植物發(fā)酵液在功能性運動飲料中的應(yīng)用

顏曉慶，崔紅燕，陳宏運，羅茜，李曉青，楊莉麗，梁巖*

1(中國科學(xué)院 深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)藥所食品安全及環(huán)境技術(shù)研究室，廣東 深圳，518055) 2(北京大學(xué) 深圳醫(yī)院 消化內(nèi)科，廣東 深圳，518036)

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植物發(fā)酵液在功能性運動飲料中的應(yīng)用

顏曉慶1，崔紅燕1，陳宏運1，羅茜1，李曉青1，楊莉麗2，梁巖1*

1(中國科學(xué)院 深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)藥所食品安全及環(huán)境技術(shù)研究室，廣東 深圳，518055) 2(北京大學(xué) 深圳醫(yī)院 消化內(nèi)科，廣東 深圳，518036)

隨著全民健身熱潮的興起，功能性運動飲料也日漸成為大眾的普遍選擇。功能性運動飲料可以提供糖分、電解質(zhì)等物質(zhì)，從而補充運動過程中的能量消耗及電解質(zhì)不足。植物發(fā)酵液是取材于多種果蔬的傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品，其作為一種功能性健康食品在日本、臺灣地區(qū)深受歡迎。將植物發(fā)酵液應(yīng)用到運動飲料中不僅滿足運動飲料的一般特點，而且綠色天然環(huán)保，口味獨特，為我國功能飲料的開發(fā)開創(chuàng)新的領(lǐng)域。

運動飲料；植物發(fā)酵液；功能型飲料；傳統(tǒng)食品

功能性運動飲料是可以在運動過程中提供能量及電解質(zhì)，并加速運動后體力恢復(fù)的一種保健飲料。近年來，運動飲料在飲料市場中占據(jù)了越來越大的份額。然而，目前市售的運動飲料大部分以組成成分的簡單復(fù)配為主，市場比較單調(diào)，效果不一。本文介紹的植物發(fā)酵液來源于天然的綠色果蔬，經(jīng)過微生物的發(fā)酵作用，不僅含有大量的糖類及電解質(zhì)，還有許多有益于調(diào)節(jié)身體平衡的功能因子，將其應(yīng)用于運動飲料的開發(fā)對于調(diào)整現(xiàn)有的運動飲料的市場結(jié)構(gòu)及運動飲料的產(chǎn)品升級具有重要的意義。

1　功能性運動飲料

1.1功能性運動飲料的定義及其特點

運動飲料作為功能飲料的一部分，是根據(jù)運動時生理消耗的特點而配制的，可以有針對性地補充運動時丟失的營養(yǎng)，起到保持、提高運動能力，加速運動后疲勞消除的作用[1]。經(jīng)國家標(biāo)準(zhǔn)的幾次修改，目前運動飲料的定義為：營養(yǎng)素及其含量能適應(yīng)運動或體力勞動人群的生理特點，能為機(jī)體補充水分、電解質(zhì)和能量，可被迅速吸收的飲料，即大眾對運動飲料的要求不僅是能快速為機(jī)體提供足夠水分、電解質(zhì)和能量，同時還需考慮飲料的口感風(fēng)味，胃吸收排空率和小腸的吸收速率等[2]。

現(xiàn)代運動醫(yī)學(xué)研究表明，人體運動時由于神經(jīng)肌肉興奮，內(nèi)分泌活動加強(qiáng)，熱能消耗，汗液流失等將會引起人體內(nèi)糖原儲備減少，體溫升高，乳酸堆積，嚴(yán)重者可產(chǎn)生脫水、運動性酸血癥、電解質(zhì)紊亂、維生素和微量元素缺乏，導(dǎo)致運動者出現(xiàn)運動性疲勞系列表現(xiàn)，如呼吸急促、頭暈、肌肉無力、運動能力明顯下降等[3]。而運動飲料中含有的適量電解質(zhì)、糖類、水以及抗氧化物質(zhì)等可以有效減輕或延緩運動性疲勞的發(fā)生，提高運動能力和促進(jìn)運動后的體力恢復(fù)。因此，具有此類功能的運動飲料應(yīng)運而生，并受到運動員和體育愛好者的喜愛。

