高蛋白低脂牛奶改善中等強度運動疲勞的效果研究

于曉紅，石磊，何苗，何方，段雪梅，李啟明，劉海燕，李鳴

（1.四川大學(xué)華西公共衛(wèi)生學(xué)院，成都610041；2.新希望乳業(yè)控股有限公司，成都610041）

高蛋白低脂牛奶改善中等強度運動疲勞的效果研究

于曉紅1，石磊1，何苗1，何方1，段雪梅2，李啟明2，劉海燕2，李鳴1

（1.四川大學(xué)華西公共衛(wèi)生學(xué)院，成都610041；2.新希望乳業(yè)控股有限公司，成都610041）

探索高蛋白低脂牛奶對中等強度運動疲勞有無緩解作用。選取30名健康成年人作為研究對象，隨機分為實驗組和對照組。用遞增負(fù)荷試驗確定各受試者維持中等強度運動的試驗功率，分別飲用300 mL高蛋白低脂牛奶和等量市售礦泉水后30 min后進(jìn)行1 h恒定功率蹬車運動。運動前后立即抽取靜脈血測血常規(guī)和生化指標(biāo)，并于運動前及結(jié)束后0，15，30 min時取指尖血測血糖、乳酸，用主觀體力感覺量表測定其疲勞程度，持續(xù)監(jiān)測受試者心率至運動結(jié)束后30 min。結(jié)果表明，運動開始前兩組各指標(biāo)均無統(tǒng)計學(xué)差異，運動結(jié)束后15 min和30 min時實驗組血糖下降幅度顯著低于對照組；運動結(jié)束后0 min時，實驗組乳酸、心率增加幅度顯著低于對照組，實驗組RPE評分也低于對照組，兩組運動前后血紅蛋白、尿素氮、肌酸激酶、血清滲透壓、鉀、鎂等電解質(zhì)離子等濃度比較無統(tǒng)計學(xué)差異。結(jié)論：中等強度運動前飲用高蛋白低脂牛奶有助于維持體內(nèi)較平穩(wěn)的血糖水平，恢復(fù)心率，促進(jìn)血乳酸的清除，緩解運動性疲勞，提高運動能力。

高蛋白低脂牛奶；抗疲勞；運動能力；中等強度運動

0 引言

在《全民健身計劃2016-2020》中明確指出，我國居民體育健身意識普遍增強，參加體育鍛煉的人數(shù)明顯增加，其中大多采取中等強度運動，而運動后的運動疲勞會影響居民運動熱情和降低運動能力。針對運動疲勞的市售諸多運動飲料多僅補充水和電解質(zhì)，沒有考慮機體蛋白質(zhì)的補充；現(xiàn)有研究表明蛋白質(zhì)能夠補充長時間運動時骨骼肌的能量供應(yīng)，促進(jìn)蛋白合成和肌肉增長，并能緩解中樞疲勞[1,2]，但目前蛋白質(zhì)補充型復(fù)合運動飲料的研制較少。

本研究擬用富含乳清蛋白的高蛋白低脂牛奶作為運動飲料，通過運動前后乳酸、血糖、心率、尿素氮等指標(biāo)的變化，探討高蛋白牛奶對人體運動能力的可能影響，以指導(dǎo)運動人群科學(xué)選擇運動飲品，緩解運動疲勞，提高運動能力。

1 實驗

1.1 材料

1.1.1 研究對象

選擇2015年11月至12月某高校在校大學(xué)生30名，其中男生16人，女生14人。將受試者隨機分為對照組和實驗組，每組15人，組內(nèi)性別比例一致。

納入標(biāo)準(zhǔn)：①每周進(jìn)行體育鍛煉（不含走路或代步工具）時間≥2 h；②年齡20～26周歲，身體健康，無吸煙、飲酒等不良嗜好；③體質(zhì)指數(shù)（body mass index，BMI）在18.5～23.9 kg/m2范圍內(nèi)。排除標(biāo)準(zhǔn)：①近三個月發(fā)生嚴(yán)重骨折和肌肉拉傷等影響運動能力的疾?。虎诮齻€月體質(zhì)量明顯變化（體質(zhì)量變化≥2.5 kg）；③難以耐受本研究運動強度；④肝腎功能異?；蚩崭寡撬疆惓Ｕ?；⑤近期胃腸道不適或患感染性疾病。本項目通過倫理委員會審查通過，遵照Helsinki宣言精神。所有受試者在參加本項目之前均已被告知本研究過程及相關(guān)事項，并簽署知情同意書。

