乳清蛋白提高運動能力的研究進展

劉嘉寧 蔣與剛 王天輝

摘 要：從乳清蛋白不同補充形式的角度綜述了乳清蛋白對改善運動人群生理指標和提升運動能力等方面的研究進展。

關鍵詞：乳清蛋白;生理指標;運動能力

隨著乳制品加工技術的發展和應用，濃縮乳清蛋白（WPC）和分離乳清蛋白（WPI）已廣泛應用于運動營養食品。對運動人群而言，乳清蛋白（WP）是補充優質蛋白質的良好來源。大量研究證實，WP能夠有效緩解運動性中樞疲勞、外周疲勞以及促進肌肉的增長和恢復。WP在提高運動能力方面的應用主要以四種形式補充，即單獨補充、與碳水化合物等物質混合補充、加入營養配方中應用以及結合藥物與物理治療手段應用。

1 乳清蛋白的單獨應用

WP可直接溶于一定量的水或牛奶中進行補充，運動前、運動中及運動后皆具有一定作用。Coomber等[1]將42名競技自行車運動員隨機分為3組，記錄為期8周的常規訓練和飲食。高劑量組每天補充牛初乳60 g，低劑量組每天補充20 g牛初乳+40 g WPC，對照組每天補充60 g WPC，結果顯示，口服不同劑量的牛初乳（20 g/60 g）能夠明顯縮短自行車運動員以65%最大攝氧量騎行2 h后的計時圈成績，服用WP組在實驗前后運動成績雖然無顯著差異，但完成時間也有所縮短。Shing等[2]同樣以服用WP作為對照組，實驗組口服牛初乳濃縮蛋白，連續5周服用補充劑，之后進行連續5 d的高強度訓練，結果顯示，在連續5 d的高強度訓練后，服用牛初乳的自行車運動員計時賽成績相比WP組有所提高。這一實驗研究證明了口服牛初乳蛋白濃縮物相比于補充WP效果更好，可能是由于牛初乳未進行分離處理，成分比WP更豐富。但是，在隨后的研究中，Schroer等[3]卻得到了不同的結果，他們的研究結果顯示，補充WP或L-丙氨酸（ALA）后，會降低55%最大功率騎行2 h后30 km計時賽的成績。這個相反的結果可能是由于補充WP的時間不同（前兩個實驗的實驗期分別為8周和5周;而第三個實驗為即時）。

補充WP在其他類型的運動中同樣具有提升運動能力的作用，并且對我們的身體成分產生有益影響。Joy等[4]對24名受過力量訓練的男性大學生進行研究，將受試者隨機分為補充乳清蛋白組（動物性蛋白）和大米蛋白（植物性蛋白），每周訓練3次（運動后補充蛋白質），為期8周。結果顯示，在8周的蛋白補充后，大米蛋白和WP都能明顯提高受試者的瘦體重、肌肉量、力量和功率，并且脂肪量減少，但兩種蛋白之間無顯著差異。同樣，Taylor等[5]研究了14名NCAA 3級女子籃球隊員，分為乳清蛋白組和對照組，補充WP和麥芽糊精（MALTO），為期8周，每周訓練4天（訓練前后補充）。結果顯示，8周的WP補充能夠提升專項運動能力。Lollo等[6]在比賽期間對24名足球運動員進行研究，根據補充劑不同分成3組：乳清蛋白組（WP組）、水解乳清蛋白組（HWP組）、酪蛋白組（CAS組），為期8周，每次訓練后服用補充劑。結果表明，3種蛋白質補充運動員的提升都是有益且安全的，并且均具有維持甚至是增加肌肉質量的作用。Lollo等[7]進一步比較了HWP、WP、MALTO三種補充物對運動介導肌肉損傷的保護作用。結果顯示，與MALTO組相比，HWP組運動員肌酸激酶（CK）、乳酸脫氫酶（LD）含量明顯降低，說明HWP對肌肉損傷具有保護作用。另外，Impey等[8]研究發現，運動員補充富含亮氨酸的蛋白質不會對在低碳水化合物狀態下機體對游離脂肪酸的利用和脂質的氧化供能產生影響，這一研究結果對在限制碳水化合物攝入情況下，對提高肌肉適應能力有需求的運動員的營養補充具有實際的應用價值。

