摘 要：運動飲料是針對運動人群而研制的一種飲料，能夠為人體補(bǔ)充水分、電解質(zhì)、維生素等，從而改善運動時機(jī)體能量消耗、細(xì)胞功能降低等現(xiàn)象，能夠維持和促進(jìn)體液平衡和提高運動能力。隨著健身潮流的盛行，運動飲料也越來越受到人們的青睞，擁有廣闊的市場前景。針對職業(yè)運動員及一般運動人群和體力勞動者所消耗體能以及所需能量差異的現(xiàn)象，運動飲料有不同分類，且各分類的配方設(shè)計也有所差異。同時，隨著消費者對食品在營養(yǎng)健康、口味等方面的要求越來越高，運動飲料在成分選擇上需考慮更多因素。該文結(jié)合運動飲料的發(fā)展歷程，對運動飲料的分類、運動飲料的要素及配方設(shè)計和功能評價方法進(jìn)行綜述。同時為運動飲料未來的發(fā)展方向提出建議。
關(guān)鍵詞：運動飲料；分類；要素；配方設(shè)計；功能評價
運動飲料是根據(jù)人體在運動后機(jī)體內(nèi)環(huán)境及能量消耗的現(xiàn)象來研制，能夠在較短時間內(nèi)幫助身體恢復(fù)體力、營養(yǎng)并能提高運動能力的飲料。在國標(biāo)GB15266-2009《運動飲料》中運動飲料的定義為：營養(yǎng)素及其含量適應(yīng)運動或體力勞動人群，能為機(jī)體補(bǔ)充水分、電解質(zhì)和能量，可被迅速吸收的飲料[1]。現(xiàn)在健康文化盛行，越來越多人開始進(jìn)行運動健身，相應(yīng)的運動產(chǎn)品也受到人們的關(guān)注。在碳酸飲料、果蔬汁及茶飲料之后，運動飲料成為新一代飲料。在產(chǎn)量上，運動飲料成為增長速度最快的飲料品種[2]。該文就運動飲料的發(fā)展、分類、要素、配方設(shè)計和功能評價方法等方面進(jìn)行簡單介紹，并對運動飲料的發(fā)展方向提供建議，以期為研發(fā)人員提供一定的參考。
機(jī)體運動時體溫升高，為了降溫，機(jī)體會通過散失水分來帶走熱量。水分散失的同時伴隨著礦物質(zhì)的流失，導(dǎo)致電解質(zhì)代謝紊亂；此時糖原和血糖也一并減少，引起疲勞提前發(fā)生[3]。針對這一現(xiàn)象，專為運動員設(shè)計的特制飲料應(yīng)運而生。
在1965年，美國腎臟及電解質(zhì)研制中心的Dr.Robert Cade為佛羅里達(dá)大學(xué)橄欖球隊設(shè)計了一款運動飲料[4]，它主要含有3種營養(yǎng)成分：水、碳水化合物和礦物質(zhì)。通過飲用發(fā)現(xiàn)這種飲料能夠使人體從劇烈運動中的體液損耗及疲勞中恢復(fù)過來，其作用很快得到公眾的認(rèn)可。此后，這款飲料被命名為“Gatorade”并投入市場。這一舉措在國際上掀起了研究運動飲料的風(fēng)潮，隨后類似的產(chǎn)品也陸續(xù)被投放在市場上，這種飲料被國際上正式命名為運動飲料，旨在維持體液容量、電解質(zhì)平衡，及時補(bǔ)充能量、改善體溫調(diào)節(jié)和體內(nèi)代謝過程[4]?，F(xiàn)在國外知名的運動飲料品牌有GatoradeR、LucozadeR、PropelR、PoweradeR、Muscle MilkR等。我國的運動飲料發(fā)展從20世紀(jì)80年代的“健力寶”電解質(zhì)飲料開始，到20世紀(jì)90年代引入“紅?！本S生素功能飲料，發(fā)展速度較為緩慢。但到了近些年，尤其是經(jīng)過申奧成功和2008年北京奧運會的成功舉辦的良好刺激，我國運動飲料的發(fā)展得到迅猛發(fā)展，各種品牌及飲料品種如雨后春筍般出現(xiàn)，如樂百氏的“脈動”、農(nóng)夫的“尖叫”、達(dá)利的“樂虎”、哇哈哈的“啟力”等等。據(jù)市場研究機(jī)構(gòu)英敏特的一份報告顯示，在2015年全球運動飲料的銷售量較上一年增加了10%，達(dá)到88億升；而運動飲料的消費則達(dá)到146億升，同比增加了6.7%。由此可見，運動飲料的市場廣闊，已在眾多飲料品種中嶄露頭角，成為人們?nèi)粘ＯM的寵兒。
