張金豐

摘 要：花青素是植物中普遍存在的一類水溶性黃酮類化合物。作為純天然的食用色素，花青素對(duì)于機(jī)體的運(yùn)動(dòng)能力有很好的改善和促進(jìn)作用。本文通過(guò)文獻(xiàn)資料法，梳理闡述運(yùn)動(dòng)與疲勞、運(yùn)動(dòng)與肥胖、運(yùn)動(dòng)與認(rèn)知功能的關(guān)系及作用機(jī)制，從花青素的抗疲勞、抑制肥胖以及改善認(rèn)知功能3個(gè)方面闡述了花青素對(duì)改善機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力的作用，以期為進(jìn)一步拓寬花青素在運(yùn)動(dòng)能力提高方面的應(yīng)用提供更多的理論參考和思路。

關(guān)鍵詞：花青素；運(yùn)動(dòng)能力；抗疲勞；肥胖；認(rèn)知

A Review of Functional Studies of Anthocyanins Improving Motor Capacity

ZHANG Jinfeng

（Shandong Normal University， Jinan 250358， China）

Abstract： Anthocyanin is a kind of water-soluble flavonoid widely existing in plants. As a pure natural food pigment， it has a good improvement and promotion effect on the bodys sports ability. Through the method of literature review， this article summarizes the relationship and mechanism between exercise and fatigue， exercise and obesity， and exercise and cognitive function， and expounds the effects of anthocyanins on improving the bodys sports ability from three aspects： anti fatigue， inhibiting obesity， and improving cognitive function， in order to further expand the application of anthocyanins in the improvement of sports ability and to provide more theoretical reference and ideas.

Keywords： anthocyanins; sports ability; anti-fatigue; obesity; cognize

花青素是一種廣泛存在于植物的果實(shí)、葉片、花瓣中的天然色素，是一種天然的抗氧化劑，在醫(yī)學(xué)界對(duì)神經(jīng)退行性疾病以及癌癥都有一定的功效，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。隨著人們生活方式的改變和對(duì)運(yùn)動(dòng)的需求增加，營(yíng)養(yǎng)干預(yù)逐漸走進(jìn)大眾的視野?；ㄇ嗨卦谇宄踝杂苫⒋龠M(jìn)疲勞的恢復(fù)、抑制肥胖等方面發(fā)揮著顯著的作用，對(duì)機(jī)體的運(yùn)動(dòng)能力起到了一定的促進(jìn)作用。

1 花青素的抗疲勞作用

1.1 運(yùn)動(dòng)與運(yùn)動(dòng)性疲勞

運(yùn)動(dòng)性疲勞是在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，不能使機(jī)能保持在某一特定的水平上，或者不能維持某一預(yù)定的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的生理現(xiàn)象[1]。參與運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目時(shí)，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度或時(shí)間掌握不當(dāng)均會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)性疲勞。盡管不同種類的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目引起的運(yùn)動(dòng)性疲勞是不相同的，但它們都屬于運(yùn)動(dòng)后的正常生理現(xiàn)象。運(yùn)動(dòng)性疲勞的出現(xiàn)，伴隨著運(yùn)動(dòng)員注意力的分散，運(yùn)動(dòng)效率低下，免疫降低，不可避免地對(duì)運(yùn)動(dòng)員日常的訓(xùn)練和比賽產(chǎn)生不利的影響。因此對(duì)于運(yùn)動(dòng)員來(lái)講，延緩運(yùn)動(dòng)疲勞的出現(xiàn)及促進(jìn)疲勞的恢復(fù)對(duì)于運(yùn)動(dòng)能力的提高將產(chǎn)生積極的影響。

