《食品科學》：中國農業大學李媛教授等：遞送技術在提高運動營養食品中功能因子吸收利用效率的創新策略

隨著居民生活水平以及對健康生活方式追求的提高，體育已經從職業競技轉變為大眾運動。適時補充運動營養食品，對運動人員快速恢復身體狀況以及調節身體機能具有重要意義。

根據GB 24154—2015《運動營養食品通則》的描述，運動營養食品是滿足經常運動人群生理代謝狀態、運動能力及對某些營養成分的特殊需求而專門生產的食品。為滿足運動人士需求精準合理選擇運動營養食品，我國將其進行了詳細分類，包括兩個大類和6 個子類（表1）。

運動營養食品作為運動人群食用的特殊食品，需要營養素的快速高效吸收作用以滿足運動人群的營養需求，調整其代謝狀態以及提高體能和體質。近年來，食品功能因子遞送技術如微膠囊、乳液、脂質體和凝膠等能夠顯著改善功能因子的水溶性、穩定性和生物利用率，可成為解決運動功能因子吸收率低的有效途徑，也逐漸成為運動食品創新配方設計的關鍵技術。

中國農業大學食品科學與營養工程學院的宋欣宇、劉翔宇、李媛*等首先總結運動營養食品常用的基本營養素和功能因子，并詳細介紹功能因子的作用機制，然后闡述運動營養食品產業研發面臨的問題和已有的技術手段，探討運動營養食品產業的可持續研發方向，以期為未來設計新型運動營養食品，支撐運動人群營養需求，減少運動后營養缺乏對機體的損傷，提高運動人群健康水平提供理論依據和技術支撐。

1 運動相關營養物質

1.1 基本營養素

運動人群在進行高強度運動后，需要及時補充營養以緩解高強度訓練帶來的肌肉疲勞和能量消耗。各種營養素可以滿足機體運動狀態下的不同生理需求，其中，蛋白質、碳水化合物、脂質、維生素和礦物質等是運動人群所需的基本營養素，能夠維持運動人群的基本營養需求，而且對于提高運動人群的身體機能也起到了至關重要的作用。一般而言，當人體運動時，營養物質的代謝與消耗加快，機體對營養素的需求也會相應增加。表2總結了基本營養素對運動人群機能的影響。

蛋白質是運動食品中最重要的一種營養素，其攝入對維持負氮平衡、保持肌肉質量和訓練后恢復具有重要意義，尤其在機體能量不足、出現炎癥等情況下，攝入較高劑量的蛋白質可以極大促進肌肉蛋白質的合成。從奶酪副產物中生產制備的乳清蛋白是公認的優質蛋白質之一，含有多種必需氨基酸，其中富含的亮氨酸可以刺激肌肉蛋白合成，對運動人群的肌肉生長和性能改善有著重要作用。乳清蛋白經水解可以得到乳清蛋白水解物。研究發現，乳清蛋白水解物可以有效預防運動引起的疲勞，刺激肌肉蛋白質合成，減輕肌肉損傷癥狀，促進肌肉功能恢復。目前常用的水解方法主要有化學水解法（酸水解、堿水解）、酶解法、微生物發酵法和亞臨界水解法等。

碳水化合物是機體運動的主要能量來源，其代謝過程在運動中起著重要作用。研究顯示在運動過程中，機體主要通過分解肌糖原和肝糖原產生葡萄糖維持能量供應。因此，在長時間和高強度運動的情況下及時補充碳水化合物，不僅可以補償糖原消耗、增加糖原儲備、促進運動后恢復，還能夠提高運動表現和訓練適應。此外，Christhttps等所做的一項系統評價中還顯示，運動前和運動中立即攝入碳水化合物可以有效減輕皮質醇和腎上腺素水平的升高，從而有效解決耐力運動引起的壓力荷爾蒙水平升高問題。

