孫至嫻 潘秀清

(西安體育學(xué)院運動與健康科學(xué)學(xué)院 陜西西安 710068)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，中國在競技運動領(lǐng)域想要達到，甚至超越其他體育強國的競技體育水平，一方面要進行科學(xué)訓(xùn)練，另一方面要輔以營養(yǎng)干預(yù)。科研工作者通過科學(xué)訓(xùn)練和營養(yǎng)干預(yù)對競技運動員運動潛能開發(fā)的研究越來越深入。科學(xué)合理的飲食補充劑，是高水平運動隊大負荷強度、大負荷量鍛煉的基礎(chǔ)保障。競技運動員需要承受著高強度大負荷量的訓(xùn)練，而服用營養(yǎng)素補充劑是為了提升身體機能水平，提高人體對鍛煉與競賽的適應(yīng)性，降低因大負荷大強度運動訓(xùn)練對身體造成的影響。科學(xué)地補充營養(yǎng)補劑也是健身愛好者提高健身效果的保障，運動營養(yǎng)補劑的補充能滿足健身愛好者運動后的代謝需要，能為其良好健康精神狀態(tài)和運動能力提供保障。

運動營養(yǎng)食品，根據(jù)其營養(yǎng)物質(zhì)可以分成基本營養(yǎng)和運動營養(yǎng)補劑兩類?；緺I養(yǎng)指的是糖類、蛋白質(zhì)、脂類等人體所必需的營養(yǎng)素及其代謝中間產(chǎn)物。而運動營養(yǎng)補劑則屬于功能性的營養(yǎng)物質(zhì)，是專門為運動人群身體機能改善而研發(fā)的保健食品。運動營養(yǎng)補劑的品種豐富，有優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)及其中間代謝產(chǎn)物、諸多氨基酸類、肌酸、丙酮酸、谷氨酰胺、左旋肉堿和中草藥類等，為運動員的訓(xùn)練和體能恢復(fù)提供了助力。其中，乳清蛋白、支鏈氨基酸、谷氨酰胺、肌酸和L-肉堿等補劑能夠加快肌肉合成速率進而增加肌肉力量，對運動后肌肉橫截面積的增加、肌力的增加和能量供給方面具有比較顯著的促進作用。鑒于上述原因，該文通過對相關(guān)文獻的整理分析，主要探討乳清蛋白、支鏈氨基酸、谷氨酰胺、肌酸和L-肉堿等運動營養(yǎng)補劑的功能及其機理，對其在運動實踐中存在的問題提出建議，為運動員、教練員和健身愛好者科學(xué)地補充運動營養(yǎng)補劑提供理論依據(jù)，為運動營養(yǎng)產(chǎn)品的開發(fā)提供參考。

1 增肌和供能的運動營養(yǎng)補劑的種類和機理

1.1 乳清蛋白作為運動營養(yǎng)補劑的機理

乳清蛋白是存在于牛奶乳清中，經(jīng)超濾萃取后，提純而成的一種營養(yǎng)價值較高的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)，內(nèi)含大量的人體必需氨基酸且種類全面、配比適當。因乳清蛋白在強酸條件下，不易凝固且富含有較多的支鏈氨基酸，有利于肌肉組織生長發(fā)育與功能恢復(fù)，其生物學(xué)效率超過了游離氨基酸。生物學(xué)效率越高，消化和吸收就越容易。因此，乳清蛋白以純度高、生物學(xué)利用率高、氨基酸組成科學(xué)合理等諸多優(yōu)勢，被制成飲料、蛋白棒等商業(yè)產(chǎn)品。

