功能性运动饮料中微量元素的功效研究

高原 鞍山师范学院

虽然功能性运动饮料最早起源于西方，但是步入二十一世纪以后，功能性运动饮料在我国饮料市场中得到了空前的发展，人们越来越喜欢上了这种迅速补充运动消耗，提供能量的饮料产品。功能性运动饮料在我国饮料市场中将面临更加广阔的发展前景，因此，功能性运动饮料企业要想避免同质化发展，并在未来饮料市场中谋的一席之地，就必须将发展的目光放在功能性运动饮料的技术研发方面，深入了解功能性运动饮料微量元素对人体的具体功效就是技术研发实现创新突破的重要方向。

一、功能性运动饮料的发展

（一）早期功能性运动饮料

早在20世纪20年代世界上就已经有了运动饮料的雏形，最早的一批饮料只是为了补充糖类和电解质，以达到消除人体疲劳的目的，后来到了80年代才由科学家将其应用到运动饮料中。从20世纪80年代开始，运动饮料中的成分开始发生了改变，在水、糖类和电解质的基础上扩充了各种矿物质和维生素，饮料中的多种营养物质配比经过不断的优化，最终成为风靡全球的饮品。

（二）现代功能性运动饮料

现代运动科学的发展给运动饮品带来了颠覆性的改变，最开始是由科学家研究对各国运动员有益的运动饮品，由于运动员每天的训练会消耗掉大量的能量和少量的微量元素，科学家们在饮料中添加了运动员运动前后需要补充的各种微量元素，以此饮料作为运动员的营养剂。与此同时，随着越来越多品牌的运动饮料出现在市场中，各大饮品公司为了抢占市场，将这些营养剂里的各种营养物质的配比做一些改动，并且增加了对微量元素的广告宣传，吸引了人们的注意，因此富含多种微量元素的功能性运动饮料也风靡开来。

二、人体运动前后需要补充的微量元素

（一）微量元素的生理价值

铁元素在人体内总含量在4-5g，主要存在于血红蛋白、肌红蛋白和一些含铁酶中。铁作为氧气的载体，血红蛋白随着人体的血液流动将氧气输送到全身的细胞中；肌红蛋白负责存储氧气，当人体因为运动而缺氧时，肌红蛋白会释放氧帮助肌肉做运动；含铁酶会参与细胞线粒体的三羧酸循环，帮助人体进行有氧氧化产生能量，供应人体的正常生理活动。当人体缺铁时，红细胞的分解速度会大于合成速度，导致缺铁性贫血；并且人体的免疫细胞合成速度也会变慢，导致免疫力降低；机体能量供应不足，导致人体会有疲惫感。由此可见铁是人体必不可少的一种微量元素。

锌元素在人体内总含量为2.5g左右，分布在全身各处，主要在红细胞、白细胞和血浆中。锌主要作为人体内200多种酶的活性剂，促进人体的新陈代谢，指挥肌肉的收缩，并且是促进人体生殖器官发育的主要元素。人体在流汗和排尿时会排出少量的锌，如果不注意补充锌元素，会导致人体生长速度减慢、免疫功能减退、精神衰弱等症状；及时补充锌元素会减少身体内胆固醇含量、促进生长发育、预防前列腺疾病等。

铜元素可以参与身体的造血过程，催化生物酶的氧化作用，提高人体免疫力，缺铜会使得人体组织中弹性蛋白含量减少，免疫细胞减少，感染后死亡率增加；锰元素可以促进人体生长、避免骨骼畸形、增强神经兴奋度，缺少锰会导致人提前衰老，精神不振；铬元素可以促进葡萄糖的转化，改善人机体血脂状况，降低人体内主动脉上胆固醇的沉积，缺少铬元素会导致冠心病、高血脂和动脉硬化等症状。

（二）微量元素对人体运动的影响

缺铁会导致人体的缺铁性贫血，血液中血红蛋白的减少会导致血液含氧量下降，含氧量下降会使得人体的肌肉有氧代谢能力减弱，继而导致人体在运动时耐力不足、体能不足、疲劳不易恢复；与此同时，人体在运动过程中的心脏负担会加重，呼吸急促，运动时间变短，很快会到达运动极限，并且疲劳恢复时间长。

缺锌会导致人体的新陈代谢下降，血液中200多种酶都是在锌的催化下主导者人体的各种新陈代谢和呼吸作用；人体内蛋白质的合成也需要锌元素，缺少锌元素，人体的肌肉质量会下降，并且血管中高密度脂蛋白中的胆固醇含量下降使得肌肉吸氧量不足，最终导致运动能力不足；人体在剧烈运动后，身体内部会出现大量的乳酸和自由基，乳酸会导致肌肉酸痛，自由基会破坏细胞膜导致人体出现运动损伤，这其中自由基就是由锌元素来抑制生成的；锌元素可以增强人体雄性激素分泌，雄性激素主要帮助人体促进肌蛋白的合成，维持人体的竞争意识，有效促进人体的运动能力。

铜元素促进人体内弹性蛋白的合成，弹性蛋白是组成肌肉的其中一种细胞，对人体的运动能力有着极大的影响；锰元素是人体精氨酸酶、超氧化物歧化酶等酶的组成成分，有效促进人体神经的兴奋性，帮助人体在运动过程中处于积极的兴奋的状态；铬元素与人体内脂类代谢有关，能增加胆固醇的分解和排泄，Abraham等人在实验中证明了铬元素可以主动清除主动脉上面的胆固醇，对于运动员和来说，适度的降脂增肌是提高身体运动能力的一种办法，对于健身减肥的人员来说，降脂增肌也是他们锻炼身体所要追求的第一目标，因此铬元素也会影响着人体的运动情况。