脂質在各種酶的幫助下消化、吸收、合成和分解，轉化為人體所需的能量和物質，保證正常的生理功能，對體力活動具有重要作用。盡管與其他的宏量營養素相比，脂質對運動后機體恢復的促進作用相對較小，但是適當地補充脂質有利于促進機體對營養物質的吸收。ω-3不飽和脂肪酸是運動營養食品中常見的優質脂肪酸之一，每天補充4 g ω-3不飽和脂肪酸可以提高氨基酸的合成代謝敏感性,其抗炎特性對受傷運動員的恢復有促進作用，因此適當地補充脂質對于運動人群也較為重要。

除宏量營養素外，微量營養素對于運動過程中的物質代謝也起著重要的調節作用。維生素是調節代謝、防止細胞損傷的有機化合物，B族維生素可作為輔酶參與能量代謝；VC、VE可以作為抗氧化劑促進運動人群的能量代謝；VD可以增加衛星細胞中肌源因子的表達，增強肌肉細胞分化、生長和再生。運動相關的生理功能，如能量代謝、氧氣運輸、紅細胞生成、免疫功能等在某種程度上依賴于礦物質。例如，鉀離子、鈉離子等礦物質會影響機體體液平衡；鐵離子是運動過程中氧氣運輸和能量產生等關鍵過程中不可或缺的一部分；鋅離子在改善免疫功能上起著重要作用。

1.2 功能因子

基本營養素在運動中起著重要作用，但它們對運動機能的促進作用有限，難以滿足機體的所有運動需求，如保護關節軟骨等，因此，需要引入功能因子為機體提供更多樣化的運動功效，調節機體機能。圖1為代表性的功能因子和活性物質及其對人體的運動機能調節作用。根據功能性成分對機體運動機能不同方面的作用，可以將功能性成分分為以下8 種類型。

1.2.1 促進肌肉生成和改善肌肉質量的運動功能因子

肌肉質量是肌肉圍度、最大力量、爆發力、耐力和柔韌性的綜合指標。對于運動人群來說，良好的肌肉質量不僅可以使形體更加美觀、提高身體的平衡能力與協調能力，還能保護關節與骨骼，降低受傷風險。目前被證實的可以改善肌肉質量的代表性功能因子有肌酸、牛磺酸和姜黃素等。肌酸是由精氨酸、甘氨酸以及甲硫氨酸3 種氨基酸合成的含氮化合物，可由人體自行合成，也可通過膳食進行補充。圖2A為肌酸對蛋白質合成的作用機制：一方面肌酸可以刺激蛋白質合成信號通路，促進肌肉蛋白的合成；另一方面它還可以通過與細胞中的無機磷結合形成的磷酸肌酸，在運動時釋放ATP維持肌肉細胞的能量狀態（圖2B）。早在20世紀90年代，便有學者報道了肌酸補充劑對短時間、高強度的肌肉活動和反復高強度的活動具有增效作用。Ingwall等也曾通過研究證明肌酸對于肌肉收縮過程非常重要，在肌肉細胞培養物中添加肌酸可以刺激合成肌球蛋白重鏈。

牛磺酸是一種半胱氨酸代謝過程中內源性合成的含硫氨基酸，可以通過膳食獲取，主要存在于肉類和海鮮中。牛磺酸可以降低肌肉組織蛋白的降解速率，抑制肌萎縮相關基因（MAFbx和MuRF1）的mRNA和蛋白表達水平，從而有助于肌肉生長。于健康年輕男性而言，預先服用牛磺酸（2 g/次，3 次/d）2 周，可以在進行高強度的離心運動后減少延遲性肌肉酸痛的發生。此外，牛磺酸的攝入還能夠恢復抗氧化相關基因，如超氧化物歧化酶2（SOD2）和過氧化氫酶（CAT）的表達水平，從而增強肌肉組織的抗氧化能力。姜黃素作為一種疏水性植物多酚化合物，具有抗炎、抗氧化應激、抗病毒等多種活性功能，同時在改善肌肉質量方面展現出顯著的提升效果，可以有效減少運動引起的肌肉損傷、炎癥和氧化應激等。研究發現，姜黃素能夠通過減少肌肉肌酸激酶活動從而減少肌肉損傷并提高肌肉性能。此外，補充姜黃素還可調節促炎細胞因子腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細胞介素（IL）-6和IL-8發揮運動后的抗炎作用。Hillman等評估了姜黃素對增強式練習后延遲性肌肉疼痛和肌肉力量的影響。持續10 d（運動前6 d、運動當天和運動后3 d）服用500 mg姜黃素的運動員在運動后48 h和72 h的疼痛水平顯著降低，并可以保持穩定的垂直跳躍，這表明姜黃素在增強式運動后可減輕酸痛并保持肌肉力量。

