大豆肽、小麥肽、膠原肽在運動營養領域的研究進展

強婉麗，李 靜，郇美麗，李 慧，張連慧，焦涵笑，鄒 迪

（1.中糧營養健康研究院，營養健康與食品安全北京市重點實驗室，北京 102209；2.北京工商大學 食品與健康學院，北京 100048；3.黃龍食品工業有限公司，吉林 公主嶺 136100）

近年來隨著營養健康產業的推行和發展，運動健身在社會上逐漸風靡，不僅專業運動員和健身愛好者希望通過努力訓練提升運動能力，越來越多的普通民眾也開始養成規律運動的習慣，并希望通過長期運動滿足其健康訴求，將適當運動作為一種健康生活方式的選擇[1]。

從運動營養學的角度分析，疲勞緩解、能量恢復、肌肉增長和修復均需要大量的營養物質，因此選擇正確的運動補劑至關重要[2]。除去水分，肌肉中蛋白質含量占80%左右，研究表明運動后有效補充高質量氨基酸能促進肌肉合成，因此促進肌肉增長和提高肌肉力量均需攝取足量的蛋白質[3-4]。肽是從動植物體內提取出來的蛋白質，經酶法水解、化學方法水解或微生物發酵后，分離純化得到的一類化合物，由10個以上氨基酸殘基組成的肽被稱為多肽，含10個以下氨基酸殘基的肽稱為寡肽或短肽，具有消化吸收快、生物利用率高、具有一定生理活性等特點[5-6]。目前，關于乳源生物活性肽在運動營養領域的研究較多，而關于大豆肽、小麥肽和膠原肽在此領域的報道較少。本研究總結了近年來國內外關于三種肽的研究進展，以期為運動營養類產品的應用開發提供一定參考和理論支持，拓展產品開發思路。

1 分子量分布

分子量分布是肽類產品的重要特性指標，對肽的功能特性和理化性質均起到決定性作用。有研究表明，隨著分子量的減小，多肽的抗氧化能力和清除自由基能力明顯增高，多數具有生理活性的肽片段主要集中在分子量＜5 000 Da的肽中[7]。機體攝入蛋白質并經消化道后大部分蛋白質被分解成小肽時（特別是二肽、三肽）能夠快速被機體消化吸收，并且直接作用于皮膚、骨骼、肝臟和其他組織等，發揮特殊的生理活性[8-9]。而且，小肽的吸收被證明比游離氨基酸的吸收更為迅速[10]。如果僅從分子量比較，小麥肽是吸收速度最快的肽，其次是大豆肽和膠原肽。三種肽的分子量見表1。

表1 三種肽的分子量

2 必需氨基酸組成

EAA含量是評價蛋白質及肽質量的一個重要參考指標。研究表明，人體抵抗運動后，攝入支鏈氨基酸（BCAA，由纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸組成）可刺激肌肉蛋白質合成；亮氨酸是肌肉蛋白合成的底物，也是啟動肌肉蛋白質合成（MPS）步驟的信號[11]。三種肽的EAA組成、BCAA組成、亮氨酸含量見表2。大豆蛋白是唯一的氨基酸營養價達到100的植物性蛋白質，PDCAAS幾乎為1[12]，EAA含量、BCAA含量、亮氨酸含量為三者之最。近年來，由于植物基趨勢大熱，大豆蛋白及大豆肽也越來越成為研究熱點，市場前景非常樂觀。小麥肽的EAA總質量分數為22.95，低于大豆蛋白，其含有較高含量的蘇氨酸。膠原肽因其不含色氨酸和異亮氨酸同時其他EAA含量較少，因此EAA總質量分數較低，在促進肌肉蛋白質合成方面效果低于大豆肽和小麥肽。