1.2運動飲料的分類及選擇

運動飲料按功能和人群需要可以分為兩類，一類是普通運動飲料，僅補充能量消耗；另一類為功能性運動飲料，通過添加某些強(qiáng)化的營養(yǎng)成分而滿足特殊人群的需求[4]。運動飲料按其組成成分可以分為以補充氨基酸為主的補氨基酸飲料、以補充糖為主的補糖飲料和以補充鹽分為主的補電解質(zhì)飲料等。目前，國內(nèi)的運動飲料品牌主要包括紅牛、佳得樂、脈動維生素飲料、寶礦力水特、激活活性維生素水飲品、健身飲、肽能等。這些飲料含大量對人體有益的蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸和電解質(zhì)，能及時補充人體因劇烈運動出汗而損失的營養(yǎng)和水分，從而可將體液調(diào)整到平衡狀態(tài)[5]。

運動飲料能夠在運動中為機(jī)體迅速補充水分、電解質(zhì)和能量，延緩疲勞，維持和促進(jìn)體液平衡或快速恢復(fù)，提高運動能力。運動飲料的應(yīng)用是從運動醫(yī)學(xué)和營養(yǎng)角度來促進(jìn)運動訓(xùn)練、競賽和健身的積極手段[6]。小輪車運動員在訓(xùn)練過程中飲用不同的飲料，比較運動狀態(tài)發(fā)現(xiàn)：紅牛組運動持續(xù)時間最長，速度最快；激活組和脈動組居中，且相差不多，而佳得樂組最早達(dá)到峰值[7]，即運動飲料抗體力疲勞的差異，與其中所含的組分密切相關(guān)。對不同運動項目，不同運動個體運動員的大量研究表明，不同專項訓(xùn)練引起的疲勞機(jī)制不同，不同類型運動飲料對促進(jìn)運動員機(jī)能恢復(fù)方面的積極作用有差異[8]，因此需根據(jù)運動項目特點，運動員個體體能狀況和飲料特點等理性選擇，以更有利于運動者的身體健康[9]。

1.3運動飲料的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

隨著人們對健身和健康生活理念的熱衷，運動飲料的消費市場規(guī)模越來越大，運動飲料的種類不斷增多。運動飲料富含糖源，在某些特定場合確實能發(fā)揮功效，但對于一些不常運動的人或特殊人群來說并不適用。有研究表明，不運動的人喝運動飲料，有可能打破體內(nèi)原有的離子平衡，引起心臟和腎臟負(fù)荷加大，血壓升高等不良反應(yīng)[5]。另一方面，運動飲料需含一定糖和營養(yǎng)物質(zhì)，其防腐劑等外源物質(zhì)的添加不可忽視。

目前市售多數(shù)運動飲料產(chǎn)品基本以碳水化合物添加維生素和礦物質(zhì)的模式為主，存在很大的誤區(qū)。補充水分和消除疲勞應(yīng)該是運動飲料最主用的功能特性，但市場上某些產(chǎn)品效果不夠明顯；其次，運動飲料是在運動間歇期或運動后大量飲用的，因此在開發(fā)運動飲料產(chǎn)品時還應(yīng)當(dāng)考慮到口感、香氣以及飲用后殘留在嘴里的余味等問題。

中國有著博大精深的飲食文化，“藥食同源” 的理念貫穿于老百姓的日常生活之中。因此，我們應(yīng)當(dāng)充分利用這一資源優(yōu)勢，開展我國藥食同源產(chǎn)品在運動飲料中應(yīng)用的工作，不斷開發(fā)功效全、品種多的功能飲料；而且將藥食同源產(chǎn)品引入飲料會改變目前現(xiàn)有產(chǎn)品都處于被動補充的觀念，創(chuàng)建了主動調(diào)理飲料的制作觀念，這也將成為今后功能飲料的制作理念[2]。