1.2.2 保護關節軟骨的運動功能因子

關節軟骨主要由軟骨細胞和胞外基質構成，其中軟骨細胞是關節軟骨中的唯一細胞，主要用于合成分泌軟骨基質和膠原纖維；胞外基質包括水、蛋白、多糖、膠原、糖蛋白以及其他各種非膠原蛋白。這些物質與關節軟骨的緩沖振動、減少骨與骨的摩擦、減少磨損等功能密切相關。在體育運動中，往往會出現各種沖擊、扭轉等關節活動，這些非周期性負荷長期反復作用在關節上極易導致關節軟骨的損傷。因此，在運動中攝入營養元素保護關節軟骨格外重要。

膠原蛋白作為關節軟骨的主要成分，對于關節軟骨組織框架結構的形成有著重要意義。Wang Chao等發現III型膠原蛋白是軟骨關節結構的關鍵調節因子，發揮著加強膠原纖維網路、限制異常原纖維增厚等作用。Wu JiannJiu等也報道了III型膠原蛋白是關節軟骨中纖維網絡共價調節劑，積聚在與II型膠原纖維表面交聯的關節軟骨中，并響應組織和機體的損傷。研究表明疏松網狀纖維結構的II型膠原蛋白對軟骨細胞的黏附、增殖和分化有積極作用。目前已有臨床研究表明，每日攝入10 g左右水解膠原質可以有效緩解膝或髖關節病患的癥狀。

氨基葡萄糖是關節軟骨基質中蛋白多糖的重要組成部分，市售氨基葡萄糖類物質主要以鹽酸氨基葡萄糖、硫酸氨基葡萄糖及其復鹽形式存在，外源攝入氨基葡萄糖類物質可有效保護運動人群的骨關節，減少關節磨損等問題。氨基葡萄糖對關節腔內多種破壞軟骨的酶如溶酶體酶、膠原酶的活性有抑制作用。研究人員以灌胃劑量82.5 mg/kg、1 次/d給關節腔積血模型兔灌胃鹽酸氨基葡萄糖，發現鹽酸氨基葡萄糖可有效增加II型膠原蛋白（COL II）的表達，其水平較對照組提高了1.77 倍，表明其在保護關節軟骨方面的功效。白藜蘆醇是一種天然的多酚類化合物，廣泛存在于葡萄、藍莓等70余種植物及其果實中，在抗氧化、抗炎、抗菌、抗病毒等方面有積極作用。此外，白藜蘆醇對于關節軟骨也具有良好作用，適量攝入白藜蘆醇可以有效幫助運動人群減緩關節磨損和促進軟骨修復。Maepa等發現用20～100 μmol/L白藜蘆醇可以誘導豬軟骨中II型膠原蛋白的合成，同時不同區域的誘導效果不同，中層區軟骨II型膠原蛋白的誘導表達較淺表區的表達高1.23～2.25 倍。Qin Na通過局部關節內注射10 μL白藜蘆醇可激活腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）信號傳導和抑制mTOR活性，以及PI3K/蛋白激酶B（Akt）/mTOR操縱的缺氧誘導因子（HIF）-1α和HIF-2α表達，從而延緩關節變性，達到軟骨保護作用。

1.2.3 減控體質量和體脂率的運動功能因子

肥胖往往伴隨慢性炎癥從而影響肌肉的代謝和修復；引起激素失衡（如胰島素和睪酮）妨礙肌肉生長；產生代謝綜合癥（如高血壓和高血糖）影響整體健康；增加關節負擔導致運動不適；減少鍛煉意愿以及影響心理因素如自尊心下降，進一步影響運動積極性。這些因素共同作用，導致肥胖者的肌力顯著下降，尤其對于兒童。目前，減肥是許多運動人群的重要需求，對于減控體質量的運動營養食品及功能因子也頗受消費者青睞。

