乳清肽飲品對人體運動體溫維持的研究

祝金彪

（鄭州澍青醫學高等專科學校，鄭州450064）

0 引言

乳清蛋白是牛奶進行離心沉淀處理后上清液中的所有蛋白質組分的統稱，具有較高的營養價值，可以與雞蛋和肉類相媲美[1-2]。乳清蛋白中不含有任何膽固醇，含有豐富的蛋白，礦物質和微量元素[3-5]。在工業化加工中乳清蛋白具有較高的營養價值，并極易被人體吸收消化，是已知最有效的蛋白質補充劑[6]。近年來，乳清肽的開發逐漸興起，已被成為乳品深加工的發展方向[7-8]。運動員在較冷或較熱的環境下運動，體內將出現一系列的生理和生化變化，導致內環境出現紊亂和代謝失調，引起運動能力下降[9-10]。為減輕和調節由于體溫改變飲品的運動能力下降，研制一種運動飲品十分必要[11]。目前國內運動飲品的種類有數千種，但是針對維持運動員體溫，并采用乳清肽為原料的飲品尚屬空白[12-13]。本研究研制一種乳清肽運動飲品，并分析這種飲品對運動員體溫的維持作用。

1 實驗

1.1 材料與試劑

新鮮牛奶購買自內蒙古蒙牛乳業公司，木瓜蛋白酶，胰蛋白酶，胃蛋白酶，堿性蛋白酶，中性蛋白酶，食用香精，檸檬酸，蔗糖等購買自當地食品添加劑銷售公司，其他使用試劑均為進口分析純。

1.2 儀器與設備

RET contro l-visc型磁力攪拌器；YM 30Z型不銹鋼高壓滅菌鍋；300型pH計；3-18KS型高速離心機；YC-015型噴霧干燥機；FC-105型直腸溫度監測器；CH-09L型體表溫度監測器。

1.3 生產工藝

生產工藝如圖1所示，具體操作如下：首先對新鮮牛乳進行離心脫脂（8 000 g，20 min），之后去除上層脂肪，采用等電點沉淀法，去除酪蛋白。加熱至乳清蛋白充分變性，離心（8 000 g，20 min）并收集沉淀，沉淀即為乳清蛋白。采用酶解法進行肽的制備[5]，在反應過程中以酸性和堿性溶液實時調節pH值，維持在最適合范圍內。水解反應結束后，離心（12 000 g，10 min），收集乳清肽。使用不同量檸檬酸、木糖醇、蜂蜜、復合穩定劑來調節飲品風味，將調配好的飲品放入高壓均質機中，在壓力為20 M Pa的條件下，均質15 min。均質完成立即進行加熱，維持在88℃作用6m in，灌裝容器為玻璃容器，灌裝體積為250m L。

圖1 生產工藝

1.4 飲品配方的單因素實驗

除乳清肽外，飲品中主要的配方成分為檸檬酸、木糖醇、蜂蜜和復合穩定劑。在料液比一定的條件下，分別考察不同檸檬酸添加量（1.5%，2.0%，2.5%，3.0%，3.5%），不同木糖醇添加量（2.5%，3.0%，3.5%，4.0%，4.5%），不同蜂蜜（3.5%，4.0%，4.5%，5.0%，5.5%）添加量，不同復合穩定劑（3.5%，4.5%，5.5%，6.5%，7.5%）添加量對飲品配方的感官品質的影響。

1.5 飲品配方的正交優化實驗

根據單因素實驗結果，通過感官評定評分和正交試驗結果確定飲品的最佳配方，結果如表1所示。

表1 正交實驗因素水平 %

1.6 感官指標的評定

根據實驗需求，我們參考相關資料制定感官評價表，按表2的指標進行評分，選擇10名專業評審人員對乳清肽飲品的色澤、組織形態、口感、風味進行評分。

表2 感官評價

1.7 運動員體溫維持實驗

1.7.1 研究對象

選擇某體育學院20名男性大學生長跑運動員進行研究，年齡為（21.12±0.15）歲，訓練時間為（3.56±0.17）年，體脂率為11.25%±0.13%，人均最大攝氧量為（61.37±3.43）mL/（kg·min-1）。分成實驗組和對照組，實驗組食用乳清肽飲組，對照組不食用乳清肽飲品，每組10人。