運動飲料的品種多樣，根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)可以分為不同類型。根據(jù)消費人群不同，運動飲料可以分為大眾運動飲料、健身運動飲料和專業(yè)運動飲料[5]。大眾運動飲料的消費人群不一定參加了運動，運動飲料對他們而言是一種時興的飲料種類，因此大眾運動飲料的受眾面最廣。健身運動飲料則添加了更多營養(yǎng)素及抗疲勞物質(zhì)，適合長期從事運動健身、體能消耗大的人群飲用。專業(yè)運動飲料適合從事職業(yè)運動的人群飲用。由于運動員長時間進(jìn)行超負(fù)荷的訓(xùn)練，體內(nèi)水分、電解質(zhì)、血糖等物質(zhì)流失更快，因此針對他們的運動飲料在配方上也更為多樣和復(fù)雜，飲料的飲用時間也有嚴(yán)格要求。
按照運動飲料的滲透壓可將其分為高滲型、等滲型、低滲型運動飲料。等滲型運動飲料的滲透壓與人體滲透壓基本一致，飲料中的物質(zhì)能更快被人體吸收。攝入低滲型飲料會使得血液滲透壓降低，體內(nèi)析出離子，從而抑制人體喝水的欲望。高滲型飲料由于溶質(zhì)微粒濃度高，可能引起胃排空率降低，造成腸胃不適[6]。
鑒于運動時人體會大量流失水分及電解質(zhì)，運動飲料配方中應(yīng)有足夠的糖來補(bǔ)充能量，并且有適量的電解質(zhì)改善機(jī)體內(nèi)環(huán)境。隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)在運動飲料中加入蛋白質(zhì)、氨基酸等物質(zhì)能夠明顯改變肌肉組織的代謝反應(yīng)，故蛋白質(zhì)和氨基酸也成為了運動飲料中常見的添加物。運動飲料的風(fēng)味會顯著影響飲用量，同時運動飲料的飲用量還與胃排空率和滲透壓有關(guān)，因此在設(shè)計配方時，需考慮到各個要素。
2.1.1 水
機(jī)體的熱負(fù)荷隨著運動或勞作的進(jìn)行而迅速增加，為了維持體溫體內(nèi)環(huán)境的平衡，機(jī)體會通過散失水分來達(dá)到散熱的目的。體內(nèi)水分不足，輕則導(dǎo)致個體體能下降，重則使人心跳加速、注意力下降，當(dāng)水分散失大于7%時，人體可能陷入昏迷甚至死亡[7]。補(bǔ)充水分能防止出現(xiàn)脫水現(xiàn)象，有利于調(diào)節(jié)體溫、保持機(jī)體體能[8]。
2.1.2 糖
糖是為人體提供能量的重要物質(zhì)，人體對糖的利用主要是內(nèi)源糖，包括肌糖原和肝糖原[9-10]。飲用含糖的運動飲料，能夠使血糖水平升高，使得人體在進(jìn)行耐力運動后期能更高效地利用糖[11-12]，并減少肝臟葡萄糖的輸出[13]。但并不是任何糖濃度都適宜，研究表明，當(dāng)飲料的蔗糖添加量達(dá)到6%時才能明顯提高人體運動能力[14]。而糖濃度過大，除了影響風(fēng)味外，還會使得飲料的滲透壓過大，可能減慢胃排空率，從而造成胃部不適[6]?，F(xiàn)在市面上大多數(shù)運動飲料的含糖量在6%～8%?？梢圆捎枚喾N糖源進(jìn)行復(fù)配，在調(diào)整飲料滲透壓的同時，利用各種糖在人體內(nèi)吸收速率的差異，延長對人體補(bǔ)充糖的時間，使補(bǔ)糖效果更持久。
2.1.3 電解質(zhì)
運動中，汗液丟失最多的元素是鈉；在高溫環(huán)境下運動時，汗液中鉀和鎂的排出也明顯增多[15]。電解質(zhì)的流失會造成血漿滲透壓改變而降低體內(nèi)酶活力，從而降低細(xì)胞興奮性導(dǎo)致體能下降[16]。適當(dāng)補(bǔ)充電解質(zhì)可以維持體液滲透壓，防止脫水造成的肌肉疲勞、肌肉痙攣、意識混亂、眩暈等現(xiàn)象[17]，同時也可以防止短時間內(nèi)大量補(bǔ)水造成的水中毒。在飲料中需要添加足夠多的電解質(zhì)，但電解質(zhì)的濃度過高時會影響飲料的風(fēng)味并使人產(chǎn)生口渴感，因此可按照在汗液中各元素的比例在飲料來添加。