L-左旋肉堿作為轉運脂肪酸的載體，將長鏈脂肪酸轉運到線粒體進行β-氧化，分解成二氧化碳和水，是一種安全有效的減脂功能因子。其主要促進作用如下：在胞質內，脂肪酸形成長鏈脂酰輔酶A，與L-左旋肉堿通過肉堿脂酰轉移酶（CPT）I的酯化催化以長鏈酰基肉堿的形式通過線粒體膜進入線粒體基質，在CPT II的催化下轉化為游離肉堿和脂酰輔酶A，脂酰輔酶A通過β-氧化形成乙酰輔酶A，并通過三羧酸循環（TCA）和電子傳遞鏈（ETC）合成ATP。其中肉堿在肉堿酰基肉堿轉位酶的作用下回到胞質并進行轉運。因此，在長時間高強度運動中，L-左旋肉堿可以大大促進脂肪酸的氧化速率，降低糖原消耗率，緩解疲勞，具有明顯減控體質量的作用。

同時，丙酮酸鹽在科學減重上也有巨大潛力。Stanko等在1978年首次發現丙酮酸鹽對脂肪代謝和糖代謝的促進作用。Koh-Banerjee等設置了雙盲實驗，23 名未經訓練的女性以雙盲和隨機方式攝入5 g丙酮酸鈣（CaPYR）或安慰劑（PL），每天2 次，持續30 d。結果顯示PYR組受試者體質量增加較少（PL組：（1.2±0.3）kg；CaPYR組：（0.3±0.3）kg，P＝0.04）；且脂肪減少更多（PL組：（1.1±0.5）kg；CaPYR組：（-0.4±0.5）kg，P＝0.03），這進一步證明了丙酮酸鹽的減重能力。但是其脂肪消耗機制尚未完全明確，有文章報道丙酮酸鹽可能是通過提高線粒體動力，刺激細胞的合成代謝，從而加速細胞脂肪的消耗。

1.2.4 增強免疫力的運動功能因子

運動對免疫力的影響呈現雙重性。適量的運動可以增強免疫系統的功能，促進免疫細胞的活性和數量，從而提高機體抵抗力。然而，長期進行高強度運動會抑制自然殺傷細胞活性，抑制具有免疫功能的IL-10、IL-4和IL-12 p40，從而導致免疫力降低。研究表明，許多高強度訓練的運動員更易患上感冒等上呼吸道感染。為了提升運動人士的免疫功能，可以考慮攝入一些功能因子和活性成分，如大蒜素、輔酶Q10、羥甲基丁酸、谷氨酰胺和多種維生素等。

谷氨酰胺是人體中豐富的游離氨基酸，具有細胞和免疫調節特性，可通過影響淋巴細胞和單核細胞代謝影響免疫反應。此外，谷氨酰胺是谷胱甘肽的前體之一，可以刺激熱休克蛋白的表達并影響基因表達。在劇烈運動過程中，機體可能無法自行合成足夠的谷氨酰胺，因此外源攝入谷氨酰胺如紅肉、魚類以及營養補沖劑等對增強機體免疫反應有著十分重要的作用。

大蒜素是一種含硫化合物，它可以通過氧化應激、免疫和炎癥反應等多種機制在免疫系統中發揮積極作用。Dwivedi等通過研究發現大蒜素可以選擇性誘導輔助性T細胞（Th）1反應（Th1反應會產生宿主保護性免疫反應），同時能增強受感染巨噬細胞中應激激活蛋白激酶（SAPK）/c-Jun氨基末端激酶（JNK）途徑的活化，從而有利于誘導抗炎細胞因子分泌，最終促進免疫系統反應。

1.2.5 增強抗氧化能力的運動功能因子

運動與氧化應激密切相關，氧化應激反映了活性氧的產生與抗氧化能力的不平衡。定期適度訓練可以刺激機體產生適度的氧化應激，有益于健康，然而急性、劇烈運動會導致氧化應激過度增加，活性氧大量產生。這種狀況將導致所有細胞成分（包括蛋白質、脂質、碳水化合物等）受損，造成細胞、組織、器官的功能性障礙，從而引發心血管疾病、神經退行性疾病等多種疾病和衰老。對于運動人士來說，額外補充抗氧化劑對于預防和減少運動期間氧化應激是非常必要的。

