單一蛋白源對(duì)大鼠運(yùn)動(dòng)能力影響的研究

任廣旭 張鴻儒 伊素芹 王 靖

（農(nóng)業(yè)部食物與營(yíng)養(yǎng)發(fā)展研究所，北京 100081）

單一蛋白源對(duì)大鼠運(yùn)動(dòng)能力影響的研究

任廣旭 張鴻儒 伊素芹 王 靖

（農(nóng)業(yè)部食物與營(yíng)養(yǎng)發(fā)展研究所，北京 100081）

將24只wistar大鼠隨機(jī)分成對(duì)照組、乳清蛋白組、酪蛋白組以及大豆蛋白組，開(kāi)展連續(xù)5周的運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)干預(yù)實(shí)驗(yàn)。運(yùn)動(dòng)后，通過(guò)灌胃的方式將相應(yīng)的等量蛋白灌入大鼠體內(nèi)。每周記錄大鼠體重、拉力以及力竭時(shí)間。結(jié)果表明運(yùn)動(dòng)干預(yù)后，第7周各組大鼠體重沒(méi)有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，乳清蛋白組的平均力竭時(shí)間顯著高于對(duì)照組，大豆蛋白組的平均拉力顯著高于對(duì)照組和酪蛋白組，乳清蛋白和酪蛋白組平均拉力相似。

大豆分離蛋白 乳清蛋白 酪蛋白 拉力 力竭時(shí)間

乳清蛋白是一種優(yōu)質(zhì)蛋白，氨基酸組成齊全且與人體的模式相似[1，2]，具有可溶性好、易吸收的特點(diǎn)，富含生物活性物質(zhì)和支鏈氨基酸，被稱(chēng)為“快蛋白”。酪蛋白是重要的氨基酸來(lái)源，參與礦物質(zhì)的運(yùn)輸，在體內(nèi)能夠水解成小分子的活性物質(zhì)[4]。大豆蛋白是優(yōu)質(zhì)的植物蛋白，含有豐富的谷氨酰胺和精氨酸[5]，谷氨酰胺具有多種免疫調(diào)節(jié)功能[6]；精氨酸是合成蛋白質(zhì)、膠原物質(zhì)脯氨酸和羥脯氨酸的前體，調(diào)節(jié)體內(nèi)代謝和免疫能力[7]。

補(bǔ)充適量的蛋白粉能有效地提高健康狀況[9]，蛋白營(yíng)養(yǎng)干預(yù)可以增加肌肉蛋白合成，改善肌肉蛋白合成指標(biāo)[10]。由于大豆蛋白、乳清蛋白及酪蛋白都屬于完全蛋白[11]，但這些單一蛋白源的消化降解速率不同。那么，這些具有不同消化速率的單一蛋白源，如何在生理狀態(tài)下改善機(jī)體的運(yùn)動(dòng)能力，目前尚不清楚。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)建立大鼠負(fù)重游泳運(yùn)動(dòng)模型[12]，探究不同蛋白源對(duì)運(yùn)動(dòng)能力的影響。

1 材料和方法

1.1 主要材料

大豆分離蛋白：采購(gòu)于山東禹王集團(tuán)，干蛋白含量＞90%。乳清蛋白：采購(gòu)于美國(guó)Hilmar，干蛋白質(zhì)含量94.6%。酪蛋白：采購(gòu)于美國(guó)sigma，干蛋白含量＞90%。SPF級(jí)維持飼料。

1.2 動(dòng)物分組

SPF級(jí)雄性Wistar大鼠（6周齡）24只（北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限公司），體重（g）214.03±5.38。大鼠飼養(yǎng)采用IVC飼養(yǎng)系統(tǒng)[13]，光照周期12h，嚴(yán)格依照《中國(guó)動(dòng)物食用指南》。

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

首先對(duì)大鼠進(jìn)行為期1周的適應(yīng)性飼養(yǎng)，SPF級(jí)大鼠維持飼料按照20g/只/天的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行飼喂，自由飲水。實(shí)驗(yàn)期（第二周到第六周）每周測(cè)量大鼠體重、拉力以及力竭時(shí)間。日常按照2/3力竭時(shí)間進(jìn)行普通游泳訓(xùn)練，運(yùn)動(dòng)后對(duì)大鼠進(jìn)行灌胃（200mg/2ml），等氮飼養(yǎng)。第七周對(duì)體重，拉力及力竭時(shí)間進(jìn)行終點(diǎn)檢測(cè)。力竭時(shí)間測(cè)定采用雙盲法。

