麦苗运动饮料抗疲劳功能研究

刘 媛， 戚露月， 顾伟光， 刘 津

(1.江苏食品药品职业技术学院，江苏淮安 223005； 2.苏州大学附属第二医院，江苏苏州 215004；3.江苏省苏州市吴中人民医院，江苏苏州 215128； 4.江苏省滨海县人民医院，江苏滨海 224500)

疲劳是指机体生理过程不能将其机能持续在一特定水平或各器官不能维持其预定的运动强度时所处的状态，是体力或脑力活动到某一阶段所呈现的生理现象，也是机体防止机能衰竭所产生的保护反应，表现为运动机能和工作效率下降等。因此，安全有效的抗疲劳资源和功能食品开发一直备受学者关注。目前抗疲劳食品因子研究领域主要包括动物抗疲劳肽[1-3]、植物抗疲劳肽[4]、支链氨基酸[5-7]、植物多糖[8-9]、矿物质[10]、维生素[11]、黄酮类物质[12-15]、植物多酚和生物碱[16]等。抗疲劳机制主要包括能量代谢[4]、清除代谢产物[17]、清除自由基[18]和促进修复损伤组织[19]等。研究方法主要依据卫生部《保健食品检验和评价技术规范》规定进行，同时结合志愿者试验、临床试验等试验方法。

食品药品监督管理总局共审批注册缓解体力疲劳功能产品超过2 100个，但大部分是以西洋参、冬虫夏草等高成本中药材为原料，难以普及大众消费者。小麦苗作为一种广泛、易得和廉价的植物资源，富含钙和钾等70余种矿物质、维生素、SOD、植物黄酮和优质蛋白质，是天然的碱性食品，现已证实麦苗具有调节血脂和血糖、抗氧化、清除自由基、延缓细胞衰老、增强抵抗力和乙醇性肝损伤保护作用[20-23]。本研究拟以麦苗含糖运动饮料为对象，测定小鼠负重力竭游泳时间、尿素氮、全血乳酸、肌乳酸、肝糖原、肌糖原等生化指标，从而评价麦苗运动饮料的抗疲劳功能，以期为小麦苗来源的抗疲劳食品开发提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

小麦品种淮麦19号种子：由江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所提供；健康C57BL/6小鼠[体质量(21.66±1.82) g，360只，雌雄各半]，由苏州大学提供；血乳酸试剂盒、肌乳酸试剂盒、肝/肌糖原试剂盒、血尿素氮试剂盒：南京建成生物工程研究所产品；蔗糖、低聚果糖、葡萄糖、柠檬酸、食盐：市售产品。

UV2600紫外可见分光光度计：上海精密科学仪器有限公司；游泳恒温箱(长50 cm×宽40 cm×高40 cm)：自制；800B冷冻离心机：上海安亭科学仪器厂；K9840/SH220N凯氏定氮仪：济南海能仪器公司。

1.2 试验方法

1.2.1 小麦苗运动饮料的制备 小麦苗采用水培法培养[22]，取12～15 cm高的小麦苗清洗后，采用体积分数0.5%的过氧乙酸浸泡5 min消毒，洗净后浸入10 g/L食盐水，漂洗后投入2 g/L的维生素C溶液中30 min，再洗净，按每100 g小麦苗加入15 mL水打浆，打浆过程中加入5 g/L的维生素C，4 ℃、13 000 r/min条件下冷冻离心2次，每次5 min，得到澄清小麦苗汁，-4 ℃条件下冷藏备用。将葡萄糖、蔗糖、柠檬酸、稳定剂和环糊精按配方(表1)混匀后，缓慢加入预溶解低聚果糖的50 ℃温水中直至溶解，加入预先制备好的小麦苗嫩叶汁[6]，缓慢搅拌混匀，100目过滤后，25 MPa均质后，得到小麦苗运动饮料。

1.2.2 试验动物分组和剂量 试验动物随机分成试验组S1、S2和对照组，每组10只，雌雄各半，全价颗粒饲料喂养以适应环境；试验组S1和S2均分为4个剂量组，分别为 0.002 5、0.005 0、0.010 0、0.020 0 mL/g(体质量，下同)，灌胃给药，每日1次，35 d后测定各项试验指标。