在藥食同源植物原料中含有多種人體需要的維生素、氨基酸、蛋白質(zhì)、纖維素、多糖和益于健康的微量元素和功能因子，用其研發(fā)出運動飲料屬于綠色功能性食品，為人民運動健身，提高身體素質(zhì)，提供可靠運動飲料[10]。近年來，發(fā)展了多種以藥食同源的植物為原料開發(fā)的新型天然運動飲料。程遠(yuǎn)平等用蘋果汁和蘋果梨汁作為主要原料，再添加其他一些輔助材料配制而成的運動飲料具有免疫調(diào)節(jié)、生津止渴、消除疲勞等功能[11]；張海民等以杏鮑菇和紅棗為主要原料，研制了杏鮑菇紅棗復(fù)合運動飲料[12]；徐玉娟等以龍眼汁、三華李汁為主要原料經(jīng)復(fù)配生產(chǎn)一種復(fù)合果汁運動飲料，具有生津止渴、免疫調(diào)節(jié)、防止運動機(jī)體損傷的作用[13]；喬秀紅利用姜汁抗疲勞、除濕祛寒、健胃、發(fā)汗、止吐、解毒殺菌，增強(qiáng)機(jī)體免疫能力等功效研制出了生姜運動飲料[14]；侯寒黎等以紅景天、龍眼、桑葉、大棗為主要原料研制的運動飲料具有恢復(fù)運動后體能、調(diào)高耐缺氧能力等作用[15]，然而，上述的天然功能運動飲料的特點是只是將簡單的植物源原料進(jìn)行復(fù)配，可能會使原料中部分不易于機(jī)體吸收的營養(yǎng)組分浪費；另外，復(fù)配的植物原料種類有限，僅以一種或幾種植物原料為主，復(fù)配其他幾種功能組分。因此，開發(fā)多種原料組分的易于機(jī)體吸收利用的功能型運動飲料具有很大的應(yīng)用價值。

2　植物發(fā)酵液在運動飲料中的應(yīng)用

2.1植物發(fā)酵液

植物發(fā)酵液，俗稱“酵素”，是盛行于臺灣、日本等地的一種傳統(tǒng)發(fā)酵食品。植物發(fā)酵液是多種新鮮的蔬菜、水果、藥食同源中藥等植物原料經(jīng)榨汁或萃取工藝后再經(jīng)過益生菌發(fā)酵產(chǎn)生含有豐富的生物酶、益生菌、維生素、礦物質(zhì)、氨基酸、多種有機(jī)酸、多糖等營養(yǎng)成分的混合液[16]。通過發(fā)酵，原材料的貨架期、風(fēng)味、質(zhì)地都大幅提高，同時去除不良成分，增加對人體有益成分[17]。研究表明，植物發(fā)酵液具有抗氧化、抗疲勞、抗癌、調(diào)理腸胃等多種功效[18-20]；成分分析表明植物發(fā)酵液中含有豐富的碳水化合物、氨基酸、蛋白質(zhì)、酚類、多糖及一些特殊的功能因子，這些均為能量的基礎(chǔ)物質(zhì)。因此，通過一定的工藝技術(shù)，將其轉(zhuǎn)化為人體直接吸收利用的運動飲料，不但能及時補充體力，而且還可以通過提高機(jī)體自身的抗疲勞能力而保身健體，防止運動傷害[21]。

2.2植物發(fā)酵液在運動飲料中的應(yīng)用

運動飲料主要包含水、糖分和電解質(zhì)三類基本物質(zhì)，其作用機(jī)制主要是在運動過程中及運動后對機(jī)體進(jìn)行能量及電解質(zhì)的補充，以減少運動對機(jī)體的損傷及加快運動后的恢復(fù)。在運動飲料的基礎(chǔ)成分上添加有益改善運動員身體機(jī)能而又不含興奮劑成分的特定功能因子如天然植物提取物，在本質(zhì)上提升機(jī)體的抗疲勞能力[22]，以補充市售運動飲料的不足，促進(jìn)運動飲料的產(chǎn)品升級。

很多中藥具有明顯的抗運動性疲勞的作用，如百合、枸杞、牛蒡、山藥、玉竹、蘆筍等藥食同源的蔬菜，同時它們又含有人體需要的多種維生素、氨基酸、蛋白質(zhì)、纖維素、多糖和益于健康的微量元素及功能因子。經(jīng)微生物發(fā)酵后獲得發(fā)酵原液，以其為基礎(chǔ)研制出運動飲料，屬于綠色功能性食品。不僅能夠及時補充體能，迅速恢復(fù)體力，消除疲勞，而且不含運動違禁物質(zhì)，天然、營養(yǎng)而保健。同時可以為我國人民運動健身、提高身體素質(zhì)提供可靠的功能性運動飲料[10]。植物發(fā)酵液取材于新鮮果蔬，富含各種天然維生素和礦物質(zhì)，能為機(jī)體補充適量電解質(zhì)和營養(yǎng)素；植物原料經(jīng)過微生物的發(fā)酵作用獲得的發(fā)酵液，口感甜而不膩，風(fēng)味純香而獨特，在一定程度上能增強(qiáng)運動員的食欲和飲用意愿，為運動飲料的開發(fā)提供理化優(yōu)勢；同時，經(jīng)微生物的分解作用，植物發(fā)酵液中含有大量的小分子的寡糖組分，易于機(jī)體吸收，能及時補充糖和能量，緩解運動性疲勞；且酵素酵素pH低，偏酸性，為堿性食品，人體吸收后能減少運動員運動過程中產(chǎn)生的乳酸積累，促進(jìn)運動后恢復(fù)。酵素營養(yǎng)豐富，生產(chǎn)過程天然環(huán)保，無防腐劑等外源物質(zhì)添加，于室溫保存數(shù)月而不腐敗，可避開飲料生產(chǎn)過程中的防腐劑等過度添加的問題。

