胶原蛋白酵素饮品对提升足球运动员抗运动性疲劳的作用

2023-12-02王勇深圳职业技术学院体育部广东深圳518055

食品研究与开发 2023年21期

王勇（深圳职业技术学院体育部广东深圳 518055）

足球运动是一项对运动员体能要求较高的运动项目。随着体育竞技的不断发展，足球运动员为了在比赛中取胜，其日常训练强度也越来越大。高强度运动会导致机体疲劳，适度的疲劳有助于提高身体的机能水平，但过度的疲劳则会对生理机能造成损害，影响运动员的运动表现，提高运动损伤发生风险。为此，如何快速、有效地消除运动疲劳一直是运动及运动营养学领域研究的热点。胶原蛋白和天然酵素运动食品近年来广受运动群体的关注与喜爱，胶原蛋白具有补充水分、增强免疫力、促进钙质吸收等作用，天然酵素则具有加快生化代谢、促进细胞修复、清除体内废物等作用。以深海鱼胶原蛋白和水果酵素为原料开发制成的胶原蛋白酵素饮品，富含多种生物功能活性，在运动营养补剂领域具有巨大潜能。该文从胶原蛋白、天然酵素的结构及生物学功能出发，重点论述了其在缓解足球运动员运动疲劳及增强运动表现方面的作用，以期为胶原蛋白酵素饮品的推广应用提供参考。

一、胶原蛋白及天然酵素的生物学功能

（一）胶原蛋白的结构

胶原蛋白是一种多糖蛋白，分子量为300 ku，是组成细胞外基质的重要成分。胶原蛋白家族共有19 种胶原蛋白和10 余种胶原样蛋白，而不同胶原蛋白在基因类型及定位方面存在一定差异。有研究通过胶原蛋白探针筛选cDNA 及基因组DNA 文库证实甘氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸是胶原蛋白的主要成分，脯氨酸和羟脯氨酸约占14%，并被证实是胶原蛋白的特有氨基酸。按照体内分布及功能特点差异，胶原蛋白被分为间质胶原蛋白、基底膜胶原蛋白（Ⅳ型胶原蛋白）、细胞外周胶原蛋白（Ⅴ型胶原蛋白）3 种类型，其中间质胶原蛋白占比最高。间质胶原蛋白有3 种类型的胶原蛋白分子，Ⅰ型主要分布于肌腱、骨骼、韧带及皮肤中，Ⅱ型主要分布于髓核、玻璃体及软骨中，Ⅲ型主要分布在肌肉、结缔组织及皮肤中，多与Ⅰ型共分布。基底膜胶原蛋白主要分布在基底膜中，细胞外周胶原蛋白则主要存在于结缔组织中，多与Ⅰ型胶原蛋白共分布。

（二）胶原蛋白的生物学功能

胶原蛋白的生物活性较强，生物功能多样，在细胞转移、分化及增殖过程中均有参与。胶原蛋白含量增加，可加强骨骼、肌肉、软骨、皮肤自身的生物特性。在人体血管内膜受到损伤后，暴露出的内膜下组织即为胶原蛋白，胶原蛋白迅速聚集可起到局部凝血作用，发挥止血功能。胶原蛋白经蛋白酶作用降解为胶原多肽，该物质经研究证实可促进过氧化氢分解，抑制自由基生成，具有较好的抗氧化作用。从鱼骨及鱼皮中提取出的胶原蛋白经酶解后得到的活性肽具有优异的抗氧化功能，其在清除体内自由基、延缓细胞衰老方面有确切作用。

胶原蛋白的亲和性好、免疫原性低，并有一定的抗毒性。人体摄入胶原蛋白类食物后，几乎不会发生排斥反应，吸收较好，并且胶原蛋白还能在组织结构与宿主细胞间发挥协调作用。研究表明，鳕鱼胃中的蛋白酶经水解生成的酸性肽物质能够增强人体细胞的免疫活性。另有研究显示，从鲑鱼中提取的酸性肽可增强巨噬细胞活性，增加活性氧代谢产物，对非特异性免疫系统的防御能力有明显的强化作用。Ⅱ型胶原蛋白还被证实是人体的重要抗原，浓度适宜的Ⅱ型胶原蛋白可以增强机体的免疫耐受能力。鉴于胶原蛋白丰富的生物学功能，目前已被广泛用于生物医学材料、临床医学、美容保健、食品等领域。