2.1.4 蛋白質(zhì)和氨基酸
蛋白質(zhì)是人體重要組成部分，運動時蛋白的分解代謝增強(qiáng)。對于特殊人群，尤其是從事耐力或力量訓(xùn)練的運動員，他們每日所需的蛋白質(zhì)遠(yuǎn)高于普通人[18-19]。補(bǔ)充蛋白可以作為肌肉恢復(fù)中合成蛋白質(zhì)的原料，但僅從食物中補(bǔ)充蛋白，可能引起過多脂肪的攝入，故可在運動飲料中添加蛋白質(zhì)。有研究表明，同時食用碳水化合物和蛋白質(zhì)比單獨補(bǔ)充碳水化合物，肌糖原的水平高38%[20]，由此可提高機(jī)體體能并延長機(jī)體耐力。氨基酸是合成蛋白質(zhì)的底物，進(jìn)入人體消化道后可被迅速吸收。其中，3種必需氨基酸：亮氨酸、纈氨酸和異亮氨酸被稱為支鏈氨基酸，研究表明支鏈氨基酸能促進(jìn)肌肉蛋白質(zhì)合成，為運動提供能量儲備并推遲運動性疲勞的出現(xiàn)[21-22]。
除了補(bǔ)充以上物質(zhì)，運動飲料一般還會添加維生素、咖啡因、?；撬岬任镔|(zhì)，來進(jìn)一步改善運動能力。
2.1.5 風(fēng)味和口感
飲料良好的風(fēng)味和口感不僅是為了讓消費者獲得更好的感官體驗，也是為了刺激消費者的飲用量。研究者發(fā)現(xiàn)，分別添加了橙、酸橙和檸檬的飲料，其飲用量比單純的水的飲用量要高出將近一倍[23]。飲料中舒適的甜味和適當(dāng)?shù)南涛犊梢栽黾语嬘昧縖24]。
運動飲料的根本目的在于及時、有效地補(bǔ)充人體水分及各種營養(yǎng)物質(zhì)，飲料物質(zhì)吸收難易、快慢取決于飲料的滲透壓及飲料對胃排空速率的影響。因此，運動飲料配方在考慮添加營養(yǎng)物質(zhì)種類的同時，也要注意各物質(zhì)的配比以降低飲料的滲透壓、提高胃排空率。
2.2.1 滲透壓
飲料的滲透壓會影響飲用量，高滲型飲料會造成口渴感，而低滲型飲料則會由于物質(zhì)濃度低而抑制繼續(xù)補(bǔ)水的欲望，飲料需要針對不同目的來設(shè)計滲透壓。液體滲透壓是指單位體積液體所擁有微粒的數(shù)目，飲料中的糖、電解質(zhì)、蛋白質(zhì)、氨基酸等物質(zhì)都會影響滲透壓。血漿的滲透壓范圍為280 mmol/L～330 mmol/L，與這一范圍一致的飲料稱為等滲飲料，低于這一范圍的飲料就是低滲飲料，高于400 mmol/L的則稱為高滲飲料[25]。運動飲料主要是為了給人體補(bǔ)充水分、電解質(zhì)、碳水化合物等成分，宜設(shè)計成等滲或低滲型。但這并不是必須的，如美國CytoSport公司的PROTEIN SHAKE，其蛋白含量接近10%，滲透壓較高。但該飲料的目的不在補(bǔ)充水分、電解質(zhì)，而是強(qiáng)調(diào)高質(zhì)量蛋白質(zhì)的作用，它通過提供高濃度的蛋白質(zhì)來幫助健身人群達(dá)到增肌的目的。因此飲料的滲透壓還需根據(jù)飲用目的來調(diào)節(jié)。各種糖的分子大小不同，因此當(dāng)糖的濃度一樣時，其滲透壓不同?？梢岳眠@種性質(zhì)在飲料中復(fù)合添加葡萄糖、蔗糖或多聚糖，來調(diào)節(jié)飲料的滲透壓，還可作風(fēng)味調(diào)整。
2.2.2 胃排空速率
