超臨界萃取蠶蛹提取物在抗運動性疲勞方面的作用

孫桂芳

(山東省體育科研中心,山東濟南 250002)

超臨界萃取蠶蛹提取物在抗運動性疲勞方面的作用

孫桂芳

(山東省體育科研中心,山東濟南 250002)

蠶蛹為藥膳同源型傳統(tǒng)中藥材,具有很高的營養(yǎng)和藥用價值,利用超臨界流體萃取技術(shù)可將蠶蛹中有效成分進行萃取和分離。鑒于蠶蛹中含有的蛹油、蛹蛋白、蛹核酸和蠶蛹多糖等成分,對抗運動性疲勞具有極廣泛的應(yīng)用價值。蠶蛹經(jīng)超臨界 CO2萃取等技術(shù)深加工后,可分離出蠶蛹油、蛋白質(zhì)、氨基酸、蠶蛹多糖和微量元素。這些成份對抗運動性疲勞等方面具有較高的應(yīng)用價值。

超臨界萃取;蠶蛹;抗運動性疲勞

Abstract:The silkwor m pupa is herbal diets homologous to the traditionalChinesemedicine herbswith high nutritional and medicinal value.Supercritical fluid extraction technology can be effective components in silkworm pupa extraction and separation,as contained in silkwor m pupal oil,pupal protein,nucleic acid and silkworm pupae polysaccharides and other components,it has awide application value in anti-sports fatigue.After deep processingwith pupa supercritical CO2extraction technology,it can extracted chrysalis oil,protein,amino acids,polysaccharides and trace elements.These ingredients are of high value in the aspectsof anti-sports fatigue.

Key words:supercritical extraction;silkworm pupa;anti-sports fatigue

運動訓(xùn)練始終處在消耗 (訓(xùn)練)-營養(yǎng)補充 (膳食與營養(yǎng))-休息 (睡眠)-恢復(fù)這一周而復(fù)始的循環(huán)之中。該循環(huán)鏈中,合理的營養(yǎng)是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。運動營養(yǎng)補劑既可以有針對性地補充運動員因劇烈運動消耗掉的體內(nèi)營養(yǎng)素,還能起到加速身體新陳代謝速度,加快機體對運動代謝終產(chǎn)物的清除,促進體內(nèi)能量物質(zhì)的恢復(fù),增強機體的免疫力,穩(wěn)定內(nèi)環(huán)境,調(diào)節(jié)各器官系統(tǒng)功能,最終達到提高運動能力等功效[1]。通過使用抗疲勞營養(yǎng)補劑,可以使運動員身體上由于大負荷運動造成的功能低下與紊亂,在新的適應(yīng)基礎(chǔ)上達到新的平衡,即所謂訓(xùn)練 -恢復(fù) -再訓(xùn)練 -再恢復(fù)。蠶蛹為藥膳同源傳統(tǒng)中藥材,具有很高的營養(yǎng)和藥用價值?！侗静菥V目》等古代醫(yī)藥經(jīng)典著作中,均記載蠶蛹具有生津止渴、消食理氣、壯陽、滋補強壯等作用。近代藥理學(xué)研究表明,蠶蛹具有促進脂肪代謝、肝細胞再生,降血脂、降膽固醇、降血糖,提高免疫機能,保護肝臟,促進生殖能力,強壯,抗癌,利尿等作用及增長智力、保護視力、延緩衰老等多種功能[2]。利用超臨界流體萃取技術(shù)可將蠶蛹中有效成分進行萃取和分離,鑒于蠶蛹中含有的蛹油、蛹蛋白、蛹核酸和蠶蛹多糖等成分,可望成為運動營養(yǎng)補充劑的原料,對抗運動性疲勞具有極廣泛的應(yīng)用價值。

超臨界流體萃取技術(shù)是一種用超臨界流體作溶劑,對藥材所含成分進行萃取和分離的新技術(shù)。在臨界壓力和臨界溫度以上相區(qū)內(nèi)的氣體稱為超臨界流體。蠶蛹經(jīng)超臨界 CO2萃取等技術(shù)深加工后,可分離出蠶蛹油、蛋白質(zhì)、氨基酸、蠶蛹多糖和微量元素,這些成份對抗運動性疲勞等方面具有較高的利用價值。

