基本信息
- 项目名称：
- 红景天复合运动饮料的研究与开发
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 中药中含有黄酮、多糖、酚酸等有效成分，研究证明这些有效成分在改善肝脏代谢和酶的活性、抗氧化、耐缺氧、清除自由基和酶的活性有着良好效果。利用中草药这些特性，在本研究的前期工作中，通过将具有药食两用特性的材料红景天、龙眼、桑叶、大枣等材料通过合理配方和加工工艺，研制了红景天复合饮料。本课题的的主要任务希通过测定功效成分含量、功效性能、动物和生理实验验证该饮料抗疲劳性能，开发其功能，做好产品的推广工作。
- 详细介绍：
- 一、 作品选题背景 随着我国人民的生活水平不断改善和提高，各种国际体育大赛纷纷在中国举办，中国的体育运动的重点已不仅仅是获得奖牌为国增光，也愈来愈重视全民健身强体，全国上下掀起了全民健身的热潮，在健身和运动中，运动性疲劳成为了人们关注的焦点。运动性疲劳又称体力性疲劳，是指由机体运动本身所引起的“机体生理过程不能持续其功能在一特定水平上和（或）不能维持预定的运动强度的机体运动能力下降的现象”。除了竞技体育和日常运动造成的疲劳，科学研究显示，氧气在空气中的含量已经由原来的21%下降至15%。封闭的工作空间，长期处于高电磁辐射的环境中，繁重的工作压力以及不良的生活方式，都使得现代人长期处于缺氧的亚健康状态。由“亚健康”导致的身心疲劳，直接影响到人们的生活工作和学习质量，并影响至整个社会。因此，人们迫切需要有一种“灵丹妙药”可以使人体迅速从疲劳中恢复过来，投入到新的运动和工作中去。 市场上饮料有很多种类，碳酸饮料、果汁饮料，茶饮料、咖啡饮料、减肥饮料等参差不齐。碳酸饮料居于主导地位，果汁饮料业居于重要位置，但是功能饮料、运动饮料市场也处于明显的加速阶段，专家称在未来的几年运动饮料市场前景广大。目前，运动饮料的主要市场是在北美和亚太地区。在美国，运动饮料占整个软饮料48%的市场份额。根据调查，与世界发达国家相比，中国功能饮料的人均消费量每年仅为0.5公斤，距离全世界人均7公斤的消费量尚有较大空间。说明中国碳酸饮料市场潜力巨大，而“红牛”、“健力宝”、“佳得乐”“脉动“的出现使中国运动饮料市场丰富起来。不过据专家介绍，专业的运动队中现在已经很少选用这些饮料了。像“红牛”中含有咖啡因的成分，对运动员来说是违禁成分；像“健力宝”虽然含有矿物质微量元素，但是糖分偏高，还是充气饮料。其他饮料也同样遭遇如此困惑。 随着体育运动的兴起、消费者保健意识的加强和日常消费需求的上升，中国运动与功能饮料市场已经进入了新的发展阶段，上市品种也不断增加。随着近年全国CPI和PPI系数屡创新高，饮料企业也面临着成本上涨、消费人气低迷的尴尬现状。如果仅仅是通过直接提价的方式来缓解成本压力，并非万全之策。同时2010年9月，国务院总理温家宝在 “关于深入贯彻落实科学发展观若干重大问题”的专题报告中强调指出，要坚持以人为本，把科学发展的成果体现在提高人民生活水平上，体现在满足人民物质文化需求上，体现在人的全面发展上。要抓住机遇，迎接挑战，把各方面的积极性引导到科学发展上来。因此，企业及研究人员纷纷将目光聚焦在研发更高附加值、功能性更强、品牌效应更明显的高端新品上。 中药中含有黄酮、多糖、酚酸等有效成分，研究证明这些有效成分在改善肝脏代谢和酶的活性、抗氧化、耐缺氧、清除自由基和酶的活性、抗氧化、耐缺氧、清除自由基和代谢产物堆积方面也有着良好效果。针对运动过程中糖原、三磷酸腺苷（ATP）等能源物质的大量消耗, 许多中药具有通过增加机体的营养物质和清除自由基的活性成分达到抗运动性疲劳的作用。利用中草药这些特性，可以开发具有抗疲劳保健功能运动饮料产品。在本研究的前期工作中，侯寒黎【1】等人已通过将具有药食两用特性的材料红景天、龙眼、桑叶、大枣等材料通过合理配方和加工工艺，研制了红景天复合饮料。 红景天（Rhodiola）的主要活性成分是红景天苷(Salidroside)及其苷元酪醇(Tyrosol)。药理实验研究表明：红景天提取物具有降低耗氧速率、增加运动耐力、增强糖原储备、改善心脑等重要脏器的有氧代谢过程，显著提高肝、心肌糖原的含量的作用。 龙眼（Longan）中有丰富的葡萄糖，还有B1、B2、PP、C等维生素，免疫功能的实验表明龙眼肉提取液具有提高胸腺及淋巴结的T细胞检出率，提高细胞免疫功能的作用。 桑叶（Mulberry leaves）中存在的可溶于水的生物碱，能显著降低血糖，提高肝糖元的储存量，满足运动机体对血糖的需要。 大枣（Jujube）含有13种氨基酸,所含的糖类主要为葡萄糖、果糖及其他低聚糖。每100g干果含维生素C达2g。此外还含有醇类生物活性物质，具有镇静助眠、降血压、抗过敏、保护肝脏、增强肌力、抗氧化、抗肿瘤等作用。 