保護反應(yīng)，表現(xiàn)為運動機能和工作效率下降等。因此，安全有效的抗疲勞資源和功能食品開發(fā)一直備受學者關(guān)注。目前抗疲勞食品因子研究領(lǐng)域主要包括動物抗疲勞肽[1-3]、植物抗疲勞肽[4]、支鏈氨基酸[5-7]、植物多糖[8-9]、礦物質(zhì)[10]、維生素[11]、黃酮類物質(zhì)[12-15]、植物多酚和生物堿[16]等。抗疲勞機制主要包括能量代謝[4]、清除代謝產(chǎn)物[17]、清除自由基[18]和促進修復(fù)損傷組織[19]等。研究方法主要依據(jù)衛(wèi)生部《保健食品檢驗和評價技術(shù)規(guī)范》規(guī)定進行，同時結(jié)合志愿者試驗、臨床試驗等試驗方法。

食品藥品監(jiān)督管理總局共審批注冊緩解體力疲勞功能產(chǎn)品超過2 100個，但大部分是以西洋參、冬蟲夏草等高成本中藥材為原料，難以普及大眾消費者。小麥苗作為一種廣泛、易得和廉價的植物資源，富含鈣和鉀等70余種礦物質(zhì)、維生素、SOD、植物黃酮和優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)，是天然的堿性食品，現(xiàn)已證實麥苗具有調(diào)節(jié)血脂和血糖、抗氧化、清除自由基、延緩細胞衰老、增強抵抗力和乙醇性肝損傷保護作用[20-23]。本研究擬以麥苗含糖運動飲料為對象，測定小鼠負重力竭游泳時間、尿素氮、全血乳酸、肌乳酸、肝糖原、肌糖原等生化指標，從而評價麥苗運動飲料的抗疲勞功能，以期為小麥苗來源的抗疲勞食品開發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

小麥品種淮麥19號種子：由江蘇徐淮地區(qū)淮陰農(nóng)業(yè)科學研究所提供；健康C57BL/6小鼠[體質(zhì)量(21.66±1.82) g，360只，雌雄各半]，由蘇州大學提供；血乳酸試劑盒、肌乳酸試劑盒、肝/肌糖原試劑盒、血尿素氮試劑盒：南京建成生物工程研究所產(chǎn)品；蔗糖、低聚果糖、葡萄糖、檸檬酸、食鹽：市售產(chǎn)品。

UV2600紫外可見分光光度計：上海精密科學儀器有限公司；游泳恒溫箱(長50 cm×寬40 cm×高40 cm)：自制；800B冷凍離心機：上海安亭科學儀器廠；K9840/SH220N凱氏定氮儀：濟南海能儀器公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 小麥苗運動飲料的制備 小麥苗采用水培法培養(yǎng)[22]，取12～15 cm高的小麥苗清洗后，采用體積分數(shù)0.5%的過氧乙酸浸泡5 min消毒，洗凈后浸入10 g/L食鹽水，漂洗后投入2 g/L的維生素C溶液中30 min，再洗凈，按每100 g小麥苗加入15 mL水打漿，打漿過程中加入5 g/L的維生素C，4 ℃、13 000 r/min條件下冷凍離心2次，每次5 min，得到澄清小麥苗汁，-4 ℃條件下冷藏備用。將葡萄糖、蔗糖、檸檬酸、穩(wěn)定劑和環(huán)糊精按配方(表1)混勻后，緩慢加入預(yù)溶解低聚果糖的50 ℃溫水中直至溶解，加入預(yù)先制備好的小麥苗嫩葉汁[6]，緩慢攪拌混勻，100目過濾后，25 MPa均質(zhì)后，得到小麥苗運動飲料。

1.2.2 試驗動物分組和劑量 試驗動物隨機分成試驗組S1、S2和對照組，每組10只，雌雄各半，全價顆粒飼料喂養(yǎng)以適應(yīng)環(huán)境；試驗組S1和S2均分為4個劑量組，分別為 0.002 5、0.005 0、0.010 0、0.020 0 mL/g(體質(zhì)量，下同)，灌胃給藥，每日1次，35 d后測定各項試驗指標。