2.3植物發(fā)酵液運動飲料的開發(fā)

植物發(fā)酵液源自天然果蔬，含有豐富的寡糖和多糖等碳水化合物、維生素、礦物質(zhì)、酚類和氨基酸等。這些物質(zhì)不僅是提供能量的基礎(chǔ)物質(zhì)，還能補充部分電解質(zhì)，添加特定抗體力疲勞的植物發(fā)酵液產(chǎn)品將可提高人體的抗疲勞能力，經(jīng)過一定的工藝設(shè)計，可將植物發(fā)酵液研制成具有抗疲勞功效的功能性運動飲料。參考技術(shù)路線如下：

植物原料組配→特定浸提物→自然發(fā)酵液→分級的植物發(fā)酵液產(chǎn)品→添加運動飲料基礎(chǔ)物質(zhì)[23]→產(chǎn)品調(diào)配→產(chǎn)品質(zhì)量檢測→包裝，成品。

隨著我國全民健身運動的深入發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，人們對運動飲料的需求越來越大，要求也越來越高，因此在運動飲料的研發(fā)中，如何對產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行有效的綜合評價，是一個具有經(jīng)濟(jì)價值和社會效益的課題。植物發(fā)酵液運動飲料的營養(yǎng)指標(biāo)、原輔料、感官等各方面也應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守國家最新質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

3　植物發(fā)酵液運動飲料的發(fā)展前景

中投顧問發(fā)布的 《2010-2015年中國功能飲料市場投資分析及前景預(yù)測報告》 顯示，目前我國功能性飲料中運動飲料和能量飲料占68%，保健飲料占25%，其他占7%[24]。中國功能性飲料的人均消費量僅0.5 kg，距離世界人均7 kg的消費量尚有較大差距。然而，國內(nèi)整體的運動飲料的自主研發(fā)尚處于起步階段[25]。因此，新型運動飲料的研發(fā)具有較可觀的市場前景。

植物發(fā)酵液運動飲料結(jié)合了天然植物發(fā)酵液和運動飲料的特點，不僅具有普通運動飲料補充能量、維持電解質(zhì)、加速運動后體力恢復(fù)等基本特點，而且還能夠排毒養(yǎng)顏、提高機(jī)體免疫能力，更重要的是植物發(fā)酵液運動飲料綠色天然，無任何防腐劑等的添加，符合現(xiàn)代社會大眾的消費需求及社會的可持續(xù)健康發(fā)展。

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Application of plant fermentation extract as functional sports drink

YAN Xiao-qing1, CUI Hong-yan1, CHEN Hong-yun1,LUO Qian1, LI Xiao-qing1, YANG Li-li2,LIANG Yan1*

1(Shenzhen Institutes of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences, Shenzhen 518055, China) 2(Digestive Department of the Shenzhen Hospital of Peking University, Shenzhen 518036, China)

With the rise of popularity of national fitness, functional sports drink is becoming a popular choice of the public. Plant fermentation extract (PFE), as a functional health food widely accepted in Taiwan, Japan and the other places, can not only provide sugar, electrolytes and other substances like some general sports drinks, but also serve as a healthy functional beverage. PFEs are traditional beverages originating from fermentation of a variety of fruits and vegetables. PFEs used as sports drink is green, natural and environmental friendly. Their unique taste and a variety of beneficial functions should create a new field for exploring functional beverages.

sports drink; plant frmentation extract; functional beverage; traditional food

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201601049

碩士研究生(梁巖教授為通訊作者)。

深圳市基礎(chǔ)研究項目(No.JCYJ20140415162542973)

2014-10-31，改回日期：2015-06-04