張東海，蘇文斌，蘭瑞家

（1.廊坊師范學(xué)院體育學(xué)院，河北廊坊065000；2.廊坊師范學(xué)院化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，河北廊坊065000）

第三代運動飲料-天然產(chǎn)物添加型運動飲料的研究進(jìn)展

張東海1，蘇文斌2，蘭瑞家2

（1.廊坊師范學(xué)院體育學(xué)院，河北廊坊065000；2.廊坊師范學(xué)院化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，河北廊坊065000）

現(xiàn)代運動飲料不僅要滿足專業(yè)運動員需求，還要滿足普通運動人群的需求。第一代運動飲料以添加水、碳水化合物、電解質(zhì)為主，第二代運動飲料在第一代運動飲料基礎(chǔ)上添加了維生素、氨基酸等功能物質(zhì)，而第三代運動飲料則是充分利用生物技術(shù)的發(fā)展成果，將諸多天然產(chǎn)物的提取物添加到第二代運動飲料中，形成了品種豐富、風(fēng)味獨特且功能更全的多種飲料。本文列舉了第三代運動飲料中經(jīng)常添加的一些天然產(chǎn)物，并對開發(fā)第三代運動飲料提出了建議和展望。

運動飲料，天然產(chǎn)物，營養(yǎng)成分

運動飲料是指營養(yǎng)素及其含量能適應(yīng)運動或體力活動人群的生理特點，能為機體補充水分、電解質(zhì)和能量，可被迅速吸收的飲料[1]。運動飲料常含有水、糖類、電解質(zhì)三種成分，有些還加入了其他營養(yǎng)素，如維生素類、氨基酸類或其他一些功能成分。一般稱前者為第一代運動飲料，以脈動、激活、尖叫為代表，后者為第二代運動飲料，市場上以紅牛、葡萄適、力保健、日加滿等為代表[2]。后續(xù)研究在第二代運動飲料的基礎(chǔ)上加入功能性的植物提取物，從而開發(fā)出第三代運動飲料-天然產(chǎn)物添加型運動飲料。目前，第三代運動飲料尚處于起步階段，本文列舉了一些第三代運動飲料中常見添加的天然產(chǎn)物活性成分，以期為開發(fā)人員提供一定的借鑒。

1 運動飲料的一般營養(yǎng)成分

1.1 糖類

糖類是運動時肌肉的主要能源物質(zhì)，在體內(nèi)的來源有血糖、肌糖原和肝糖原。運動時肌糖原會大量消耗，引起肌肉對血糖的提取增加，從而引起人體的血糖下降，此時若不及時補充糖分，工作肌肉會乏力，而且會使大腦對運動的協(xié)調(diào)能力減弱，造成運動時反應(yīng)遲鈍，產(chǎn)生疲勞感。

運動飲料中添加的糖類主要有葡萄糖、蔗糖、果糖以及低聚糖[3]等。根據(jù)運動營養(yǎng)學(xué)的研究，4%～6%的糖濃度比較適合運動飲料。而不同種類碳水化合物的復(fù)合，能控制血糖上升速度，延長供能時間，克服回躍性低血糖反應(yīng)，改善滲透壓使飲料更易達(dá)到等滲狀態(tài)。大量實驗結(jié)果表明，蔗糖、低聚麥芽糖和果糖按照一定比例復(fù)配使用，不僅能滿足運動飲料的需求，且由于果糖釋放速度最快，蔗糖其次，低聚麥芽糖最慢，使糖分的補充時間延長。果糖的加入不僅使飲料的果香更加飽滿，改善和消除運動飲料中礦物質(zhì)和鹽帶來的不良口味，使運動飲料口味更可口。

1.2 電解質(zhì)

運動中汗液的流出會使人體內(nèi)大量電解質(zhì)流失，可能造成離子代謝紊亂。運動出汗之后，若只補充大量水分會引起明顯多尿、脫水、血漿滲透壓下降等現(xiàn)象，因此需補充適量的電解質(zhì)，其補充量為丟失量的150%～200%。而人體排出的汗液主要電解質(zhì)包括K+、Na+、Mg2+、Ca2+及Cl-等，為此一般在運動飲料中添加KCl、NaCl、CaCO3、MgCO3等電解質(zhì)。

