3種運(yùn)動(dòng)飲料對(duì)小白鼠補(bǔ)水能力的比較

阿不里米提·哈斯木---- --

(新疆交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 831401)

運(yùn)動(dòng)(尤其是長時(shí)間的運(yùn)動(dòng))過程中攝入運(yùn)動(dòng)飲料會(huì)增加耐疲勞時(shí)間[1-2]，減少完成預(yù)定任務(wù)所需的時(shí)間，或者增加在固定時(shí)間內(nèi)的工作量[3]，這些因素共同作用，表現(xiàn)為整體運(yùn)動(dòng)性能的提高。長時(shí)間運(yùn)動(dòng)，人體糖原儲(chǔ)備的耗盡和脫水會(huì)導(dǎo)致疲勞[4]。其中脫水狀態(tài)可能與有氧能力受損、血漿體積減少和核心溫度升高等[5]有關(guān)。研究[6-8]表明，當(dāng)脫水程度降至人體水分的2%時(shí)，運(yùn)動(dòng)性能受到不利影響，心血管壓力增加。因此，需要保持人體攝入適量的水分以保證正常的生理機(jī)能。

人體水分吸收速率的影響因素主要有胃排空率(GER)和腸道吸收(IA)[9-10]，而胃抽吸術(shù)是測(cè)量評(píng)估GER的最常用技術(shù)，腸灌注則通常用于確定IA[9,11]。胃抽吸時(shí)，假設(shè)IA不受其速率限制，其測(cè)量(通過腸灌注)則依賴于將測(cè)試溶液不斷地輸送到測(cè)試部位，因此假定溶液不斷從胃中流出，但腸道灌注僅能研究一小部分腸道，且未考慮內(nèi)源性分泌物(如胰腺的內(nèi)源性分泌物)[12-13]的影響。當(dāng)人體作為獨(dú)立的工作系統(tǒng)時(shí)，評(píng)估自由生活條件下溶液的補(bǔ)水能力需同時(shí)評(píng)估GER和IA。

通常，溶液中水吸收量的確定方法主要為同位素示蹤劑法[14]。其具體原理為：以氘化氫(2H2O)形式的同位素為示蹤劑[15]，將氘?dāng)z入測(cè)試溶液后，氫與氘原子發(fā)生混合，部分水將被“標(biāo)記”，富集底物在體液中的動(dòng)力學(xué)表征測(cè)試溶液的吸收速率[4,16]。該方法不能確定絕對(duì)的凈液體攝入量，但可在細(xì)胞水平上測(cè)量液體的吸收率，還可同時(shí)對(duì)GER和IA進(jìn)行評(píng)估[15,17-18]；并且氘標(biāo)記同位素示蹤劑可服用。試驗(yàn)擬首先收集受試對(duì)象數(shù)據(jù)，通過吸水動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型，使用Anova方法比較所研究飲料的參數(shù)：最大吸水率、完成吸水的時(shí)間以及在任何給定時(shí)間內(nèi)的吸水率。在休息和運(yùn)動(dòng)條件下使用氘稀釋技術(shù)，研究3種市售運(yùn)動(dòng)飲料和水的補(bǔ)水能力，旨在為運(yùn)動(dòng)員、軍事人員和從事戶外高強(qiáng)度工作人員的安全工作和體能表現(xiàn)提供合理化建議。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

