抗运动疲劳食源性活性成分的研究进展

李国锋

(武威职业学院,甘肃武威 733000)

人类可食的动植物中含有多种生物活性成分,如茶叶中的茶多酚、玉米中的玉米肽、黑木耳中的黑木耳多糖、牛肉中的牛磺酸等。从可食的动植物食物中寻找抗运动疲劳活性物质是当前抗运动疲劳产品研究热点。国内外许多学者对食物中活性成分抗运动疲劳进行了许多动物实验研究,如Yu[1]等对大豆多肽、Siluaj等[2]对精氨酸、李晶等[3]对姬松茸多糖、肖凤艳等[4]对五加果多酚、Wool等[5]对维生素B、王茵等[6]对虾青素的抗运动疲劳效果,采用小鼠负重实验进行了研究。运动疲劳的产生往往伴随着能量物质、代谢产物、细胞代谢调节酶、抗氧化系统酶类等的变化,造成机体内环境平衡失去稳态引起了机体的不适感[7]。目前,运动疲劳产生的机制主要包括能量耗竭、代谢产物蓄积和氧化应激[8-10],并且它们之间有共同的信号调控途径激活腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)[11]。研究发现食源性食物中一些天然活性成分活性肽、氨基酸、多糖、寡糖、多酚、维生素、胡萝卜素等都具有抗运动疲劳的作用,这为研发新型抗运动疲劳功能产品遴选绿色、有效、安全的食源性活性成分奠定了良好的基础。

1 抗运动疲劳的食源性活性成分研究

1.1 食源性生物活性肽

肽具有吸收快、吸收全面、不耗能及起载体的作用等特点[12]。食源性生物活性肽主要是动植物蛋白酶解、分离、纯化而来。近些年来,许多研究者尝试用不同的动植物食用原料,研究具有抗运动疲劳的生物肽活性。水产物、昆虫和哺乳动物等是动物食源性抗运动疲劳生物活性肽的主要来源,大豆、玉米和花生等是植物食源性抗运动性生物活性肽的主要来源。研究发现了草鱼蛋白活性肽、泥鳅四肽、十肽CMS001、复合酶水解肽、海参肽、二肽(GL、LG)、低聚肽、咪唑二肽、大鲵低聚糖肽、蚕蛹蛋白多肽等食源性动物生物活性肽;大豆多肽、玉米肽、花生肽、米渣肽、小米多肽、谷氨酰胺活性肽等食源性植物生物活性肽,都具有抗运动疲劳的作用(见表1)。

表1 食源性生物活性肽抗运动疲劳研究

王洪涛等[13]的研究究表明,连续30 d给小鼠灌胃复合酶水解肽溶液后进行负重游泳实验,高剂量组9.0 mL/kg/d小鼠的肝糖原含量显著增加、超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活力显著增强、血清尿素氮(Blood urea nitrogen,BUN)含量显著降低、血乳酸(Blood lactic acid,BLA)含量显著降低,负重游泳时间显著延长和低压耐缺氧能力显著增强。Yu等[1]的研究表明,连续给小鼠灌胃大豆多肽20 d后进行负重游泳实验,测试发现小鼠鼠游泳耐力时间最大延长达到了70%,显著的增加了糖原含量和降低了BLA。李茂辉等[25]的研究证实,小鼠连续灌胃大豆多肽25 d后进行负重游泳,小鼠的BLA显著降低和负重游泳时间显著延长,大鼠灌胃高剂量大豆多肽(6.0 g/kg/d)60 d后红细胞中SOD和谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase,GSH-Px)的活性增强和丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量降低。

目前,食源生物活性肽抗运动疲劳的研究,主要是针对小鼠机体生理方面运动性疲劳缓解、提高及功能评价方面进行研究,对于生物活性肽抗运动疲劳结合人体实际及量效与构效关系的研究比较少,对于生物活性肽抗运动疲劳在心理或精神方面的作用研究尚未涉猎。研究表明食源生物活性肽能够抗运动疲劳,是由于食源生物活性肽可以机使体内的糖原增加、SOD活性增强、BLA堆积减少、BUN氮含量降低及促进组织损伤恢复,食源生物性活性肽抗运动疲劳潜在的分子机理尚未进行深入的研究,这都是生物活性肽抗运动疲劳功效方面需要进一步深入探究的方面。