1.2 花青素對(duì)運(yùn)動(dòng)性疲勞的消除

①肌肉力量的降低是運(yùn)動(dòng)性疲勞的直接反應(yīng)，負(fù)重實(shí)驗(yàn)是常用的測(cè)試肌肉力量的方法。通過(guò)以運(yùn)動(dòng)時(shí)間的延長(zhǎng)與否作為測(cè)試疲勞的指標(biāo)，JIANG等[2]從不同品種的桑葚中提取花青素，比較了服用花青素的實(shí)驗(yàn)組和服用紅牛飲料的對(duì)照組小鼠負(fù)重游泳的時(shí)長(zhǎng)，結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)組小鼠的游泳時(shí)間明顯延長(zhǎng)，抗疲勞能力得到明顯提高。但該實(shí)驗(yàn)只報(bào)道了負(fù)重游泳的時(shí)間參數(shù)，并未對(duì)其他生化指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)和對(duì)比，且未對(duì)花青素的劑量進(jìn)行區(qū)分。②生化指標(biāo)的測(cè)定能更精確地反映運(yùn)動(dòng)性疲勞的程度。HU等[3]將花青素分成低、中、高不同劑量組進(jìn)行小鼠負(fù)重游泳實(shí)驗(yàn)，與對(duì)照組相比，花青素組小鼠游泳時(shí)間分別延長(zhǎng)25.84%、58.26%和88.81%，從生化指標(biāo)來(lái)看，血乳酸含量、尿素氮含量均下降，而肝糖原含量上升，這些結(jié)果證明了花青素具有抗疲勞作用且與劑量相關(guān)。以高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)為代表的是PERKINS等[4]的跑步測(cè)試，對(duì)13名受試男性進(jìn)行隨機(jī)、交叉、對(duì)照實(shí)驗(yàn)，服用花青素或安慰劑后7 d，進(jìn)行6×19 s沖刺和15 s短跑的測(cè)試，服用花青素組總跑步距離增加10.6%，短跑距離增加10.8%。因此，花青素可能會(huì)提高以高強(qiáng)度間歇運(yùn)動(dòng)為特征的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。

2 花青素對(duì)肥胖的抑制作用

2.1 運(yùn)動(dòng)能力與肥胖

隨著人們生活和飲食方式的不斷改變，久坐不動(dòng)、營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩等問(wèn)題導(dǎo)致肥胖率逐年上升。有研究表明兒童時(shí)期的肥胖與中年時(shí)期超重和肥胖存在很大的相關(guān)性，更易引發(fā)一系列慢性及心血管系統(tǒng)疾病[5]。以正常BMI值為參照，超重青少年發(fā)生運(yùn)動(dòng)損傷的概率為正常值青少年的1.386倍，平衡性較差的學(xué)生發(fā)生運(yùn)動(dòng)損傷的概率會(huì)增加2.007倍[6]。運(yùn)動(dòng)能力的降低會(huì)使肥胖的概率增加，肥胖又會(huì)對(duì)心肺功能等產(chǎn)生不利影響，造成運(yùn)動(dòng)損傷的增加，進(jìn)而導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)能力的下降，長(zhǎng)此以往形成惡性循環(huán)，因此運(yùn)動(dòng)能力與肥胖是兩個(gè)互相影響或制約的因素。

2.2 花青素對(duì)肥胖的抑制效果

王愛超等[7]將小鼠分為正常飲食的對(duì)照組和服用花青素的實(shí)驗(yàn)組，8周后對(duì)其體質(zhì)量變化進(jìn)行觀察。結(jié)果表明，花青素組小鼠體質(zhì)量下降6.45%。與此相比，閆家蔭等[8]、張毅等[9]對(duì)實(shí)驗(yàn)小鼠進(jìn)行高脂喂養(yǎng)，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行花青素處理對(duì)照，并且進(jìn)行了劑量區(qū)分。幾周后，高脂喂養(yǎng)組小鼠體質(zhì)量大幅度升高，花青素組小鼠體質(zhì)量上升平緩，且在高劑量組有輕微下降趨勢(shì)。綜合這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的研究，花青素對(duì)正常體重小鼠有減重效果，對(duì)超重小鼠有抑制或防止繼續(xù)增重的效果。HESTER等[10]在肥胖人群中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)受試者補(bǔ)充為期8周的花青素-益生菌混合物，對(duì)其腹痛、腹脹程度及腸道菌群變化進(jìn)行了分析，結(jié)果表明花青素可積極地調(diào)節(jié)輕中度肥胖人群的腸道生態(tài)平衡，為研究花青素對(duì)肥胖的抑制效果提供了另一個(gè)可能的機(jī)制。然而，該實(shí)驗(yàn)僅探究了花青素對(duì)人體腸道菌群的影響，對(duì)肥胖抑制效果呈現(xiàn)最為直觀的體質(zhì)量、生化指標(biāo)等未進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)前對(duì)此類人體的研究較少或未取得理想的效果，可能需要對(duì)分子和基因水平進(jìn)行更深入的調(diào)查。