1.2.3 负重衰竭游泳试验 连续给药35 d后，最后一次给药结束8 h后，将自身体质量5%的铅皮负荷捆绑在尾部，将小鼠放在(30±1.0) ℃的游泳恒温箱中游泳，小鼠自开始游泳至头部完全没入水面以下8 s后不再浮起的时间，记录为负重衰竭游泳时间。

表1 麦苗复合饮料配方

1.2.4 血尿素氮的测定 连续给药35 d，末次给药结束 0.5 h 后，不负重在(30±1.0) ℃的游泳恒温箱中游泳 90 min，拨眼球采血0.5 mL，血样置于4 ℃条件下凝固后，5 000 r/min 条件下离心10 min分离血清，按照试剂盒操作说明测定尿素氮含量。

1.2.5 血乳酸和肌乳酸含量的测定 连续给药35 d，末次给药结束0.5 h后，小鼠负重2%体质量，在(30±1.0) ℃的游泳恒温箱中游泳30 min后休息15 min，拨眼球采血0.5 mL，血样置于4 ℃条件下凝固后，5 000 r/min条件下离心10 min分离血清，按照试剂盒操作说明测定血乳酸含量。连续给药35 d，末次给药结束0.5 h后，小鼠负重2%体质量，在(30±1.0) ℃ 的游泳恒温箱中游泳30 min后休息15 min，颈椎脱臼法处死小鼠，精确称取小鼠后腿肌肉0.1 g，按1 g ∶9 mL的比例加入生理盐水，冰水浴匀浆后，3 000 r/min离心10 min分离血清，按照试剂盒操作说明测定肌乳酸含量。

1.2.6 肝糖原、肌糖原含量的测定 连续给药35 d，末次给药结束0.5 h后，取新鲜肝脏和肌肉，经生理盐水漂洗后滤纸吸干，精确称质量，按照糖原试剂盒操作说明测定肝糖原和肌糖原含量。

1.2.7 小麦苗运动饮料成分测定 干物质含量的测定参照GB/T 8303—2013《茶 磨碎试样的制备及其干物质含量测定》进行；蛋白质含量参照GB5009.5—2016《食品中蛋白质的测定》进行；可溶性糖含量测定参照NY/T 2742—2015《水果及制品可溶性糖的测定 3，5-二硝基水杨酸比色法》进行；钙含量的测定采用原子分光光度计法，参照GB 5009.92—2016《食品中钙的测定》。

1.3 数据统计分析

采用IBM SPSS 20对数据进行单因素方差分析和LSD法比较分析差异显著性。

2 结果与分析

2.1 小麦苗运动饮料成分分析

对照组为双蒸水，与试验组S1相比，S2组干物质含量发生显著变化(表2)，主要原因是试验组S2中加入了蛋白质、矿物质含量丰富的小麦苗汁。

表2 小麦苗运动饮料主要成分含量

2.2 小鼠负重力竭游泳试验结果和分析

由表3可知，与对照组相比，试验组S1和S2除S1组最低剂量组外，其他剂量组小鼠负重力竭时间均显著增加(P<0.05)，并呈现出一定剂量范围内的剂量正相关性。但同时S1组的最高剂量组与次高剂量组相比，小鼠负重力竭时间未显著提升(P>0.05)，S2组亦是如此，说明糖类和小麦苗汁对小鼠负重力竭时间的提升存在饱和剂量值，这与公开的文献报道[24]一致。与试验组S1相比，相同剂量条件下，试验组S2的小鼠负重力竭时间显著增加(P<0.05)，且时间增加值显著大于S1试验组与对照组相比的增加量(P<0.05)，说明小麦苗汁在试验饮料样品中对负重力竭时间的贡献度显著高于糖类物质，原因可能是2类物质延长负重游泳力竭时间的机制不同，糖类物质可提高肌糖原含量和血糖浓度，减少运动中肌糖原消耗，从而达到延长运动时间的目的；有研究报道蛋白质[1-4]、矿物质[10]、维生素[11]、黄酮类物质[12-15]、SOD[24]等多种生物活性因子具有延长运动时间的功能，且机制不同，因此麦苗延长负重游泳力竭时间的机制相对复杂，有待进一步研究。