1.3 其他成分

運動飲料中除了含有水、糖、電解質(zhì)外，還含有一些功能性物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、多肽等。目前市場上供能物質(zhì)主要是碳水化合物，但國外較多研究表明，蛋白質(zhì)和碳水化合物相結(jié)合，其在運動后的恢復(fù)效果比單純用碳水化合物對肝糖原的快速恢復(fù)更為有效。近年來，大豆多肽由于具有高營養(yǎng)、易吸收等性能，逐漸替代蛋白質(zhì)和氨基酸，成為運動中和運動后快速補充的氮源[4]。維生素在運動飲料中的作用主要是抗氧化劑，常添加的維生素有維生素E和維生素C，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(fù)配效果比單一使用效果好，胡國鵬[5]采用槲皮素代替維生素研究其對自行車運動員的運動能力的影響，結(jié)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。

2 天然產(chǎn)物活性成分在第三代運動飲料中的應(yīng)用

2.1 蔬菜水果類

2.1.1 甜菜汁 甜菜中含有運動飲料所需的水、碳水化合物、維生素、鉀、鈉、鎂、鐵等礦物質(zhì)，同時具有清熱解毒、緩解腹脹、調(diào)節(jié)新陳代謝、軟化血管等作用。最新發(fā)現(xiàn)飲用甜菜汁可以快速提升精力和增加耐力，對運動量大的運動員和體力虛弱的老人效果特別明顯，張美娜等[6]以甜菜汁為原料，經(jīng)過預(yù)處理、調(diào)配等工藝研制出甜菜汁運動飲料，其最佳配方為甜菜汁2.8%、羧甲基纖維素鈉0.1%、食鹽0.1%、檸檬酸0.07%、白砂糖3.46%、葡萄糖0.87%、β-環(huán)糊精0.15%、抗壞血酸0.07%。該產(chǎn)品口感良好，組織穩(wěn)定，經(jīng)檢測其理化指標(biāo)和微生物指標(biāo)均符合運動飲料的要求。甜菜汁添加型飲料具有營養(yǎng)豐富，口感好，濕潤解渴等特點，可有效增強耐力，適合于比拼耐力的體育項目如長跑、山地自行車比賽及長距離游泳等項目，但對重量型或技巧型體育項目的運動員，添加的意義不大。另外，對于甜菜汁添加型運動飲料的儲存條件[7]，需要進(jìn)行更深層次的研究。

2.1.2 刺葡萄 刺葡萄是中國重要的野生葡萄資源之一，廣泛分布于我國湖南、湖北、江西、貴州、四川、河南、浙江、江蘇、安徽和云南等地，富含糖、氨基酸、蛋白質(zhì)、維生素、有機酸、礦物質(zhì)以及原花青素和白藜蘆醇等營養(yǎng)成分和生理活性物質(zhì)，其中原花青素是自然界中廣泛存在的一類多酚化合物的總稱，是清除自由基的強抗氧化劑，其抗氧化、清除自由基的能力是VE的50倍、VC的20倍，它能防治80多種因自由基引起的疾病，還具有改善人體微循環(huán)功能。白藜蘆醇是一類主要存在于葡萄、藜蘆、虎杖等植物中的多酚類化合物，具有很強的抗氧化作用，對機體特異性免疫和非特異性免疫功能都有調(diào)節(jié)作用。據(jù)報道，刺葡萄汁中的原花青素和白藜蘆醇含量分別達(dá)3147、0.27μg/m L，顯著高于其他葡萄汁。蔣輝等[8]將刺葡萄運動飲料、“佳得樂”冰橘味運動飲料以及生理鹽水分別灌胃小鼠，連續(xù)灌胃20d后，進(jìn)行小鼠負(fù)重游泳實驗。結(jié)果表明：刺葡萄運動飲料能顯著延長小鼠游泳時間，且對小鼠的生理臟器無損害性改變，說明此飲料安全無毒。同時，通過對小鼠運動后丙二醛含量和超氧化物歧化酶含量的檢測，發(fā)現(xiàn)丙二醛含量明顯減少，超氧化物歧化酶含量顯著增加，證明刺葡萄運動飲料具有增強小鼠的抗氧化能力，消除運動性疲勞的功能。由于刺葡萄出汁較其他類葡萄高，可達(dá)61.5%，因此非常適合制作運動飲料。但在制作過程中，需解決產(chǎn)生沉淀和顏色褐變等問題，晉艷曦等[9]對葡萄汁生產(chǎn)過程中如何解決葡萄汁澄清的工藝進(jìn)行了綜述，主要包括物理澄清法、化學(xué)澄清法和生物學(xué)澄清法三類，刺葡萄運動飲料開發(fā)者可結(jié)合產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)環(huán)保性等選擇使用。