此款红景天复合抗疲劳植物型运动饮料采用纯天然原料精心研制而成，绿色环保，无毒性，无副作用，是运动休闲的新型高端保健饮料。此款抗疲劳植物型运动饮料的开发能够满足恢复运动后体能、调高耐缺氧能力，迅速消除疲劳，调整“亚健康”，适合于工薪白领、公务员、学生等工作学习压力繁重人群。其工艺技术具可持续发展性。 本课题的的主要任务就是在前期工作的基础上，通过测定功效成分含量、功效性能、动物和生理实验验证该饮料抗疲劳性能，开发其功能，做好产品的推广准备工作。 注释【1】侯寒黎,莫咪咪,杨超等. 植物运动型饮料的开发研究[J]. 现代食品科技2009,25(3):317-319 二、作品撰写的目的和基本思路 1、目的和基本思路： 前期课题组已经完成了产品配方和工艺流程设计，本课题对此款红景天复合饮料的几方面进行完善，并从“清除自由基和运动性疲劳的联系”这一全新的研究方向着手，开发此款红景天复合饮料的功能。 课题主要完成的实验包括：（1）确立完整的加工工艺流程及参数；（2）确立功效成分及功效检验实验方法并进行测定；（3）通过动物实验检验产品功能；（4）制定原料及成品的质量标准；（5）完成产品的生产、管理、能耗的测评。 2、研究基本方法： （一）功能性检测 1、红景天复合饮料的制备 根据前期的实验结果制定的工艺流程制备出所需的植物运动型饮料： 红景天草、龙眼肉、桑叶、大枣→清洗→切碎→煮汁→过滤→二次煮汁→合并滤液→滤液澄清→加入柠檬酸、蔗糖等辅料→过滤→装罐→杀菌→冷却 2、材料的功效成分和功效性的检验 2.1总黄酮含量测定 3、抗氧化活性测定 3.1、清除自由基活力测定； 3.2、还原力测定； 3.3、脂质体氧化稳定性测定。 （二）、动物实验及生理指标测定 1、体质量测定； 2、小鼠负重游泳试验； 3、小鼠肝糖原含量； 4、小鼠血乳酸含量； 5、小鼠肝组织中丙二醛含量。 （三）、数据整理分析 采用专业统计学软件SPSS对实验数据进行处理。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 中药中含有黄酮、多糖、酚酸等有效成分，研究证明这些有效成分在改善肝脏代谢和酶的活性、抗氧化、耐缺氧、清除自由基和酶的活性有着良好效果。利用中草药这些特性，在本研究的前期工作中，通过将具有药食两用特性的材料红景天、龙眼、桑叶、大枣等材料通过合理配方和加工工艺，研制了红景天复合饮料。本课题的的主要任务希通过测定功效成分含量、功效性能、动物和生理实验验证该饮料抗疲劳性能，开发其功能，做好产品的推广工作。
科学性、先进性及独特之处
- 本项目从“清除自由基和运动性疲劳的联系”这一全新的研究领域着手，开发此款红景天复合饮料的功能，具有很好的基础理论研究意义和实际应用价值，其特色在于：本研究结合了抗氧化和抗运动型疲劳这两大生物科学领域重要的研究热点，验证了此款饮料的功能性，研究具有很好的理论意义和实际应用价值和药食两用食材配伍所产生的功能协同关系，因此本研究是对功能饮料配方技术的又一重要补充和发展，具有很好的创新性。
应用价值和现实意义
- 本研究从体内和体外两方面进行检测使结果更科学严谨；产品由食品与药品相结合，口味独特，还具有保健作用;采用各种植物的提取液配制而成，而非各种化学添加剂，更符合人们安全饮用的理念；是一种饮料，却具有一定的保健作用，但又不是保健品，具有良好的发展前景，更为中国饮料市场引入一种新的概念。
学术论文摘要
- 功能实验：《红景天复合饮料抗氧化成分及抗氧化活性研究》 疲劳植物型运动饮料中四种药食两用材料与饮料浓缩液对DPPH•清除能力和还原力，并考察了浓缩液的抗脂质体氧化能力，对功能性成分总黄酮含量进行了测定。实验结果表明，此款抗疲劳植物型运动饮料中含有黄酮有效成分，可在清除自由基和代谢产物堆积方面有着良好效果，这些成分可满足恢复运动后体能、消除疲劳、调高耐缺氧能力等需要。 动物实验：《红景天复合饮料抗疲劳作用的研究》 由上述显示的实验结果得出：小鼠运动耐力、肝糖原含量、清除乳酸能力等抗疲劳作用指标，以及清除肝组织中丙二醛能力，随着剂量的增加而增强，说明抗疲劳植物型运动饮料具有抗疲劳作用且具有明显的量效关系。 综述：《药食两用中药材抗运动性疲劳的研究现状》 运动性疲劳是一个十分复杂的生理过程，并受到多种外在因素的影响，本文就近几年来研究的热点——自由基与运动性疲劳关系研究的最新进展作一论述。
获奖情况
- 1、“抗疲劳植物型运动饮料的开发”课题获2009年度浙江省新苗人才计划大学生科技成果推广项目立项资助； 2、药食两用中药材抗运动性疲劳的研究现状[J].农产品加工，2010，209（5）：43-45. 3、红景天复合饮料抗氧化成分及抗氧化活性研究[J].农产品加工学刊，2010，229（12）：32-34. 4、红景天复合饮料抗疲劳作用的研究[J].现代食品科技（确认收录，待刊）。
