草菇子实体支链氨基酸对运动能量代谢的影响*

刘 涛，吉 喆，2

（1.绥化学院体育学院，黑龙江 绥化 152061；2.北京体育大学，北京 100084）

草菇（Volvariella volvacea） 又名稻草菇、草菌、兰花菇、秆菇、脚菇等，是一种生长在腐败稻草草堆上的真菌[1]。早在《新华本草纲要》 《广东通志》等上就有“名南华菇，亦家蕈也，其味不下于北地蘑菇”的记载。草菇的子实体菌盖呈蛋状，菌肉厚实，菌柄短小，一般在菌盖破裂前采摘，目前已实现人工栽培。草菇营养丰富、味道鲜美，维生素C含量高，每100克鲜菇含VC 207.7 mg，对促进人体新陈代谢，提高机体免疫力均有重要的作用[2]。草菇的氨基酸含量也比较高，其人体8种必需氨基酸含量占其氨基酸总量的40%以上[3]，而这8种氨基酸中，亮氨酸、缬氨酸和异亮氨酸是骨骼肌代谢的主要来源，约占骨骼肌蛋白质必需氨基酸的35%，对人体骨骼肌的生长和合成具有重要的作用[4]。通常这3种氨基酸又称为支链氨基酸（也称复合支链氨基酸，branched chain amino acid，BCAA），支链氨基酸的主要作用是促进肌肉合成和代谢，对人体的运动机能提升有着十分重要的作用[5]。通过对草菇子实体中的支链氨基酸在运动前后能量代谢中的作用进行研究，探讨支链氨基酸对人体运动代谢作用的机理，深度挖掘草菇的营养价值，为草菇氨基酸相关产品的开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

干草菇，购自古田县润康食品有限公司“冠耳”品牌，生产许可证编号：SC10135092200015。菌柄长约3 cm，水分≤90%，灰分≤1.2%。

SPF级小鼠，购自上海南方模式生物科技股份有限公司，动物生产许可SCXK（沪） 2019-0002。体重20 g～25 g，雌雄各半，共40只，按标准动物饲料方式进行饲养。

蒸馏水、氢氧化钠，吴江天诚化工有限公司；活性干酵母，深圳盛海生物工程有限公司；超氧化物歧化酶（T-SOD）试剂盒、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）测定试剂盒，上海纪宁实业有限公司。

1.2 仪器设备

FA1104电子分析天平，上海方瑞仪器有限公司；WKF-20B风冷式粉碎机，山东精诚医药装备制造有限公司；HTH-H-420L电热鼓风干燥箱，东莞市汇泰机械有限公司；THZ-82A回旋式水浴恒温振荡器，常州金坛良友仪器有限公司；Scientz-800CQ新芝超声波提取振荡反应器，宁波新芝生物科技股份有限公司；TDL-5A型台式离心机，常州市亿能实验仪器厂；A300 advanced氨基酸分析仪，德国MembraPure GmbH公司；SA101S型低氧跑台运动系统，江苏赛昂斯生物科技有限公司；Oxymax呼吸代谢监测系统，美国Coulumbus Instruments公司；722S型可见分光光度计，青岛聚创环保集团有限公司；BONA-GM-18型有机膜分离实验机，山东博纳生物科技集团有限公司。

1.3 草菇氨基酸溶液的制备

采用蛋白酶+超声波法提取草菇氨基酸[6]。将草菇干品清洗干净后切段、烘干、粉碎，研磨制成粉末。取100 g粉末过100目筛，按料液比1∶10的比例加纯净水混合均匀，置于35℃恒温水浴振荡器保温浸泡48 h后，加入活性干酵母4 g、复合蛋白酶4 g进行酶解发酵处理，酶解时间为72 h，酶解过程不需调pH。将酶解料液用膜分离机去除大于500 Da的不免消化的蛋白质，然后将提纯后的料液，放入超声波提取振荡反应器，按操作说明进行提取，再将提取液在90℃下的灭酶处理30 s，过滤提取液可得草菇氨基酸提取液。

1.4 草菇支链氨基酸的测定

使用氨基酸分析仪测定其支链氨基酸组成和含量，严格按照标准操作流程操作，得草菇中支链氨基酸含量见表1。

表1 草菇提取液支链氨基酸含量Tab.1 Content of branched chain amino acids in extracting solution of Volvariella volvacea

由表1可以看出，草菇子实体的支链氨基酸含量约占总氨基酸的3%，在支链氨基酸中亮氨酸的含量比较高、其次为缬氨酸和异亮氨酸。

1.5 试验分组

小鼠适应性饲养1周后，按体重随机分成4组进行试验，每组10只。

1）对照组：每天上午进行小鼠跑台力竭训练，跑台倾角-15°，不使用电刺激，跑台速度15 m·min-1。让小鼠进行跑台训练直至力竭，休息5 min再进行第2次力竭训练，再休息5 min进行第3次力竭训练后结束当天的训练。连续14 d。

2）试验组：分成高剂量组、中剂量组、低剂量组，每天上午采用与对照组相同的方案进行训练，每天下午分别灌胃30 mg、20 mg、10 mg的草菇提取液，连续14 d。

1.6 试验方法

1.6.1 体重测量

测量试验开始前1天和最后1天的小鼠体重，对比小鼠生长发育状况。

1.6.2 能量代谢试验

各组小鼠在试验开始前1天，使用Oxymax呼吸代谢监测系统进行呼吸代谢热量测定。末次训练后再进行1次测定，比较2次测定的耗氧量和二氧化碳交换量来计算小鼠代谢的热量和能量代谢率。