1.1.2 研究材料

高蛋白低脂牛奶（300 mL/瓶，其中蛋白質(zhì)6 g/100 mL，脂肪1.2 g/100 mL）；市售某品牌礦泉水（300 mL/瓶），符合《飲用天然礦泉水標(biāo)準(zhǔn)（GB8537-2008）》的相關(guān)規(guī)定。

1.1.3 儀器

YOWZA GT B900心率監(jiān)控立式健身車作為運動器材；Polar Team 2團隊訓(xùn)練系統(tǒng)監(jiān)測心率變化；EKF便攜式血乳酸測試儀、羅氏Accu-Chek Performa（卓越型）血糖儀分別用于檢測乳酸與血糖；高性能臺秤（精度0.01 kg）、T型身高體質(zhì)量測定儀（RGZ-120-R，精度0.1 cm）分別測量身高與體質(zhì)量。

1.2 方法

1.2.1 確定運動功率

所有受試者于蹬車前佩戴心率帶，調(diào)節(jié)并適應(yīng)功率自行車5～10 min。心率平穩(wěn)后以初始負(fù)荷25W開始蹬車，以25 W/2 min遞增功率，保持轉(zhuǎn)速為55～65 r/min，受試者2 min內(nèi)心率不再增加，同時主觀感覺力竭時停止蹬車，記錄運動過程中受試者的心率和蹬車功率，計算各受試者達(dá)到中等強度運動的功率。

1.2.2 運動實驗

實驗前一周無高強度運動，以面包與豆?jié){作為早餐（排除早餐高蛋白對飲奶的影響），排空二便，早餐1 h后給予受試者300 mL高蛋白低脂牛奶或礦泉水，30 min后佩戴心率帶監(jiān)測心率，測體重，用主觀體力感覺量表[3]（The Rating of Per?ceived Exertion，RPE）對受試者評分。試驗前測指尖血血糖與乳酸，抽肘靜脈血檢測血常規(guī)及生化指標(biāo)；所有受試者以提前確定的固定功率進(jìn)行蹬車運動1 h，持續(xù)監(jiān)測心率至運動結(jié)束后30 min，每15 min進(jìn)行RPE評分；運動結(jié)束后復(fù)測體重，抽肘靜脈血復(fù)測血常規(guī)及生化指標(biāo)，運動后0，15，30 min復(fù)測乳酸、血糖及進(jìn)行RPE評分。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用SPSS 16.0軟件，所有數(shù)據(jù)用均值±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，重復(fù)測量資料采用兩因素重復(fù)測量方差分析，組間比較采用成組t檢驗，時點間比較采用差值t檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 基本資料

兩組受試者的性別、年齡、身高、體重、血糖等一般資料差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性，如表1所示。

表1 受試者的基本資料

2.2 體質(zhì)量改變

如表2所示，對照組和實驗組受試者運動前后的體重變化差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

表2 兩組受試者的體質(zhì)量比較kg

2.3 對運動疲勞的改善

從運動結(jié)束后0 min起，各時點進(jìn)行組間比較，實驗組在運動后0 min時乳酸、RPE明顯低于對組（P＜0.05）；就兩組運動后各時間點與運動前的差值比較，實驗組在運動后0min時乳酸、RPE增加幅度小于對照組（P＜0.05），運動后0，15，30 min的血糖降低程度均低于對照組；其中15 min和30 min有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。

表3 兩組受試者的血糖、乳酸與RPE比較

2.4 對運動能力的影響

2.4.1 心率改變

從運動后0 min起，各時點進(jìn)行組間比較，實驗組運動結(jié)束后0、3和15 min時心率均低于對照組，其中0 min與3 min時有統(tǒng)計學(xué)差異（P＜0.05）；而兩組運動后各時間點與運動前的差值比較，運動后0 min、3 min時有統(tǒng)計學(xué)差異（P＜0.05）。兩組心率均呈上升趨勢，實驗組的心率變化緩慢。

