乳清蛋白补剂对健美操运动员生理机能的影响研究

董元卿，董茎，张庆明（.南京铁道职业技术学院 江苏 南京 003；.南京郑和外国语学校小学部 江苏 南京 0000；3.东部战区总医院药剂科 江苏 南京 000）

健美操是一项中低强度的全身运动，在锻炼心肺功能方面十分有益。但随着健美操尤其是竞技健美操运动的发展，比赛日趋激烈，成套动作编排新颖，难度升级。健美操运动员不仅需要高质量地完成动作，还需要不断进行动作创新，充分展现出健美操协调、动感、优美、刚健有力等气质，才能在比赛中取胜。随着健美操运动员训练负荷的逐渐加大，体能消耗增加，适时地进行能量补充显得尤为重要。运动营养补剂是除日常膳食以外，能够为运动员进行能量补充的营养保健品，其在消除运动疲劳、增强免疫力等方面均有一定的作用。乳清蛋白作为一种富含多种氨基酸的优质蛋白，营养价值丰富，是多数专业运动员首选的蛋白质补剂。该文从乳清蛋白的组分及生物学作用出发，论述其对健美操运动员生理机能及运动能力的影响，旨在为健美操运动员合理使用运动补剂提供理论借鉴。

一、乳清蛋白的成分及生物学作用

（一）乳清蛋白的组成成分

乳清蛋白是牛奶的重要组成物质，其是酪蛋白生产过程中的副产物。乳清蛋白主要由牛乳血清白蛋白、免疫球蛋白、α-乳白蛋白、β-乳球蛋白、乳铁蛋白等蛋白质组成。这些蛋白质经动物实验、体外实验证实均具有生物活性。乳清蛋白含有二十多种必需氨基酸（蛋氨酸、色氨酸等），且以支链氨基酸的含量最高。随着现代研究对生物活性肽的不断深入，作为优质蛋白的乳清蛋白在生物活性肽开发中的应用越来越多。乳清蛋白肽是乳清蛋白酶解后肽段与氨基酸的混合物，目前人们从乳清蛋白中提取出的生物活性肽主要有抗氧化肽、抗菌肽、降胆固醇肽、血管紧张素转化酶抑制肽等，这些生物活性肽具有多重对人体有益的生物学功能。

（二）乳清蛋白的生物学作用

乳清蛋白中的高浓度支链氨基酸被认为有利于进食后的代谢作用，可影响食欲及进食量，同时对体重、体成分均有一定的改善作用。国外相关研究显示，糖尿病及肥胖患者在补充乳清蛋白后，机体的糖耐量受损、代谢综合征相关症状均得到了明显改善。乳清蛋白水解得到的产物主要为小分子肽，相比完整的乳清蛋白，水解乳清蛋白更有利于吸收。体外细胞实验研究显示，水解乳清蛋白可降低脂多糖刺激的呼吸道上皮细胞中的炎症细胞因子（白介素-8）的释放，降低炎症水平和氧化应激水平。乳清蛋白源生物活性肽具有多种生物学作用，其中抗氧化肽可在脂质体氧化系统中产生良好的抗氧化活性，可在食品行业中用作合成抗氧化剂的替代品。乳清蛋白水解物中肽段VLVLDTDYK、AASDISLLDAQSAPLR、IDALNENK 等具有明显的抗菌效果，研究显示乳清蛋白经胃蛋白酶水解后可明显抑制革兰氏阳性菌的活性，进一步研究显示这些具有抗菌作用的短肽主要来自β-乳球蛋白。研究显示，羊奶乳清蛋白水解物对α-葡萄糖苷酶、二肽基肽酶-Ⅳ和α-淀粉酶有较高的抑制作用，表明其具有潜在的降糖活性，是一种天然的降糖食品补充剂。乳清含有多种天然存在的或作为乳清蛋白一级序列的免疫调节肽，这些肽序列在肠道的消化过程中被释放，也可经体外酶水解生成。有学者对膜过滤分离的不同β-乳球蛋白胰蛋白酶消化部分与人体免疫系统的关系进行了探究，发现其能诱导转化生长因子-β 分泌和调节T 细胞分化，提示乳清衍生肽序列具有一定的免疫调节作用。此外，乳清蛋白源生物活性肽还具有降低胆固醇、抗高血压、抗肿瘤等作用。