小白鼠：健康成年小白鼠(8～10周齡，體重280～300 g)，上海西普爾動(dòng)物實(shí)驗(yàn)有限公司；

運(yùn)動(dòng)飲料1：百事可樂，市售；

運(yùn)動(dòng)飲料2：魔爪維生素飲料，市售；

運(yùn)動(dòng)飲料3：Energizer運(yùn)動(dòng)功能飲料，市售；

數(shù)字秤： Propert 1700型，0.001 g，澳大利亞Propert Pty Ltd公司；

測(cè)距儀：0.01 mm，英國Holtain公司；

心率監(jiān)測(cè)器： FIN90440型，芬蘭Polar Electro公司；

試管：5 mL，OZY-YT-2型，上海拜陌生生物分析有限公司；

同位素比質(zhì)譜儀：AT-M2018T型，英國Hydra公司。

1.2 試驗(yàn)方法

受試對(duì)象每次測(cè)試前24 h內(nèi)保持相同飲食，到達(dá)實(shí)驗(yàn)室前禁食4 h，共測(cè)試4周。隨機(jī)將受試對(duì)象分為休息組或運(yùn)動(dòng)組，各組又隨機(jī)分為碳水化合物運(yùn)動(dòng)飲料攝入組和飲用水?dāng)z入組。攝入飲料前，提取受試對(duì)象唾液樣品5 mL以確定基礎(chǔ)水平，再分別飲用300 mL測(cè)試溶液(6 ℃)、99%2H2O以及明膠膠囊，以達(dá)到0.05 g/kg體重的劑量[18]，并于攝入后的第2，5，10，15，20，25，30，35，40，45，50，55，60 min提取唾液樣品2.5 mL。

運(yùn)動(dòng)組：測(cè)試前，所有受試對(duì)象安裝心率監(jiān)測(cè)器，以相同的坡度及速度在跑步機(jī)上運(yùn)動(dòng)，以盡快時(shí)間達(dá)到最大心率的55%(通常需3～5 min)，隨后服用氘示蹤劑及飲料，繼續(xù)保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，心率保持在最大心率的55%，于攝入后的第2，5，10，15，20，25，30，35，40，45，50，55，60 min再次收集唾液樣品2.5 mL。試驗(yàn)中允許受試對(duì)象咀嚼石蠟?zāi)z以增強(qiáng)唾液分泌[14]。

1.3 唾液樣品中氘的富集

通過同位素比質(zhì)譜法測(cè)定，并構(gòu)建數(shù)學(xué)模型[19]，并計(jì)算吸收率達(dá)最大值的時(shí)間(t1)、吸收率為0的時(shí)間(t2)、最大吸收率的50%的時(shí)間(t1/2)以及示蹤劑最大吸收率和飲料最大吸收量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Origin軟件的Anova方差進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 休息組飲料吸收情況

由表1可知，飲用水吸收率達(dá)最大值的時(shí)間(t1)大于3種運(yùn)動(dòng)飲料的，但各組吸收率為0的時(shí)間(t2)無明顯差異；運(yùn)動(dòng)飲料2的最大吸收量小于飲用水的；飲用水達(dá)最大吸收率50%的時(shí)間(t1/2)明顯大于運(yùn)動(dòng)飲料1和運(yùn)動(dòng)飲料3的。

表1 休息組飲料平均吸收參數(shù)?Table 1 Average absorption parameters of beverage in rest group

? 字母不同表示與飲用水比較差異顯著(P<0.05)。

由圖1可知，飲用水和運(yùn)動(dòng)飲料的吸收存在顯著差異，飲用水的吸收率達(dá)最大值的時(shí)間(t1)顯著大于運(yùn)動(dòng)飲料1和運(yùn)動(dòng)飲料3的；飲用水達(dá)最大吸收率時(shí)的吸收量顯著高于運(yùn)動(dòng)飲料2的，其吸收率分別比運(yùn)動(dòng)飲料1、運(yùn)動(dòng)飲料3及運(yùn)動(dòng)飲料2高7%，16%，22%。綜上，飲用水需要更長的時(shí)間才能達(dá)到最大吸收率，但與運(yùn)動(dòng)飲料相比，其最大吸收量更多，且所有液體的吸收時(shí)間近似相同。