1.2 食源性氨基酸

人体内的氨基酸在人体运动时能够提供能量。因此,在运动时及时、科学、适量的给人体补充氨基酸,对于缓减运动疲劳有重要的作用。学者研究发现支链氨基酸、缬氨酸、牛磺酸、精氨酸、谷氨酰等,都具有一定的抗运动疲劳的作用。林静[34]的实验表明,给小鼠连续10 d补充0.5 mL/d的支链氨基酸,升高脑 5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT),可使小鼠定量负荷运动后的活动量增强和运动时力竭时间明显延长。金宏等[35]的实验研究发现,给大鼠连续10 d补充5%的支链氨基酸并每天游泳1 h,10 d后游泳6 h,大鼠存活率明显的提高,骨骼肌乳酸脱氢酶(Lactate dehydrogenase,LD)活力、线粒体脂质过氧化物(Lipid peroxide,LPO)水平、BLA浓度升高的幅度被抑制,骨骼肌线粒体功能得到改善。欧阳儒颖[36]的实验研究证实,运动时为小鼠补充支链氨基酸可以缓解精神疲劳。Tsuda等[37]的研究表明,大鼠在进行游泳前30 min补充食用缬氨酸,运动1 h后自发性活动增加,刘建红等[38]的研究表明,划船运动员在冬训期间连续28 d补充支链氨基酸,血睾酮水平处在一个较高的水平。相关研究发现牛磺酸能够促进脂肪酸氧化、增强糖原储存、调节胞内 Ca2+浓度而促进肌肉损伤恢复,加快疲劳恢复[39-41]。黄广良等[42]通过给训练中的游泳运动员连续30 d补充含0.5%牛磺酸的复合功能饮料,能够避免游泳运动员运动过度疲劳的发生。杨晓等[43]通过给小鼠连续灌胃30 d牛磺酸和大豆肽的复合粉,能够缓解小鼠运动疲劳且优于大豆肽。瞿东杨等[44]进行的小鼠实验表明,连续给小鼠补充30 d牛磺酸和咖啡因的复合功能饮料,抗运动疲劳效果要比单独补充好。Siluaj等[2]的研究表明小鼠补充精氨酸后,由于抗氧化酶活力增强和抑制自由基产生,提高了小鼠的运动能力。卢向阳等[45]的实验研究证实,给大鼠单独补充谷氨酰胺及协同补充谷氨酰胺和番茄红素8周,并每天进行4 h的训练,单独补充谷氨酰胺提高大鼠力竭性游泳的运动能力与番茄红素相当,谷氨酰胺和番茄红素协同联合补充提高大鼠力竭性游泳运动能力的效果要优于单独补充。

近年来,对于氨基酸抗运动疲劳功效方面的研究已为学术研究的热点,其中结合动物实验进行生理研究的较多而结合人体实际运动项目的研究较少,对于动物精神的研究已涉猎而动物心理及人精神和心理的研究未涉及,一种氨基酸和另一种食源性成分搭配抗运动疲劳功效的研究也有报道,而氨基酸不同补充方法效果的研究较少,对于补充氨基酸延缓中枢神经系统的疲劳已初步进行了研究,人在运动时摄入氨基酸的副作用以及不同运动项目、强度运动员补充剂量、时间尚未研究,这都有待研究者做更多的探索。

