草菇子實體支鏈氨基酸對運動能量代謝的影響*

劉 濤，吉 喆，2

（1.綏化學(xué)院體育學(xué)院，黑龍江 綏化 152061；2.北京體育大學(xué)，北京 100084）

草菇（Volvariella volvacea） 又名稻草菇、草菌、蘭花菇、稈菇、腳菇等，是一種生長在腐敗稻草草堆上的真菌[1]。早在《新華本草綱要》 《廣東通志》等上就有“名南華菇，亦家蕈也，其味不下于北地蘑菇”的記載。草菇的子實體菌蓋呈蛋狀，菌肉厚實，菌柄短小，一般在菌蓋破裂前采摘，目前已實現(xiàn)人工栽培。草菇營養(yǎng)豐富、味道鮮美，維生素C含量高，每100克鮮菇含VC 207.7 mg，對促進(jìn)人體新陳代謝，提高機(jī)體免疫力均有重要的作用[2]。草菇的氨基酸含量也比較高，其人體8種必需氨基酸含量占其氨基酸總量的40%以上[3]，而這8種氨基酸中，亮氨酸、纈氨酸和異亮氨酸是骨骼肌代謝的主要來源，約占骨骼肌蛋白質(zhì)必需氨基酸的35%，對人體骨骼肌的生長和合成具有重要的作用[4]。通常這3種氨基酸又稱為支鏈氨基酸（也稱復(fù)合支鏈氨基酸，branched chain amino acid，BCAA），支鏈氨基酸的主要作用是促進(jìn)肌肉合成和代謝，對人體的運動機(jī)能提升有著十分重要的作用[5]。通過對草菇子實體中的支鏈氨基酸在運動前后能量代謝中的作用進(jìn)行研究，探討支鏈氨基酸對人體運動代謝作用的機(jī)理，深度挖掘草菇的營養(yǎng)價值，為草菇氨基酸相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

干草菇，購自古田縣潤康食品有限公司“冠耳”品牌，生產(chǎn)許可證編號：SC10135092200015。菌柄長約3 cm，水分≤90%，灰分≤1.2%。

SPF級小鼠，購自上海南方模式生物科技股份有限公司，動物生產(chǎn)許可SCXK（滬） 2019-0002。體重20 g～25 g，雌雄各半，共40只，按標(biāo)準(zhǔn)動物飼料方式進(jìn)行飼養(yǎng)。

蒸餾水、氫氧化鈉，吳江天誠化工有限公司；活性干酵母，深圳盛海生物工程有限公司；超氧化物歧化酶（T-SOD）試劑盒、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）測定試劑盒，上海紀(jì)寧實業(yè)有限公司。

1.2 儀器設(shè)備

FA1104電子分析天平，上海方瑞儀器有限公司；WKF-20B風(fēng)冷式粉碎機(jī)，山東精誠醫(yī)藥裝備制造有限公司；HTH-H-420L電熱鼓風(fēng)干燥箱，東莞市匯泰機(jī)械有限公司；THZ-82A回旋式水浴恒溫振蕩器，常州金壇良友儀器有限公司；Scientz-800CQ新芝超聲波提取振蕩反應(yīng)器，寧波新芝生物科技股份有限公司；TDL-5A型臺式離心機(jī)，常州市億能實驗儀器廠；A300 advanced氨基酸分析儀，德國MembraPure GmbH公司；SA101S型低氧跑臺運動系統(tǒng)，江蘇賽昂斯生物科技有限公司；Oxymax呼吸代謝監(jiān)測系統(tǒng)，美國Coulumbus Instruments公司；722S型可見分光光度計，青島聚創(chuàng)環(huán)保集團(tuán)有限公司；BONA-GM-18型有機(jī)膜分離實驗機(jī)，山東博納生物科技集團(tuán)有限公司。

1.3 草菇氨基酸溶液的制備

采用蛋白酶+超聲波法提取草菇氨基酸[6]。將草菇干品清洗干凈后切段、烘干、粉碎，研磨制成粉末。取100 g粉末過100目篩，按料液比1∶10的比例加純凈水混合均勻，置于35℃恒溫水浴振蕩器保溫浸泡48 h后，加入活性干酵母4 g、復(fù)合蛋白酶4 g進(jìn)行酶解發(fā)酵處理，酶解時間為72 h，酶解過程不需調(diào)pH。將酶解料液用膜分離機(jī)去除大于500 Da的不免消化的蛋白質(zhì)，然后將提純后的料液，放入超聲波提取振蕩反應(yīng)器，按操作說明進(jìn)行提取，再將提取液在90℃下的滅酶處理30 s，過濾提取液可得草菇氨基酸提取液。

