花青素改善機體運動能力的功能性研究綜述

張金豐

摘 要：花青素是植物中普遍存在的一類水溶性黃酮類化合物。作為純天然的食用色素，花青素對于機體的運動能力有很好的改善和促進作用。本文通過文獻資料法，梳理闡述運動與疲勞、運動與肥胖、運動與認知功能的關系及作用機制，從花青素的抗疲勞、抑制肥胖以及改善認知功能3個方面闡述了花青素對改善機體運動能力的作用，以期為進一步拓寬花青素在運動能力提高方面的應用提供更多的理論參考和思路。

關鍵詞：花青素；運動能力；抗疲勞；肥胖；認知

A Review of Functional Studies of Anthocyanins Improving Motor Capacity

ZHANG Jinfeng

（Shandong Normal University， Jinan 250358， China）

Abstract： Anthocyanin is a kind of water-soluble flavonoid widely existing in plants. As a pure natural food pigment， it has a good improvement and promotion effect on the bodys sports ability. Through the method of literature review， this article summarizes the relationship and mechanism between exercise and fatigue， exercise and obesity， and exercise and cognitive function， and expounds the effects of anthocyanins on improving the bodys sports ability from three aspects： anti fatigue， inhibiting obesity， and improving cognitive function， in order to further expand the application of anthocyanins in the improvement of sports ability and to provide more theoretical reference and ideas.

Keywords： anthocyanins; sports ability; anti-fatigue; obesity; cognize

花青素是一種廣泛存在于植物的果實、葉片、花瓣中的天然色素，是一種天然的抗氧化劑，在醫學界對神經退行性疾病以及癌癥都有一定的功效，應用領域非常廣泛。隨著人們生活方式的改變和對運動的需求增加，營養干預逐漸走進大眾的視野。花青素在清除氧自由基、促進疲勞的恢復、抑制肥胖等方面發揮著顯著的作用，對機體的運動能力起到了一定的促進作用。

1 花青素的抗疲勞作用

1.1 運動與運動性疲勞

運動性疲勞是在運動過程中，不能使機能保持在某一特定的水平上，或者不能維持某一預定的運動強度的生理現象[1]。參與運動項目時，運動強度或時間掌握不當均會產生運動性疲勞。盡管不同種類的運動項目引起的運動性疲勞是不相同的，但它們都屬于運動后的正常生理現象。運動性疲勞的出現，伴隨著運動員注意力的分散，運動效率低下，免疫降低，不可避免地對運動員日常的訓練和比賽產生不利的影響。因此對于運動員來講，延緩運動疲勞的出現及促進疲勞的恢復對于運動能力的提高將產生積極的影響。

1.2 花青素對運動性疲勞的消除

①肌肉力量的降低是運動性疲勞的直接反應，負重實驗是常用的測試肌肉力量的方法。通過以運動時間的延長與否作為測試疲勞的指標，JIANG等[2]從不同品種的桑葚中提取花青素，比較了服用花青素的實驗組和服用紅牛飲料的對照組小鼠負重游泳的時長，結果顯示實驗組小鼠的游泳時間明顯延長，抗疲勞能力得到明顯提高。但該實驗只報道了負重游泳的時間參數，并未對其他生化指標進行檢測和對比，且未對花青素的劑量進行區分。②生化指標的測定能更精確地反映運動性疲勞的程度。HU等[3]將花青素分成低、中、高不同劑量組進行小鼠負重游泳實驗，與對照組相比，花青素組小鼠游泳時間分別延長25.84%、58.26%和88.81%，從生化指標來看，血乳酸含量、尿素氮含量均下降，而肝糖原含量上升，這些結果證明了花青素具有抗疲勞作用且與劑量相關。以高強度間歇運動為代表的是PERKINS等[4]的跑步測試，對13名受試男性進行隨機、交叉、對照實驗，服用花青素或安慰劑后7 d，進行6×19 s沖刺和15 s短跑的測試，服用花青素組總跑步距離增加10.6%，短跑距離增加10.8%。因此，花青素可能會提高以高強度間歇運動為特征的運動表現。

2 花青素對肥胖的抑制作用

2.1 運動能力與肥胖

隨著人們生活和飲食方式的不斷改變，久坐不動、營養過剩等問題導致肥胖率逐年上升。有研究表明兒童時期的肥胖與中年時期超重和肥胖存在很大的相關性，更易引發一系列慢性及心血管系統疾病[5]。以正常BMI值為參照，超重青少年發生運動損傷的概率為正常值青少年的1.386倍，平衡性較差的學生發生運動損傷的概率會增加2.007倍[6]。運動能力的降低會使肥胖的概率增加，肥胖又會對心肺功能等產生不利影響，造成運動損傷的增加，進而導致運動能力的下降，長此以往形成惡性循環，因此運動能力與肥胖是兩個互相影響或制約的因素。