2.1.3 龍眼汁 龍眼是亞熱帶名優(yōu)水果，具有開胃健脾、補虛益智等功效，現(xiàn)代藥理學(xué)研究表明，龍眼還具有抗癌、抗衰老和免疫調(diào)節(jié)等作用。文良娟等[10]以龍眼為主要原料，設(shè)計了龍眼澄清、混濁果汁飲料的工藝。徐玉娟等[11]以龍眼汁和三華李汁為主要原料經(jīng)復(fù)配生產(chǎn)了一種復(fù)合果汁運動飲料，結(jié)果表明：當(dāng)龍眼汁為30%、三華李為20%時，生產(chǎn)的復(fù)合龍眼果汁綜合評價質(zhì)量最好。在龍眼汁添加的運動飲料制作過程中，龍眼汁的制備是關(guān)鍵技術(shù)，尤其是龍眼汁的澄清工藝，莫樹平等[12]比較了自然澄清法、明膠-單寧法、海藻酸鈉-碳酸鈣法、聚乙烯聚吡咯烷酮（PVPP）法、甘草浸提液浸提法、甲殼素澄清法、冷凍澄清法7種方法對龍眼果汁的澄清效果，發(fā)現(xiàn)PVPP法和海藻酸鈉-碳酸鈣法效果較好。

2.2 五谷雜糧類

2.2.1 綠豆 綠豆是一種藥食兼用的谷物，具有清熱、消暑、解毒、保肝和降低血脂、膽固醇，軟化血管等功效。綠豆富含蛋白質(zhì)，且氨基酸種類豐富，其中人體必需的氨基酸賴氨酸含量高達(dá)6.9%。綠豆中還含有豐富的膳食纖維、碳水化合物、維生素、微量元素及鞣質(zhì)、香豆素、生物堿、皂甙和黃酮類化合物等生物活性物質(zhì)[13]。劉愛萍等[14]研究了綠豆運動飲料對疲勞的延緩作用，通過對小鼠負(fù)重游泳實驗，結(jié)果表明：綠豆運動飲料可顯著地延長小鼠負(fù)重游泳時間，增加肝糖原儲備量，對小鼠在安靜狀態(tài)下的血乳酸積累具有明顯的抑制作用，對小鼠血清尿素含量無影響，具有一定緩解體力疲勞作用。由于綠豆運動飲料具有清熱解暑作用，適合運動量大的體育項目的運動人群使用或者在溫度較高的季節(jié)飲用，而且綠豆運動飲料糖含量偏少，因此要制作綠豆運動飲料，常與其他物質(zhì)如雪耳、百合、白砂糖或蜂蜜制成復(fù)合型運動飲料[15-16]。

2.2.2 黑米皮 黑米種皮富集有大量純天然的黑米色素，研究結(jié)果表明，黑米色素具有很強的清除自由基和抗氧化、抗炎、抗癌等功效，是開發(fā)純天然抗氧化劑的優(yōu)質(zhì)來源。黑米種皮富含蛋白質(zhì)、脂肪、粗纖維、礦物質(zhì)、維生素等人體必需的營養(yǎng)素和黃酮類物質(zhì)、二十八烷醇等抗疲勞成分，是運動營養(yǎng)因子的“天然營養(yǎng)源”[17]。張名位等[18]以成年雄性SD大鼠為研究對象，測定了不同劑量的黑米皮提取物對高脂飼料誘導(dǎo)的大鼠血脂水平、血清和肝臟中總抗氧化能力、抗氧化酶活性及脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛含量的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：攝入黑米皮提取物后高脂血癥大鼠血脂水平和動脈粥樣硬化指數(shù)均較高脂模型組顯著降低，血清氧化低密度脂蛋白抗體滴度顯著下降，脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛的生成量也相應(yīng)地減少；而血清和肝臟中抗氧化酶活性顯著增強。鄧文輝等[19]對黑米皮的乙醇提取液進(jìn)行了濃縮沉淀和脫脂純化等研究，在此基礎(chǔ)上選擇蔗糖、檸檬酸、氯化鈉和牛磺酸對黑米皮濃縮液進(jìn)行了運動飲料的配方研究，結(jié)果表明：黑米色素5倍濃縮液30m L/L、蔗糖80g/L、檸檬酸2g/L、氯化鈉0.8g/L、?；撬?.35g/L的配方，綜合評價最好，且理化指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 中草藥類