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] De Lisio M, Kaczor JJ, Phan N, et al. Exercise training enhances the skeletal muscle response to radiation-induced oxidative stress[J].Muscle Nerve,2011,43(1):58-64. [2] Dillard CJ, Litov RE, Savin WM,et al. Effects of exercise, vitamin E, and ozone on pulmonary function and lipid peroxidation[J].J.Appl.Physiol.,1978,45(6):927-932. [3] Aoi W, Naito Y, Takanami Y, et al.Oxidative stress and delayed-onset muscle damage after exercise[J]. Free Radic Biol Med.,2004,37(4):480-487. [4] Wang X,Smythe G A. Assessment of hydroxyl radical generation and radical scavenging activity of Chinese medicinal herbs using GC-MS[J].Redox Rep.,2003,8(4):223-228. [5] Kitamura Y, Washino Y, Koga E, et al.Oxidative stress in the ischemic and non-ischemic parts of the rat liver after two-thirds ischemia/reperfusion. [J]. Biosci. Biotechnol. Biochem., 2010,74, 979-983. [6]何晋浙,蒋天佑,周碧莹.降糖桑叶保健茶的研究[J]. 现代食品科技,2005,(2):100-102 [7] 金宗濂, 文镜, 唐粉芳. 功能食品评价原理及方法[M]. 北京: 北京大学出版社, 1995: 46.
同类课题研究水平概述
- 药食两用中药中含有多种抗氧化的天然活性成分，使其在自由基医学研究中炙手可热,同时也在消除疲劳、提高运动能力方面提供了广阔的前景。目前，中内外学者就运动疲劳产生的机理、药食两用中药抗运动性疲劳的研究现状及其在抗运动性疲劳产品中的应用进行不同阶段的研究。主要研究成果如下： 1、自由基与运动性疲劳 1.1自由基的产生 自由基（Free radical）是指带有不成对（奇数）电子的分子、原子、离子或基团。在生物体内进行新陈代谢过程中会产生一些自由基，它们可以与体内一些化学物质发生作用造成对机体的损害。 1.2自由基与运动型疲劳的关系研究 研究证实，在正常的生理条件下，自由基的产生和清除都维持在一个较低浓度，而运动会引发此平衡的破坏。在运动时，新陈代谢速度加快，线粒体产生ATP量急剧增加，ATP生成的时伴随有氧自由基的产生，红细胞在载氧过程中及其他氧化代谢反应过程中都可以产生氧自由基,导致自由基在体内堆积,影响人们的运动能力和恢复。 2、药食两用中药抗运动性疲劳的研究现状 2.1食两用中药的天然抗氧化成分 目前，在我国有170余种中药被卫生部列入“既是食品又是药品的物品名单”中。这些药食材普遍具有抗氧化性能，其抗氧化活性成分主要有黄酮类、多酚类、皂甙类、鞣质类、维生素类、褪黑素类等。 2.2药食两用中药在抗运动性疲劳中的应用 2.2.1单方中草药的应用 单味中药可清除代谢产物堆积，此外,其中的多糖等物质通过对机体免疫活性的调节,增强了机体的抗病能力,而延缓疲劳的出现。 2.2.2、复方制剂的应用： 中药配伍是几千年来历代中国食疗、医药学者不断组方改造，临床研究所积累的宝贵财富，其实用性强且行之有效，这为抗运动性疲劳产品的研制与开发提供了宝贵的配方资源。 综上所述，中药中含有黄酮、酚酸等有效成分，它们在改善肝脏代谢和酶的活性、抗氧化、耐缺氧、清除自由基和代谢产物堆积方面也有着良好效果，这些成分对运动过程中糖原、三磷酸腺苷（ATP）等能源物质的大量消耗也有很好的调节及增加机体功能的作用。在当今“回归自然，返璞归真”的世界潮流影响下，汉方本草已成为国际上风靡追捧的养生时尚。在不久的将来，有高附加值的植物型抗疲劳产品将成为主流。利用药食两用中草药这些特性，可以开发具有抗疲劳保健功能运动饮料等产品。