乳清蛋白為人體提供了必需氨基酸，用于肌肉組織、肌肉力量的恢復(fù)。為了增大肌肉圍度、增加運動負荷強度，以及促進運動后的超量恢復(fù)，健美選手、力量型運動員和健身愛好者往往需要口服乳清蛋白補充劑。諸多研究成果證實了它的效果。Griffen 等人通過對受試者展開急性抗阻訓(xùn)練研究，表明在運動后補充乳清蛋白可以更好地提高蛋白質(zhì)的生物合成，并降低其分解，使蛋白質(zhì)的代謝達到正平衡，從而有效提高了肌肉合成，同時還可達到減輕肌肉酸痛、抑制肌肉分解，以及抗炎的效果。于曉紅等人讓受試者在運動前食用了富含乳清蛋白的牛奶，實驗結(jié)果表明，乳清蛋白能發(fā)揮保護紅細胞的功能，防止血液中Hb 的下降，促進血乳酸（LDH）的消除，減少運動性疲勞。董亞會等人對40名大學(xué)游泳專業(yè)學(xué)生進行為期3個月的研究，發(fā)現(xiàn)蛋白棒具有緩解疲勞的功效。其機理推測可能是乳清蛋白分解生成谷胱甘肽（GHS），而GHS 有抗氧化及消除自由基的功效，自由基是在機體抗氧化反應(yīng)過程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)，有很強氧化活性，能破壞機體細胞，進而損害組織，乳清蛋白可以通過清除自由基來緩解疲勞。王一民等人對26 名運動員進行為期3個月的調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)服用乳清蛋白可以顯著提高人體免疫球蛋白的含量，從而加強身體的免疫力。其可能的機理為乳清蛋白含有組織生長因子、免疫球蛋白、乳鐵蛋白等，這些蛋白具有相應(yīng)的免疫調(diào)節(jié)功能。乳清蛋白還能夠為運動員供給豐富的半胱氨酸，提高單核細胞的數(shù)量，增強機體免疫功能。我國皮劃艇代表隊的優(yōu)秀運動員在高原鍛煉期間補給乳清蛋白的研究表明，乳清蛋白可以增強運動員肌肉收縮力度，提高肌肉的合成速率，同時血清睪酮的水平也相對提升，提高了運動員的運動能力。

運動營養(yǎng)品通常復(fù)合了谷氨酰胺和乳清蛋白。機體對水解乳清蛋白的快速吸收，有助于形成較好的骨骼肌生物合成環(huán)境，這能夠提升谷氨酰胺的水平，促進骨骼肌細胞的生長。水解乳清蛋白不含嘌呤，這一點要好于大豆蛋白。嘌呤易誘發(fā)機體高尿酸，不含嘌呤就不會因高尿酸而導(dǎo)致關(guān)節(jié)疼痛。水解乳清蛋白富含高品質(zhì)的支鏈氨基酸，能夠促進骨骼肌合成。

1.2 支鏈氨基酸作為運動營養(yǎng)補劑的機理

支鏈氨基酸（BCAAs）是由亮氨酸（Leucine，Leu）、異亮氨酸（Isoleucine，Ile）和纈氨酸（Valine，Val）所構(gòu)成的，人體不能合成，必須從食品中獲得。這3種氨基酸也有著相似的代謝路徑，最后都進入三羧酸循環(huán)，發(fā)生分解并提供能量。低強度訓(xùn)練時，支鏈氨基酸不參與能量供應(yīng)，但在長時間耐力類項目中則需要分解供能。王一民等人的研究表明，支鏈氨基酸的補充可經(jīng)三羧酸循環(huán)糖異生以維持血糖穩(wěn)定。支鏈氨基酸通過氧化分解提供能量的效率，超過了其余氨基酸，占氨基酸供能總量約60%。支鏈氨基酸的補充為馬拉松、越野滑雪、鐵人三項等耐力運動項目運動員的有氧代謝提供了營養(yǎng)保障，能夠使選手維持充沛的體力和較好的競技狀態(tài)。

支鏈氨基酸能夠調(diào)控蛋白質(zhì)的代謝過程，提高合成代謝速率，抑制蛋白質(zhì)降解。通過合理補充支鏈氨基酸，調(diào)控和降低機體自身蛋白質(zhì)分解，從而避免了能量消耗過多。在長時間耐力訓(xùn)練過程中，骨骼肌蛋白質(zhì)的合成能力逐漸減弱，而支鏈氨基酸對蛋白質(zhì)的合成有促進作用。亮氨酸是蛋白質(zhì)合成的重要調(diào)控信息物質(zhì)，是谷氨酰胺合成過程中的重要底物。谷氨酰胺能夠促進蛋白質(zhì)的合成，使肌細胞體積變大，維持氮平衡。Cerezo的研究表明，支鏈氨基酸對因運動所致的肌肉損傷有顯著的防護效果。高鑫等人在健美運動中使用了支鏈氨基酸，發(fā)現(xiàn)健美愛好者的體重指數(shù)、瘦體重、體脂率等指標和體育鍛煉效果均有了較顯著的改善，其中肌肉增加而體脂率下降，體重指數(shù)和瘦體重都增加，充分體現(xiàn)出支鏈氨基酸對肌肉蛋白合成有促進作用。