3 花青素對(duì)認(rèn)知的促進(jìn)作用

3.1 認(rèn)知與運(yùn)動(dòng)

認(rèn)知是人們獲得或應(yīng)用知識(shí)的過(guò)程，是人最基本的心理過(guò)程。認(rèn)知運(yùn)動(dòng)能力是指以肌肉收縮為特征的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中人的認(rèn)知活動(dòng)的表現(xiàn)水平，包括運(yùn)動(dòng)知覺、運(yùn)動(dòng)表象、運(yùn)動(dòng)記憶等[11]。運(yùn)動(dòng)能力與認(rèn)知功能存在緊密的聯(lián)系。兒童時(shí)期是認(rèn)知功能發(fā)育的黃金時(shí)期，有較強(qiáng)的可塑性和敏感性，適當(dāng)?shù)纳眢w運(yùn)動(dòng)不僅有助于兒童體質(zhì)的增強(qiáng)，對(duì)記憶力、反應(yīng)時(shí)、身體靈敏度都有較大的幫助[12]。相應(yīng)的，認(rèn)知能力的提高對(duì)于兒童在學(xué)齡期運(yùn)動(dòng)技能的習(xí)得和提高也會(huì)產(chǎn)生有效的促進(jìn)作用。

3.2 花青素對(duì)認(rèn)知的促進(jìn)作用

早期的研究發(fā)現(xiàn)，花青素等多酚類化合物可通過(guò)血腦屏障，進(jìn)入到與學(xué)習(xí)和記憶有關(guān)的腦區(qū)。BARROS等[13]對(duì)食用花青素的小鼠進(jìn)行空間學(xué)習(xí)和記憶測(cè)量等測(cè)試，實(shí)驗(yàn)后對(duì)受試小鼠的海馬體和大腦皮質(zhì)的DNA進(jìn)行損傷測(cè)定。研究顯示，食用花青素提取物的實(shí)驗(yàn)組小鼠在抑制性回避任務(wù)中明顯增強(qiáng)了長(zhǎng)期記憶，并達(dá)到了抗焦慮的效果。另外，花青素可有效抑制大鼠大腦中由Fe2+和抗壞血酸引發(fā)的脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)，并且表現(xiàn)出強(qiáng)大的自由基清除能力。這表明花青素增強(qiáng)記憶的能力可能與其抗氧化能力有關(guān)。年齡的增長(zhǎng)伴隨運(yùn)動(dòng)及認(rèn)知能力的下降。WILLIAMS等[14]對(duì)小鼠進(jìn)行空間記憶任務(wù)的觀察，年輕組任務(wù)完成平均正確率為90%，而老年組只有57%，經(jīng)過(guò)3周的花青素補(bǔ)充后，老年組的空間記憶準(zhǔn)確率上升到83%。SHUKITT-HALE等[15]增加了相關(guān)的運(yùn)動(dòng)測(cè)試，如棍棒行走等測(cè)量其協(xié)調(diào)性、抗疲勞性、耐力和平衡力等，補(bǔ)充花青素后的實(shí)驗(yàn)組大鼠的協(xié)調(diào)、平衡等運(yùn)動(dòng)能力得到了有效改善。此外，長(zhǎng)期高脂飲食會(huì)導(dǎo)致與衰老相似的運(yùn)動(dòng)及認(rèn)知能力的下降。李祥等[16]研究發(fā)現(xiàn)高脂小鼠的空間學(xué)習(xí)和記憶能力顯著下降，長(zhǎng)期高脂膳食造成氧化應(yīng)激損傷，通過(guò)補(bǔ)充高劑量的花青素可顯著改善小鼠的空間學(xué)習(xí)和記憶能力，可能是通過(guò)改善大腦的氧化應(yīng)激水平以及降低炎癥因子水平實(shí)現(xiàn)的。此類動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，花青素對(duì)正常小鼠表現(xiàn)出提高認(rèn)知能力的作用的同時(shí)，對(duì)衰老、高脂飲食導(dǎo)致的認(rèn)知能力的下降均表現(xiàn)出明顯的改善作用。此類實(shí)驗(yàn)還指出，花青素提高認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)能力的可能機(jī)制與其抗炎、改善氧化應(yīng)激有關(guān)。