1.2.3 負重衰竭游泳試驗 連續(xù)給藥35 d后，最后一次給藥結(jié)束8 h后，將自身體質(zhì)量5%的鉛皮負荷捆綁在尾部，將小鼠放在(30±1.0) ℃的游泳恒溫箱中游泳，小鼠自開始游泳至頭部完全沒入水面以下8 s后不再浮起的時間，記錄為負重衰竭游泳時間。

表1 麥苗復(fù)合飲料配方

1.2.4 血尿素氮的測定 連續(xù)給藥35 d，末次給藥結(jié)束 0.5 h 后，不負重在(30±1.0) ℃的游泳恒溫箱中游泳 90 min，撥眼球采血0.5 mL，血樣置于4 ℃條件下凝固后，5 000 r/min 條件下離心10 min分離血清，按照試劑盒操作說明測定尿素氮含量。

1.2.5 血乳酸和肌乳酸含量的測定 連續(xù)給藥35 d，末次給藥結(jié)束0.5 h后，小鼠負重2%體質(zhì)量，在(30±1.0) ℃的游泳恒溫箱中游泳30 min后休息15 min，撥眼球采血0.5 mL，血樣置于4 ℃條件下凝固后，5 000 r/min條件下離心10 min分離血清，按照試劑盒操作說明測定血乳酸含量。連續(xù)給藥35 d，末次給藥結(jié)束0.5 h后，小鼠負重2%體質(zhì)量，在(30±1.0) ℃ 的游泳恒溫箱中游泳30 min后休息15 min，頸椎脫臼法處死小鼠，精確稱取小鼠后腿肌肉0.1 g，按1 g ∶9 mL的比例加入生理鹽水，冰水浴勻漿后，3 000 r/min離心10 min分離血清，按照試劑盒操作說明測定肌乳酸含量。

1.2.6 肝糖原、肌糖原含量的測定 連續(xù)給藥35 d，末次給藥結(jié)束0.5 h后，取新鮮肝臟和肌肉，經(jīng)生理鹽水漂洗后濾紙吸干，精確稱質(zhì)量，按照糖原試劑盒操作說明測定肝糖原和肌糖原含量。

1.2.7 小麥苗運動飲料成分測定 干物質(zhì)含量的測定參照GB/T 8303—2013《茶 磨碎試樣的制備及其干物質(zhì)含量測定》進行；蛋白質(zhì)含量參照GB5009.5—2016《食品中蛋白質(zhì)的測定》進行；可溶性糖含量測定參照NY/T 2742—2015《水果及制品可溶性糖的測定 3，5-二硝基水楊酸比色法》進行；鈣含量的測定采用原子分光光度計法，參照GB 5009.92—2016《食品中鈣的測定》。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用IBM SPSS 20對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析和LSD法比較分析差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥苗運動飲料成分分析

對照組為雙蒸水，與試驗組S1相比，S2組干物質(zhì)含量發(fā)生顯著變化(表2)，主要原因是試驗組S2中加入了蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)含量豐富的小麥苗汁。

表2 小麥苗運動飲料主要成分含量

2.2 小鼠負重力竭游泳試驗結(jié)果和分析

由表3可知，與對照組相比，試驗組S1和S2除S1組最低劑量組外，其他劑量組小鼠負重力竭時間均顯著增加(P<0.05)，并呈現(xiàn)出一定劑量范圍內(nèi)的劑量正相關(guān)性。但同時S1組的最高劑量組與次高劑量組相比，小鼠負重力竭時間未顯著提升(P>0.05)，S2組亦是如此，說明糖類和小麥苗汁對小鼠負重力竭時間的提升存在飽和劑量值，這與公開的文獻報道[24]一致。與試驗組S1相比，相同劑量條件下，試驗組S2的小鼠負重力竭時間顯著增加(P<0.05)，且時間增加值顯著大于S1試驗組與對照組相比的增加量(P<0.05)，說明小麥苗汁在試驗飲料樣品中對負重力竭時間的貢獻度顯著高于糖類物質(zhì)，原因可能是2類物質(zhì)延長負重游泳力竭時間的機制不同，糖類物質(zhì)可提高肌糖原含量和血糖濃度，減少運動中肌糖原消耗，從而達到延長運動時間的目的；有研究報道蛋白質(zhì)[1-4]、礦物質(zhì)[10]、維生素[11]、黃酮類物質(zhì)[12-15]、SOD[24]等多種生物活性因子具有延長運動時間的功能，且機制不同，因此麥苗延長負重游泳力竭時間的機制相對復(fù)雜，有待進一步研究。