表4 兩組受試者的心率比較次/min

2.4.2 尿素、肌酸激酶含量

兩組相比，尿素在實驗前后無明顯變化（P＞0.05）；實驗組肌酸激酶的變化較大，且運動后實驗組高于對照組，但尚無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。見表5。

表5 兩組受試者的尿素、肌酸激酶比較mmol/L

2.4.3 血紅蛋白含量

由于男女的血紅蛋白變化范圍較大，以及考慮到男女運動能力的差異，故進(jìn)行分別比較。男性組中，實驗組的血紅蛋白升高，對照組降低，有統(tǒng)計學(xué)差異（P＜0.05）。女性組運動結(jié)束后血紅蛋白均有所升高，但無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）。

表6 兩組受試者的血紅蛋白比較g/L

2.5 血清滲透壓與電解質(zhì)含量

運動前后兩組的血清滲透壓、血清鉀、鎂和鈣均無統(tǒng)計學(xué)差異，如表7所示。

表7 兩組受試者的血清滲透壓與電解質(zhì)比較

3 討論

3.1 運動性疲勞產(chǎn)生的必要性

2014年美國運動醫(yī)學(xué)會發(fā)布的ACSM’s Guide?line for Exercise Testing and Prescription[4]中提到中等強度運動對應(yīng)的最大心率（Maximal Heart Rate，HRmax）百分比為64%～75%，因此取70%HRmax作為靶心率。該指導(dǎo)還提到最大心率的估算方法，即最大心率=208－0.7×年齡，因此本研究據(jù)此估算研究對象的最大心率。

在運動中由于能量無法充足及時的供應(yīng)，乳酸等代謝產(chǎn)物的累積，必然會出現(xiàn)運動性疲勞。1982年的第5屆國際運動生物化學(xué)會議將運動性疲勞定義為：“機體不能維持其生理過程在某一特定水平，或不能維持預(yù)定的運動強度”[5]。脫水引起體溫調(diào)節(jié)障礙所致的體溫升高、酸性代謝產(chǎn)物堆積、電解質(zhì)失衡造成的代謝紊亂、能量儲備耗竭等均可產(chǎn)生運動性疲勞[6]，使運動者難以維持運動強度，甚至停止運動。但是只有達(dá)到適度的運動疲勞，再通過營養(yǎng)物質(zhì)補充、物理方法、心理方法等恢復(fù)手段[7]，逐漸延緩疲勞的發(fā)生或減輕疲勞的程度，才能達(dá)到增強體質(zhì)和提高運動能力的目的。

3.2 高蛋白低脂牛奶改善運動疲勞的影響

中高強度運動中，糖原氧化磷酸化釋放的能量不能迅速滿足運動的需要，無氧酵解釋放能量是必需的。葡萄糖進(jìn)行無氧酵解會產(chǎn)生乳酸，乳酸濃度增加使二磷酸腺苷（adenosine diphosphate，ADP）與三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生的H+和無機磷堆積被認(rèn)為是運動產(chǎn)生疲勞的原因[8]。血乳酸恢復(fù)速度加快有利于延長運動耐力，增強運動能力[9]。實驗結(jié)束0 min時實驗組的乳酸水平顯著低于對照組，表明高蛋白低脂牛奶能夠緩解中等強度運動所致的疲勞程度。實驗組血糖的降低幅度小于對照組，提示高蛋白低脂牛奶具有持續(xù)供能、維持血糖穩(wěn)定的作用。

3.3 高蛋白低脂牛奶提升運動能力的作用

研究發(fā)現(xiàn)，相同負(fù)荷下，基礎(chǔ)心率加快且恢復(fù)時間延長，表明機體處于疲勞狀態(tài)[10]。本研究發(fā)現(xiàn)實驗組受試者的心率在運動結(jié)束后0 min和3 min的心率顯著低于對照組，提示在運動結(jié)束后實驗組受試者保持較低的心率，并且運動后3 min內(nèi)的恢復(fù)速度快于對照組，與魏冰等[11]的研究結(jié)果相同。