1.4 草菇支鏈氨基酸的測定

使用氨基酸分析儀測定其支鏈氨基酸組成和含量，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)操作流程操作，得草菇中支鏈氨基酸含量見表1。

表1 草菇提取液支鏈氨基酸含量Tab.1 Content of branched chain amino acids in extracting solution of Volvariella volvacea

由表1可以看出，草菇子實體的支鏈氨基酸含量約占總氨基酸的3%，在支鏈氨基酸中亮氨酸的含量比較高、其次為纈氨酸和異亮氨酸。

1.5 試驗分組

小鼠適應(yīng)性飼養(yǎng)1周后，按體重隨機(jī)分成4組進(jìn)行試驗，每組10只。

1）對照組：每天上午進(jìn)行小鼠跑臺力竭訓(xùn)練，跑臺傾角-15°，不使用電刺激，跑臺速度15 m·min-1。讓小鼠進(jìn)行跑臺訓(xùn)練直至力竭，休息5 min再進(jìn)行第2次力竭訓(xùn)練，再休息5 min進(jìn)行第3次力竭訓(xùn)練后結(jié)束當(dāng)天的訓(xùn)練。連續(xù)14 d。

2）試驗組：分成高劑量組、中劑量組、低劑量組，每天上午采用與對照組相同的方案進(jìn)行訓(xùn)練，每天下午分別灌胃30 mg、20 mg、10 mg的草菇提取液，連續(xù)14 d。

1.6 試驗方法

1.6.1 體重測量

測量試驗開始前1天和最后1天的小鼠體重，對比小鼠生長發(fā)育狀況。

1.6.2 能量代謝試驗

各組小鼠在試驗開始前1天，使用Oxymax呼吸代謝監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行呼吸代謝熱量測定。末次訓(xùn)練后再進(jìn)行1次測定，比較2次測定的耗氧量和二氧化碳交換量來計算小鼠代謝的熱量和能量代謝率。

1.6.3 肌糖原和肝糖原含量測定

能量代謝試驗完成后立即將小鼠用斷頸法處死。解剖小鼠取肌肉和肝臟，用生理鹽水沖洗、吸干水分。樣本按1∶3的比例加入氫氧化鈉溶液，在100℃水浴鍋中煮30 min。自然冷卻后制備成糖原檢測液，采用分光光度法測定各組小鼠肌肉中的肌糖原含量及和肝臟中肝糖原的含量。

1.6.4 T-SOD 和 GSH-Px 測定

立即摘取處死后小鼠的眼球，取血。于2 000 r·min-1離心10 min，分離血清后，用超氧化物歧化酶（T-SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px） 試劑盒，測量T-SOD和GSH-PX吸光度。

2 結(jié)果與討論

2.1 對小鼠體重的影響

分別對4組小鼠試驗前后的體重進(jìn)行測量，結(jié)果見表2。

表2 小鼠體重變化情況Tab.2 Weight change of mice

由表2可以看出，經(jīng)過14 d的試驗后，各組小鼠的體重沒有顯著性差異，均正常生長。由于支鏈氨基酸是骨骼肌生長的重要物質(zhì)，試驗結(jié)果也說明了灌胃草菇支鏈氨基酸并不能增加小鼠體重。

2.2 對小鼠能量代謝率的影響

小鼠能量代謝率用每平方米體表面積每小時消耗的熱量（kJ·h-1m-2）來計算，小鼠的體表面積根據(jù)Rupner公式計算[7]。通過呼吸代謝監(jiān)測系統(tǒng)測量各組小鼠的耗氧量和產(chǎn)熱量，計算出小鼠試驗前后的能量代謝率見表3。

表3 小鼠能量代謝率變化情況Tab.3 Changes of energy metabolism rate in mice

由表3可以看出，除對照組在試驗前后的能量代謝率無顯著差異外，與試驗前相比，高劑量組、中劑量組、低劑量組在試驗后的能量代謝率均有顯著提升（P＜0.05）?？赡苁遣莨街ф湴被釣樾∈筇峁┝祟~外的營養(yǎng)和能量供給，在試驗后能量代謝率有顯著提升，而單純的運動訓(xùn)練對能量代謝率的影響較小。