1.3 食源性多糖和寡糖

食源性多糖在一些植物和微生物的细胞壁中。研究发现食源性果实类如枸杞子、藏药黑果枸杞、火棘、化橘红、木枣、山楂、鹰嘴豆、五味子、蛇菰、榛仁、松茸、桑葚、板栗、山刺玫果、刺梨、苦瓜、无梗五加果、蓝莓、猕猴桃、芡实、藜麦、龙眼、荔枝中的多糖,食源性根茎叶类如黄精、黄芪、淫羊藿、百合、巴戟天、人参、竹节参、玄参、红景天、魔芋、肉苁蓉、黑大蒜、霍山石斛、何首乌、芜菁、锁阳、瓦松、竹叶、卷柏、芦荟、蒲公英、杜仲、生姜、菊苣、桔梗、牛大力、富硒茶、党参、铁棍山药、魔芋、莲藕、紫心甘薯、败酱草、普洱茶、苦菜中的多糖,食源性真菌类如冬虫夏草、猴头菇、黄伞菇、金针菇、香菇、木耳、红托竹荪、羊肝菌、杏鲍菇、黑灵芝白灵菇、桦褐孔菌中的多糖,食源性海洋动植物类如海带、蜈蚣藻、羊栖菜、螺旋藻、海藻、方格星虫中的多糖,都能够显著的提高大鼠或小鼠运动前后体内糖原储备、LD活力和降低BUN、BLD含量,加速大鼠或小鼠体运动后机体内产生的自由基,延缓机体运动疲劳的产生和促进机体运动疲劳的恢复,在抗运动疲劳方面有比较好的效果。如姚乐辉[46]进行的鼠负重游泳实验证实,连续给小鼠灌胃35 d不同剂量(中100 mg/kg、高200 mg/kg)的化橘红多糖,能够显著的使小鼠糖原增加和BUN、BLD降低,SOD、LD活性增强。李晶等[3]的研究表明,持续给小鼠灌胃100、150、200 mg/kg的姬松茸多糖,能够显著的增强小鼠SOD活性和降低MDA含量,增加小鼠血清中的白介素-6的含量。对于多糖的研究都以动物为实验研究对象,采用单一的游泳负重评价模型,重复的把糖原、BLA、BUN、MDA、SOD作为抗运动疲劳效果评价的指标。对于多抗抗运动疲劳的研究,应深入的对多类研究对象(特别是人)、多指标评价、多种动物模型及构效、量效关系进行分析。

研究者发现寡糖也具有抗运动疲劳的功效,但是对于寡糖抗运动疲劳功效的研究比较少,主要对甲壳寡糖、壳寡糖和β-葡聚糖索拉胶进行了研究。陈筱春等[47]给4周龄的小鼠连续灌胃甲壳寡糖(0.3 g/kg/d)四周,并进行负重游泳训练(每周6 d,第一周每天训练30 min,第二周每天训练1 h,第三周每天训练1.5 h,第四周每天训练2 h),第四周的周末最后一次训练进行力竭性游泳训练后并测试,血糖、肝糖原、肌糖原显著增加,游泳力竭时间显著延长。尹雨芳等[48]进行的实验研究表明,给七周年龄大鼠持续42 d灌胃不同剂量(低100 g/kg/d、中200 g/kg/d、高600 g/kg/d)的壳寡糖,并负重游泳训练(每周6 d,第一周不给负重,第二周负重2%的体重,第三周负重4%的体重,第四、五、六周负重5%的体重并每次训练到力竭,极显著性(P<0.01)延长大鼠游泳力竭时间,大鼠的SOD活性和白细胞介素-10的含量显著升高(P<0.05),MDA和白介素-6含量显著下降,高剂量组尤为明显。Xu等[49]给小鼠连续4周灌胃不同剂量的β-葡聚糖索拉胶并进行游泳模型试验,发现每天剂量为50和100 mg/kg的β-葡聚糖索拉胶,相比对照组力竭时间分别延长了63.4%和89.2%,肝脏和肌肉中核转录因子(Nuclear factor-erythroid 2 p45-related factor 2,Nrf2)的表达水平以及Nrf2下游信号分子血红素加氧酶1(Heme oxygenase 1,HO-1)及硫氧还蛋白(Thioredoxin,Trx)的转录表达水平增强,β-葡聚糖索拉胶通过调控 Nrf2/HO-1/Trx 信号通路,缓解由运动产生的氧化应激对机体造成的疲劳感。

表2 食源性多酚化合物在体外抗氧化的研究

Nrf2是机体内一种重要的应对氧化损伤的转录因子,影响机体内线粒体脂肪酸氧化速率。但目前,多糖和寡糖是怎样通过Nrf2 调节线粒体氧化脂肪酸而抗运动疲劳潜在的分子机制尚不清楚,多糖和寡糖都有增强机体免疫调节的功能,机体免疫力的增强是否对减轻或缓解运动疲劳有效果,这都值得进一步的探讨。