支鏈氨基酸具有抗運動性疲勞的作用，一般認為，支鏈氨基酸能夠減少大腦內(nèi)5-羥色胺（5-hydroxy tryptamine，5-HT）的產(chǎn)生量，由于5-HT 會讓人產(chǎn)生疲勞感，因此降低5-HT的含量也可減輕大腦疲勞。吳宏江等利用富含支鏈氨基酸的氨基酸復(fù)合制劑對12名籃球選手實施營養(yǎng)干預(yù)表明，氨基酸復(fù)合制劑可以減輕因大強度或高負荷運動而導(dǎo)致的注意力下降、反應(yīng)遲鈍等中樞性疲勞問題。腦內(nèi)5-HT 含量受血漿游離色氨酸數(shù)量、色氨酸與支鏈氨基酸比例控制，當血液中支鏈氨基酸的數(shù)量降低，游離色氨酸的數(shù)量提高，血漿色氨酸和支鏈氨基酸比率提高時，大腦內(nèi)的游離色氨酸數(shù)量也提高，在羥化酶的催化下合成5-HT。5-HT作為一種具有抑制作用的神經(jīng)介質(zhì)，控制多突觸神經(jīng)反射，使大腦產(chǎn)生疲勞。支鏈氨基酸可抑制血中色氨酸入腦，進而降低5-HT的生成，緩解中樞性倦怠，提高神經(jīng)興奮度。支鏈氨基酸可以抵抗外周疲勞，通過保護心臟細胞膜和線粒體的正常構(gòu)成與功能、降低乳酸積累、減少自由基的形成等途徑，起到減少外周疲勞的作用。此外，支鏈氨基酸對運動的免疫機能有一定的調(diào)節(jié)功能。有研究顯示，適量補充支鏈氨基酸，機體氨基酸代謝水平提高，會使谷氨酰胺的生成量增多，谷氨酰胺是淋巴細胞和白細胞的能量來源，在一定程度上維持機體免疫功能。也有研究指出，大量補充支鏈氨基酸可能會產(chǎn)生不好的結(jié)果，有可能導(dǎo)致血氨增高，進而降低運動水平，因此支鏈氨基酸的補給劑量需要控制在合理范圍。

1.3 谷氨酰胺作為運動營養(yǎng)補劑的機理

谷氨酰胺（Glutamine，Gln）不是必需氨基酸，在酶的作用下由谷氨酸和氨在骨骼肌和肝臟中合成。機體對Gln的需求隨運動負荷強度和負荷量的不同而不同。在短時間大強度的力量訓(xùn)練后，血液中Gln 的含量上升，可能是乳酸濃度上升，血漿中氨增加，使肌肉谷氨酸合成Gln，促進Gln 含量上升。長時間耐力性運動后，Gln 水平顯著下降，可能是由于長時間運動時，Gln生成量下降、Gln合成酶活性降低和糖皮質(zhì)激素含量升高，糖異生作用增強，使得谷氨酰胺濃度下降，導(dǎo)致肌肉中蛋白質(zhì)分解代謝增加。補充Gln 能夠在一定程度上替代游離氨基酸，減少對骨骼肌組織中游離氨基酸的利用，也可以提高蛋白質(zhì)的生成數(shù)量，并控制蛋白質(zhì)的降解，從而保護骨骼肌不被過多分解。

Gln具有維持機體免疫功能的作用，主要表現(xiàn)為促進免疫細胞的生成。江濤等人給大鼠補充Gln發(fā)現(xiàn)，Gln能夠增強機體免疫功能、延緩疲勞的產(chǎn)生并提高運動能力，補充Gln 為預(yù)防運動引起的免疫抑制提供可能。Gln具有降低大鼠運動性疲勞的功能，其機理可能與Gln減少骨骼肌氧化應(yīng)激反應(yīng)、延緩肝細胞凋亡速率相關(guān)。