1.7.2 研究方法

測試開始前，實驗組人員已經連續服用飲品60 d，每天兩次，每次250 min。每名自愿者首先進行靜止體溫測定，再進行功率自行車訓練，功率自行車負荷強度為75%，轉速為90 r/min，實驗室溫度控制在（34±0.5）℃，相對溫度控制在60%±0.25%。每名自愿者具使用直腸溫度探測器（位于直腸內（9～10 cm），使用紅外線測溫儀測定皮膚溫度，在實驗開始15 min后，打開溫度監控軟件，連續監測自愿者的直腸溫度和皮膚溫度。

1.7.3 評定標準

監測溫度包括自愿者的直腸溫度、小腿溫度、大腿溫度、胸部溫度、上臂溫度。

1.8 數據統計與分析

所有實驗數據采用SPSS 18.0軟件進行分析和統計出來，所得數據的描述采用（±s）表示。

2 結果與分析

2.1 飲品配方單因素實驗

2.1.1 檸檬酸添加量對配方的影響

如表3所示，隨著檸檬酸用量的上升，從1.5%～2.5%，感官評價得分不斷上升，然而在檸檬酸3%使用量后，評分出現下降，因此選擇1.5%，2.0%和2.5%的水平進行正交實驗。

表3 檸檬酸添加量對配方的影響

2.1.2 木糖醇添加量對配方的影響

如表4所示。從實驗結果可知，從2.5%～3.5%，感官評價得分不斷上升，然而在木糖醇4.0%使用量后，評分出現下降，因此選擇2.5%，3.0%和3.5%的水平進行正交實驗。

表4 木糖醇添加量對配方的影響

2.1.3 蜂蜜添加量對配方的影響

如表5所示，隨著蜂蜜用量的上升，從3.5%～6.0%，感官評價得分不斷上升，在6.0%時得分最高，因此選擇4.5%，5.5%和6.0%的水平進行正交實驗。

表5 蜂蜜添加量對配方的影響

2.1.4 復合穩定劑用量對配方的影響

如表6所示，從實驗結果可知，隨著復合穩定劑用量的上升，感官評價得分不斷下降，因此選擇3.5%，4.5%和5.5%的水平進行正交實驗。

2.2 飲品配方的確定

飲品配方的確定研究根據單因素試驗結果，聯合正交實驗，并以感官評價得分為評定標準，實驗結果如表7所示。影響乳清肽運動飲品感官品質的因素主次順序為B＞D＞C＞A，確定優組合為A2B3C3D2，確定最佳配方為即木糖醇3.5%，蜂蜜6.0%，復合穩定劑4.5%，檸檬酸2.0%。

表6 復合穩定劑添加量對配方的影響

表7 正交實驗結果

2.3 體溫調節功能分析

實驗結果如表8所示，實驗組運動員在在高溫環境下進行高負荷訓練，體內核心溫度和體表多部位溫度增長幅度較低，均不存在顯著差異（P＞0.05）。而對照組運動員在高溫環境下進行高負荷訓練，體內核心溫度和體表多部位溫度增長幅度明顯，存在顯著差異（P＜0.05）。實驗結束后，實驗組運動員各項溫度指標均顯著低于對照組運動員，存在顯著差異（P＜0.05）。

表8 體溫監測結果（±s） ℃

表8 體溫監測結果（±s） ℃

組別實驗組實驗前實驗后36.13±0.01 36.17±0.02 35.18±0.02 35.21±0.03 36.04±0.03 36.12±0.02 36.11±0.04 36.25±0.03 35.29±0.0 35.43±0.0 36.12±0.01 36.98±0.03對照組直腸溫度 小腿溫度 大腿溫度 胸部溫度 上臂溫度階段實驗前實驗后35.19±0.02 36.25±0.01 36.03±0.04 36.97±0.01 36.12±0.03 36.96±0.02 13 35.28±0.01 36.22±0.02