2.2 花青素對肥胖的抑制效果

王愛超等[7]將小鼠分為正常飲食的對照組和服用花青素的實驗組，8周后對其體質量變化進行觀察。結果表明，花青素組小鼠體質量下降6.45%。與此相比，閆家蔭等[8]、張毅等[9]對實驗小鼠進行高脂喂養，在此基礎上再進行花青素處理對照，并且進行了劑量區分。幾周后，高脂喂養組小鼠體質量大幅度升高，花青素組小鼠體質量上升平緩，且在高劑量組有輕微下降趨勢。綜合這兩個實驗的研究，花青素對正常體重小鼠有減重效果，對超重小鼠有抑制或防止繼續增重的效果。HESTER等[10]在肥胖人群中進行實驗，對受試者補充為期8周的花青素-益生菌混合物，對其腹痛、腹脹程度及腸道菌群變化進行了分析，結果表明花青素可積極地調節輕中度肥胖人群的腸道生態平衡，為研究花青素對肥胖的抑制效果提供了另一個可能的機制。然而，該實驗僅探究了花青素對人體腸道菌群的影響，對肥胖抑制效果呈現最為直觀的體質量、生化指標等未進行測量，當前對此類人體的研究較少或未取得理想的效果，可能需要對分子和基因水平進行更深入的調查。

3 花青素對認知的促進作用

3.1 認知與運動

認知是人們獲得或應用知識的過程，是人最基本的心理過程。認知運動能力是指以肌肉收縮為特征的運動過程中人的認知活動的表現水平，包括運動知覺、運動表象、運動記憶等[11]。運動能力與認知功能存在緊密的聯系。兒童時期是認知功能發育的黃金時期，有較強的可塑性和敏感性，適當的身體運動不僅有助于兒童體質的增強，對記憶力、反應時、身體靈敏度都有較大的幫助[12]。相應的，認知能力的提高對于兒童在學齡期運動技能的習得和提高也會產生有效的促進作用。

3.2 花青素對認知的促進作用

早期的研究發現，花青素等多酚類化合物可通過血腦屏障，進入到與學習和記憶有關的腦區。BARROS等[13]對食用花青素的小鼠進行空間學習和記憶測量等測試，實驗后對受試小鼠的海馬體和大腦皮質的DNA進行損傷測定。研究顯示，食用花青素提取物的實驗組小鼠在抑制性回避任務中明顯增強了長期記憶，并達到了抗焦慮的效果。另外，花青素可有效抑制大鼠大腦中由Fe2+和抗壞血酸引發的脂質過氧化反應，并且表現出強大的自由基清除能力。這表明花青素增強記憶的能力可能與其抗氧化能力有關。年齡的增長伴隨運動及認知能力的下降。WILLIAMS等[14]對小鼠進行空間記憶任務的觀察，年輕組任務完成平均正確率為90%，而老年組只有57%，經過3周的花青素補充后，老年組的空間記憶準確率上升到83%。SHUKITT-HALE等[15]增加了相關的運動測試，如棍棒行走等測量其協調性、抗疲勞性、耐力和平衡力等，補充花青素后的實驗組大鼠的協調、平衡等運動能力得到了有效改善。此外，長期高脂飲食會導致與衰老相似的運動及認知能力的下降。李祥等[16]研究發現高脂小鼠的空間學習和記憶能力顯著下降，長期高脂膳食造成氧化應激損傷，通過補充高劑量的花青素可顯著改善小鼠的空間學習和記憶能力，可能是通過改善大腦的氧化應激水平以及降低炎癥因子水平實現的。此類動物實驗表明，花青素對正常小鼠表現出提高認知能力的作用的同時，對衰老、高脂飲食導致的認知能力的下降均表現出明顯的改善作用。此類實驗還指出，花青素提高認知和運動能力的可能機制與其抗炎、改善氧化應激有關。

雖然人們普遍認為飲食或營養補充會影響兒童的認知能力及發展，但迄今為止相關的人體實驗進行的較少。WHYTE[17]對8～10歲的學齡兒童進行聽覺-語言學習、視覺空間任務、目標定位任務等測試，在進行花青素干預后，對于聽覺回憶能力的效果較為明顯，在其后來的實驗中增加了對花青素多劑量的區分，并得到了該年齡段兒童認知能力的改善與花青素劑量的線性關系。對老年人群而言，花青素對患有輕度認知障礙的老年人的認知能力有一定的提高作用。KENT等[18]對患有輕到中度認知障礙的老年人進行了為期12周的隨機對照實驗，在補充富含花青素食物后，其很大地改善了與語言流暢性、語言學習記憶相關的任務能力，短期記憶、長期記憶能力同樣也得到了顯著改善。綜合此類實驗分析可以推測，補充一定劑量的花青素，可大大提高學齡期兒童在類似課堂學習環境中口頭傳遞信息的接受能力及相應的回憶能力。在學習運動技能的初始階段，這可能會提高兒童對于教練員的口頭指導及示范動作的理解和模仿能力，聽覺回憶能力的提高或改善進而可加快運動技能的學習速度。同樣，無論是患有認知障礙的老年人還是正常的老年人均可通過補充一定劑量的花青素來改善認知能力，從而減緩身體機能的進一步衰退，保持一定的健康狀態。