飲料中的物質(zhì)需要經(jīng)過小腸才能被消化吸收，因此胃排空率的快慢影響著飲料物質(zhì)的吸收速率。胃排空是指食物從胃排入十二指腸的過程，影響胃排空速率的因素有：胃液體積、飲料的滲透壓、飲料的pH值以及運動強(qiáng)度。研究表明，胃液體積會極大地影響胃排空速率，胃液體積越大，胃排空率也越大[26-27]。同時胃容物中溶質(zhì)的濃度越大，胃排空可能越慢[28]，添加葡萄糖、氯化鈉等物質(zhì)使胃容物的滲透壓增大也會延遲胃排空[29]。飲料的pH值過低，同樣不利于胃排空，因而運動飲料設(shè)計成中性較好。含氣飲料是眾多飲料的一種類型，雖然有研究表明含氣飲料不會影響胃排空率[30-31]，但含氣飲料使飲用者喉部有灼燒感，并使其產(chǎn)生胃脹感，抑制飲料的攝入。所以為了刺激飲用量，運動飲料中不宜含氣。另外，冷凍的飲料會使胃排空率下降[32]，不利于增加飲料的攝入。運動后體溫升高，喝冷飲會對消化道造成強(qiáng)刺激，可能造成腹痛、腹瀉，故運動飲料不適宜在過低溫度下保存。
運動飲料的評價方法有很多，可參考《保健食品檢驗與評價技術(shù)規(guī)范（2003版）》，主要有耐缺氧試驗和運動耐力試驗。機(jī)體產(chǎn)生運動型疲勞主要原因有腺嘌呤核甘三磷酸（adenosine triphosphate，ATP）、肌糖原和肝糖原等能源物質(zhì)過度消耗；乳酸堆積、滲透壓、溫度、水分等內(nèi)環(huán)境改變；酶、激素等對運動過程中的代謝調(diào)控失調(diào)。因此測定機(jī)體特定生化指標(biāo)，可了解運動飲料是否起到減輕疲勞的作用。祝青哲等[33]利用小鼠負(fù)重游泳模型，通過比較小鼠實驗組和對照組的負(fù)重游泳時長以及運動后各生化指標(biāo)，研究添加輔酶Q10納米脂質(zhì)體的強(qiáng)化運動飲料的抗疲勞作用。結(jié)果表明飲用運動飲料的小鼠游泳時間更長，血清尿素氮和血乳酸含量降低，各臟器中的輔酶Q10含量較空白組高，血清超氧岐化酶活力增強(qiáng)。從而證明該飲料具有抗疲勞的作用。孫曉成等[34]對比灌胃山楂鈣果復(fù)合運動飲料的小鼠和對照組負(fù)重游泳時間，并測定小鼠運動后肝糖原和血乳酸的含量，結(jié)果表明實驗組的游泳時間更長，肝糖原含量更高同時血乳酸含量更低，由此證明該運動飲料的有效性。施溯筠等[35]通過耐缺氧實驗來探究榆黃蘑飲料的功效，結(jié)果證明榆黃蘑飲料能夠增強(qiáng)小鼠耐缺氧的能力。
經(jīng)過近些年的發(fā)展，消費者基本已經(jīng)接受運動飲料的概念，但對運動飲料的認(rèn)知仍停留在“電解質(zhì)飲料”的層面上，說明運動飲料需要將定位更加細(xì)致化，并且在風(fēng)味、功能上做出突破。
飲用運動飲料的飲用時間，可細(xì)分為：運動前、運動中和運動后，飲料的滲透壓也可以隨著飲用時間而多變。在運動前的主要目的在于補(bǔ)水以提高機(jī)體水分，故可設(shè)計成低滲飲料；運動中飲用更多是為了補(bǔ)充能量、延緩疲勞發(fā)生，可多補(bǔ)充糖類，為便于人體吸收，可將飲料控制在低滲或等滲型；運動后飲用則是為了迅速消除疲勞，或達(dá)到增肌的目的，可加入蛋白質(zhì)、氨基酸物質(zhì)，飲料的滲透壓可以適當(dāng)增加。
此外，針對不同目的進(jìn)行運動的人群也可設(shè)計具有不同功效成分的飲料，如高蛋白飲料適合健身增肌的人群飲用，零脂肪、零膽固醇適合運動減脂的人群飲用，以適應(yīng)不同運動群體的營養(yǎng)需求。
對飲料功能做出細(xì)分外，還可根據(jù)消費人群偏好來細(xì)分飲料的消費定位。根據(jù)英敏特在2016年分析中國軟飲料消費趨勢的一份報告顯示，青少年在口味上會更傾向于奶味、奶香味和甜味飲料，女性青少年比起男性青少年對奶香味飲料的傾向更明顯（45%比36%），同時女性青少年對果味和酸味更感興趣，比例分別為果味37%比29%，和酸味37%比27%。而在口味程度上，青少年更青睞偏甜口味，年齡較大的消費者則偏向清淡口味。由此，研發(fā)者可以根據(jù)不同性別、不同年齡段的口味喜好，設(shè)計具有奶香味、果味、酸味、清淡口味的運動飲料，以迎合各個消費群體的口味需求。