Gln是腦中谷氨酸代謝的前體，能自由地透過血腦屏障進出腦組織，以谷氨酸作為神經(jīng)傳遞物質(zhì)調(diào)控大腦的功能。景洪江等人以大鼠為研究對象，給大鼠喝含Gln 的液體補劑，結(jié)果證明，外源性補充Gln 溶液能夠增加大鼠腦內(nèi)高海馬體N-甲基-D-天冬氨酸受體數(shù)量和一氧化氮合酶（NOS）的活力，從而增強學(xué)習(xí)記憶功能。所以，外源性補充Gln能夠間接為大腦補充充足的谷氨酸，從而增強中樞神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性和學(xué)習(xí)記憶的功能，進而增強運動技能形成的能力。

谷胱甘肽（glutathione，GSH）是體內(nèi)重要的抗氧化劑，Gln 作為GSH 的前體物質(zhì)，可以促進GSH 合成，降低自由基對機體的損傷。高強度運動時，補充Gln能夠大幅降低運動后身體的脂質(zhì)過氧化反應(yīng)程度。楊野仝發(fā)現(xiàn)，補充Gln 可以提高血清超氧化物歧化酶的活性，提高機體抗氧化能力。Gln不但可以提高細胞膜的穩(wěn)定性，更關(guān)鍵的是可以提高機體GSH的濃度，維持血漿和免疫組織細胞中GSH 的水平，提高機體的抗氧化能力。此外，Gln 能夠刺激機體分泌胰島素，它是體內(nèi)合成肌糖原與氨基酸糖異生的關(guān)鍵物質(zhì)，補充Gln，能夠提高肌糖原的合成數(shù)量，使機體運動能力得到改善。

總之，Gln 作為一種調(diào)節(jié)氨基酸，在運動中對調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)和糖原合成，提高人體的免疫機能和腸道能力，以及提高抗氧化功能等有著重要意義。在體育訓(xùn)練中，補充Gln對提高運動能力很有必要。

1.4 肌酸作為運動營養(yǎng)補劑的機理

肌酸存在于天然食物中，是合成磷酸肌酸的原料，通過外源性補充肌酸，能夠增加人體肌酸的儲存。在腦、心臟和骨骼肌等器官和組織中，肌酸在酶的作用下磷酸化生成磷酸肌酸。肌酸主要存在于動物的骨骼肌中，在人體中，它主要是在人體肝、腎和胰臟中以精氨酸（Argine，Arg）、甘氨酸（Glycin，Gly）和蛋氨酸（Methionine，Met）為前體生成。95%的肌酸都存在于肌肉組織中，另有約5%存在于身體其他部位，如心臟、大腦和睪丸。

補充肌酸能夠提升極限負荷下的運動員的爆發(fā)力。短時間補充大量肌酸能夠使機體總肌酸儲備提高，磷酸肌酸儲備也會增加。肌酸和磷酸肌酸儲備的增加，有助于劇烈運動時及時生成ATP，維持ATP含量在較高水平，有助于高強度運動間歇期間磷酸肌酸的恢復(fù)。短期肌酸補充有助于增強極限負荷下最大力量和最大速度等爆發(fā)力類項目的磷酸原代謝供能。Marinho的無氧供能能力試驗表明，試驗組隊員服用肌酸前后所做的無氧功無明顯改變，但乳酸量卻明顯減少，說明磷酸原供能占比增加，糖酵解供能比例減少，磷酸原供能系統(tǒng)能力得到增強。磷酸原供能系統(tǒng)能力的增加，是由于補充了肌酸，肌肉內(nèi)磷酸肌酸濃度上升所致。同時，減少了乳酸堆積，推遲了疲勞的發(fā)生。實驗組的無氧功峰值明顯提高，說明補充肌酸可以在一定程度上增強無氧爆發(fā)力，并緩解身體疲勞，主要是通過增強磷酸原供能系統(tǒng)代謝能力實現(xiàn)的。由此可見，對于短跑、投擲和舉重等最大用力、最大速度的爆發(fā)力類項目來說，肌酸的補充是助力性因素，而對于長時間中低強度的耐力類項目意義不大。因為肌酸不是耐力性項目的主要供能物質(zhì)。