（三）天然酵素的生物学功能

酵素是以动物、植物、菌类为原材料，经微生物发酵得到的一种具有特定活性成分的物质。我国的酵素生产工艺源自早期的酿酒技艺，目前国内的酵素生产加工技术已十分成熟。虽然我国的发酵技术历史悠久，但大众对于酵素的营养价值却缺乏深入的认识，酵素的生产直到20 世纪90 年代才在我国开始，并逐步形成了酵素产品市场。随着现代科学技术的不断发展，酵素产品在医学美容、日化用品、食品、营养保健品等领域中的应用也越来越多。天然酵素是酵素产品的主要形式，其原材料源自各类天然物质（如水果、蔬菜、食用菌类、中草药等），这类产品最大限度地保留了原材料本身的营养物质。受原材料类型、提取工艺的影响，不同酵素所含活性成分差异较大。目前，天然酵素所含成分主要有碳水化合物、氨基酸、皂苷、黄酮类物质、低聚糖、多酚等，其所含氨基酸种类是人体氨基酸种类的数十倍，并且还含有多种微量元素，对维持人体健康有积极作用。研究表明，天然酵素具有加快生化反应、促进新陈代谢、抗氧化、抗癌、抗炎、改善营养性贫血、增强缺氧耐受能力等作用。目前，天然酵素作为保健食品已在国内外市场中广受欢迎，随着人们对运动营养食品认知度的不断提高，天然酵素类运动营养食品在国内有着广阔的市场潜力。

二、胶原蛋白酵素饮品的开发思路

目前，国内的功能性运动饮料市场产品丰富，如高蛋白饮料、维生素饮料、功能性果汁饮料、电解质补充饮料等。鉴于胶原蛋白和天然酵素所具有的多重生物学功能，若能将胶原蛋白及天然酵素与运动饮料相结合，以胶原蛋白、天然酵素为原料，并配合其他果汁、食品添加剂等，开发出一款无人工香精、色素，口味酸甜、风味独特、营养丰富的胶原蛋白酵素饮品，势必会受到广大运动人群的喜爱。以深海鳕鱼胶原蛋白（≥5%）和水果酵素（≥5%）为主要原料，添加山楂汁、苹果汁、低聚半乳糖、柠檬酸、维生素C 等，通过溶解、过滤、罐装、灭菌等工艺流程，研发出的胶原蛋白酵素饮品，经相关试验证明了其生物活性成分的有效性。

三、胶原蛋白酵素饮品对足球运动员的影响

（一）胶原蛋白可提高足球运动员的肌肉质量

现有研究显示，足球运动员在长期训练后及时补充蛋白质可以加快肌肉蛋白合成，减少肌肉蛋白质的分解，从而维持肌肉重量。一项以男性健身爱好者为对象的研究显示，训练后补充乳清蛋白的实验组相比补充安慰剂的对照组，其干预3 个月后的左大臂围平均增长0.52 cm，体质量指数平均减少0.4 kg/m2，该结果提示运动后补充蛋白质具有明显的增肌作用。但是，研究认为长期应用乳清蛋白粉会增加肾脏代谢压力，而胶原蛋白肽比乳清蛋白更易于吸收，不会增加肾脏负担，安全性更好。胶原蛋白提高足球运动员肌肉质量的作用机制可能：一是胶原蛋白中的氨基酸含有大量的低分子量氮原子，有助于维持机体氮平衡；二是胶原蛋白中的甘氨酸、精氨酸均为合成肌酸的重要物质，而肌酸具有增加肌肉表面积、增强肌肉相关机能的作用。