2.3 對小鼠肝糖原和肌糖原的影響

小鼠肝臟和肌肉對其肝糖原和肌糖原測定的結(jié)果見表4。

表4 小鼠肝糖原、肌糖原變化情況Tab.4 Changes of glycogen in liver and muscle of mice

由表4可以看出，灌胃了高劑量、中劑量草菇支鏈氨基酸的小鼠，試驗前后其肝糖原和肌糖原含量有顯著提高（P＜0.05）；而低劑量組和對照組沒有統(tǒng)計學(xué)意義上的差異性。

2.4 對小鼠血清中T-SOD和GSH-Px活性的影響

小鼠血清中T-SOD、GSH-PX活力變化情況如表5所示。

表5 小鼠T-SOD、GSH-PX活力變化情況Tab.5 Changes of glycogen in liver and muscle of mice

由表5可以看出，灌胃了高劑量、中劑量草菇支鏈氨基酸的小鼠試驗前后T-SOD、GSH-PX活力均有顯著提升（P＜0.05）；而低劑量組和對照組沒有統(tǒng)計學(xué)意義上的差異性。這說明高劑量、中劑量的草菇支鏈氨基酸能夠提高運動后的小鼠血清中T-SOD的活力，而T-SOD的活力主要體現(xiàn)在對超氧陰離子自由基的清除作用上。多余自由基的清除能夠減少機(jī)體的過氧化現(xiàn)象，減少自由基對機(jī)體的傷害，從而緩解運動疲勞和損傷。而GSH-Px活性的提高表明了清除過氧化氫的效率，也同樣可以減少自由基引起的脂質(zhì)過氧化物，保護(hù)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能的完整性。

3 討論

小鼠動物試驗表明，草菇支鏈氨基酸對小鼠的體重增長和發(fā)育沒有太大影響，也說明支鏈氨基酸的灌胃劑量對小鼠來說是安全劑量。支鏈氨基酸已經(jīng)作為一種健身補(bǔ)劑被廣泛應(yīng)用，以補(bǔ)充運動中身體代謝的消耗。主要用于運動時的肌肉組織的分解消耗、運動后恢復(fù)期的肌肉蛋白質(zhì)合成代謝等，以加速肌肉的合成，是許多健身人士增加肌肉體積的補(bǔ)劑。本次動物試驗結(jié)果并未能體現(xiàn)支鏈氨基酸的增肌作用，分析其原因可能是因為灌胃的劑量過小，也或是試驗時間不足，短時間內(nèi)的增肌效果沒能體現(xiàn)出來。

能量代謝試驗表明，灌胃高劑量、中劑量的草菇支鏈氨基酸能夠提高小鼠的能量代謝率。運動訓(xùn)練對能量代謝率的影響較小。分析其原因可能是支鏈氨基酸能夠即時補(bǔ)充營養(yǎng)和能量，以維持小鼠較高的運動代謝。氨基酸很難在人體內(nèi)消化分解，身體主要器官需要消耗更多的能量來消化吸收它，這也可能是小鼠在運動后能量代謝率維持較高水平的重要原因。

肝糖原和肌糖原測定試驗結(jié)果表明。灌胃了高劑量、中劑量的草菇支鏈氨基酸，可以有效增加小鼠運動后的肝糖原和肌糖原儲備量。由于2種能源物質(zhì)都是運動性疲勞產(chǎn)生的重要標(biāo)志，因此，試驗前后數(shù)值的顯著提高表明了草菇支鏈氨基酸對運動性疲勞恢復(fù)、發(fā)揮機(jī)體自我能量儲備調(diào)節(jié)有一定的效果。

本次試驗中，灌胃了高劑量、中劑量草菇支鏈氨基酸的小鼠，血清中T-SOD和GSH-Px活性在運動前后也有顯著提升。說明了草菇支鏈氨基酸對運動中受自由基侵害的細(xì)胞有一定的修復(fù)作用，可能的作用機(jī)理是促進(jìn)了胰島素、生長激素等的釋放，間接作用于細(xì)胞的自我修復(fù)功能，從而促進(jìn)機(jī)體的合成代謝。