隨著物質(zhì)生活的豐富，人們對新鮮事物的包容度越來越高，對食物的口味也是越來越挑剔，想要挑動消費者的味蕾，就必須在口味上做出創(chuàng)新。例如，脈動已經(jīng)擁有多種口味：蘋果味、青檸味、橘子味、水蜜桃味、荔枝味、柚子味、菠蘿味等，但脈動還在不斷嘗試推出新口味。在脈動新推出的仙人掌口味時，曾引起了消費者對其口味的質(zhì)疑，但正是出于對“仙人掌”口味的好奇，消費者尤其是年輕的消費者愿意嘗試新口味。而這種“獵奇”的口味也獲得了部分消費者的青睞。CytoSport公司的Muscle Milk即時蛋白飲，除了原味，還有香草味、巧克力味、香蕉味、草莓味和曲奇味等多種口味供消費者選擇，在保證產(chǎn)品功效的同時滿足消費者對口味多樣化的追求。另外，愉快的風(fēng)味也能促進(jìn)人們飲用的積極性，從而有利人們在運動中保持愉悅心情。
單一的營養(yǎng)功效已經(jīng)不能滿足消費者的需求，消費者希望在一種產(chǎn)品中同時獲得多種功效。例如，在運動飲料中，運動健身的人們不僅想要補(bǔ)充水和電解質(zhì)，他們往往還希望飲料能有抗氧化、減脂、美容等功能。Tu MeR推出了含姜黃素的柑橘味運動飲料，強(qiáng)調(diào)該飲料的抗炎和抗氧化效果。Kuli Kuli專注于開發(fā)辣木的功能，并研制了一款含辣木成分的運動飲料Moringa Green Energy。辣木富含蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素和黃酮類物質(zhì)，具有良好的抗氧化效果，能夠幫助人體補(bǔ)充能量，從運動后的疲勞中快速恢復(fù)。澳大利亞的Tribeca健康有限公司推出的Green Tea X50富含綠茶中多種抗氧化劑：白藜蘆醇、兒茶素、支鏈氨基酸等，有助于人們快速緩解疲勞，該飲料還有蜜桃、芒果、覆盆子、檸檬、百香果和姜味等多種口味可以選擇。美國Strength Systems公司研發(fā)了一款Muscle Pro52的運動飲料，這款飲料富含蛋白質(zhì)和功能性脂肪酸，旨在幫助健身人群增加脂肪消耗并增強(qiáng)肌肉力量。
隨著人們的健康意識越來越強(qiáng)，人們對食物成分更趨向于天然、有機(jī)成分，也更注重成分的營養(yǎng)功效。比起在飲料中單純、單獨添加有效成分，人們更愿意在配料表中看到帶有有效成分的天然物質(zhì)。如近期百事公司為迎合消費者“更愿意消費有機(jī)產(chǎn)品”這一趨勢，推出有機(jī)版本的佳得樂飲料，旨在減少人工色素和香料的添加以迎合健康飲食的潮流。近些年來在椰子飲料中風(fēng)頭最盛的當(dāng)屬Vita Coco椰子水，該椰子水選用新鮮的純天然青椰子，從采摘到灌裝完成不超過72 h，保持了椰子水的營養(yǎng)和自然口感。由于它的清新口感和純天然原料，并富含鉀、鎂、鈣、磷等電解質(zhì)，Vita Coco椰子水已經(jīng)成為眾多運動愛好者的心頭好，并在幾年內(nèi)躋身國際一線飲料品牌。
經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國的運動飲料已在飲料市場上占據(jù)一席之地，但是目前市面上的運動飲料基本上是添加了糖、礦物質(zhì)、維生素、氨基酸的電解質(zhì)飲料，人們對產(chǎn)品的消化吸收速率、能量補(bǔ)充和消除疲勞效率的研究不足；而且運動飲料的功能和風(fēng)味較為單一，不能滿足廣大消費者的需求。本文概述了運動飲料的配方設(shè)計要素和功能評價方法，以期為研發(fā)者提供參考，使運動飲料的配方設(shè)計更科學(xué)、飲用吸收更高效。本文還為運動飲料的未來發(fā)展方向提供建議，即運動飲料還需定位更加細(xì)致、口味更加豐富、功能更加復(fù)合、成分更加天然，以進(jìn)一步開拓市場，鞏固市場地位。