表2 必需氨基酸含量及其總質量分數 g/100g蛋白質

不同氨基酸組成導致不同類型肽在運動營養領域發揮的作用有所差別。研究表明，補充BCAA可通過mTOR途徑刺激肌肉合成代謝、抑制運動誘導的肌肉蛋白分解，并在組織生長和修復中起重要作用[16]。亮氨酸是啟動蛋白質合成的信號分子，能夠增加肌肉質量和肌肉力量。在體外，亮氨酸抑制甘油三酸酯合成（脂肪生成），促進脂肪細胞分解（脂解），并增加肌肉細胞中的脂肪氧化[16]。蘇氨酸是人體的EAA，具有恢復疲勞的作用[17]。因此，肽（尤其是小麥肽）的抗疲勞作用可能與其含有較高含量的蘇氨酸有關。膠原肽EAA的含量較低，但是其甘氨酸（22.1）、脯氨酸（12.1）和羥脯氨酸（11.3）質量分數遠高于其他蛋白，這可能與膠原肽具有促進結締組織再生、減輕運動造成的結締組織損傷有關[18]。

3 肽與運動營養

近些年來，人們發現很多小分子肽在經人體消化道時可以不被水解成氨基酸，直接通過小腸絨毛上皮細胞，快速消化吸收，生物利用率高，并且一些寡肽和多肽被證實具有一定生物活性，對人體生命活動有一定健康益處[19]。在運動營養領域，國內外已有諸多研究表明，補充小分子肽可以達到快速緩解疲勞、恢復體力、預防運動造成的氧化損傷、減少肌細胞破壞、快速促進肌肉修復等作用。

3.1 大豆肽在運動營養中的功能作用

大豆肽通常是由3～6個氨基酸組成的低分子質量肽的混合物，相對分子質量主要分布在1 000 Da以下，以300～700 Da為主，被人體的吸收速度比蛋白質和氨基酸要快，其必需氨基酸（EAA）組成與大豆蛋白質完全相同，同時含有少量的游離氨基酸、糖類、水分和無機鹽等成分[20]。大豆肽具有低滲透壓、受熱不凝固性、酸性條件下不沉淀、低黏性、高流動性、良好的乳化性等獨特的理化性質，尤其是具有抗氧化、降血壓、抗疲勞、降血脂減肥、免疫調節、血糖調節[21-22]等獨特的生理功能，且安全無毒，不顯示遺傳毒性和亞遺傳毒性的作用[23]。實驗表明在攝入大豆肽后30～60 min內則被人體完全吸收[24]。已有研究表明，在運動前后補充大豆多肽，可以減輕肌肉蛋白質的降解，維護體內正常蛋白質的合成，從而起到增強運動者的體力、耐力并且迅速消除疲勞、恢復體力、提升運動表現力的作用[25]。

3.1.1 抗疲勞作用

運動中無論是走路還是跑步，都是由于骨骼肌收縮才能夠完成的運動動作，隨著運動時間的增加，運動能力是逐漸下降的，這種現象在運動學上稱之為“肌肉疲勞”或“運動疲勞”。人們在運動過程中經常感受到的肌肉疲勞的一種情況被稱作遲發性肌肉酸痛，一般在偶爾運動后幾天內產生的酸痛感，這種酸痛感主要是由于肌肉纖維經反復的高強度收縮拉伸產生的輕微損傷所引起，肌肉纖維的損傷程度可以通過檢測血液中磷酸酶肌酸（CPK）的活性來判斷，CPK值越低，則表明肌纖維損傷程度越小[26-28]。Masuda K等早在2007年就著手研究大豆肽對運動疲勞恢復和肌肉損傷修復的影響，研究結果表明運動后立即攝取等量大豆肽和大豆蛋白，18 h后攝取大豆肽組血液中磷酸酶肌酸（CPK）的活性顯著低于攝取大豆蛋白組和空白組，肌肉酸痛感顯著降低，疲勞感快速恢復[28]。同時大豆肽可延長運動時間，提高肌糖原和肝糖原的含量，減少血液中乳酸的含量，具有緩解疲勞的作用[29]。劇烈運動時，機體內氧化作用大大加強，產生一系列氧自由基，可導致肌肉和肝臟中脂質過氧化產物增多而引起細胞或組織損傷，也是機體疲勞的原因之一，而大豆肽可以清除自由基，這也可能是能夠抗疲勞的原因之一[30-31]。近幾年，國內關于小分子大豆肽有效緩解疲勞的研究也頗為廣泛。尹軍杰開展大豆肽分子量與緩解疲勞作用關系的研究，實驗結果表明相對分子質量為875 u和500 u的大豆肽對緩解疲勞指標影響顯著。大豆肽分子量越小，緩解疲勞效果越明顯[32]。