1.6.3 肌糖原和肝糖原含量测定

能量代谢试验完成后立即将小鼠用断颈法处死。解剖小鼠取肌肉和肝脏，用生理盐水冲洗、吸干水分。样本按1∶3的比例加入氢氧化钠溶液，在100℃水浴锅中煮30 min。自然冷却后制备成糖原检测液，采用分光光度法测定各组小鼠肌肉中的肌糖原含量及和肝脏中肝糖原的含量。

1.6.4 T-SOD 和 GSH-Px 测定

立即摘取处死后小鼠的眼球，取血。于2 000 r·min-1离心10 min，分离血清后，用超氧化物歧化酶（T-SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px） 试剂盒，测量T-SOD和GSH-PX吸光度。

2 结果与讨论

2.1 对小鼠体重的影响

分别对4组小鼠试验前后的体重进行测量，结果见表2。

表2 小鼠体重变化情况Tab.2 Weight change of mice

由表2可以看出，经过14 d的试验后，各组小鼠的体重没有显著性差异，均正常生长。由于支链氨基酸是骨骼肌生长的重要物质，试验结果也说明了灌胃草菇支链氨基酸并不能增加小鼠体重。

2.2 对小鼠能量代谢率的影响

小鼠能量代谢率用每平方米体表面积每小时消耗的热量（kJ·h-1m-2）来计算，小鼠的体表面积根据Rupner公式计算[7]。通过呼吸代谢监测系统测量各组小鼠的耗氧量和产热量，计算出小鼠试验前后的能量代谢率见表3。

表3 小鼠能量代谢率变化情况Tab.3 Changes of energy metabolism rate in mice

由表3可以看出，除对照组在试验前后的能量代谢率无显著差异外，与试验前相比，高剂量组、中剂量组、低剂量组在试验后的能量代谢率均有显著提升（P＜0.05）。可能是草菇支链氨基酸为小鼠提供了额外的营养和能量供给，在试验后能量代谢率有显著提升，而单纯的运动训练对能量代谢率的影响较小。

2.3 对小鼠肝糖原和肌糖原的影响

小鼠肝脏和肌肉对其肝糖原和肌糖原测定的结果见表4。

表4 小鼠肝糖原、肌糖原变化情况Tab.4 Changes of glycogen in liver and muscle of mice

由表4可以看出，灌胃了高剂量、中剂量草菇支链氨基酸的小鼠，试验前后其肝糖原和肌糖原含量有显著提高（P＜0.05）；而低剂量组和对照组没有统计学意义上的差异性。

2.4 对小鼠血清中T-SOD和GSH-Px活性的影响

小鼠血清中T-SOD、GSH-PX活力变化情况如表5所示。

表5 小鼠T-SOD、GSH-PX活力变化情况Tab.5 Changes of glycogen in liver and muscle of mice

由表5可以看出，灌胃了高剂量、中剂量草菇支链氨基酸的小鼠试验前后T-SOD、GSH-PX活力均有显著提升（P＜0.05）；而低剂量组和对照组没有统计学意义上的差异性。这说明高剂量、中剂量的草菇支链氨基酸能够提高运动后的小鼠血清中T-SOD的活力，而T-SOD的活力主要体现在对超氧阴离子自由基的清除作用上。多余自由基的清除能够减少机体的过氧化现象，减少自由基对机体的伤害，从而缓解运动疲劳和损伤。而GSH-Px活性的提高表明了清除过氧化氢的效率，也同样可以减少自由基引起的脂质过氧化物，保护细胞膜结构和功能的完整性。

3 讨论

小鼠动物试验表明，草菇支链氨基酸对小鼠的体重增长和发育没有太大影响，也说明支链氨基酸的灌胃剂量对小鼠来说是安全剂量。支链氨基酸已经作为一种健身补剂被广泛应用，以补充运动中身体代谢的消耗。主要用于运动时的肌肉组织的分解消耗、运动后恢复期的肌肉蛋白质合成代谢等，以加速肌肉的合成，是许多健身人士增加肌肉体积的补剂。本次动物试验结果并未能体现支链氨基酸的增肌作用，分析其原因可能是因为灌胃的剂量过小，也或是试验时间不足，短时间内的增肌效果没能体现出来。

能量代谢试验表明，灌胃高剂量、中剂量的草菇支链氨基酸能够提高小鼠的能量代谢率。运动训练对能量代谢率的影响较小。分析其原因可能是支链氨基酸能够即时补充营养和能量，以维持小鼠较高的运动代谢。氨基酸很难在人体内消化分解，身体主要器官需要消耗更多的能量来消化吸收它，这也可能是小鼠在运动后能量代谢率维持较高水平的重要原因。

肝糖原和肌糖原测定试验结果表明。灌胃了高剂量、中剂量的草菇支链氨基酸，可以有效增加小鼠运动后的肝糖原和肌糖原储备量。由于2种能源物质都是运动性疲劳产生的重要标志，因此，试验前后数值的显著提高表明了草菇支链氨基酸对运动性疲劳恢复、发挥机体自我能量储备调节有一定的效果。

本次试验中，灌胃了高剂量、中剂量草菇支链氨基酸的小鼠，血清中T-SOD和GSH-Px活性在运动前后也有显著提升。说明了草菇支链氨基酸对运动中受自由基侵害的细胞有一定的修复作用，可能的作用机理是促进了胰岛素、生长激素等的释放，间接作用于细胞的自我修复功能，从而促进机体的合成代谢。