2.3.1 枸杞 枸杞具有堅筋骨、補精氣諸不足、明目安神、令人長壽等功效?，F(xiàn)代藥理學(xué)認(rèn)為枸杞多糖是枸杞中主要有效成分之一，具有增強機體免疫力、抗腫瘤、抗衰老、降血脂、降血糖、抗疲勞、護(hù)肝、防輻射、抗缺氧等功能[20-21]。葉瑞洪等[22]采用熱水浸提法提取枸杞提取液，并將枸杞提取液與氨基酸、維生素等原料復(fù)配，制成復(fù)合營養(yǎng)素飲料。實驗結(jié)果表明最佳的復(fù)合營養(yǎng)素運動飲料配方為：枸杞提取液250m L/L、糖量80g/L、檸檬酸量1g/L、氯化鈉0.5g/L，天冬氨酸0.593g/L、甘氨酸0.841g/L、纈氨酸0.255g/L、賴氨酸0.400g/L、異亮氨酸0.225g/L，維生素B60.010g/L、維生素B 120.0002g/L、維生素C 1.5g/L。Zhao chao等[23]采用超聲強化的亞臨界水作為提取介質(zhì)，枸杞多糖的提取率顯著提高。

2.3.2 高山紅景天 高山紅景天系景天科多年生草本植物，它含有10種有機酸、11種酚類化合物、5種香豆素和內(nèi)酯、4種肉桂醇和肉桂酰苷、3種萜類、2種植物甾醇，同時含有常量的鉀、鎂、鈣、鈉等元素，其有效成分主要是紅景天甙和酪醇，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)證明：紅景天甙具有益氣強身，提高機體對各種刺激的穩(wěn)定性，使中樞神經(jīng)興奮和適應(yīng)原樣的作用[24]。陳宇飛等[25]以瓜拉納和高山紅景天的提取液為原料，配以果葡糖漿和蜂蜜，研制出了風(fēng)味獨特的運動飲料，其主要配方為：瓜拉納提取液20%，高山紅景天提取液8%，果葡糖漿8%，蜂蜜2%，黃原膠0.018%，異抗壞血酸鈉0.02%，山梨酸鉀0.02%。但此瓜拉納提取液中含有咖啡因等興奮劑，專業(yè)運動員應(yīng)慎用。Bi Hui-m in等[26]采用超高壓的提取方式提取紅景天中的紅景天苷，提取率大為提高。

2.3.3 紅花 紅花是衛(wèi)生部公布的既是食品又是藥品的植物，對人體無毒副作用。紅花的主要成分為紅花黃色素、紅花醌、紅花苷等。此外，還含有少量油酸、亞油酸、亞麻酸等脂肪酸以及黃酮類化合物、氨基酸和多糖?，F(xiàn)代科學(xué)研究表明，紅花有抗疲勞、耐缺氧、增加冠脈流量、改善微循環(huán)的功效[27]。因此，將紅花應(yīng)用于運動飲料有重要的意義。鞠國泉等[28]以紅花提取液配以電解質(zhì)、維生素、糖、香料等研制的運動飲料，經(jīng)小鼠負(fù)重游泳實驗表明，此運動飲料能明顯降低血乳酸的含量，具有消除運動引起的肌肉疲勞、增強耐力和抗缺氧的功效。在生產(chǎn)紅花運動飲料的過程中，紅花提取液的綠色提取工藝也是開發(fā)者需要考慮的難題，超臨界流體萃取工藝[29]不失為一個不錯的選擇，但成本稍高。

3 第三代運動飲料選用特點及要求

3.1 考慮運動項目的特點

不同項目的運動員對營養(yǎng)需求不完全一樣。如極限與極限下強度的運動項目，即短跑和中跑等運動，熱能主要是由ATP、CP和糖的無氧酵解供應(yīng)，短時間內(nèi)形成大量的酸性代謝產(chǎn)物。對這類運動員，應(yīng)供給能滿足機體ATP和CP迅速再合成并減少體液酸化趨向的含糖、維生素及磷、鐵、鎂等無機鹽的飲料，如甜菜汁飲料；對于長時間低強度的運動項目，如馬拉松等，運動員的總熱能消耗極大，中樞神經(jīng)系統(tǒng)疲勞，酶的活力降低，在運動的后階段，代謝的穩(wěn)定性又一次破壞，肝糖元含量下降，磷脂的合成抑制，并可產(chǎn)生一時性的肝脂肪浸潤。這種運動恢復(fù)慢，運動員應(yīng)補充含糖和有一定的蛋白質(zhì)、維生素、磷脂的飲料，并含有一定的抗氧化劑，如紅花、刺葡萄的運動飲料與低聚糖、大豆多肽復(fù)配就能起到很好的緩解運動疲勞、增強耐力的作用。

