運動型牛奶產(chǎn)品應用前景研究

姚玉才，王 英

(1.南京衛(wèi)崗乳業(yè)有限公司，江蘇南京 210014；2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，江蘇南京 210014)

運動飲料是近年來興起的一種飲料，主要特征是根據(jù)人體運動的生理消耗特點進行配制，其中主要含有水、電解質(zhì)、維生素、氨基酸等成分，能補充人體所需的營養(yǎng)成分，具有抗疲勞、平衡新陳代謝的功能，同時能針對性地補充運動時丟失的營養(yǎng)，提高運動能力，消除疲勞[1]。和白開水相比，運動型飲料成分中多了糖、蛋白質(zhì)、氨基酸、電解質(zhì)和維生素等多種營養(yǎng)成分。

運動后人體產(chǎn)生不同程度的疲勞感是正?，F(xiàn)象，總體來說，主要包括以下2個方面：一方面是能量過度消耗引起疲勞，因為當人體從事激烈運動時，體內(nèi)三磷酸腺苷(ATP)、糖、肌糖元、脂肪等能源物質(zhì)都會呈現(xiàn)不同程度的下降，進而導致各器官功能的下降，出現(xiàn)疲勞感[2-5]；另一方面，代謝產(chǎn)物的大量積累導致疲勞，運動時由于能量代謝活動的增強產(chǎn)生大量的乳酸、H+、氨、自由基等代謝產(chǎn)物，由于不能及時消除這些代謝產(chǎn)物進而導致堆積過多，從而會使身體工作能力下降而出現(xiàn)疲勞[6-8]。運動時人體會加大對血糖的攝取，而血糖能夠為人體提供90%以上的能量，因此血糖在人體營養(yǎng)成分中就會供量不足。運動飲料中的低聚糖成分則有利于補充血糖，使大腦和肌肉在運動時不斷吸收糖，從而提高耐力，延緩疲勞并加速運動后的恢復[9]。另外，低聚糖的運動飲料還有利于降低運動過程中血乳酸水平，增加肌肉力量和做功量。運動型飲料中含有的鈉、鉀元素可以適時補充身體內(nèi)流失的鈉、鉀，同時還有助于水在血管中的停留，使機體得到更充足的水分。

1 牛奶化學成分與人體運動能力關系

1.1乳蛋白與人體運動能力生物體的三大營養(yǎng)物質(zhì)之一是蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)也是組成人體結構和酶等的特殊功能性物質(zhì)，是生命的物質(zhì)基礎。在正常情況下，成人機體的蛋白質(zhì)攝入量和排出量處于動態(tài)平衡。而經(jīng)常進行運動的人，蛋白質(zhì)需要量高于一般人，主要原因：第一，蛋白質(zhì)可以增加人體肌力；第二，部分蛋白質(zhì)參與供能；第三，蛋白質(zhì)可以預防運動性貧血。

牛奶中的乳蛋白質(zhì)特別適合運動后的身體，因為其含有運動后肌肉修復所必需的氨基酸，并且氨基酸的平衡非常好；攝入乳蛋白質(zhì)還能促進血漿蛋白的合成，改善血液循環(huán)。蛋白質(zhì)作為機體組織修復和生長的主要原料，在提高運動能力和運動后消除疲勞方面發(fā)揮著重要作用。近年來的研究結果顯示，運動時補服蛋白能促進抗阻力和耐力訓練中的蛋白水平，在持續(xù)運動中補充糖蛋白能延遲疲勞出現(xiàn)的時間[10]。任秀紅等[11]的研究結果顯示，補服不同量的乳清蛋白都不同程度影響人體的最大吸氧量水平，另外，補服乳清蛋白飲料可能會提高人體的有氧耐力。李良等[12]研究結果顯示，運動后補充乳清蛋白能有效地將水分保留在體內(nèi)，也說明了運動后補充乳清蛋白能夠促進運動后補液。

1.2乳糖與人體運動能力糖是機體最重要的能源和組成物質(zhì)，通過合理調(diào)整運動前、中、后的攝糖膳食，可以提高運動能力[13]。在長時間運動中，當肌糖原、肝糖原大量消耗時，機體對支鏈氨基酸的需求加大，血液中的支鏈氨基酸降低，從而導致腦中的5-羥色胺濃度升高，使中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生疲勞。牛奶中乳糖的代謝功能會引起體內(nèi)蛋白質(zhì)代謝加強，蛋白質(zhì)水解的產(chǎn)物以支鏈氨基酸為主，從而為機體提供大量的支鏈氨基酸，最終提高人體運動能力。另外，乳糖代謝可以加速氧化產(chǎn)生ATP，促進蛋白質(zhì)合成抑制分解，促進胃腸蠕動和消化腺分泌，增加有益菌繁殖。同時乳糖水解后的產(chǎn)物易在肝細胞中轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟牵@些都是其他運動飲料所不能取代的[14]。李丕彥等[15]以小鼠為研究對象，以糖作為能量補充源，研究乳糖對小鼠運動能力的影響，結果顯示，運動前補充乳糖能減少血液中代謝產(chǎn)物乳酸的含量，同時能減緩小鼠血糖濃度的下降，進而提升小鼠的運動能力。