1.4 數(shù)據(jù)獲取

體重稱(chēng)量：把大鼠放在塑料盒里置于電子天平上，表讀數(shù)維持3s不變立即記錄大鼠體重。拉力測(cè)量：把大鼠水平放置在抓力測(cè)定儀上，抓住尾部輕輕向后拉動(dòng)，待大鼠用力抓住拉力板時(shí)應(yīng)及時(shí)向后拉動(dòng)，均勻用力，致使爪子松動(dòng)，大鼠滑動(dòng)，記錄大鼠的最大抓力。每只大鼠測(cè)量3次拉力后取平均值。力竭時(shí)間測(cè)量：采用一次性力竭游泳模型，大鼠尾部捆綁其體重10%的鉛皮后放入水溫25℃的水桶中負(fù)重游泳，游泳過(guò)程中保證其尾部始終不會(huì)觸碰到水桶底部，并使大鼠不能趴伏水桶壁，記錄大鼠力竭時(shí)間。力竭判斷標(biāo)準(zhǔn)：大鼠全身沉入水中超過(guò)10s不能浮出水中，可以判斷為力竭，立刻記錄力竭時(shí)間[14]。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析均采用Graph Pad Prism 5，單因素方差分析，P＜0.05為顯著差異，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 大鼠體重

連續(xù)5周的運(yùn)動(dòng)后營(yíng)養(yǎng)干預(yù)，各組間的大鼠體重在第二周和第七周沒(méi)有顯著地差異。第二周，對(duì)照組、乳清蛋白組、酪蛋白組以及大豆分離蛋白組的平均體重（克/g）分別為214.83±6.18（g）、212.67±6.25（g）、214.5±3.33（g）、216.33±5.68（g）。第七周，體重分別為351.17±24.11（g）、358.83±16.79（g）、348.67±23.65（g）、330±13.4（g）。隨著周齡的增長(zhǎng)，大鼠體重從第二周到第七周不斷增加，但是各組之間沒(méi)有表現(xiàn)出顯著差異。

2.2 大鼠拉力

第二周，大鼠拉力（牛/N）沒(méi)有表現(xiàn)出顯著地統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，對(duì)照組、乳清蛋白組、酪蛋白和大豆蛋白組平均拉力為939.5±88.82（N）、995.75±70.33（N）、1070.23±71.8（N）、952.71±105.29（N）。第七周，各組拉力出現(xiàn)不同程度的增長(zhǎng)，分別為1681.29±97.15（N）、1730.21±149.69（N）、1704.25±112.03（N）、1882.21±58.36（N）。干預(yù)組平均拉力高于對(duì)照組，大豆蛋白組顯著地高于對(duì)照組和酪蛋白組，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。乳清蛋白與酪蛋白沒(méi)有顯著差異，平均值相似。如圖1所示。

圖1 大鼠第二、七周拉力

2.3 大鼠力竭時(shí)間

大鼠在運(yùn)動(dòng)后灌胃相應(yīng)的等量蛋白質(zhì)。第二周，力竭時(shí)間（秒/s）沒(méi)有顯著差異，對(duì)照組、乳清蛋白組、酪蛋白組、大豆分離蛋白：939.5±88.82（s）、995.75±70.33（s）、1070.23±71.8（s）、952.71±105.29（s）。第七周，力竭時(shí)間依次為91.8±14.0（s）、116.8±12.8（s）、104.0±15.8（s）、104.5±12.6（s）。干預(yù)組的平均時(shí)間高于對(duì)照組，乳清蛋白組最高，且與對(duì)照組有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。酪蛋白組和大豆蛋白組平均時(shí)間近似相等，如圖2所示。

圖2 大鼠第二、七周力竭時(shí)間

3 討論

持續(xù)5周的運(yùn)動(dòng)后營(yíng)養(yǎng)干預(yù)。第七周，四組大鼠的體重都隨著周齡的增長(zhǎng)而增加，且各組間沒(méi)有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。表明三種單一蛋白原都不會(huì)導(dǎo)致大鼠體重的明顯改變。乳清蛋白、酪蛋白和大豆蛋白具有不同的吸收消化速率，消化速率高的蛋白利用率高，消化速率低的蛋白利用率低。[15]肌肉是蛋白質(zhì)的載體，在疲勞應(yīng)激狀態(tài)和疾病狀態(tài)下，為機(jī)體提供蛋白質(zhì)。因此肌肉蛋白的合成對(duì)維持機(jī)體蛋白的平衡至關(guān)重要。