二、乳清蛋白与运动营养的关系

运动营养学旨在通过调节水分及营养物质的摄入，达到机体内环境的平衡，使运动员保持最佳的身体及运动状态。作为专业运动员，健美操运动员日常的训练量大，体能消耗高，机体对蛋白质的需求高于普通人，并且实际的蛋白质需求量还会受到训练的时长、强度等因素的影响。健美操运动员蛋白质摄入不足，容易出现负氮平衡、分解代谢加快、体力消耗增加等问题，从而对其运动表现及生理机能产生不利影响。鉴于此，健美操运动员有必要及时补充蛋白质，且以易于消化吸收、生物利用度高、支链氨基酸丰富的蛋白质为首选。乳清蛋白富含支链氨基酸，易于消化吸收，且生物利用度高，具有极高的运动营养价值，是运动员补充蛋白质的理想选择。目前，关于乳清蛋白在运动方面的应用已有大量研究，其在田径、中长跑、篮球、皮划艇、排球等运动员群体中均体现出了较好的效果，如减轻肌肉组织受损、缓解运动疲劳、提升肌肉含量等。

三、乳清蛋白补剂对健美操运动员生理机能的影响

（一）乳清蛋白补剂可增强机体免疫力

研究发现长时间、大强度的运动训练会使运动员的细胞免疫功能受损，表现为细胞毒性T 细胞过度激活辅助性T 细胞过度抑制，造成免疫力下降。谷氨酰胺是淋巴细胞及巨噬细胞在免疫反应过程中的重要底物，研究显示，长时间训练会导致血浆谷氨酰胺浓度下降，而含支链氨基酸丰富的膳食可预防高强度运动后血浆谷氨酰胺水平的下降。乳清蛋白补剂含有大量的支链氨基酸，支链氨基酸具有极强的生物效应，在转氨酶作用下生成α-氨基，α-氨基为谷氨酰胺合成必不可少的物质，为谷氨酰胺合成提供谷氨酸，这也能间接促进内源性L-谷氨酰胺的合成。支链氨基酸既是合成谷氨酰胺的基质物，也可直接作为细胞燃料为糖原异生提供原料。

骨骼肌细胞中的支链氨基酸转氨酶、L-谷氨酰胺合成酶及与其相关的关键酶均有较高的活性，研究发现，提高肌肉及肝脏中的L-谷氨酰胺水平，可提高组织中的谷胱甘肽水平，抑制因长时间运动导致的氧化应激反应。研究显示耐力型运动员补充乳清蛋白补剂后（支链氨基酸6 g/d），血浆L-谷氨酰胺浓度明显下降，由运动引发的免疫抑制得到明显改善。另外，支链氨基酸还可通过抗氧化系统发挥免疫调节作用。动物实验研究显示，对经过训练的小鼠补充支链氨基酸后，其体内部分抗氧化防御酶（如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶1 等）基因表达增加，并且小鼠骨骼肌和心肌中的氧化应激因子表达下降，免疫抑制得到明显改善。由此推测，乳清蛋白补剂主要通过支链氨基酸提高血浆谷氨酰胺水平来发挥免疫调节功能。

（二）乳清蛋白补剂可提升肌肉耐力及爆发力

乳清蛋白补剂可以弥补运动员膳食蛋白摄入不足的问题，为肌肉提供营养，减少高强度运动导致的肌肉消耗，同时还有助于降低体脂、改善体成分。国外有动物实验研究显示，补充乳清蛋白水解物的小鼠，其体重及白色脂肪组织相对质量明显降低，胫骨前肌、腓肠肌相对质量则明显上升。可见补充乳清蛋白水解物对于降低脂肪量、增加肌肉量有积极作用，而乳清蛋白对减脂增肌效果不及乳清蛋白水解物，则可能与乳清蛋白生物活性肽作用有关。健美操运动员的高强度训练会使运动员身体出现供能不足、代谢异常，所以运动员需要补充大量的优质蛋白为机体供能，以维持肌肉的耐力及爆发力。乳清蛋白补剂是健美操运动员的优质蛋白来源，乳清蛋白补剂中的精氨酸、赖氨酸、亮氨酸等必需氨基酸可通过抑制蛋白水解酶活性来刺激肌肉生长，从而使运动受损肌肉细胞快速复原。一项以力竭运动大鼠为对象的研究表明，两组大鼠分别补充等量的酪蛋白和乳清蛋白，结果后者大鼠体内的糖原含量高于前者，提示乳清蛋白可通过激发骨骼肌中总糖原合成酶及肝脏中葡萄糖激酶活性来增强肌肉的耐力及爆发力。