1.3乳脂與人體運動能力人體在長時間和低強度運動時，脂肪是主要供能物質(zhì)，另外，脂肪也是脂溶性維生素的載體。牛奶中的脂肪球均勻地分布于乳液中，因此，運動時補充牛奶，其中的乳脂很容易被人體消化吸收。另外，牛奶的乳脂中還富含不飽和脂肪酸和卵磷脂，具有調(diào)控脂肪代謝、保護心肌等作用。因此，在運動中補充牛奶，具有保護運動員機體的作用。

1.4維生素、礦物質(zhì)與人體運動能力牛奶中含有多種人體所必需的維生素和礦物質(zhì)，其中礦物質(zhì)以鈣、磷、鉀含量最為豐富。在運動過程中，人體內(nèi)代謝過程和機體組織更新速度加快，機體內(nèi)的線粒體、酶和功能蛋白質(zhì)數(shù)量增多，維生素和礦物質(zhì)的需求量就會隨之增多。大量研究結果證明，較高的運動能力與體內(nèi)維生素飽和量相關。VE通過清除自由基來達到抗氧化的功效，運動過程中可以減輕抗氧化酶所受的自由基損傷，進而減緩疲勞出現(xiàn)，并提高運動能力。宋吉銳等[16]通過對VE離心運動后大鼠骨骼肌線粒體內(nèi)丙二醛、超氧化物歧化酶的影響的研究，證明了VE可以降低丙二醛含量，提高超氧化物歧化酶的活性，提高骨骼肌細胞的抗氧化能力，達到減輕自由基對肌肉損傷的作用。其中VB1、VB2參與能量代謝，VB6與蛋白質(zhì)代謝有關，VC與延緩肌肉疲勞有關，也是組織生長和修復所需。由于在肌肉收縮的全過程中，Na+、K+、Ca2+起著關鍵的作用，因此礦物質(zhì)的不足將會限制運動能力的發(fā)展。可見，在運動過程中，補充牛奶可以給機體提供豐富的維生素和礦物質(zhì)，增加機體的運動能力。

2 牛奶與運動飲料的對比

2.1牛奶、運動飲料的化學成分對比牛奶營養(yǎng)豐富，奶香誘人，至少含有100余種化學成分，且比例相對固定(表1)。從表1可以看出，牛奶中總固形物含量高達13.0%，乳脂肪、乳蛋白和乳糖是其中的主要營養(yǎng)成分。牛奶中營養(yǎng)成分容易被人體消化吸收，食用方便，因此被人們稱為“白色血液”，曾被西方醫(yī)學之父希波克拉底贊為“最接近完美的食品”。牛奶具有合適的鈣磷比例，是人體鈣的最佳來源，另外，牛奶中的乳糖能促進人體腸壁對鈣的吸收，吸收率高達98%。此外，牛奶中的其他礦物質(zhì)如磷、鐵、鉀、鋅、銅、錳、鉬也在人體生長發(fā)育和代謝調(diào)節(jié)過程中起著重要作用。

表1 牛奶的主要化學成分及含量

運動飲料是近年來新興的一種為滿足運動或日常需求的一種飲料，它可以幫助人體補充水分及能量，改善運動表現(xiàn)和幫助機體恢復。運動飲料按照其成分和功能可以分為以下幾大主要類別(表2)。其主要營養(yǎng)成分包括糖、電解質(zhì)、維生素、蛋白、礦物質(zhì)等。其中，葡萄糖、蔗糖、果糖以及低聚糖是運動飲料中添加的主要糖類[17]。乳清蛋白和酪蛋白為主要添加蛋白質(zhì)，氨基酸、維生素、多肽等是運動飲料中主要添加的功能性物質(zhì)。維生素在運動飲料中的作用主要是作為抗氧化劑，常添加的維生素有VE和VC，它們都能清除體內(nèi)自由基，減少運動后的延遲性肌肉酸痛，且兩者復配效果比單一使用效果好[18]。胡國鵬[19]采用槲皮素代替維生素研究其對自行車運動員運動能力的影響，結果發(fā)現(xiàn)槲皮素配方運動飲料也能起到很好的抗氧化作用。