尿素是氨基酸代謝的產(chǎn)物，該牛奶中富含蛋白質(zhì)，易被人體消化吸收。因此，可能加快氨基酸的代謝速度，生成較多的尿素；實驗組肌酸激酶濃度高于對照組的原因可能為：①運動中機體ATP在短時間被消耗，需要肌酸結(jié)合磷酸基快速合成供能。這個過程需要肌酸激酶催化，造成實驗組肌酸激酶的水平高。提示高蛋白低脂牛奶可提供充足的能量供機體利用，滿足機體的能量需求；②在實驗組的數(shù)據(jù)中可能是由于測量偏倚或隨機誤差等原因?qū)е聜€別極值，是使實驗組肌酸激酶水平高于對照組的原因之一。

血紅蛋白（Hb）是紅細(xì)胞的主要成分，占紅細(xì)胞干重的95%左右[12]，被用來評定機體機能狀態(tài)，預(yù)測運動能力。其主要生理功能是運輸氧和二氧化碳，參與體內(nèi)的酸堿平衡調(diào)節(jié)，提高血液含氧量，增強人體耐力[13]。研究表明，中等強度運動（心率在160～170次/min之間）時，血紅蛋白值與原水平基本持平[14]。車興權(quán)[15]等人的研究顯示，添加營養(yǎng)補充劑后血紅蛋白的水平有所升高。本研究男生組的比較中，實驗組血紅蛋白升高，對照組降低，在一定程度上有助于提高機體耐力；但在女生組的比較中，兩組血紅蛋白均有所上升，可能是由于運動后機體流失水分導(dǎo)致血液濃縮，血紅蛋白濃度升高，尚需長期研究驗證。

體液平衡失調(diào)，如體液丟失，會直接影響心血管系統(tǒng)的工作能力和體溫調(diào)節(jié)能力[6]。本研究分析了電解質(zhì)和滲透壓的變化，兩組基本上差異不大，說明高蛋白低脂牛奶同樣能夠維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，保持體液平衡，防止脫水。

本次研究結(jié)果提示，在中等強度耐力運動前飲用該高蛋白低脂牛奶有助于緩解運動疲勞程度，提高運動能力。

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Anti-fatigue effect of high-protein low-fat milk on moderate-intensity exercise

YU Xiaohong1，SHI Lei1，HE Miao1，HE Fang1，DUAN Xuemei2，LI Qiming2，LIU Haiyan2，LI Ming1
(1.West China School of Public Health,Sichuan University，Chengdu 610041，China；2.New Hope Dairy Holdings Co.,Ltd，Chengdu 610041，China)

Objective:to explore the anti-fatigue effects of high-protein low-fat milk after moderate-intensity exercise.Methods:30 healthy adults were randomly divided into experimental group and control group.Before the exercise,the power of moderate intensity exer?cise for each subject was determined by increasing load test.Experimental group drunk 300ml high-protein low-fat milk,while the control group had the same amount of mineral water.After 30 minutes,one-hour pedaling movement was proceeded which was constant power load.The biochemical and routine blood index were collected before and after the exercise,blood lactic acid and glucose through fingertip blood were determined before exercise and every 15 minutes after exercise,heart rate was monitored until 30 minutes after the experiment, and fatigue degree were evaluated by the Rating of Perceived Exertion every 15 minutes.All the data would be compared between two groups in different time.Results:Each index is not statistically different before the exercise(P＞0.05).The decrease in blood glucose from ex?perimental group is lower significantly than control group(P＜0.05)in 15th minute and 30th minute after exercise.The increase in blood lac?tate and heart ratio and the score of RPE from experimental group are lower significantly than control group(P＜0.05)in 0 minute after exer?cise.There are no obvious changes in hemoglobin,urea,creatine kinase,serum osmolality,potassium,magnesium and other electrolyte ions in two groups.Conclusion:The results show that the ingestion of high-protein low-fat milk before the moderate-intensity sport effectively contribute to maintaining blood glucose and recovering of heart rate.It can also help to promote the blood lactic acid removal,relieve fatigue and improve exercise capacity.

High-protein low-fat milk;anti-fatigue;physical ability;moderate-intensity sport

TS252.1

A

1001-2230（2017）05-0016-03

2016-10-10

于曉紅（1992-），女，碩士研究生，研究方向為疾病與營養(yǎng)。

李鳴