4 結語與展望

綜上所述，花青素對機體運動能力的提高具有一定效果，隨著全民健康意識的提高及競技體育的發展，未來可進一步拓展其在體育健康和運動領域的價值。①對于競技運動領域，高強度運動和慢性精準性運動造成的全身或局部疲勞可通過攝入花青素作為有效營養性補劑。而已知的富含花青素的植物品種繁多，其經濟性、可獲得的難易性及有效性等多方面尚未進行綜合考慮。不同運動員的訓練狀態、環境條件、飲食習慣等不盡相同，這些因素可能會影響花青素對機體的作用，未來還需精確不同品種花青素的攝入劑量及攝入時間，為合理制定花青素攝入方案提供參考。②在大眾體育領域，花青素可以改善不同的身體情況和不同年齡人群的認知和運動能力。目前相關的人體實驗多集中于兒童和患有認知障礙的老年人群，未來可采用合適的、敏感的認知測試以確定花青素對各類人群認知的顯著益處。③對于兒童群體而言，應考慮的重要因素是補充花青素的最佳年齡，幫助學齡期兒童加快運動技能的習得。綜上，花青素能夠作為一種天然的營養干預劑有效延緩運動性疲勞、抑制肥胖以及提高運動和認知能力，對于運動健康領域有著很大的潛在價值。

參考文獻

[1]陸耀飛.運動生理學[M].北京：北京體育大學出版社，2007.

[2]JIANG D Q，GUO Y，XU D H，et al.Antioxidant and anti-fatigue effects of anthocyanins of mulberry juice purification （MJP） and mulberry marc purification （MMP） from different varieties mulberry fruit in China[J].Food and chemical toxicology，2013，59：1-7.

[3]HU M，DU J，DU L，et al.Anti-fatigue activity of purified anthocyanins prepared from purple passion fruit （P. edulis Sim） epicarp in mice[J].Journal of Functional Foods，2020，65：103725.

[4]PERKINS I C，VINE S A，BLACKER S D，et al.New Zealand blackcurrant extract improves high-intensity intermittent running[J].International journal of sport nutrition and exercise metabolism，2015，25（5）：487-493.

[5]DOROSTY A R，EMMETT P M，COWIN S D，

et al.Factors associated with early adiposity rebound[J].Pediatrics，

2000，105（5）：1115-1118.

[6]楊慧超，馬興雙，張驕楊.青少年運動損傷和體質內因關系研究[J].當代體育科技，2021，11（12）：21-23.

[7]王愛超，李長興，王琦，等.黑枸杞花青素對C57BL/6小鼠血糖、血脂及脂肪細胞形態的影響[J].青海大學學報，2020，38（3）：57-61.

[8]閆家蔭，康明麗，王曉婷，等.黑玉米花青素對高脂小鼠的降血脂功效研究[J].食品科技，2020，45（12）：196-200.

[9]張毅，王洪云，鈕福祥，等.‘寧紫薯1號花青素組分鑒定及其對大鼠高脂誘導肥胖的預防效果[J].中國農業科學，2016，49（9）：1787-1802.

[10]HESTER S N，MASTALOUDIS A，GRAY R，

et al.Efficacy of an anthocyanin and prebiotic blend on intestinal environment in obese male and female subjects[J].Journal of nutrition and metabolism，2018（7）：1-11.

[11]季瀏.體育心理學[M].北京：高等教育出版社，2010.

[12]石春芳.4周中高等強度運動對7～9歲兒童認知能力的影響[D].上海：上海體育學院，2022.

[13]BARROS D，AMARAL O B，IZQUIERDO I，

et al.Behavioral and genoprotective effects of vaccinium berries intake in mice[J].Pharmacology Biochemistry and Behavior，2006，84（2）：229-234.

[14]WILLIAMS C M，ABD EL MOHSEN M，VAUZOUR D，et al.Blueberry-induced changes in spatial working memory correlate with changes in hippocampal CREB phosphorylation and brain-derived neurotrophic factor （BDNF） levels[J].Free Radical Biology and Medicine，2008，45（3）：295-305.

[15]SHUKITT-HALE B，CHENG V，JOSEPH J A.Effects of blackberries on motor and cognitive function in aged rats[J].Nutritional Neuroscience，2009，12（3）：135-140.

[16]李祥，張婷婷.黑米花青素對高脂膳食小鼠的空間學習記憶能力的影響[J].食品科學技術學報，2020，38（5）：78-84.

[17]WHYTE A R，WILLIAMS C M.Effects of a single dose of a flavonoid-rich blueberry drink on memory in 8 to 10 y old children[J].Nutrition， 2015，31（3）：531-534.

[18]KENT K，CHARLTON K，ROODENRYS S，

et al.Consumption of anthocyanin-rich cherry juice for 12 weeks improves memory and cognition in older adults with mild-to-moderate dementia[J].European Journal of Nutrition，2017，56：333-341.