許多植物提取物具有強大的抗氧化能力，包括多酚、維生素、生物堿、皂苷、多糖、多肽等。皂苷類物質通常通過提高機體對自由基的清除能力、減少脂質過氧化、減輕活性氧的損傷等方式，降低氧化應激對機體的刺激。人參皂苷是從人參根、莖中提取的成分，主要成分是類固醇糖苷和三萜皂苷，具有抗氧化、抗炎、保護神經等作用，在抗氧化功能的運動營養食品上具有廣闊的應用前景。Xie Jingtian等研究發現，人參皂苷可以通過清除羥自由基保護心肌細胞免受外源性和內源性氧化劑誘導的氧化損傷。Cao Guoqiong等也發現人參皂苷可以有效減少氧化應激，抑制氧化應激相關細胞凋亡，并改善線粒體的完整性和功能。

多酚類如白藜蘆醇、茶多酚、花青素等也具有抗氧化作用。多酚的化學結構由數個酚環組成，這些酚環結構的數量和特性決定了多酚獨特的物理、化學和生物學特性。例如茶多酚，其結構中苯環上的π電子對酚羥基氧原子上的單電子具有共軛作用，且單電子更傾向于苯環，從而降低酚羥基中氫氧鍵的活性，使酚羥基上的氫活性增加，自由基競爭活性氧，最終終止自由基的自氧化反應。姜黃素作為一種從姜黃中提取的天然多酚，也是一種有效的抗氧化劑。研究結果顯示，在運動前2 h和運動后立即補充90 mg姜黃素，活性氧代謝物的血清衍生物濃度與運動前相比沒有顯著差異（（273.6±19.7）U. CARR），而在PL實驗（（308.8±12.9）U. CARR，P＜0.05）中，活性氧代謝物的血清衍生物濃度顯著高于運動前值，這表明姜黃素可以通過增加血液的抗氧化能力減輕運動引起的氧化應激。

1.2.6 增加能量儲備的運動功能因子

一些高強度的運動項目往往會消耗大量能量，對運動者的能量儲備要求很高，需要進行合理的運動營養補充。目前市面上這一類的運動食品多為飲料類和能量棒等，主要目的是在運動前和運動間隙為運動員快速補充能量。其中主要的功能物質包括葡萄糖、麥芽低聚糖、三磷酸腺苷、肌酸、肉堿等。糖類，包括葡萄糖、果糖等，是最主要、經濟且快速的熱能營養素，不僅能快速起效，而且效率高、耗氧量小、代謝物易排出。高強度的運動會大量消耗機體中儲備的糖原，導致能源供應不足，而補充低聚糖飲料可以將血糖維持在較高水平，從而延長運動時間、延緩運動性疲勞。低聚糖因其較低的滲透壓，在胃內停留時間較短，能夠迅速進入腸道并被水解吸收，從而發揮“第二肝糖原”的作用。在運動過程中，低聚糖的補充能夠迅速恢復并維持機體的血糖水平，從而延長運動持續時間。研究表明，持續補充低聚糖的運動員在運動期間的血糖水平始終維持在5～6 mmol/L之間，顯著高于對照組。此外，在運動結束后的恢復期，補充低聚糖的運動員血糖水平也比對照組高出20%。

1.2.7 預防運動性貧血的功能性成分

運動性貧血是指因運動訓練或比賽導致血液中血紅蛋白濃度和紅細胞數量低于正常水平的現象。研究表明，高強度運動可引起鐵代謝紊亂，導致機體鐵的負平衡。因此，確保運動員攝入足夠的鐵以減輕運動性貧血至關重要。增加富含鐵的食物攝入（如綠葉蔬菜和紅肉）以及攝入促進鐵吸收的VC是有效的方法。此外，口服鐵補充劑是直接的補充方式，其中硫酸亞鐵因其經濟性和對食物口感影響小而被廣泛應用。其他常用的無機鐵補充劑包括富馬酸亞鐵和蔗糖鐵等。