1.4 食源性多酚类

多酚是在植物性食物如深色蔬菜、水果等中的天然化合物。多酚化合物能够清除或减少机体内的自由基,具有强的抗氧化性,有较好的抗运动疲劳的效果。对于多酚抗运动疲劳的研究主要在体外抗氧化性方面,能量的耗竭、代谢产物蓄积研究已涉猎到,但尚在起步阶段,具有很大的研究空间。肖凤艳等[4]连续15 d给小鼠灌胃不同剂量(低100 mg/kg/d、高200 mg/kg/d)的短梗五加果多酚,第15 d灌胃短梗五加果多酚后30 min,挑选10只小鼠进行负重5%体重的重量物进行游泳力竭实验,挑选10只小鼠进行负重2%体重的重量物进行1 h游泳,研究表明低、高剂量组小鼠游泳力竭时间分别比对照组延长14.35、17.38 min,肌糖原分别提高28.82%、35.08%(P<0.01),BLA分别降低10.96%、17.44%,肌酸激酶(Creatine kinase,CK)分别降低到26.43、26.57 ng/mL,GSH-Px活力分别增加到114.67、109.62 U/mL,具有显著性的差异。陈蓉等[50]的研究证实芡实种皮多酚具有抗运动疲劳的作用,杜云[51]的研究也证实茶多酚具有抗运动疲劳的作用。一些学者对多酚化合物在体外抗氧化性进行了研究,发现腰果叶、红豆皮、洋葱、海藻、苹果、蔓越莓、石榴籽、柑橘多酚等天然植物中提取的多酚类化合物,可以增强机体内自由基清除能力,具有较强的体外抗氧化活性(见表2)。应深入对多酚化合物在体内抗氧化性的作用机理,与其他食源性活性物质混合抗运动疲劳的效果进行分析,提高食源性多酚类化合物的利用率,促进食源性多酚类化合物的进一步开发应用。

1.5 食源性维生素类

维生素是人体不能合成而依靠外源补充的必须营养素。研究认为维生素A、维生素B、维生素E和维生素C都有可以有效抑制细胞的脂质氧化,具有强的抗氧化性和自由基清除能力。维生素A是通过调控机体硒蛋白TrxR的基因表达及信号通路MAPK调节花生四烯酸(Arochidonic acid oil,ARA)释放,通过调控硒蛋白TrxR的基因表达调节NO的合成以发挥其抗氧化功能[73]。适量补充维生素A有利于机体运动疲劳恢复,韩磊等[74]连续8周给大鼠补充不同剂量(低11.43 μgRE/kg/d、中42.86 μgRE/kg/d、高142.86 μgRE/kg/d)的维生素A,结果表明高剂量维生素A增加大鼠DNA的损伤,中剂量维生素A能够使大鼠的烷化损伤和DNA抗氧化能力增强。维生素B的缺乏可使人体运动能力下降[75],Wool等[5]的研究表明,维生素B族能够明显的延长小鼠的游泳时间、增加肝糖原含量和降低BLA含量。研究发现给45岁以上健康人持续12周补充6 mg/d或25 mg/d的维生素B2能够改善血浆酸吡哆醛水平和红细胞内GSH-Px的活性[73],Smith等[76]的研究表明维生素B2对于提高运动耐久力有较好的效果。有研究发现限制维生素B6摄入,机体红细胞内的谷胱甘肽合成速度受到到影响[77],谷胱甘肽下降会引起AMPK活性降低[78]。顾洪雁等[79]的动物实验证实,连续15 d给小鼠补充8 mg/d的维生素C,小鼠机体的SOD活性增强、MDA含量降低及脂质过氧化产生的自由基减少。金其贯等[80]实验研究发现,连续8周给大鼠灌胃50 mg的维生素E并进行游泳训练,大鼠的血浆内皮素下降和一氧化氮升高。Tauler和余斌等[81-82]研究表明,复合维生素能够显著提高运动员机体的抗氧化性及抑制运动中产生氧自由基。有研究发现高剂量外源性抗氧化剂由于干扰机体自由基介导的信号,不利于运动能力提高[83-87]。当机体的维生素不足和过量时,都会引起运动能力下降,如何根据运动量和强度补充适量维生素,维生素如何复合以及如何与其他有机成分复合联合提高机体运动能力的机制,都需进行更多的探索研究。