2 乳清蛋白結合碳水化合物的應用

WP作為優質蛋白質，與同樣作為能源物質的碳水化合物（CHO）混合使用在近年來也被廣泛地應用。Macdermid等[9]在多年前就比較了高蛋白飲食與高CHO飲食對受試者耐力的影響，結果顯示，7 d的高蛋白質飲食對自行車耐力能力有提升作用。Breen等[10]利用單盲交叉實驗對10名訓練有素的自行車運動員進行研究，兩種不同的飲料分別含有CHO、碳水化合物+蛋白質（C+P），受試者在77%±1%最大攝氧量的條件下騎行90 min，運動前即刻和運動后30 min補充飲料。結果顯示，相比于CHO組，C+P組的肌纖維蛋白質合成明顯增加（約35%），因此，C+P可以促進肌肉蛋白合成，C+P中肌纖維蛋白質合成的增加可能是通過mTOR下游的p70S6K介導。李世成等[11]對青年男子足球隊16名隊員進行了為期12周的實驗，實驗組訓練前后1 h補充含有低聚糖+WP的飲料，睡前補充25 g WP，對照組為不含任何能量的安慰劑。結果顯示，低聚糖+WP聯合補充能夠提高運動過程中的無氧和有氧能力，并且能夠促進體能恢復。Highton等[12]對9名足球運動員進行CHO或CHO+P兩種運動飲料的補充發現，CHO+P對運動員的耐力能力有一定程度的提升。Oosthuyse等[13]對8名自行車運動員進行研究，探究了攝入單一CHO、碳水化合物-酪蛋白（CHO-Casein）、碳水化合物-乳清蛋白（CHO-Whey）與安慰劑對減輕運動介導的左心室功能抑制的作用，結果顯示，3種補充劑中CHO-Casein作用最大，CHO-Whey作用最小。但是，Gunnarsson和Hansen做出了不同的實驗結果，Gunnarsson等[14]對16名足球運動員進行實驗發現，CHO+P飲食并不能促進足球賽后48 h內足球運動員的糖原合成;Hansen等[15]對高強度訓練營中的18名頂級自行車運動員進行了實驗，結果顯示，CHO單獨攝入與C+P混合攝入并不能有效提升自行車運動員的運動表現、減輕肌肉損傷、應激反應及免疫功能。經過初步分析這些結果不同原因可能是由于實驗條件的不同而導致的，由于實驗時補充的劑量，實驗所選擇的運動類型、運動強度以及實驗補充周期不同都會對實驗結果產生影響。

3 乳清蛋白在營養配方中的應用

WP與其他具有相似或互補作用的物質共同攝入，不僅可以彌補WP功能上的不足，同時也可使運動補劑的功能更加明顯。Hoffman等[16]為了探究補劑服用時間對33名力量訓練者的力量、功率、身體成分變化的影響，分成早晚補充組和運動前后補充組，補劑為一種專利蛋白混合物（包含酶解膠原蛋白分離物、乳清蛋白分離物、酪蛋白分離物）。結果顯示，補充時間的不同對力量訓練者的力量、功率及身體成分無影響。Smith等[17]利用隨機單盲對照實驗對24名業余運動愛好者進行測試，探究補劑與3周的高強度間歇訓練對有氧和無氧跑能力、訓練量和身體成分的影響。實驗組補充營養配方（包括WP、冬蟲夏草、肌酸、瓜氨酸、人參和咖啡因等每次18 g）和以MALTO為主的安慰劑，結果顯示，營養配方結合高強度間歇訓練對最大攝氧量、最大速度（CV）、去脂體重（LBM）和無氧跑能力（ARC）有提升作用。Vegge等[18]探究了3種補劑對不同水平運動員運動能力的提升效果，分別為CHO組（8.3% maltodextrin）、PROCHO組（2.1% intact WP，8.3% maltodextrin）及NpPROCHO組（0.4% NutripeptinTM一種海洋蛋白，1.7% intact WP，8.3% maltodextrin），結果表明，NpPROCHO對低水平運動員的運動能力有較好的提升作用。Naclerio等[19]通過對16名業余足球運動員進行實驗，探究了不同補劑對受試者間歇性運動能力、疲勞感、免疫力、恢復能力和新陳代謝標志物的影響。受試者分為多種成分補劑MTNZ組（CHO+WP+谷氨酰胺+左旋肉堿酒石酸鹽）、CHO組和安慰劑組，結果顯示，多種成分和CHO補充劑并沒有改善間歇性運動、炎癥或免疫功能;然而，兩種干預都能降低血清肌紅蛋白水平，CHO能抑制運動后白細胞增加。

4 乳清蛋白結合藥物與物理治療手段的應用

Al-nawaiseh等[20]探究了如何增強高強度無氧運動后的短期恢復，采用了服用抗氧化維生素、布洛芬、WP聯合攝入結合運動后冷水浸泡的綜合療法，對22名競技運動員進行了實驗，結果顯示，與不加干預相比，干預措施有助于維持運動水平，延緩疲勞。

5 結論

綜上所述，WP會對機體的運動能力產生有利影響，能夠增強有氧和無氧狀態下的運動能力，改善身體成分，提高肌肉含量，促進肌肉修復和肌肉蛋白合成等，其安全性和有效性值得肯定。但使用效果會受到補充劑量、補充周期、服用時機、運動類型、運動強度、運動水平等多種因素的影響，在使用過程中，應根據自己的實際需求和實際情況來選擇不同的補充方法，以達到最好的效果;另外，應結合能量代謝、代謝通路、多組學技術進展，深入探討WP提高機體運動能力的機制。

參考文獻

[1]Coombes J S，Conacher M，Austen S K，et al.Dose effects of oral bovine colostrum on physical work capacity in cyclists[J].Med Sci Sports Exerc，2002，34（7）：1184-1188.

[2]Shing C M，et al.The influence of bovine colostrum supplementation on exercise performance in highly trained cyclists[J].Br J Sports Med，2006，40（9）：797-801.