表3 小鼠負重衰竭游泳試驗結(jié)果

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下表同。

2.3 血尿素氮測定結(jié)果和分析

由表4可知，與對照組相比，試驗組S1和S2的小鼠血尿素氮顯著下降(P<0.05)，并呈現(xiàn)出一定劑量范圍的依數(shù)性，下降速率均呈現(xiàn)先快后慢的趨勢，可以預(yù)測血尿素氮下降存在最大飽和值和對應(yīng)的給藥劑量，這與公開的文獻報道[25]一致；與S1試驗組相比，S2試驗組使小鼠血尿素氮下降幅度更大，原因可能是麥苗中的蛋白質(zhì)可調(diào)節(jié)小鼠體內(nèi)的蛋白質(zhì)功能比例，使肌肉中的蛋白質(zhì)功能降低，維持肌肉中的能量平衡，使得機體對運動負荷的耐力和適應(yīng)性增強，延緩了運動性疲勞的發(fā)生。

2.4 血乳酸和肌乳酸含量測定結(jié)果和分析

由表5可知，與對照組相比，試驗組S1和S2的全血乳酸和肌乳酸也呈現(xiàn)顯著下降(P<0.05)，同時呈現(xiàn)出一定劑量范圍的依數(shù)性，下降速率均呈現(xiàn)先快后慢的趨勢，可以預(yù)測全血乳酸和肌乳酸下降存在最大飽和值和對應(yīng)的給藥劑量，與血尿素氮類似，這與公開的文獻報道[24-25]一致。與S1試驗組相比，S2試驗組使小鼠全血乳酸和肌乳酸下降更為顯著，原因可能是，麥苗中的黃酮類物質(zhì)和蛋白質(zhì)的生物活性可使血液循環(huán)水平或攜氧能力提升，從而使得小鼠在運動過程中的能量代謝速率顯著增加，并及時清理代謝產(chǎn)物，從而減少乳酸堆積，達到延緩疲勞的目的，也有可能是麥苗中的鈣、鉀、鐵等金屬礦物質(zhì)元素形成的堿性環(huán)境對乳酸有一定的緩沖效應(yīng)。

表4 小鼠血尿素氮測定結(jié)果

表5 小鼠血乳酸和肌乳酸含量測定結(jié)果

2.5 肝糖原、肌糖原等生化指標測定結(jié)果和分析

由表6可知，與對照組相比，試驗組S1和S2的肝糖原和肌糖原與尿素氮和血乳酸變化規(guī)律相似(P<0.05)，呈顯著提升且呈現(xiàn)出一定劑量范圍的劑量-效應(yīng)關(guān)系，下降速率均呈先快后慢的趨勢，這與文獻報道[24-25]一致；與S1試驗組相比，S2試驗組小鼠肝糖原和肌糖原增加幅度更高，原因可能是麥苗中的蛋白質(zhì)易被小鼠消化和吸收，從而提高了肝臟中糖原的儲備，使肝糖原氧化能力提升，從而達到延緩疲勞的作用，小鼠肌糖原顯著提升原因尚不清楚，有待進一步研究。

表6 小鼠肝/肌糖原測定結(jié)果

3 結(jié)論

以麥苗運動飲料為對象，測定了小鼠負重力竭游泳時間、尿素氮、全血乳酸、肌乳酸、肝糖原、肌糖原等生化指標，試驗結(jié)果表明，與雙蒸水對照組和含糖試驗組相比，麥苗運動飲料中的麥苗成分可使小鼠負重力竭游泳時間、肝糖原、肌糖原含量顯著增加(P<0.05)，尿素氮、全血乳酸和肌乳酸顯著降低(P<0.05)，并呈現(xiàn)出一定劑量范圍內(nèi)的劑量相關(guān)性，同時存在飽和劑量，依據(jù)衛(wèi)生部《保健食品檢驗和評價技術(shù)規(guī)范》，負重力竭游泳試驗呈陽性，且血乳酸、血清尿素氮、肝糖原/肌糖原等3項指標中的任意2項指標呈陽性，可判定該麥苗運動飲料具備緩解體力疲勞的功能。由此可見，麥苗可作為抗疲勞植物資源，使運動員在長時間高強度的運動訓練中保持較高的肝糖原、肌糖原水平，降低運動中的乳酸積累，減輕運動機體疲勞感。