三、运动饮料中的微量元素的功效研究

现代社会中，经常需要饮用功能性运动饮料的人大概分为三种，运动员、健身人员、养生人员。市场上由需求做导向继而生产的饮品大概也分为这三种，可以分别适合这三种人群饮用。通过上文对影响人体运动的微量元素的研究，我们发现不同的功能性运动饮料中微量元素的侧重也不同，下面分为三点介绍：

（一）运动员

运动员为了保证自身竞争力，每天都需要做大量的合理的训练，所消耗的能量、营养和微量元素都比一般人要大，为了补充这些营养，训练基地每天都会提供丰富的菜品，供运动员食用。但是食品在身体内消化需要一定时间，远不及运动饮料见效快，因此基地也会提供给运动员一定的营养剂，在运动员训练的前中后期饮用。为了满足运动员的微量元素补充要求，上文提及的5种微量元素都包含在运动饮料中，其中以铁和锌为主。

数据表明，运动员在训练过程中出汗量大，汗水中含铁浓度在0.4-0.6mg/L，导致大量铁元素会随着汗水排出体外，并且由于运动强度过大，胃肠道对铁的吸收也会受到影响，所以运动员需要的铁元素比常人要高，女性运动员由于月经的影响，需铁量要特别增加。中国营养学会建议正常人每天补铁量在15-20mg，因此本文建议运动员每日补铁量达到25mg，除了正常的膳食方面，运动饮料中也需要提供铁元素作为随时补充的能量剂。特别要注意有氧耐力方面的运动员，对肌肉的氧含量要求更大，因此铁含量需求更甚，所以运动饮料中铁元素含量可以再增加一些。

锌元素的流失通过人体的尿液和汗液，运动员在训练过后，锌元素会从肌肉转移至细胞外液中，这些细胞外液最终形成汗液与尿液。中国营养学会建议正常人每天补锌15mg，因此本文建议运动员每日补锌量达到25mg。由于锌在人体内由小肠负责吸收，训练基地需要提醒小肠功能弱的运动员每日在训练过程中增加运动饮料的摄入。更需注意的是青少年运动员，他们处于身体发育期，更加需要锌元素的补充。

锰、铜、铬三种微量元素也在不同程度的提高运动员的运动能力，它们的流失情况也各有不同，运动饮料中也需要添加适量的锰铜铬等微量元素。运动员所要饮用的运动饮料要保证水、糖类、电解质、维生素、微量元素的合理搭配，但是要记住的一点是，饮料终究不能代替食物，过量饮用运动饮料会使得身体吸收过量的糖类，容易得糖尿病等相关疾病；同时过量摄取微量元素也会导致身体表现出中毒反应，所以如何平衡配比是生产运动饮料的关键。

建议训练基地经常对运动员做身体检查，其中微量元素检查方面可以通过收集运动员的头发做化验，比采血化验要方便很多，也比采尿化验结果更加准确：实验表明，利用原子吸收光谱法，可以化验出运动员身体内各种微量元素的含量，在选中的7名运动员化验后，其中铁的P值＜0.001、锌的P值＜0.05、锰的P值＜0.05，均低于正常人。分析可知，运动员每日排汗量高达6000ml，损失铁锌为1-3mg/L，可见运动饮料这种能够随时补充微量元素的饮品对运动员有多么重要。

（二）健身人员

健身人员不同于运动员，运动员追求更标准的形体，更积极的竞争状态，因此多种微量元素都需要补充，而健身人员追求肌肉量的提升和脂肪含量的降低，所做的锻炼也大都是有氧运动，因此健身人员主要补充锌元素、铁元素和铬元素。

铁元素促进肌肉细胞对氧气的吸收和有氧作用，帮助健身人员延长锻炼时间、增强运动能力、减少疲惫后的恢复时间；锌元素促进雄性激素分泌，增加健身人员的肌肉生成速率，拟制自由基的生成便于缓解锻炼造成的肌肉酸痛症状；铬元素促进血液中葡萄糖的转化，为健身人员带来能量，同时减少胆固醇等脂肪含量，与锌一起作用帮助健身人员达到减脂增肌的目的。

建议健身人员在健身时随身准备两瓶运动饮料，一瓶注意挑选锌、铁和铬含量较高的饮料，一瓶注意挑选水分和电解质较高的饮料，在运动前注意补充水分和电解质，运动后注意补充能量和微量元素，可以达到健身事半功倍的效果。

（三）养生人员

这一类人群是整个运动饮料市场中最大的人群，表现的需求各异：一部分人将运动饮料当作普通饮料来喝，对运动饮料这一概念的认知还十分浅显，因此这一类人群需要的饮料应当减少糖类成分，避免发胖，同时对微量元素的添加上面也要酌情减少，避免摄入过量导致元素中毒；一部分人将运动饮料当作营养补充剂来喝，这类人群平时对饮食有所挑剔，因此在微量元素的摄入方面有所倾斜，所以他们会选择能够补充特定微量元素的饮料；还有一部分人会为了保证自身微量元素的平衡，而选择购买运动饮料，他们不挑食只是为了养生，因此这一类的运动饮料要有促进人体新陈代谢、促进机体蛋白合成的作用。

总而言之，对于这些养生人员来说，市场上流通的运动饮品应该注意分类添加微量元素，在保证了水分、糖类、电解质和维生素这些基础物质时，针对性的添加不同的微量元素，确保进入人体后有益处而不是害处。