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缓解体力疲劳食品科学李静201323104007主要内容★概要概★引起体力疲劳的生物化学机理★缓解体力疲劳的功能食品★缓解体疲劳功能食品的评价原理及方法（一）概要疲劳的概念第五届国际运动生化学术研讨会将疲劳定义为：机体生理过程不能维持其机能在一个特定的水平或不能维持预定的运动强度。它的产生提醒工作者应减低工作强度或终止运动以避免机体损伤。疲劳的分类根据疲劳发生的部位，可以将疲劳分为：中枢疲劳、神经一肌肉接点疲劳和外周疲劳。中枢疲劳：在体力疲劳的发展过程中，中枢神经系统起着主导作用。大强度短时间工作可导致大脑皮层运动区三磷酸腺苷(ATP)、磷酸肌酸(CP)动用过多，腺苷二磷酸(ADP)／ATP比值增加，致使神经元的机能活动性降低从而产生抑制引起的疲劳。而长时间工作时，大脑中ATP、CP水平显著降低，a-氨基丁酸明显升高。a-氨基丁酸是大脑皮层中的一种抑制性的神经递质，它可阻抑皮层神经元轴—树突触联系。因此其含量增加形成中枢保护性抑制是导致长时间运动疲劳的原因。此外神经系统蛋白质、核酸代谢在疲劳机制中也起着重要作用。神经—肌肉接点疲劳：神经—肌肉接点是传递神经冲动，引起肌肉收缩的关键部位。如果神经—肌肉接点的神经末梢释放乙酰胆碱减少时，肌肉收缩能力下降。乙酰胆碱由接点前膜释放后，进入接点间隙，在这里遇到由于剧烈运动产生的乳酸，发生酸碱中和，使乙酰胆碱被消耗，于是使到达肌膜处的乙酰胆碱量减少，造成肌肉不能收缩或收缩能力下降，表现出疲劳，这就是神经—肌肉接点疲劳。外周疲劳：外周疲劳指除神经系统和神经—肌肉接点之外的各器官系统产生的疲劳。主要指运动器官肌肉的疲劳。表现为肌肉中供能物质输出的功率下降，使机体不能继续保持原来的劳动强度，其次是肌肉收缩力量降低。疲劳根据其发生的方式可分急性疲劳和慢性疲劳。■急性疲劳主要是频繁而强烈的肌肉活动所引起的■慢性疲劳主要是长时间而反复的活动所引起的。当疲劳到了第二天仍未能充分恢复而蓄积时，称为蓄积疲劳。年轻时用健康换取金钱,年老时用金钱换取健康.慢性疲劳综合症在城市广泛蔓延，使很多人未老就步入用金钱换取健康的“老化过程”疲劳的危害正常情况下，人体的各种活动能力从40岁左右开始会逐步下降，属于自然衰退现象。如果人体长期处于疲劳状态下，就可产生未老先衰和疲劳综合征。疲劳过度可加速死亡。据统计，日本因过度疲劳而突然猝死的人数每年超过1万人。其中因心力衰竭等心脑问题的致死率约占80%。疲劳的人体器官组织的危害：1.疲劳对脑组织有损害轻则出现犯困，头昏，头痛，记忆力下降；长期慢性毒害，可诱发脑神经细胞凋亡。2.疲劳对心血管系统有损害从而出现胸闷，气短，心慌，导致动脉粥样硬化，冠心病，脑血管硬化，心，脑血管意外可以致命。3.疲劳对免疫系统有损害导致T细胞功能下降，白细胞介素，α-干扰素等免疫因子生成减少，自然杀伤细胞的数目和活性都有所下降4.疲劳对泌尿系统有损害尿液容易引起泡沫，且泡沫停留的时间也长。5.疲劳对肌肉组织有损害出现肌肉酸痛，肿胀，疲劳无力等症状。6.疲劳对皮肤有损害会产生脂褐素和腊样质，可以是皮肤变黑和粗糙，长出老年斑。7.疲劳对肝脏有损害。1.体力或心理负荷过重引起不易解除的疲劳；2.没有明确原因的肌肉无力；3.失眠症状普遍存在，或有多梦和早醒；4.头胀、头昏或头痛；5.注意力不集中，记忆力减退；6.食欲不振；7.肩背不适、胸部有紧缩感，或腰背痛、不定位的肌肉和关节痛，无明确的风湿或外伤史；8.心情抑郁、焦虑或紧张、恐惧；9.兴趣减退或丧失；10.性功能减退；11.低热12.咽干、咽痛或或喉部有紧缩感。疲劳的症状(二)引起体力疲劳的生物化学机理疲劳发生的物质代谢机制机体各部位。各种形式的疲劳都是由物质代谢及内环境等因素的变化而造成的。从物质代谢因素研究疲劳发生的机制目前主要有三种学说。引起疲劳的生物化学机理目前认为主要有两种因素:物质代谢原因,突变原因。