雖然人們普遍認(rèn)為飲食或營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充會(huì)影響兒童的認(rèn)知能力及發(fā)展，但迄今為止相關(guān)的人體實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的較少。WHYTE[17]對(duì)8～10歲的學(xué)齡兒童進(jìn)行聽覺-語(yǔ)言學(xué)習(xí)、視覺空間任務(wù)、目標(biāo)定位任務(wù)等測(cè)試，在進(jìn)行花青素干預(yù)后，對(duì)于聽覺回憶能力的效果較為明顯，在其后來(lái)的實(shí)驗(yàn)中增加了對(duì)花青素多劑量的區(qū)分，并得到了該年齡段兒童認(rèn)知能力的改善與花青素劑量的線性關(guān)系。對(duì)老年人群而言，花青素對(duì)患有輕度認(rèn)知障礙的老年人的認(rèn)知能力有一定的提高作用。KENT等[18]對(duì)患有輕到中度認(rèn)知障礙的老年人進(jìn)行了為期12周的隨機(jī)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，在補(bǔ)充富含花青素食物后，其很大地改善了與語(yǔ)言流暢性、語(yǔ)言學(xué)習(xí)記憶相關(guān)的任務(wù)能力，短期記憶、長(zhǎng)期記憶能力同樣也得到了顯著改善。綜合此類實(shí)驗(yàn)分析可以推測(cè)，補(bǔ)充一定劑量的花青素，可大大提高學(xué)齡期兒童在類似課堂學(xué)習(xí)環(huán)境中口頭傳遞信息的接受能力及相應(yīng)的回憶能力。在學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)技能的初始階段，這可能會(huì)提高兒童對(duì)于教練員的口頭指導(dǎo)及示范動(dòng)作的理解和模仿能力，聽覺回憶能力的提高或改善進(jìn)而可加快運(yùn)動(dòng)技能的學(xué)習(xí)速度。同樣，無(wú)論是患有認(rèn)知障礙的老年人還是正常的老年人均可通過(guò)補(bǔ)充一定劑量的花青素來(lái)改善認(rèn)知能力，從而減緩身體機(jī)能的進(jìn)一步衰退，保持一定的健康狀態(tài)。

4 結(jié)語(yǔ)與展望

綜上所述，花青素對(duì)機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力的提高具有一定效果，隨著全民健康意識(shí)的提高及競(jìng)技體育的發(fā)展，未來(lái)可進(jìn)一步拓展其在體育健康和運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域的價(jià)值。①對(duì)于競(jìng)技運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域，高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)和慢性精準(zhǔn)性運(yùn)動(dòng)造成的全身或局部疲勞可通過(guò)攝入花青素作為有效營(yíng)養(yǎng)性補(bǔ)劑。而已知的富含花青素的植物品種繁多，其經(jīng)濟(jì)性、可獲得的難易性及有效性等多方面尚未進(jìn)行綜合考慮。不同運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練狀態(tài)、環(huán)境條件、飲食習(xí)慣等不盡相同，這些因素可能會(huì)影響花青素對(duì)機(jī)體的作用，未來(lái)還需精確不同品種花青素的攝入劑量及攝入時(shí)間，為合理制定花青素?cái)z入方案提供參考。②在大眾體育領(lǐng)域，花青素可以改善不同的身體情況和不同年齡人群的認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)能力。目前相關(guān)的人體實(shí)驗(yàn)多集中于兒童和患有認(rèn)知障礙的老年人群，未來(lái)可采用合適的、敏感的認(rèn)知測(cè)試以確定花青素對(duì)各類人群認(rèn)知的顯著益處。③對(duì)于兒童群體而言，應(yīng)考慮的重要因素是補(bǔ)充花青素的最佳年齡，幫助學(xué)齡期兒童加快運(yùn)動(dòng)技能的習(xí)得。綜上，花青素能夠作為一種天然的營(yíng)養(yǎng)干預(yù)劑有效延緩運(yùn)動(dòng)性疲勞、抑制肥胖以及提高運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知能力，對(duì)于運(yùn)動(dòng)健康領(lǐng)域有著很大的潛在價(jià)值。

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