長期補充肌酸，能夠更有效地提高力量、短跑速度和瘦體重。肌酸在某種程度上就像生長素那樣，使機體瘦體重增加，脂肪含量下降。王月兵等人對肌肉衰減綜合征小鼠進行抗阻運動的實驗，結(jié)合肌酸補充，發(fā)現(xiàn)抗阻運動結(jié)合肌酸補充，可增加小鼠的肌肉質(zhì)量，增強肌肉力量。補充的肌酸也并非越多越好，肌酸的過度補給會產(chǎn)生諸如代謝負擔加重和肌肉痙攣等不良影響。通常認為，骨骼肌肌酸總量和補給效率呈負相關(guān)。肌酸總量越少，補給肌酸效果越明顯。當人體肌酸總量充足時，再補給則不會增加肌酸總量。

1.5 L-肉堿作為運動營養(yǎng)補劑的機理

L-肉堿（L-carnitine），又叫左旋肉堿，是一類在人體組織中廣泛分布的特殊氨基酸。L-肉堿在新鮮的牛羊豬肉、牛乳制品中含量豐富，水果和蔬菜中含量較少。L-肉堿是脂肪分解過程中的運輸載體，把脂肪酸從線粒體外穿過線粒體膜轉(zhuǎn)運至線粒體內(nèi)并被氧化分解，從而加快了脂肪的氧化分解。通常均衡飲食的人不需要補充L-肉堿，但運動員對L-肉堿的需求量卻較多，因為L-肉堿能增加耐力性項目訓(xùn)練時脂肪酸氧化速度，降低肌肉糖原的損耗，緩解疲勞。

周星等人為受試者補充L-肉堿，結(jié)果顯示，在400m跑中有氧代謝供能的比例增加，糖酵解供能比例減少，運動后的血乳酸生成量明顯減少。周儆劼等人發(fā)現(xiàn)補充L-肉堿可以促進脂肪酸代謝的主要中間物質(zhì)——酮體的產(chǎn)生與利用，從而降低肌肉中糖原的分解量，并增加肌糖原儲備，L-肉堿配合有氧運動訓(xùn)練，能夠促進酮體產(chǎn)生，提高肌糖原濃度。彭麗娜等人為大鼠補充L-肉堿后，其骨骼肌線粒體ATP酶活力明顯提高，運動水平明顯增強。李潔等人發(fā)現(xiàn)，補充L-肉堿能改善大鼠骨骼肌線粒體呼吸鏈功能，抗氧化和對脂質(zhì)過氧化的耐受力，運動訓(xùn)練和L-肉堿有協(xié)同效應(yīng)。付樂等人證實，L-肉堿配合有氧耐力訓(xùn)練對超重小鼠心肌脂代謝具有良性的影響，可降低心肌脂肪酸濃度。

近年來，L-肉酸作為運動營養(yǎng)補充劑廣泛用于健身減重和緩解疲勞。研究表明，適量服用L-肉堿不會引起機體不適，但氨基酸影響L-肉堿的吸收，二者不可同時服用。L-肉堿促進脂肪代謝，具有降低體脂率的功效，有些健身人群同時攝入蛋白粉和L-肉堿，目的是提高肌肉含量，減少脂肪。在健美運動中，一部分運動方式為無氧運動，在劇烈運動中，缺血、缺氧之后，組織中脂酰輔酶A 大量積累。補充L-肉酸，可使積累的脂酰輔酶A 進入線粒體，脂肪酸的氧化更加徹底。另外，L-肉堿和丙酮酸都有加速脂肪分解的作用，具有良好的減肥效果，被用作大眾的減肥補劑。

2 存在問題和建議

運動營養(yǎng)補劑對運動員訓(xùn)練后的身體恢復(fù)和康復(fù)治療是非常必要的。目前，關(guān)于運動營養(yǎng)補劑的研究成果報道已經(jīng)相當多，但是產(chǎn)品的開發(fā)還跟不上市場的需求，所以對產(chǎn)品的研發(fā)和推廣還需深入開展，對運動營養(yǎng)補劑的有效性和使用方法需進行精細化研究，對運動員營養(yǎng)檢測的方法需進行不斷改進。