1 蠶蛹營養(yǎng)成份及其功能

1.1 蠶蛹多糖與運動免疫

多糖是由 10個以上單糖通過苷鍵連接而成的聚糖,具有增強機體免疫、抗腫瘤、抗病毒、抗衰老、降血糖等多方面的生物活性,因而受到人們的關(guān)注,成為醫(yī)藥和食品領(lǐng)域的研究熱點之一。大量的科學(xué)實驗證明[3],多糖對機體非特異性免疫與特異性免疫的細胞免疫與體液免疫有廣泛的藥理活性。多糖作為生物免疫調(diào)節(jié)劑[4],主要通過以下 5個途徑作用于人體的免疫系統(tǒng):(1)激活巨噬細胞,促進 Th細胞轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚?Tc細胞,提高 B淋巴細胞和 NK細胞的數(shù)量與活性;(2)激活巨噬細胞系統(tǒng)和補體系統(tǒng);(3)誘生多種免疫因子,如 IFN、IF、TFN等;(4)影響神經(jīng) -內(nèi)分泌 -免疫系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò);(5)促進細胞中的 RNA、DNA、蛋白質(zhì)的合成和細胞內(nèi)環(huán)核苷酸的含量等。有實驗研究[5]提取的蠶蛹多糖在較低的劑量時可顯著增強小鼠血清溶血素的生成,提高小鼠淋巴細胞的轉(zhuǎn)化率,促進小鼠腹腔巨噬細胞的吞噬功能,表明蠶蛹多糖對小鼠有促進特異性免疫和非特異性免疫功能的作用,因而具有較好的醫(yī)藥和食品開發(fā)潛力,值得進一步深入研究。王國基等人實驗研究表明[6]蠶蛹多糖對巨噬細胞有明顯的激活作用,能提高小鼠網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的吞噬功能,促進淋巴細胞的轉(zhuǎn)化,增強抗體形成細胞的活性,增加抗體形成。以上結(jié)果表明蠶蛹多糖對小鼠具有非特異性免疫促進作用,從多個環(huán)節(jié)影響小鼠免疫功能。

1.2 蠶蛹蛋白與運動疲勞

在耐力訓(xùn)練中超負荷的運動量打破機體內(nèi)環(huán)境原有的平衡,如果疲勞得不到消除,就可能引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)疲勞、內(nèi)分泌功能抑制、免疫機能下降、造血系統(tǒng)功能抑制等方面的問題。充足的蛋白質(zhì)補充對耐力運動員的神經(jīng)供能系統(tǒng)、肌肉組織的修復(fù)、免疫調(diào)節(jié)及消除疲勞有著不可替代的作用。蠶蛹蛋白的作用正是通過對這些活性物質(zhì)的攝取補充而實現(xiàn)的。服用蠶蛹蛋白可降低穩(wěn)態(tài)運動 HR,提高氧脈搏,表明蠶蛹蛋白能提高機體的有氧運動能力。服用蠶蛹蛋白能提高 30sAnmean,表明蠶蛹蛋白能增加機體的磷酸肌酸和糖原無氧酵解供能,提高無氧運動耐力。張麗萍[7]等人研究表明,蠶蛹蛋白能明顯提高小鼠的耐缺氧能力的抗疲勞能力,增強耐力。從目前研究資料分析,蠶蛹蛋白提高小鼠耐力的機理表現(xiàn)在多個方面。首先,蠶蛹蛋白具有濕潤、乳化、分散和滲透等特性,能協(xié)助和促進食物消化、吸收和利用,其本身亦可通過消化系統(tǒng)吸收進入機體各部,進而通過刺激細胞增生,增強細胞活力,促進機體生長、提高耐力和體力。其次,能通過提高基礎(chǔ)代謝率保證能量供應(yīng),以增進耐久力、體力和精力。再次,蠶蛹蛋白在體內(nèi)可維系許多酶的活性,提高機體的免疫力,增強機體對有害刺激的抵抗力,從而減輕機體損傷。最后,蠶蛹蛋白可有效提高機體內(nèi)超氧化物歧化酶 (SOD)的活性,因此,蠶蛹蛋白可通過清除自由基,減少脂質(zhì)過氧化物的形成,來保證機體免受過氧化損傷。宋燕青等人研究表明[8],蠶蛹含有豐富的營養(yǎng)及生物活性成分。據(jù)測定,干蠶蛹含粗蛋白質(zhì)約 55%～60%,蠶蛹蛋白與蛹肽是一種優(yōu)質(zhì)純天然全價蛋白質(zhì),蠶蛹蛋白經(jīng)水解制得復(fù)合氨基酸含有人體生長發(fā)育所需的 18種氨基酸,其中8種人體必需氨基酸含量高達 42.20%,18種氨基酸的配比和必需氨基酸含量均符合WHO/FAO所規(guī)定的理想蛋白質(zhì)模式。研究表明[9],蠶蛹蛋白粉的功效比值和生物價明顯優(yōu)于大豆蛋白,且易消化吸收,具有促進動物生長發(fā)育的作用。每 100 g蠶蛹蛋白中氨基酸的種類含量見表1。據(jù)分析,以蛋白質(zhì)含量計算:100kg鮮蛹相當(dāng)于 85kg瘦豬肉、96kg雞蛋或 100kg鯽魚[8]。