表2 運動飲料的分類及其主要成分

2.2運動后補充牛奶和運動飲料的差異目前，運動飲料是許多運動人群為了補充運動后流失的水分和鹽分的最佳選擇。據(jù)英國科學家的最新研究發(fā)現(xiàn)，牛奶的補水效果比運動飲料更加高效，而且價格也不高。運動生理學家蘇珊·謝瑞夫博士說，人出汗時體內(nèi)的鈉、鉀等鹽離子會大量流失，而牛奶中也含有這些鈉、鉀等鹽離子，所以運動飲料并不是唯一選擇。謝瑞夫博士還表示，牛奶不僅可以補充水分，還能控制熱量攝入，而一般運動飲料的熱量都較高。

Karp等[20]研究發(fā)現(xiàn)，力量訓練后，補充牛奶蛋白比補充大豆蛋白更能夠促進肌肉對氨基酸的攝取。這表明，低脂牛奶的主要大分子蛋白質(zhì)和碳水化合物的攝入，可以對抗力量性運動后蛋白質(zhì)相關的代謝反應產(chǎn)生影響。研究表明，訓練后攝入牛奶類飲品有助于促進改善機體的蛋白質(zhì)代謝，不但能獲得更多的肌肉增長，而且還有利于機體脂肪的減少[20]。

相比普通運動飲料，最引人矚目的結果是運動后喝牛奶的潛在功能，喝牛奶有助于高效補充身體流失的水分，快速補充運動過程中消耗的糖分，補充人體所需的碳水化合物及補充乳蛋白質(zhì)幫助肌肉修復；并且低脂牛奶在增長和修復肌肉的作用上具有相當好的效果，尤其在運動后喝低脂牛奶對體能恢復的效果更好[21]。于曉紅等[22]對牛奶改善中等強度運動疲勞效果進行研究，結果顯示，牛奶能顯著緩解運動者血糖的下降，減緩運動者心率和乳酸的增加?？梢?，牛奶的補充有助于維持體內(nèi)血糖水平的平穩(wěn)，恢復心率，促進血液中乳酸的清除，能緩解運動性疲勞，提高運動能力。

3 運動型牛奶產(chǎn)品的開發(fā)和應用

隨著生活水平的提高，人們對健康的關注度日益增強，而運動即是對身體健康有益的一種活動。在運動過程中，尤其是在長時間和劇烈的運動中，會出現(xiàn)運動性疲勞現(xiàn)象，進而影響運動能力的提高。飲用運動飲料是增強運動能力和消除疲勞的一種有效手段。現(xiàn)在市面上常見的運動飲料，通常以水和碳酸飲料為載體，在其中添加一些具有補充能量的物質(zhì)。通過上文的分析可以看出，與這些載體相比，牛奶作為一種天然的營養(yǎng)產(chǎn)品，由于本身就富含多種符合運動能量需求的有益成分，因此，牛奶作為一種運動型飲料具有廣闊的前景。

目前，運動型牛奶產(chǎn)品在歐美發(fā)達國家已經(jīng)相對成熟，從功能性配料的選擇到在生產(chǎn)中應用，從產(chǎn)品概念的設計到市場推廣策略都有了良好的基礎和發(fā)展。國內(nèi)也開始對運動牛奶產(chǎn)品進行開發(fā)，但只有少數(shù)企業(yè)開始進行運動型能量牛奶產(chǎn)品的開發(fā)與銷售。國家及各省、市、區(qū)紛紛出臺了全民健身相關政策文件，如江蘇省政府(蘇政發(fā)〔2015〕66號)《關于加快發(fā)展體育產(chǎn)業(yè)、促進體育消費的實施意見》中就提出：“鼓勵可穿戴式運動設備、運動健身指導技術裝備、運動功能飲料、營養(yǎng)保健食品藥品等研發(fā)制造營銷”，為開發(fā)運動型能量牛奶產(chǎn)品的可行性提供了政策依據(jù)。楊洋等[23]對低乳糖運動牛奶的制作工藝進行了研究，獲得了低乳糖運動牛奶的最佳水解工藝條件，并獲得了合適的配方，研制出了符合運動人群需要的低乳糖運動牛奶。

4 結論

綜上所述，除對牛奶過敏者、消化性潰瘍患者、反流性食道炎患者、膽囊炎和胰腺炎患者、急性腎炎患者、乳糖不耐癥患者等七類人群不宜飲用牛奶外，牛奶對于所有乳糖耐受的運動人群是一種新型安全有效的運動飲料，而低脂牛奶不但是普通運動人群而且也是專業(yè)運動員的一種新型運動飲料。因此，運動型牛奶產(chǎn)品的開發(fā)與應用將具有廣闊的市場前景。

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