3.1.2 促進肌肉增長和損傷修復作用

有研究表明運動后血液中氨基酸水平較運動前呈現下降趨勢，其中蛋氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸等含量均下降10%左右，Nakanishi Y等對運動后人群補充大豆肽，研究結果表明攝取大豆肽后血液中BCAA、芳香族氨基酸（除色氨酸）水平均有所提高，這是由于大豆肽分子量小好吸收，能夠快速進入血液中增加氨基酸含量，同時可以快速轉運到肌纖維細胞中促進蛋白質合成，從而降低肌肉損傷、促進肌肉損傷修復[33]。對于一些專業訓練運動員，不僅需要提升運動表現力、有更高的運動水平，還需要有足夠的肌肉含量及較低的脂肪含量。國內外諸多研究表明大豆肽不僅有補充基礎蛋白質的作用，還有阻礙腸道內膽固醇的再吸收、促進脂肪代謝、提高機體基礎代謝率的功效，且分子量較小的大豆肽不會帶來類似牛乳蛋白或大豆蛋白引起的過敏反應。尤莉蓉研究大豆肽營養補充劑對肌肉增長的促進作用，研究結果表明在增肌訓練6個月的時間里，每日補充600 mL濃度為30%的大豆肽補充劑，6個月后所有訓練員肌肉含量都得到了有效提升（肌肉重量平均增加(8.11±0.10) kg），并且訓練員的體脂平均含量降減少（5.18%± 0.11%），BMI值得到有效改善[34]。

3.1.3 提升運動表現力

Kovacs-Nolan J等在研究大豆肽對中老年人肌肉衰減癥時發現大豆肽不僅可以降低肌肉衰減率，同時可以提高運動表現能力。每日給參加運動人員補充大豆肽補充劑（4瓶/日，8 g/瓶），12周后，分別給對照組和攝取大豆肽補充劑組人員進行步行速度、膝屈曲力和血液中白細胞水平檢測，實驗結果表明攝取大豆肽組其步行速度提高10.7%左右，對照組步行速度提高4.5%左右，攝取大豆肽組其膝屈曲力提高33%左右，對照組其膝屈曲力提高20%左右，攝取大豆肽組人員的步行速度、膝屈曲力提高程度均大于對照組，攝取大豆肽組其白細胞數量下降18%左右，對照組白細胞數量沒有顯著性差異，攝取大豆肽組人員的白細胞數量降低程度明顯大于對照組[35]。身體在運動過程中會發生炎癥反應，導致血液中白細胞數量增加，而攝取大豆肽后可以顯著降低血液中白細胞水平，則表明大豆肽可降低運動訓練過程中身體的炎癥反應[36-37]。

3.2 小麥肽在運動營養中的功能作用

小麥蛋白是小麥淀粉加工的副產物，主要由麥醇溶蛋白和麥谷蛋白組成，小麥蛋白含有豐富的疏水氨基酸和不帶電荷的氨基酸，導致其分子內大面積疏水，在水中的溶解性差，因此阻礙了小麥蛋白的利用[38]。酶促修飾可提高小麥蛋白的溶解度，進而改善小麥蛋白的加工性能和功能特性，酶解小麥蛋白會生成大量不同分子量的小麥肽。小麥肽具有多種生物活性，如抗氧化、抗癌、血管緊張素轉化酶（ACE）抑制、提高免疫力等，平均分子量為200～300 Da[39]。目前，國外關于小麥肽在運動營養中的應用和功能特性的研究報道較少，國內的研究相對較多，主要集中小麥肽抗疲勞及調節免疫方面的作用。高強度運動會導致肌肉、腸、血液和神經系統發生一系列生理和生化變化，從而導致疲勞和免疫力下降，主要表現為糖原含量的下降、氧化應激反映增加、腸黏膜通透性降低、肌肉損傷以及炎癥反應等[40]。下文將重點闡述小麥肽緩解運動疲勞以及調節免疫的相關作用。