表1 每 100 g蠶蛹蛋白中所含氨基酸的種類及質(zhì)量

現(xiàn)代藥理學(xué)研究表明[10],蠶蛹水解復(fù)合氨基酸具有提高免疫機能、保護肝臟、營養(yǎng)滋補強壯作用,雄性激素樣作用,抗腫瘤作用及降壓、降血糖作用;蠶蛹不飽和脂肪酸特別是α-亞麻酸是維系人類腦進化的生命核心物質(zhì),具有增長智力、保護視力、延緩衰老等多種功能。魏克民研究證明[11]蠶蛹復(fù)合氨基酸有如下功能:①營養(yǎng)試證實能明顯促進大鼠體重增長,提高血液中白細胞、紅細、血紅蛋白、血小板量,對外科手術(shù)創(chuàng)傷動物能迅速糾正氮平衡,促進傷口愈合;②護肝試驗,提示有護肝降酶,進肝糖元合成作用,組織學(xué)觀察證實能保護肝細胞和肝小的結(jié)構(gòu),減輕肝細胞的混濁腫脹程度。并有防治肝細胞脂變性,抑制炎癥細胞和成纖維細胞的肝內(nèi)膠原合成,減輕纖維化程度;③經(jīng)相關(guān)實驗研究證實能明顯增強小鼠耐寒力,耐缺氧能力,延長爬竿時間,說明其有增強正常小鼠力和增強體質(zhì)的作用;④免疫功能試驗證實能明顯提高小免疫功能,對實驗小鼠 T淋巴細胞轉(zhuǎn)化功能和 B淋巴細胞化功能均有明顯促進作用。浦錦寶等研究表明[12]蠶蛹復(fù)合氨基酸具有明顯加快營養(yǎng)不良大鼠體重恢復(fù),促進機體蛋白質(zhì)合成、促進幼年大鼠體重增長、增進造血功能、增加血清總蛋白和白蛋白的含量、血液紅細胞數(shù)量、HCT和血紅蛋白濃度等,具有補血作用和營養(yǎng)物質(zhì)能力,能明顯提高大鼠肝臟系數(shù)、肝臟含氮量,糾正營養(yǎng)不良大鼠負氮平衡;蠶蛹糖皮質(zhì)激素有刺激骨髓造血的作用。蠶蛹蛋白中提取核苷酸及其衍生物可作為新型的醫(yī)藥品,如核苷酸作為放射治療的輔助藥物,以改善造血機能。