（三）乳清蛋白补剂可提高骨骼质量

运动可增加骨量，维持合理的骨转换水平，修复骨骼微损伤，有助于预防骨质流失和骨质疏松。运动有助于骨健康，健美操运动员的骨骼富有力量、韧性和弹性，其骨强度及骨量均高于普通人。健美操运动能够促进骨健康，反之，健康的骨骼也是健美操运动员能够精准、高质量完成成套动作的基石。钙是人体维持骨骼健康所必需的元素，针对性地补钙对于经常进行高强度训练的健美操运动员尤为重要。有研究显示，对生长期小鼠灌服乳清蛋白水解肽和钙4 周，发现小鼠的股骨干重、股骨密度、股骨钙含量均明显升高，提示乳清蛋白水解肽对钙吸收有明显的促进作用。蛋白质摄入对骨骼健康有着重要意义，特别是处于生长期的儿童及青少年，充足的蛋白质摄入能够促进骨骼增长、增加骨密度及骨峰值。目前，蛋白质对于骨骼健康的作用机理尚未明确，普遍认为是蛋白质中的氨基酸促进了骨骼健康，但研究认为蛋白质对骨骼健康的影响机制更为复杂。补充蛋白质可影响体内氨基酸水平，激活体内钙离子敏感受体，促进钙吸收及分泌，调节钙平衡。在这一过程中，往往还伴随着体内胰岛素样生长因子-1 含量的提高，这可促进机体对钙、磷的吸收，加快骨骼矿化过程。乳清蛋白补剂是优质的蛋白质来源，乳清蛋白中的乳铁蛋白具有促进成骨细胞增殖、促进体内骨合成的作用，在骨质疏松症治疗中具有巨大潜力。

（四）乳清蛋白补剂可缓解运动疲劳

健美操运动员高强度的比赛及长时间的日常训练，会使机体消耗大量的肌糖原和肝糖原，同时血液中的支链氨基酸浓度也会明显降低，游离色氨酸浓度升高并转化为5-羟色胺。5-羟色胺对觉醒、睡眠、情绪等均有调控效应，中枢疲劳假说指出，5-羟色胺是导致中枢疲劳的潜在介质，运动引起的5-羟色胺水平升高可导致中枢疲劳，进而影响运动表现。为快速缓解运动引起的疲劳症状，健美操运动员需要通过补充适量的支链氨基酸来加快疲劳消除，促进机体恢复。支链氨基酸可对游离色氨酸的转运过程发挥抑制作用，避免中枢系统长时间地被激活，进而起到缓解中枢性疲劳的效果。乳清蛋白补剂含有丰富的支链氨基酸，其在缓解运动疲劳方面卓有成效。有报道显示，乳清蛋白补剂对于缓解排球运动员运动疲劳有促进作用，另有研究指出，进行高强度训练的篮球运动员，服用浓缩乳清蛋白粉后血红蛋白、红细胞计数、红细胞压积显著升高，红细胞平均体积基本不变，认为补充乳清蛋白对篮球运动员有抗疲劳作用，可提升运动员的运动能力。

四、结语

综上所述，乳清蛋白补剂含有多种生物活性成分、支链氨基酸，以乳清蛋白为原料开发制成的各类保健食品（如乳清蛋白棒、乳清蛋白运动饮料、乳清蛋白粉）是一类具有较高稳定性及安全性的运动营养补剂。健美操运动员在日常训练中摄入乳清蛋白补剂，可以提高机体免疫力、增强肌肉运动能力、促进骨骼健康、加快运动疲劳恢复，改善运动员的生理机能，对于提升和维持运动员的体能水平及竞技状态具有重要作用。