1.6 食源性类胡萝卜素

研究发现虾青素、番茄红素、β-胡萝卜素、叶黄素等胡萝卜素,是天然绿色的抗氧化物,是抗运动疲劳极有潜力的食源性活性物质。一些抗氧化剂具有缓解运动疲劳的效果[88-89],最重要的一个因素是由于运动时氧自由基的增加[90-91]。类胡萝卜素共轭双键的结构特点决定其具有较好清除机体自由基能力[92],可以清除机体自由基、猝灭单线态氧和防止低密度脂蛋白氧化[93]。类胡萝卜素容易发生自由基反应是由于自由基加成反应,番茄红素和自由基反应中活性力和抗氧化能力强于β-胡萝卜素[94]。王茵等[6]进行的小鼠负重游泳研究实验证实,连续给小鼠灌胃不同剂量(低50 mg/kg、中50 mg/kg、高250 mg/kg)的虾青素蔗糖酯水溶液,高剂量组游泳力竭时间明显延长,血糖浓度、肝糖原、肌糖原及总抗氧化能力(Total antioxidant capacity,T-AOC)、SOD、DSH-Px等活性指标均提高,BUN、BLA、MDA、NO的浓度都降低。刘钰华等[95]进行的研究表明圣女果番茄红素具有强的抗氧化活性。刘国安等[96]的研究表明番茄红素具有较强的抗氧化活性且要比槲皮素强。刘秀萍等[97]对在校70名大学生的实验研究证实,番茄红素能够明显使人体高强度耐力后血液中的SOD和T-ACO升高而MDA降低,对于人体运动后的抗氧化能力增强有比较好的效果。吴丽君等[98]的研究表明,给定量运动负荷的体院学生连续14 d每天服用25 mg的番茄红素胶囊,可使急性大强度运动后大学生血液内的MDA增高幅度减小,抗氧化酶减少,苏卿等[99]的实验研究表明叶黄素可清除二苯基-2-三硝基苯肼自由基(DPPH·)、二铵盐阳离子自由基(ABTS+·)自由基及猝灭单线态氧。对于类胡萝卜素活性成分抗运动疲劳的研究,主要是采用体外抗氧化法进行类胡萝卜素抗氧化活性研究,但没有从微观上对类胡萝卜素的抗氧化具体过程进行分析。未来将从微观上对类胡萝卜素的抗氧化具体过程进行研究,深入分析类胡萝卜素自由基清除能力的构效关系。

1.7 食源性生物碱

研究发现咖啡因、胡椒碱、辣椒素及黄秋葵种子、桑叶的生物碱类化合物有一定的抗运动疲劳作用。许多学者进行的研究表明食源性咖啡因对抗运动疲劳有一定的作用,咖啡因通过调控中枢神经系统延缓运动疲劳产生[100]。Davis等[101]研究表明给大鼠补充咖啡因可使大鼠的跑台运动时间增加60%。李淑翠等[102]连续7 d给小鼠灌胃不同剂量(低5 mg/kg、中10 mg/kg、高15 mg/kg)的咖啡因,第7 d灌胃后1 h负重5%体重的重量进行游泳负重力竭实验,第8 d灌胃1 h负重3%体重的重量进行游泳负重实验,不同咖啡因剂量组小鼠力竭时间明显延长、肝糖原非常明显提高,中、高咖啡因剂量组小鼠的BUN、MDA含量明显降低而SOD明显增强。Ganio和Davis等[103-104]的研究发现咖啡因和碳水化合物共同使用提高运动能力的效果要好与单独使用,刘军等[105]的研究表明运动时中低剂量咖啡因安全有效的,咖啡因中的腺苷A1和A2受体的非特异性拮抗剂,通过中枢腺苷受体影响多巴胺信号通路对基底神经节皮层通路和中脑腹侧被盖部伏隔核通路,促进运动冲动的发放和运动动机的产生,在外周通过加强交感神经活性、增强脂肪酸氧化、减轻肌肉疼痛感觉。穆丽华等[106]给小鼠连续7 d每天灌胃胡椒碱及其衍生物(胡椒酸甲酯、四氢胡椒碱)水溶液20 mg/kg bw,最后一次灌胃1 h后进行负重力竭游泳实验,力竭时间比未灌胡椒碱及其衍生物水溶液组延长了70%以上,明显降低了BLA、BUN和CK。刘少华[107]的小鼠实验证实辣椒素具有很强的抗氧化性。徐明等[108]连续给小鼠灌胃黄秋葵种子生物碱提取物30 d,小鼠负重游泳时间延长,BLA、BUN含量降低,肝糖原含量明显提高,高剂量尤为明显。杨忠敏等[109]的实验研究表明桑叶生物碱非常明显的提高氧化自由基吸收能力和铁还原能力及DPPH自由基清除能力。食源性生物碱化合物抗疲劳的运动机制及在何种运动水平下发挥抗疲劳作用还需进一步深入研究。食源性生物碱化合物之间共同使用及与其他抗疲劳食源性活性成分共同使用对抗运动疲劳的效果,也是未来需要研究的方向。虽然目前研究发现的食源性生物碱类化合物并不多,但已广泛的运用在抗运动疲劳食品中,食源性生物碱类化合物是很有前景的天然抗运动疲劳产物。