3.2.1 抗疲勞作用

運動疲勞與體內自由基增加有關，因此，清除體內自由基對運動引起的疲勞和消除體內氧化應激損傷的程度非常重要[41]。Zheng Z等選取了60只SD大鼠，每天灌胃小麥肽溶液，結果顯示，高劑量運動組大鼠感到疲勞的時間大于運動對照組和低劑量運動組，同時，高劑量運動組和低劑量運動組大鼠骨骼肌中超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）的活性明顯高于運動對照組[40]。這些結果表明，補充小麥肽能夠清除體內長時間運動產生的自由基，進而緩解運動疲勞。潘興昌等研究不同劑量小麥肽對揚州大學33名運動員運動后肌肉損傷的作用，研究結果表明，6周大負荷訓練期間補充不同劑量的小麥肽（3、6、9 g）都能明顯減輕肌肉損傷，加快運動后疲勞的恢復，其中，補充6 g小麥肽的效果最佳[42]。

3.2.2 調節免疫作用

過度運動可能會誘發機體氧化應激，致使機體免疫功能下降。小麥肽中谷氨酸（Glu）、谷氨酰胺（Gln）含量豐富，亮氨酸（Leu）和酪氨酸（Tyr）含量也較多，其中Gln是細胞快速分裂增殖的主要燃料，具有免疫調節作用[39]。代卉等采用給小鼠灌胃小麥肽溶液后用環磷酰胺誘導小鼠發生免疫抑制，結果顯示，小麥肽能夠恢復SRBC抗體（溶血素HC50）的水平以及巨噬細胞的吞噬能力，增加SOD活力、過氧化氫酶（CAT）活力及其總抗氧化能力（T-AOC），降低丙二醛（MDA）含量，表明小麥肽能夠顯著調節應激狀態引起的機體免疫功能降低[14]。腸道免疫功能對人體的免疫系統中扮演著重要的角色，Zheng Z等研究表明，在強迫負荷游泳的SD大鼠中，長期補充小麥肽可抑制腸道上皮細胞凋亡、改善靜息狀態下腸道sIgA抗體水平并有效減輕腸道和血液中的炎癥反應[39]。

3.3 膠原肽在運動營養中的功能作用

膠原肽主要是從動物（豬、牛、魚、雞等）的皮膚、骨骼和軟骨組織中提取的膠原蛋白，經過酶水解工藝制備而成，一般膠原肽的分子量為2 000～5 000 Da，膠原肽除了具有一般蛋白肽小分子、易吸收的特性外，還具備其獨特的生理功能[43]。膠原肽中含有人體所需的EAA，并且和其他類型蛋白肽不同的是，膠原肽含有較高含量的甘氨酸、脯氨酸和羥脯氨酸，同時精氨酸和羥賴氨酸含量相對也較高，這些氨基酸已被證明是人體中肌酸合成的重要物質，同時對皮膚、骨骼和關節也具有一定益處，可以幫助預防和緩解關節炎、骨質疏松癥和肌肉衰減癥[15，18]。

3.3.1 促進成骨細胞增殖

隨著年齡的增長，人體中會產生過多的自由基，而骨膠原蛋白的合成會逐漸被衰老產生的過多自由基所破壞，因此人體骨骼中骨膠原蛋白的含量隨年齡增加而減少，從而降低骨密度，引起骨質疏松癥，尤其對于絕經后婦女，其骨膠原和礦物質流失更加迅速。近年來國內外許多動物實驗和人體試驗研究結果都表明，Ⅰ型膠原蛋白及其水解物有促進成骨細胞數量增加，抑制破骨細胞活性，幫助維持骨密度的功能作用[43]。中國解放軍第306醫院劉俊麗等研究不同濃度的牛骨膠原肽對人成骨細胞增殖的影響，實驗結果表明濃度為0.375、0.75和1.5 mg/mL牛骨膠原肽都能夠對成骨細胞的增殖具有一定促進作用，而濃度為0.375 mg/mL時，作用最強，表明膠原肽對成骨細胞的增殖具有促進作用[44]。諶紅珊等以社區中老年人作為研究對象，通過骨膠原肽的飲食行為干預，監測中老年人攝入前后運動能力、骨密度值和骨質疏松癥檢出率的變化，從而評估骨膠原肽對骨骼健康狀況的作用。研究結果表明骨膠原肽的飲食干預對研究對象有明顯積極作用，主要表現在其關節肌肉的疼痛、腫脹狀況明顯改善，抽筋次數減少，爬樓梯更輕松，骨質疏松癥（OP）檢出率為女性干預后降低1.5%，男性降低8.1%，干預后49.3%的研究對象骨密度有明顯改善[45]。