肌肉中ATP含量极少，机体进行短时间极限强度的运动时，尽管磷酸肌酸将所储存的能量随高能磷酸基团迅速转移给ADP，以重新合成ATP，也只能使剧烈运动持续约l0s。在超过l0s的高强度运动中，糖便成为主要的供能物质。当肌肉中的糖原被大量消耗时，机体活动能力降低，出现疲劳。长时间运动时肌肉不仅消耗糖原，同时还大量摄取血糖，当摄取速度大于肝糖原的分解速度时，血糖水平降低。由于中枢神经系统主要靠血糖供能，血糖降低引起中枢神经系统供能不足，从而导致全身性疲劳的发生。(1)能量物质消耗学说机体进行超过l0s的剧烈运动时，其肌肉不能得到充足的氧气，主要靠糖原的无氧酵解(zymolysis)来获得能量。乳酸(1acticacid)是在缺氧条件下糖酵解的产物。随着糖酵解速度的加快，肌肉中的乳酸不断增加。尽管机体对于堆积的乳酸有三条清除代谢途径，但由于这三条代谢途径起始时都要经过将乳酸氧化成丙酮酸的过程，而这一过程在缺氧时是不能进行的。因此在激烈的运动或劳动中，肌肉中的乳酸将逐渐积累。(2)代谢产物堆积学说在糖酵解时产物氢离子和乳酸使肌细胞pH下降，进而引起一系列生化变化：①使ATP酶活性下降，不利于ATP的恢复。②使糖酵解反应的限速酶——磷酸果糖激酶活力下降。这一原因使机体内的乳酸不能无限的积累。③影响肌浆网中钙离子的释放及其与肌钙蛋白的偶联，从而降低了肌球—肌动蛋白的连接使肌力下降。④破坏了细胞内外离子平衡，使肌细胞膜电位降低，导致肌力下降⑤使环腺苷—磷酸(cAMP)减少，脂解作用降低，脂肪供能减少。在剧烈的运动、劳动过程中，由于机体渗透压、离子分布、pH、水分、温度等内环境条件发生巨大变化，使体内酸碱平衡、渗透平衡、水平衡等失调，从而导致工作能力下降，发生疲劳。(3)内环境平衡失调学说(二)突变原因疲劳的控制链及突变理论认为疲劳是机体许多生理生化变化的综合反应，因此疲劳是全身性的。从中枢神经系统到外周，引起疲劳的各种因素互相联系形成一条相互制约的肌肉收缩控制链。这条控制链中的一个或几个环节中断都会影响其他环节，最终将对肌肉收缩产生不利的影响从而引起疲劳。疲劳的发展在能量消耗和兴奋性衰减过程中并不是逐渐进行的，而是有一个突然下降的阶段，这个阶段就是突变。正是由于突变，使肌肉收缩控制链某一个或某几个环节中断．从而产生疲劳。引起运动性疲劳的原因较复杂，总的来说大致可归纳为：1，能源物质过度消耗，如ATP、CP、肌糖原和肝糖原过度消耗，血糖下降；2，疲劳物质在体内堆积，乳酸和蛋白质分解产物大量存留在体内；3，内环境的紊乱，如体内酸碱平衡、离子分布、渗透压平衡、水平衡等失调；4，神经系统，酶，激素对运动时代谢调控失调等具有缓解体力疲劳的功能食品中国卫生部批准的抗疲劳功能的部分物质：西洋参，中华鳖，绞股蓝，牛磺酸，山楂，红景天，花粉，砂仁，杜仲(叶)，银杏叶，狗鞭，黑鱼，发酵醋，何首乌，葛根，沙棘，蜂王浆，虫草，灵芝，螺旋藻，山药，骨髓，雄蚕蛾，海狗鞭，人参，瓜那拉，肉苁蓉，肌醇，羊肚菌，蚂蚁，海胆生殖腺，天冬氨酸钙，蜂胶，核酸，小麦胚芽油，刺五加，1，6一二磷酸果糖，黄芪，蛇肉，鱼鳔胶，鹿茸，三七，党参，低聚糖，林蛙油，巴戟天，桑椹，天麻，角鲨烯，当归。1，抗疲劳作用人参能显著降低机体的耗氧量，能使大脑兴奋过程的疲惫性降低。试验表明，人参中含有促进疲劳恢复的成分：人参皂苷Rb1、Rb2、Rc、Rd、Re、Rf、Rg12．对中神经系统的双向调节作用人参的主要活性成分人参皂苷：Rg1有中枢兴奋作用，Rb1有中枢抑制作用。人参（人参皂苷）（皂苷类）西洋参（人参皂苷）1．抗疲劳作用西洋参能降低豚鼠的肝糖原含量，增加肝脏DNA和RNA的含量，并能降低机体的耗氧量，提高坑疼劳能力。西洋参总皂苷60mg／kg腹腔注射，能明显延长负重小鼠的游泳持续时间。2，中枢抑制作用西洋参及其所含的主要单体皂苷Rb1对大脑皮层有镇静和中枢抑制作用，对生命中枢有兴奋和保护作用。3．抗缺氧作用牛磺酸（氨基酸与活性肽类）最早由牛黄(牛干燥的胆结石)中分离出来的。白色结晶或结晶性粉末。