1.8 食源性皂苷

一些学者主要对人参、百合、柴胡、罗汉果、黄芪、竹节参、天门冬、大豆、红景天等中的皂苷类化合物抗运动疲劳进行了不同程度的研究。人参皂苷主要通过调节中枢神经系统消除运动疲劳[110]。人参皂苷Rb1减轻大鼠氧化应激损伤,是由于人参皂苷Rb1增强大鼠体内GSH-Px和SOD的活性,有效保护了大鼠中枢神经元的损伤[111]。Tan和Zhuang等[112-113]的研究发现,人参皂苷Rb1提高肌肉中ATP含量和增强了骨骼肌中能量代谢酶钠钾ATP 酶(Na+-K+-ATP)的活性,激活磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶 B(PI3K-Akt)的通路,丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶2(serine-threonine kinase,Akt2)和Nrf2的表达增加,改善大鼠骨骼肌运动疲劳的症状。宋姌等[114]的研究表明,人参皂苷Rg1可以提高慢性疲劳综合征大鼠脑组织抗氧化酶系统活性并减少脂质过氧化代谢产物的堆积。王莹等[115]的实验研究结果证实人参皂甙Rg1可以使小鼠的糖原增加、BUN和BLA降低、SOD活性增强,具有很好的抗疲劳效果。杨佳丹等[116]的研究发现人参皂苷Rg3能够降低缺氧模型大鼠的BUN、MDA含量和升高LD、甘油三酯、血清总胆固醇、血糖浓度,明显提高锰超氧化物歧化酶(Manganese superoxide dismutase,Mn-SOD)及骨骼肌线粒体呼吸链复合物Ⅲ、Ⅳ活性。Xu等[117]进行的动物实验研究显示,连续7 d给大鼠补充人参皂苷Rg3后,力竭游泳时间能够延长30%左右,人参皂苷Rg3能够激活细胞外信号调节激酶、蛋白激酶 A和蛋白激酶 B及α-突触蛋白等信号通路,提高磷酸化水平,脑内多巴胺水平被提高。Ma等[118]的研究证实人参皂苷Ro可以提高机体能量利用率和改善运动能力。刘娜等[119]连续给小鼠灌胃不同剂量人参皂苷28 d(每天一次),负重5%体重的重量进行游泳力竭试验,高剂量明显延长负重游泳时间,不同剂量人参皂苷Ro能够使BUN、BLA、CK、MDA明显降低,肝糖原明显增加和LDH水平明显提高。

吴晓斌等[120]的研究表明百合总皂苷有比较强的清清羟自由能力且有剂量效应关系。Lin和Yang等[121-122]的研究发现柴胡总皂苷能够明显的提高SOD活性和降低MDA含量。夏星等[123]连续21 d给小鼠灌胃不同剂量(低75 mg/kg、中150 mg/kg、高300 mg/kg)罗汉果皂苷,进行力竭游泳和常压耐缺氧试验,力竭游泳时间延长70%左右且低剂量尤为明显,低、中剂量耐缺氧存活时间明显延长,肝糖原明显增加且中剂量最为明显,BUN明显降低、BLA明显减少及LD活力明显增强。邹妍苇[124]的牛蛙实验表明,黄芪总皂苷能够增强牛蛙坐骨神经干兴奋程度及抑制其动作电位的传导速度,电压门控钙离子通道激活。张舜波等[125]连续给小鼠灌胃竹节参皂苷提取物(1.2 g/kg)7 d,小鼠负重游泳时间和耐缺氧之间显著延长(分别延长11.55、5.21 min),显著提高肝糖原和降低BUN。朱晓亚[126]的实验研究证实天门冬总皂苷提取物中0.1 mg/g、高0.2 mg/g剂量能够显著提高小鼠LD活力和降低BLA。Yoshikoshi和刁小琴等[127-128]的研究表明大豆皂苷有强的抗氧化活性。豆瑞等[129]连续15 d给小鼠灌胃红景天苷(180 mg/kg/d),最后一次灌胃30 min后进行负重游泳2 h,运动后显著提高糖原含量和促进脂肪利用,显著降低总氨基酸浓度、血浆色氨酸。一些研究在对皂苷类化合物抗运动疲劳机制研究时发现,皂苷类化合物抗疲劳主要是对中枢神经系统的影响,应严格控制好抗运动疲劳的皂苷类化合物剂量,有必要对皂苷类化合物最适剂量进行深入研究。