3 討論

人體通過增高體溫，可以快速增強人體內的化學反應速度，包括增強肌肉收縮、神經傳導和加快代謝過程[14-15]。在高溫環境下，運動員皮膚表面與環境間的溫度差距縮小，導致散熱作用減弱，引起熱量的持續蓄積，出現體溫核心出現運動性增高。在這種生理狀態下，人體的中樞系統和外周系統出現紊亂，極易出現運動性疲勞癥狀[16-17]。研究表明，乳清肽具有ACE抑制功能，可以維持人體血壓穩定，降低核心體溫；具有抗氧化功能可以保護細胞免受體溫過高引起的氧化損傷；具有快速吸收特點，可以為肌肉細胞快速供能；具有提高細胞代謝作用，并可以改善細胞因子分泌[18-20]。本研究根據乳清肽的功能和運動員的需要進行運動飲品的開發。首先從新鮮牛乳中分離乳清蛋白，隨后通過復合酶解手段對乳清蛋白進行酶解，獲得乳清肽。采用正交試驗的方法確定乳清肽運動飲品的最佳配方，并選擇運動員試食實驗，分析這種飲品對運動員高溫環境下訓練體溫的影響。試驗結果表明，選擇木糖醇3.5%，蜂蜜6.0%，復合穩定劑4.5%，檸檬酸2.0%。配方生產的乳清肽運動飲品感官評價得分最高。實驗組運動員連續服用飲品60天后，在高溫環境下運動，可以有效維持體溫，各項體溫指標的波動幅度均小于對照組，證實乳清肽運動飲品具有一定的應用價值，值得進一步開發生產。

[1]孫煒，趙效國.乳清蛋白在運動營養中的功能特性和作用[J].氨基酸和生物資源，2012，34（2）：69-71.

[2]廖文艷，蘇米亞，周杰，等.乳清蛋白在無添加劑酸奶中的應用[J].現代食品科技，2012，28（1）：61-65.

[3]余丹丹，張昊，郭慧媛，等.乳清蛋白的特性及其在食品工業中的應用[J].中國乳業，2013，（6）：58-60.

[4]任嬌艷，賴婷，江燕清，等.乳清蛋白肽的酶法制備、分離純化及評價[J].華南理工大學學報（自然科學版），2015，（2）：1-7.

[5]AFIZAH M N，RIZVISSH.Functional properties of whey protein concentrate texturized at acidic pH：effect of extrusion temperature[J].LWT-Food Science&Technology，2014，57（1）：290-298.

[6]許女，西艷雙，楊莉榕，等.乳清蛋白酶解物的抗氧化研究[J].食品研究與開發，2012，33（7）：29-32.

[7]蔣琛，李曉東，馬麗媛，等.酶解乳清蛋白制備降膽固醇肽的工藝研究[J].中國釀造，2016，35（3）：70-73.

[8]李曉東，蔣琛，宋惠敏等.乳清蛋白水解制備功能性多肽的研究概況[J].食品安全質量檢測學報，2014，（5）：1405-1412.

[9]范少紅.一例運動員基礎體溫高現象的探討[J].運動，2012，（3）：58-59.

[10]黃華生，吳曉君，王晨宇，等.晝夜生物節律對自行車運動員運動能力的影響與機制[J].中國體育科技，2016，52（6）：107-114.

[11]陳瀟瀟，汪宏莉，韓延柏，等.γ-氨基丁酸對高溫環境人體運動中體溫調節的影響[J].沈陽體育學院學報，2014，33（5）：94-98，103.

[12]李丹.新型蛋白質飲品對運動員雄性激素的調節作用[J].食品研究與開發，2016，37（17）：150-152，153.

[13]RANDY ADJONU，GREGORYDORAN，PETERTORLEY et al.W hey protein peptides as components of nanoemulsions：A review of emulsifying and biological functionalities[J].Journal of food engineering，2014，122（Feb.）：15-27.

[14]張瑩，石建功，劉耕陶等.天麻提取物N 6-羥芐腺嘌呤核苷對小鼠肌張力、運動協調能力及體溫的影響[J].國際藥學研究雜志，2012，39（5）：420-424.

[15]汪宏莉，陳濤，韓延柏等.常溫環境遞增負荷運動中人體核心體溫預測[J].體育科研，2015，36（1）：34-36，48.

[16]孫芮，劉暢，李胄等.運動中人體核心體溫的測定方法[J].當代體育科技，2014，4（26）：16，18.

[17]趙杰修，周萍.人體體溫測定方法及其在體育科學領域的應用[J].中國運動醫學雜志，2012，31（8）：749-752.

[18]王曉杰，新華·那比，孫瑜等.發酵乳酪乳清中生物肽對3T3-L1小鼠脂肪細胞PPARγmRNA表達及NF-κB的影響[J].中國藥科大學學報，2012，43（5）：449-452.

[19]劉晶，苗穎，趙征等.抗氧化作用延緩疲勞的研究進展[J].中國乳品工業，2012，40（1）：42-45.

[20]趙立娜，汪少蕓，黃一帆等.乳清蛋白生物肽及其應用前景[J].食品科學技術學報，2014，32（3）：48-53.