广泛存在于鱼类、贝类及哺乳动物的肌肉及内脏中。牛磺酸的生理功能：1，牛磺酸作为人体所需的一种条件必需氨基具有明显的抗脂质过氧化作用。稳定生物膜，维护细胞内外离子平衡等。2，牛磺酸能改善运动员有氧代谢能力，提高有氧耐力水平，改善肌细胞对氧的利用率，促进运动后心率的恢复，增强人体抗疲劳能力。大豆（大豆多肽）1，增强肌肉运动力、加速肌红蛋白的恢复在运动前和运动中，肽的添加还可减慢肌蛋白的降解，维持体内正常蛋白质的合成，减轻或延缓由运动引发的其他生理功能的改变，达到抗疲劳的作用。2，促进能量代谢摄食蛋白质比摄食脂肪、糖类更易促进能量代谢，而大豆多肽促进能量代谢的效果比蛋白质更强。葛根(葛根素，葛根黄豆苷原）黄酮类生理功能：体内、外实验表明，葛根素和葛根黄豆苷原有抗脑缺血和保护脑细胞的作用。抑制缺血所致脑损伤的乳酸含量储积和提高缺血脑组织中SOD含量，因此葛根具有抗疲劳作用。葛根是一种豆科葛属的药食两用植物（长约60cm，直径45cm）的块茎，主要分为野葛和粉葛鹿茸（无机盐与微量元素类）其水浸出物中含有多量胶质，灰质中含有Ca,P,Fe,Me等。鹿茸精能提高机体的工作能力，降低肌肉的疲劳。动物实验1负重游泳实验1.1检测原理运动耐力的提高是抗疲劳能力加强最直观的表现。1.2试验方法1.2.1实验动物使用纯系小鼠，成年小鼠，体重18-22g。1.2.2剂量分组及受试样品给予时间实验设三个剂量组和一个阴性对照组，给人体推介量的10倍为其中一个剂量组，另设两个剂量组，必要时设阳性对照组。受试样品给予时间30天，必要时可延长至45天。1.3.3实验步骤末次给予受试样品30min后，将尾根部负荷5%体重铅皮的小鼠置于游运箱中游泳。水深不少于30cm。水温25°C±1.O°C,记录小鼠自游泳开始至死亡的时间，即小鼠负重游泳时间。1.4数据处理及结果判定游泳时间为计量资料，采用方差分析，但需按方差分析的程序先进行方差齐性检验，方差齐，计算F值，F值＜F0.05，结论：各组均数间差异无显著性;F值≥F0.05，P≤0.05，用多个实验组和一个对照组间均数的两两比较方法进行统计；对非正态或方差不齐的数据进行适当的变量转换，待满足正态或方差齐要求后，用转换后的数据进行统计；若变量转换后仍未达到正态或方差齐的目的，改用秩和检验进行统计。若受试样品组负重游泳时间明显长于对照组，且差异有显著性，可判定该实验结果阳性。2血清尿素测定（二乙酰-肟法）2.1原理：样品中尿素在氧化高铁-磷酸溶液中与二乙酰-和硫胺素共煮，形成一种红色的化合物，其颜色的深浅与尿素的含量成正比。与同样处理的尿素标准管比较，可求出尿素的含量。2.2试验方法2.2.1实验动物成年小鼠或大鼠，推荐使用雄性小鼠。小鼠体重18-22g2.2.2剂量设计和分组：大鼠剂量以人体推介食用量扩大5倍作为基本剂量，其余同负重游泳实验一样2.2.3实验步骤末次给受试样品30min后，在温度为30摄氏度的水中不负重游泳90min。休息69min后采血。用二乙酰-法测定血清尿素。1.4数据处理及结果判定尿素数据为计量资料，采用方差分析法。若受试样品血清尿素明显低于于对照组且差异有显著性，可判定该实验结果阳性。3肝糖原测定（蔥酮法）3.1检测原理蔥酮可与游离糖或多糖起反应，反应后溶液呈蓝绿色，于620nm处有最大吸收，测定其光密度，可以确定糖原的含量。3.3实验方法3.3.1实验动物同负重游泳一样3.3.2剂量设计和分组大鼠剂量以人体推介食用量扩大5倍作为基本剂量，其余同负重游泳一样。3.3.3实验步骤末次给样30min后，处死动物·，却肝脏经生理盐水漂洗后用滤纸吸干，用蔥酮法测量肝糖原。若受试样品肝糖原明显高于对照组且差异有显著性，可判定该实验结果阳性。肝糖原数据为计量资料，采用方差分析法。1.4数据处理及结果判定4血乳酸测定（自配试剂测定方法）4.1原理在铜离子催化下，乳酸与浓硫酸在沸水中反应，乳酸转化为乙醛，乙醛对羟基联苯反应产生紫色化合物，在波长560nm处有强烈的光吸收，故可进行定量测定。4.2