《本草綱目》中記載,蠶蛹味咸辛、性平、無毒,人食可強身健體,入藥可醫(yī)多病,能補氣養(yǎng)血、強腰壯腎和滋肺潤腸。新鮮蠶蛹經(jīng)過脫脂、酶解和超濾等工藝,可制成蠶蛹復(fù)合氨基酸,浦錦寶等人研究證明[12],其有改善外傷大鼠營養(yǎng)和促進創(chuàng)口愈合的作用;彭欣莉等人研究表明[13],蠶蛹油有明顯改善小鼠記憶的功能,原因可能是由于蠶蛹中含有大量α-亞麻酸和鋅元素;梁俊榮等人證實[14],蠶蛹對小鼠有抗疲勞作用,原因可能是蠶蛹中含有大量多糖的作用。蠶蛹蛋白經(jīng)過水解,制成水解蛋白注射液,可以作為一種靜脈營養(yǎng)劑。蠶蛹蛋白中提取核苷及其衍生物可作為新型的醫(yī)藥品,如核苷酸可作為放射治療的輔助藥物,以改善造血機能。蠶蛹中提取的蠶蛹多糖可用于生產(chǎn)人造皮膚、人造血管和手術(shù)縫合線等[15]。

1.3 蠶蛹中微量元素

蠶蛹還含有核黃素、維生素 A、維生素 B1、維生素 B2、維生素 D及麥角醇,鋅、鐵、銅、錳等微量元素,具有促進動物生長發(fā)育的作用,以蠶蛹為原料可制成微量元素口服液,對運動員補鋅有幫助。

1.4 蛹肽的作用

肽在運動營養(yǎng)中的應(yīng)用成為近年來的研究熱點。傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)消化吸收理論認(rèn)為,蛋白質(zhì)在消化道內(nèi)經(jīng)過胰蛋白酶、糜蛋白酶等的作用生成游離氨基酸 (FAA)和小肽 (OP),小肽在肽酶作用下完全水解成氨基酸,然后被吸收入血。隨著研究的深入,發(fā)現(xiàn)腸腔中有相當(dāng)量的二肽、三肽未經(jīng)水解直接轉(zhuǎn)運入血。小肽和游離氨基酸的吸收機制不同,且彼此相互獨立。FAA是通過不同的 Na+泵或非 Na+泵系統(tǒng)逆濃度梯度主動轉(zhuǎn)運的。而小肽主要依賴 H+濃度梯度轉(zhuǎn)運。肽轉(zhuǎn)運系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)運速度快、耗能低和不易飽和的特點,而氨基酸轉(zhuǎn)運則速度慢、載體易飽和且耗能高。經(jīng)檢測,蠶蛹蛋白中含有 1 9種游離氨基酸 (約占 5%),生物活性多肽含量豐富 (>6mg/g),還含有OD、凝集素、保幼素、多種維生素和海藻糖等。這些成分是機體構(gòu)成和維持正常生理功能所必需的。生物活性多肽是與生長、發(fā)育、免疫、造血等重要生命活動都密切相關(guān)的重要物質(zhì)[16]。

2 蠶蛹提取物在抗運動性疲勞方面開發(fā)前景

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展將給古老的蠶業(yè)注入新的活力,蠶蛹資源綜合利用已逐步成為一門新興的應(yīng)用科學(xué),其研究開發(fā)內(nèi)容廣泛,涉及醫(yī)療、化工、食品、環(huán)保、生物等有關(guān)學(xué)科和專業(yè)。對提取出來的蠶蛹營養(yǎng)物質(zhì)的認(rèn)可和充分利用,必將為體育運動領(lǐng)域在抗疲勞保健食品的開發(fā)具有極為廣闊的市場空間。

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Effect of supercritical fluid extraction silkworm pupa extract on anti-sports fatigue

SUN Gui-fang
(Shandong Research Center of Sports Science,Jinan250002,China)

G804.5

A

1009-9840(2010)01-0026-03

2009-11-05

孫桂芳 (1969- ),女,副研究員,碩士,研究方向運動醫(yī)學(xué)。