[3]Schroer A B，Saunders M J，Baur D A，et al.Cycling time trial performance may be impaired by whey protein and L-alanine intake during prolonged exercise[J].Int J Sport Nutr Exerc Metab，2014，24（5）：507-515.

[4]Joy J M，et al.The effects of 8 weeks of whey or rice protein supplementation on body composition and exercise performance[J].Nutrition Journal，2013，12（1）：86.

[5]Taylor L W，Wilborn C，Roberts M D，et al.Eight weeks of pre-and post-exercise whey protein supplementation increases lean body mass and improves performance in Division III collegiate female basketball players[J].Applied Physiology，Nutrition，and Metabolism，2016，41（3）：249-254.

[6]Lollo P C，et al.Physiological and physical effects of different milk protein supplements in elite soccer players[J].J Hum Kinet，2011（30）：49-57.

[7]Lollo P C B，Amaya-Farfan J，Faria I C，et al.Hydrolysed whey protein reduces muscle damage markers in Brazilian elite soccer players compared with whey protein and maltodextrin.A twelve-week in-championship intervention[J].International Dairy Journal，2014，34（1）：19-24.

[8]Impey S G，et al.Leucine-enriched protein feeding does not impair exercise-induced free fatty acid availability and lipid oxidation：beneficial implications for training in carbohydrate-restricted states[J].Amino Acids，2014，47（2）：407-416.

[9]Macdermid P W，Stannard S R.A whey-supplemented，high-protein diet versus a high-carbohydrate diet：effects on endurance cycling performance[J].Int J Sport Nutr Exerc Metab，2006，16（1）：65-77.

[10]Breen L，Philp A，Witard O C，et al.The influence of carbohydrate-protein co-ingestion following endurance exercise on myofibrillar and mitochondrial protein synthesis[J].J Physiol，2011，589（Pt16）：4011-4025.

[11]李世成，趙永峰.足球運動過程中擇時補充糖與乳清蛋? 白對體能的影響[J].中國組織工程研究與臨床康復，2007（51）：10304-10307.

[12]Highton J，Twist C，Lamb K，et al.Carbohydrate-protein coingestion improves multiple-sprint running performance[J].J Sports Sci，2013，31（4）：361-369.

[13]Oosthuyse T，et al.Comparison of energy supplements during prolonged exercise for maintenance of cardiac function：carbohydrate-only verse carbohydrate plus whey or casein hydrolysate[J].Appl Physiol Nutr Metab，2016，41（6）：674-683.

[14]Gunnarsson T P，Bendiksen M，Bischoff R，et al.Effect of whey protein-and carbohydrate-enriched diet on glycogen resynthesis during the first 48 h after a soccer game[J].Scand J Med Sci Sports，2013，23（4）：508-515.

[15]Hansen M，Bangsbo J，Jensen J，et al.Protein intake during training sessions has no effect on performance and recovery during a strenuous training camp for elite cyclists[J].J Int Soc Sports Nutr，2016，13（1）：9.

[16]Hoffman J R，Ratamess N A，Tranchina C P，et al.Effect of protein-supplement timing on strength，power，and body-composition changes in resistance-trained men[J].Int J Sport Nutr Exerc Metab，2009，19（2）：172-185.

[17]Smith A E，et al.The effects of a pre-workout supplement containing caffeine，creatine，and amino acids during three weeks of high-intensity exercise on aerobic and anaerobic performance[J].J Int Soc Sports Nutr，2010，7（1）：10.

[18]Vegge G，et al.Improved cycling performance with ingestion of hydrolyzed marine protein depends on performance level[J].J Int Soc Sports Nutr，2012，9（1）：14.

[19]Naclerio F，Larumbe-Zabala E，Cooper R，et al.A multi-ingredient containing carbohydrate，proteins L-glutamine and L-carnitine attenuates fatigue perception with no effect on performance，muscle damage or immunity in soccer players[J].Plos One，2015，10（4）：e125188.

[20]Al-Nawaiseh A M，Pritchett R C，Bishop P A.Enhancing short-term recovery after high-intensity anaerobic exercise[J].J Strength Cond Res，2016，30（2）：320-325.

Research Progress on Improving Exercise Ability of Whey Protein

LIU Jia-ning1，2，JIANG Yu-gang2*，WANG Tian-hui1，2*

（1Tianjin Key Laboratory of Exercise Physiology & Sports Medicine，Tianjin University of Sport，Tianjin 300381，China;2Institute of Environmental and Operational Medicine，Institute of Military Medical Sciences，Academy of Military Sciences，Tianjin 300050，China）

Abstract：This paper reviewed the effect of whey protein on improving physiological indexes and exercise ability of exercise population from the perspective of different supplement forms of whey protein.

Keywords：whey protein;physiological index;exercise ability

基金項目：國家自然科學基金（項目編號：81373108）。

作者簡介：劉嘉寧（1995— ），男，在讀碩士研究生，研究方向：運動人體科學。

共同通信作者：王天輝（1968— ），男，博士，博士生導師，研究方向：軍事作業醫學;蔣與剛（1966— ），男，博士，博士生導師，研究方向：營養與作業效能。