3.3.2 促進結締組織再生

關節炎產生的主要原因是由于軟骨、韌帶、肌腱和骨骼中的結締組織遭到破壞或發生退行性病變所引起的，結締組織的主要成分為膠原蛋白，膠原蛋白的流失會使軟骨組織變薄、變得更透明且逐漸失去彈性，因此補充膠原蛋白及其水解物對于運動員的表現很有益處，尤其對于關節和連接組織有保護作用，可以預防運動損傷，降低關節的機械磨損作用[18]。Ⅱ型膠原蛋白主要存在于人體軟骨組織中，且其所含的羥賴氨酸含量是I型膠原蛋白的2～4倍，且大部分糖基化，國內外近年來已有相關研究表明，水解Ⅱ型膠原蛋白能夠減輕骨關節炎患者的疼痛，可以作為輔助治療關節炎的膳食補充劑[46]。Skov K等進行了一項隨機雙盲交叉研究，實驗招募十名健康男性受試者連續三天接受35 g酶水解膠原蛋白（EHC）、35 g非酶水解膠原蛋白（NC）或安慰劑（250 mL水）。結果發現，攝入膠原蛋白水解產物會在240 min內增加餐后血漿中氨基酸的濃度，而酶水解會增加富含甘氨酸、脯氨酸和羥脯氨酸的膠原蛋白的吸收率和生物利用度[47]。Nikolaeva TI等研究牛軟骨來源的水解膠原蛋白質肽對預防和治療關節疾病的功能作用，研究結果表明由2～8個氨基酸分子組成的、分子量為250～780 Da的膠原肽可以快速促進結締組織再生，有效保護關節[18]。

3.3.3 提高肌肉質量

研究表明，在耐力運動過程中，肌肉蛋白質會發生分解[48]。已經證明，從飲食中攝入蛋白可以提高運動后凈肌蛋白的合成速率，并減少抗阻運動后肌蛋白的分解[49-51]。Zdzieblik D等招募了53名患有肌少癥的男性受試者，所有受試者均接受為期12周的抗阻訓練（每周三節），并補充膠原肽（15 g/d）或安慰劑，結果發現，與安慰劑組相比，膠原肽補充劑結合抗阻訓練可通過增加瘦體組織含量、肌肉力量和骨量來進一步增加受試者的肌肉質量和肌肉強度，并改善人體成分[15]。

4 小結與展望

近年來，多肽因其分子量小，能夠快速被人體吸收利用，且具有極強的生理活性和多樣性，已經成為功能食品界研究開發熱點。我國實施的運動營養食品國家標準GB24154—2015《運動營養食品通則》中明確指出在運動后恢復類產品開發中，以肽類為特征性成分，適用于中、高強度或長時間運動后恢復的人群。

大豆肽、小麥肽和膠原肽因其特殊的氨基酸組成和肽鏈結構，已經被證實具有抗疲勞、免疫調節、促進肌肉損傷修復、提升運動表現能力和緩解運動疲勞等生理功能。同時因其良好的耐酸性、耐熱性和水溶性，將其作為功能食品配料添加到運動營養食品中，未來會產生較大的經濟及商業價值。目前由于酶解技術尚不成熟，蛋白質經酶解處理后，會產生一些疏水性的肽類，導致多肽普遍產生苦澀的味道，且分子量越低，肽的苦味越嚴重，如大豆肽具有大豆特有的豆腥味且因其分子量較小苦澀味嚴重，顏色呈現深黃色。小麥低聚肽呈暗黃色且同樣具有苦澀味道。膠原肽具有動物皮特有的腥臭味和骨頭特有的微腥味。將其應用到產品中適口性較差，因此在食品領域中的應用受到一定限制。如何通過提高酶解技術、脫苦技術和風味遮蔽技術改善肽的不良風味，仍是當今食品企業和研究人員需要關注和努力的方向。