（二）胶原蛋白可保障足球运动员的骨骼质量

研究证实，胶原蛋白在骨骼生长发育过程中发挥着关键性作用，其能增加骨密度、促进骨生长。动物实验研究显示，以鳝鱼皮胶原蛋白肽对小鼠进行灌胃处理后，小鼠的股骨指数、钙含量变化明显，且胶原蛋白多肽分子量越多，小鼠的骨骼生长发育越好。另有以绝经后骨质疏松患者为对象的研究显示，口服胶原蛋白肽的实验组患者，其脊柱骨骼密度明显改善。上述研究均证实，胶原蛋白肽能够促进骨骼健康，其作用机制可能是胶原蛋白肽可增强成骨细胞/破骨细胞的增殖分化活性，加快骨钙素生成。胶原蛋白肽可促进Runx2 表达，激活胞外信号调控激酶1/2、c-Jun N-末端蛋白激酶1/2 等与成骨细胞合成相关的信号通路，诱导Ⅰ型胶原蛋白表达，促进骨骼健康。

（三）胶原蛋白可减缓足球运动员的运动性疲劳

足球运动员在进行大量高强度训练或比赛后，体能消耗较大，暂时性的体能下降可导致运动性疲劳症状，这是一种正常的运动生理现象。运动性疲劳的发生机制复杂，中枢机制主要是运动员在运动训练过程中，大脑皮层容易过度兴奋而对大脑皮层生理功能造成影响，导致大脑皮层功能紊乱，引发运动疲劳。外周机制则主要与运动导致的能量代谢异常（如体内酶氧化系统损耗等）有关。多项研究认为，从鱿鱼鱼皮、鲤鱼鱼皮等原料中提取出的胶原蛋白肽均能对体内氧自由基的清除发挥作用。动物实验显示，运动小鼠在补充胶原蛋白48 h 后，其体内的肝糖原水平明显上升，尿素氮水平明显下降，该结果表明胶原蛋白在缓解运动性疲劳方面有确切作用。

（四）胶原蛋白可预防足球运动员的骨损伤

足球运动员需要大量使用腿部力量，长期高强度的腿部力量训练容易增加下肢骨关节损伤风险。调查显示，足球运动员的骨关节损伤发生概率明显高于普通人，而骨关节损伤的发生不仅会直接影响运动员的运动表现，还会对其运动职业生涯发展造成影响。足球运动员在日常训练中，需要高度重视骨关节健康，补充胶原蛋白类营养食品对于减缓关节疼痛、降低骨折风险、降低镇痛药物用量有着积极意义。以膝关节炎患者为对象的研究指出，实验组患者补充胶原蛋白肽6 个月后，其膝关节炎指数评分明显下降，认为胶原蛋白肽可以缓解膝关节疼痛、促进膝关节功能恢复。另一项以有骨关节疼痛感的举重运动员为对象的研究显示，实验组运动员口服胶原蛋白肽、对照组口服葡萄糖，实验组运动员干预后在不同状态（站、走、负重、休息、举重）的疼痛视觉模拟评分均低于对照组。该结果表明，胶原蛋白肽对运动引起的关节损伤有一定的修复作用。

（五）酵素可对足球运动员产生抗疲劳功效

胶原蛋白酵素饮品中的天然酵素含有多酚、皂苷、功效酶、有机酸等活性成分，这些成分具有一定的抗疲劳功效。天然酵素中的功效酶主要有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等，其中蛋白酶能够水解蛋白质产生小分子肽、血红素等物质，研究证实小分子肽可改善机体免疫系统，增强机体免疫力，促进细胞生长修复，从而缓解疲劳。脂肪酶能够分解油脂，其在医学领域及保健养生领域中的应用广泛。足球运动员体内脂肪酶含量充足，有助于分解油脂、降低体脂。淀粉酶能够促进机体高效分解和利用淀粉类物质，在运动过程中为足球运动员持续供能，从而缓解运动疲劳。足球运动员在高强度运动后，体内淀粉酶含量下降，补充胶原蛋白酵素饮料后，能够从中获取大量淀粉酶，这有助于缓解运动疲劳。另外，胶原蛋白酵素饮品中所含的多酚类化合物，具有优异的抗氧化特性，能够有效清除自由基，从而缓解运动疲劳。天然酵素中的皂苷类物质可以降低体内的血乳酸、丙二醛含量，增强超氧化物歧化酶活性，增强持续运动能力，有效缓解疲劳。有机酸能够较好地保留天然酵素原料的风味，并保护肠道黏膜，部分有机酸还可清除体内自由基，促进代谢，具有一定的抗疲劳作用。