3.2 運動飲料的補充應(yīng)適量

機體對任何物質(zhì)的需要有一定的限量，即使是無毒無副作用的物質(zhì)也要適量。攝入太少，起不到補充作用，但補充太多，也會適得其反，甚至產(chǎn)生副作用。以運動飲料中電解質(zhì)的補充來說，運動中，電解質(zhì)會隨著汗液和尿液而排出體外。運動時間長，強度大，電解質(zhì)丟失就越多。因此，在運動中和運動后可根據(jù)不同的運動項目適量補充18～59mmol/L的含鈉運動飲料，不僅可補充丟失的水分和電解質(zhì)，而且有助于防止或延遲運動性疲勞的發(fā)生，對提高運動成績有明顯效果。但是，如果鈉攝入量過多，會增加高血壓、中風(fēng)、心血管疾病、胃癌、骨質(zhì)疏松等疾病的風(fēng)險。所以GB 15266-2009規(guī)定了運動飲料中鈉的含量在50～1200mg/L，鉀的含量在50～250mg/L。

3.3 補充時機應(yīng)適宜

由于運動時體內(nèi)各種物質(zhì)的代謝速度有差異，人體對各種運動飲料中營養(yǎng)素的吸收速度有差異，所以，運動飲料的補充時機非常重要。一般來說，運動前，可補充適量的水和低聚糖，增加肌糖原、肝糖原儲備并能補充運動中出汗所丟失的水分。有些運動飲料可促進(jìn)血液循環(huán)，增加體表溫度，類似有熱身作用，可在運動前服用。運動中，根據(jù)運動強度和出汗量，一般每15～20min補充125～250m L運動飲料，及時補充血糖，延長運動時間，延緩疲勞發(fā)生。運動時間不到1h的運動中，可適量減少電解質(zhì)的攝入量，但運動時間超過1h后，就必須及時補充含電解質(zhì)的運動飲料。運動后，為減少乳酸的堆積和運動疲勞，也應(yīng)及時補充運動飲料。運動結(jié)束后，前2h是肌糖原合成的最佳時機，運動后及時補充糖可使消耗的肌糖原迅速重新合成，有利于體能恢復(fù)。另外，堿性電解質(zhì)也可減少乳酸的堆積。且在補充時采用少量多次的原則。一般運動中每丟失1kg體重，至少補充運動飲料1L。

4 展望

第三代運動飲料現(xiàn)還處于發(fā)展初期，仍存在著諸多問題。首先，諸多研究者都在第二代運動飲料的基礎(chǔ)上添加各種天然產(chǎn)物的提取物，但由于天然產(chǎn)物的提取物成分復(fù)雜，這些復(fù)雜成分是否與第二代飲料中的功能成分發(fā)生相互作用仍缺乏系統(tǒng)的研究；其次，開發(fā)的第三代運動飲料多以受試者的感官評價為指標(biāo)，缺乏對運動飲料功能成分與運動能力關(guān)系的研究；最后，第三代運動飲料的開發(fā)仍不能體現(xiàn)性別、年齡、運動量大小的差異，需開發(fā)適應(yīng)不同性別、年齡、運動量大小以及不同口味的一系列運動飲料，從而滿足各種運動人群的需要。隨著研究的深入，生物提取技術(shù)的快速發(fā)展，天然產(chǎn)物的活性成分必然越來越廣泛的加入到第三代運動飲料中，相信第三代運動飲料會迅速打開市場，滿足各種不同消費者需要。

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The third generation of sports drinks research progress in additive，type of sports drinks w ith natural products

ZHANG Dong-hai1，SUWen-bin2，LAN Rui-jia2
（1.Faculty of Physical Education，Lang Fang Teachers’College，Langfang 065000，China；2.Faculty of Chemistry and Material Science，Lang Fang Teachers’College，Langfang 065000，China）

Modern sports d rink w ill not only meet the needs of p rofessional athletes，but also need to meet the needs of some ordinary peop le who love sports.Sports d rink of first generation mainly contained water，carbohyd rates and elec trolyte.Some functionalmaterials such as vitam in and am ino acid were added to the sports d rink of first generation，which formed the sports d rink of second generation.On the base ofmaking use of the result of biological technology，the sports d rink of third generation contained many natural p roducts which had the characteristic of various kinds，unique flavor，and more function.Some natural p roducts which were added to the sports d rink of third generation were listed in this paper.Some recommendations to develop the sports d rink of third generation were also given here.

sports d rink；naturalp roduct；nutrition com ponent

TS275.4

A

1002-0306（2014）18-0387-04

10.13386/j.issn1002-0306.2014.18.079

2014－04－28

張東海（1966-），男，碩士研究生，副教授，研究方向：體育教學(xué)與訓(xùn)練學(xué)。

河北省高等教育教學(xué)改革項目（2012GJJG107）。