本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，大豆蛋白能夠在一定程度上提高大鼠的平均拉力，表明大豆蛋白的攝入也能在一定程度上改善肌肉的運(yùn)動(dòng)能力。在我們的實(shí)驗(yàn)體系下，乳清蛋白組在拉力測(cè)試中沒(méi)有表現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢(shì)。而乳清蛋白組的力竭時(shí)間與對(duì)照組相比有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，乳清蛋白可以調(diào)節(jié)肝臟內(nèi)糖原和酶的活性[16]，有可能促進(jìn)了大鼠的體力恢復(fù)，延長(zhǎng)力竭時(shí)間。酪蛋白和大豆蛋白對(duì)力竭時(shí)間的提升沒(méi)有顯著差異，可能是兩組蛋白與乳清蛋白相比，蛋白利用率較低。

4 總結(jié)

運(yùn)動(dòng)后，單一蛋白源的攝入對(duì)大鼠的運(yùn)動(dòng)能力有著一定程度的提升，大豆蛋白顯著地提升拉力，乳清蛋白顯著提高平均力竭時(shí)間。乳清蛋白、酪蛋白、大豆蛋白對(duì)體重沒(méi)有顯著影響。

[1]孫煒，趙效國(guó).乳清蛋白在運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)中的功能特性和作用[J].氨基酸和生物資源，2012，（2）：69-71.

[2]張久龍，肖洪亮，韓光毅，等.乳清蛋白研究進(jìn)展與應(yīng)用[J].食品安全導(dǎo)刊，2016，（3）：106-107.

[4]Michele J. Sadler，Nicholas Smith.β-酪蛋白與嬰幼兒生長(zhǎng)和發(fā)育[J].臨床兒科雜志，2014，（2）：198-200.

[5]楊桃.破解“非動(dòng)物蛋白不可”的運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)誤區(qū)[J].食品與生活，2016，（1）：56-57.

[6]彭飛，牛麗芬.谷氨酰胺運(yùn)動(dòng)補(bǔ)劑的研發(fā)及其功能分析[J].食品研究與開(kāi)發(fā)，2016，（23）：175-178.

[7]曹艷霞.補(bǔ)充精氨酸對(duì)力竭性運(yùn)動(dòng)后氨代謝與免疫功能的影響[J].西北大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，（4）：606-610.

[8]劉珊珊，敖靜，謝寧寧，等.酪蛋白抗氧化肽的胃腸消化穩(wěn)定性研究[J].中國(guó)食品學(xué)報(bào)，2014，（2）：47-54.

[9]鄧紅，李潔瑩，甘雨，等.蛋白質(zhì)粉對(duì)老齡大鼠抗衰老作用的研究[J].營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào)，2013，（4）：361-364.

[10]李春微，于康.營(yíng)養(yǎng)干預(yù)對(duì)老年人肌肉蛋白合成的影響：系統(tǒng)綜述[J].中華健康管理學(xué)雜志，2017，11（1）：34-39.

[11]龍國(guó)徽.大豆蛋白的結(jié)構(gòu)特征與營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的關(guān)系[D].吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，2015.

[12]袁望舒，陳麗霞，金光，等.負(fù)重游泳運(yùn)動(dòng)對(duì)膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎大鼠關(guān)節(jié)軟骨及運(yùn)動(dòng)能力的影響[J].中國(guó)康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志，2014，（1）：14-19.

[13]孔利佳，盧笑叢，孫凡中，等.相對(duì)潔凈環(huán)境下使用IVC系統(tǒng)長(zhǎng)期飼養(yǎng)SPF級(jí)大鼠的效果觀察[J]. 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)，2008，（6）：24-28.

[14]齊陽(yáng).中鏈三酰甘油對(duì)力竭游泳小鼠抗疲勞的作用研究[D].第二軍醫(yī)大學(xué)，2013.

[15]Tang J E，Moore D R，Kujbida G W ，et al. Ingestion of whey hydrolysate，casein，or soy protein isolate：effects on mixed muscle protein synthesis at rest and following resistance exercise in young men[J]. 2009，107（3）：987-992.

[16]常翠青.乳清蛋白在運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)方面的作用[J].中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng)，2008，（12）：50-52

∶農(nóng)業(yè)部食物與營(yíng)養(yǎng)發(fā)展研究所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)基金（1610422016003和1610422017007）