2.2 運(yùn)動(dòng)組飲料吸收情況

由圖2可知，飲用水吸收率達(dá)最大值的時(shí)間(t1)明顯大于運(yùn)動(dòng)飲料的。

由表1、2可知，運(yùn)動(dòng)過程中溶液的吸收時(shí)間(t2)大于休息組的，但其示蹤劑的最大吸收率低于休息組的。休息組和運(yùn)動(dòng)組的吸收率達(dá)最大值的時(shí)間(t1)相似，但運(yùn)動(dòng)組的最大吸收量低于休息組的，且運(yùn)動(dòng)組達(dá)最大吸收率50%的時(shí)間(t1/2)大于休息組的。從第1～4周，由于對(duì)環(huán)境和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的不熟悉，可能引起受試小白鼠的焦慮情緒[20]，進(jìn)而降低運(yùn)動(dòng)機(jī)能，影響心率。故受試對(duì)象適應(yīng)度的差異可能會(huì)影響結(jié)論的準(zhǔn)確性和可信度[4]。

試驗(yàn)所選運(yùn)動(dòng)飲料的碳水化合物含量和類型，鈉、鉀和鎂含量有所不同[21-22]，制造商將其添加至飲料中，以期進(jìn)行能量供應(yīng)和提高補(bǔ)水速率。由圖2可知，運(yùn)動(dòng)飲料的最大吸收速度更快，說明其補(bǔ)水速度更快，但其達(dá)最大吸收率50%的時(shí)間(t1/2)與飲用水的無顯著差異。

圖1 休息組的飲料吸收情況Figure 1 Amount of drinks absorbed by rest group

表 2 運(yùn)動(dòng)組飲料平均吸收參數(shù)?Table 2 Average absorption parameters of sports drinks in exercise group

? 字母不同表示與飲用水比較差異顯著(P<0.05)。

圖2 運(yùn)動(dòng)組的飲料吸收情況Figure 2 Amount of drinks absorbed by exercise group

2.3 補(bǔ)水能力

3種運(yùn)動(dòng)飲料的碳水化合物含量為5%～12%。當(dāng)攝入含6%～8%碳水化合物的溶液后，受試小白鼠的GER幾乎無變化；而碳水化合物含量為8%～10%的溶液與排空存在反比關(guān)系，GER隨飲料中碳水化合物濃度的增加而降低。溶液中碳水化合物含量是影響吸水率的決定因素，等滲碳水化合物溶液中吸收的液體為純水中吸收的6～10倍，運(yùn)動(dòng)飲料的營養(yǎng)物質(zhì)在腸黏膜上的主動(dòng)運(yùn)輸會(huì)形成滲透作用直至黏膜兩側(cè)的重量摩爾滲透壓濃度相同。

試驗(yàn)表明，加入碳水化合物并不能改善水分的吸收，運(yùn)動(dòng)飲料中所含碳水化合物的濃度對(duì)胃排空和腸道吸收無影響，與楊潔等[23]的結(jié)論相反，可能是腸道灌注方法的局限性，該技術(shù)無法評(píng)估整個(gè)腸道以及內(nèi)源性分泌物(如來自胰腺的分泌物)的影響。

盡管有證據(jù)[5]表明運(yùn)動(dòng)飲料可以通過增加碳水化合物的利用率來改善運(yùn)動(dòng)性能，但運(yùn)動(dòng)飲料在休息或運(yùn)動(dòng)期間都不會(huì)提高水的吸收率。運(yùn)動(dòng)飲料在休息期后再進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的情況下可能會(huì)提高水的吸收率，其達(dá)到最大吸收率的時(shí)間比飲用水的更快。

3 結(jié)論

使用以氘化氫(2H2O)形式的同位素示蹤劑，比較研究了休息和運(yùn)動(dòng)條件下3種運(yùn)動(dòng)飲料和飲用水的補(bǔ)水能力。結(jié)果表明，休息狀態(tài)下，3種飲料的吸收率達(dá)最大值的時(shí)間、達(dá)最大吸收率50%的時(shí)間和最大吸收量存在顯著差異，但其吸收率為0的時(shí)間無顯著性差異；運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，飲用水和運(yùn)動(dòng)飲料的吸收率達(dá)最大值的時(shí)間存在顯著差異。綜上，運(yùn)動(dòng)飲料比普通飲用水能提供更多的能量，運(yùn)動(dòng)過程中其最大吸收速度更快，但是，加入碳水化合物的運(yùn)動(dòng)飲料并不能改善水分的吸收。