1.9 食源性其他活性成分

研究证实二十八烷醇、牛蒡子苷元、萝卜硫素具有较好的抗运动疲劳的作用。二十八烷醇主要从米糠、南极磷虾、甘蔗蜡等天然物中提取。有研究证实,二十八烷醇能够显著的提高运动后小鼠肝糖原含量和降低BLA含量、BUN浓度[130-133]。牛蒡子苷元能够激活小鼠心肌细胞中的AMPK,AMPK的信号途径增强了抗氧化酶表达和线粒体的生物合成[134-135]。Oh等[136]进行的实验研究表明萝卜硫素可以激活Nrf2,降低大强度运动引起的氧化应激水平。

2 抗运动疲劳食源性活性成分在运动疲劳食品的开发研究

目前研究发现的抗运动疲劳食源性活性成分丰富多样,但还在初步探索阶段,其应用在运动营养食品中还较少,只有个别抗运动疲劳食源性活性出现在运动营养食品配方中。目前市面上已开发的甘蔚乐里就有食源性活性的成分氨基酸、玉米低聚肽、黄精多糖和黑茶茶多酚,甘蔚乐能够使小鼠游泳负重时间显著延长,提高糖原量和降低BLA、BUN含量,有较好的抗运动疲劳效果[137]。一家体育科技股份有限公司研发的一种具有抗疲劳作用的保健食品,主要成分包括蒺藜提取物、淫羊蕾提取物、红景天提取物,这些提取物含有皂苷、黄酮、生物碱、氨基酸、多糖等多种活性成分,临床试验表明可以延长小鼠负重游泳时间,减少小鼠血清尿素具血清尿素和运动后血乳酸曲线下面积,具有缓解运动疲劳的功能[138]。一种红景天抗高原运动疲劳食品主要成分有红景天提取物50 mg、谷氨酰胺100 mg、支链氨基酸100 mg,高原地区体育系学生到海拔1500 m以上的高原地区进行实验研究,实验组的学生连续7 d用红景天抗高原运动疲劳食品,对照组学生服用颜色、味道与红景天抗高原运动疲劳食品相似的食品,并进行适应训练。试验结果表明实验组学生运动时间、运动距离优于对照组,实验组学生的SOD、T-AOC、GSH-Px、MDA、BLA、睾酮显著优于对照组学生[139]。目前,抗运动疲劳食源性活性成分的食品,配方基本上是以一种活性成分为主,其他活性成分为辅的三种以上活性成分组成,这种方法配方的有效性、科学性及其抗运动疲劳的机制需要研究证实。现今,研发的抗运动疲劳食品基本上都是针对竞技比赛的特殊人群,未来需要充分利用动植食源性活性成分,研发针对普通运动人群的抗运动疲劳食品。

3 结论与展望

对于抗运动疲劳食源性活性成分的研究,大多数采用小鼠爬杆、跑台、负重游泳及体外抗氧化性的方法进行研究,结合不同运动强度进行人体实际实验的研究较少,且模型评价相对比较单一。另外,大部分研究把肌糖原、肝糖原、BLA、BUN、MDA、LD、SOD初步作为抗运动疲劳效果评价的指标,少数研究把AMPK、Nrf2初步作为抗运动疲劳效果的评价指标,也有个别研究把多巴胺初步作为抗运动疲劳的效果评价指标。大部分的研究没有阐释清楚食源性活性成分抗运动疲劳的内在机制,大多只说明了食源性活性成分能够抗运动疲劳是因为其具有较强的抗氧化性。今后,需要对抗运动疲劳食源性活性成分潜在机制、分子机理及其活性、稳定性及其量效构效关系进行深入研究,完全阐明食源性活性成分抗运动疲劳的机制及分子机理,以能量代谢和抗氧化的共同调控靶点为基础,进一步对抗运动疲劳食源活性成分进行精选,选出机制明确、高效安全的食源性活性成分,并对精选出的抗运动疲劳食源性活性成分结合人体实际进行大量的实验研究,运用高科技科学、高效的提取食物中抗运动疲劳的精选食源性活性成分,采用先进工艺技术将几种食源性活性成分进行科学的组合和配方,研发高功效、多功效、口感好而成本低的天然绿色功能复合化的安全健康抗运动疲劳食品,满足不同运动人群的需求。