表3 小鼠负重衰竭游泳试验结果

注：同列数据后不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下表同。

2.3 血尿素氮测定结果和分析

由表4可知，与对照组相比，试验组S1和S2的小鼠血尿素氮显著下降(P<0.05)，并呈现出一定剂量范围的依数性，下降速率均呈现先快后慢的趋势，可以预测血尿素氮下降存在最大饱和值和对应的给药剂量，这与公开的文献报道[25]一致；与S1试验组相比，S2试验组使小鼠血尿素氮下降幅度更大，原因可能是麦苗中的蛋白质可调节小鼠体内的蛋白质功能比例，使肌肉中的蛋白质功能降低，维持肌肉中的能量平衡，使得机体对运动负荷的耐力和适应性增强，延缓了运动性疲劳的发生。

2.4 血乳酸和肌乳酸含量测定结果和分析

由表5可知，与对照组相比，试验组S1和S2的全血乳酸和肌乳酸也呈现显著下降(P<0.05)，同时呈现出一定剂量范围的依数性，下降速率均呈现先快后慢的趋势，可以预测全血乳酸和肌乳酸下降存在最大饱和值和对应的给药剂量，与血尿素氮类似，这与公开的文献报道[24-25]一致。与S1试验组相比，S2试验组使小鼠全血乳酸和肌乳酸下降更为显著，原因可能是，麦苗中的黄酮类物质和蛋白质的生物活性可使血液循环水平或携氧能力提升，从而使得小鼠在运动过程中的能量代谢速率显著增加，并及时清理代谢产物，从而减少乳酸堆积，达到延缓疲劳的目的，也有可能是麦苗中的钙、钾、铁等金属矿物质元素形成的碱性环境对乳酸有一定的缓冲效应。

表4 小鼠血尿素氮测定结果

表5 小鼠血乳酸和肌乳酸含量测定结果

2.5 肝糖原、肌糖原等生化指标测定结果和分析

由表6可知，与对照组相比，试验组S1和S2的肝糖原和肌糖原与尿素氮和血乳酸变化规律相似(P<0.05)，呈显著提升且呈现出一定剂量范围的剂量-效应关系，下降速率均呈先快后慢的趋势，这与文献报道[24-25]一致；与S1试验组相比，S2试验组小鼠肝糖原和肌糖原增加幅度更高，原因可能是麦苗中的蛋白质易被小鼠消化和吸收，从而提高了肝脏中糖原的储备，使肝糖原氧化能力提升，从而达到延缓疲劳的作用，小鼠肌糖原显著提升原因尚不清楚，有待进一步研究。

表6 小鼠肝/肌糖原测定结果

3 结论

以麦苗运动饮料为对象，测定了小鼠负重力竭游泳时间、尿素氮、全血乳酸、肌乳酸、肝糖原、肌糖原等生化指标，试验结果表明，与双蒸水对照组和含糖试验组相比，麦苗运动饮料中的麦苗成分可使小鼠负重力竭游泳时间、肝糖原、肌糖原含量显著增加(P<0.05)，尿素氮、全血乳酸和肌乳酸显著降低(P<0.05)，并呈现出一定剂量范围内的剂量相关性，同时存在饱和剂量，依据卫生部《保健食品检验和评价技术规范》，负重力竭游泳试验呈阳性，且血乳酸、血清尿素氮、肝糖原/肌糖原等3项指标中的任意2项指标呈阳性，可判定该麦苗运动饮料具备缓解体力疲劳的功能。由此可见，麦苗可作为抗疲劳植物资源，使运动员在长时间高强度的运动训练中保持较高的肝糖原、肌糖原水平，降低运动中的乳酸积累，减轻运动机体疲劳感。