1.2.8 調節內分泌的運動功能因子

研究表明，運動時內分泌系統會產生相應的變化，且該變化與運動的形式和強度有關。高負荷的運動可能會擾亂運動者的內分泌與代謝系統。適時補充糖或糖和蛋白質、氨基酸混合物有助于緩解機體內分泌系統的壓力。對于運動員來說，睪酮是一個重要的促合成激素，但是外源攝入的睪酮或合成類固醇屬于興奮劑，并不適合運動人群服用。研究發現利用中草藥可以刺激機體自身睪酮的分泌。此外，蛹蟲草（又稱北冬蟲夏草）的有效成分為蟲草素和蟲草多糖，每天攝入8 g蛹蟲草對調節機體能量消耗和身體代謝及內分泌系統起著積極作用，對維持運動人士機體免疫平衡和身體健康有重要意義。

2 運動功能因子應用所面臨的問題

能夠促進運動機能的功能因子和活性成分非常豐富，并在運動營養中扮演著重要的角色，但許多功能因子或活性成分因其自身理化性質的局限，當被直接簡單地運用于運動食品中時，會存在水溶性差、穩定性差、在胃腸道中被廣泛代謝、吸收率低和難以穿透包括黏液層、細胞屏障或細胞間緊密連接在內的生物膜屏障等問題，導致細胞吸收利用率低，難以進入體液循環。這些問題不僅降低了運動食品中的功能因子和活性成分吸收利用率和速度，還極大限制了它們在機體內的作用效果，從而限制了運動營養食品的健康功效。例如，功能因子尤其是多酚類物質極易受外界環境如光、熱、氧等因素的影響而無法保持其在加工、貯藏及攝入體內后的穩定性。富含高度不飽和結構的功能因子如類胡蘿卜素在加工貯藏時易發生氧化，且在胃腸道消化中被降解而影響其生理活性。此外，肌酸在加熱、酸性和液態條件下極易發生環化生成肌酐，從而失去活性。人參皂苷經口服后，由于其膜通透性較低，且在胃腸道中會被廣泛代謝，導致生物利用率低。如果將其直接添加到運動食品中，則無法快速吸收并發揮功能活性。同樣，對于白藜蘆醇、姜黃素、番茄紅素等功能因子來說，水溶性低、易氧化降解也阻礙了其吸收利用。白藜蘆醇在肝臟和腸道中被廣泛代謝，代謝產物的生物活性遠低于白藜蘆醇自身。此外，大蒜素易揮發，化學性質不穩定，而且有刺激性及難以接受的味道，直接添加不僅會影響食品風味和口感，而且吸收率較低。

考慮到在高強度運動后，機體對大量營養素的迫切需求，以及運動營養食品的吸收速度和利用效率對肌肉修復和增長速度的關鍵影響，提高運動營養食品的機體吸收效率顯得尤為重要。利用遞送技術包埋保護功能因子，提高水溶性和穩定性，穿過細胞屏障或生物膜屏障，進入體液循環，以發揮功能因子作用，促進機體對營養素的快速和高效吸收，在運動營養食品開發中將具有廣闊的應用前景。

3 提高功能因子快速高效吸收的遞送技術

目前，遞送技術主要包括脂質體、乳液、膠束、凝膠、微膠囊、納米晶、聚合物納米顆粒和外泌體等（圖3），這些技術通過包封和保護功能因子，實現其靶向遞送至腸道的控釋效果，進而促進腸道細胞對功能因子的吸收，提高功能因子的溶解度、穩定性、吸收率及感官特性。針對食品構建的微/納米遞送技術目前已經運用于固體粉末、飲料、營養強化劑、凝膠糖果和口服液等食品中，賦予食品更優的屬性，包括營養功能性、質地、感官特性和穩定性等。以綠茶飲料為例，通過添加環糊精包埋的芳香物質，成功減少了在加熱殺菌時風味的改變，提高了速溶茶的香氣。本節將概括幾種廣泛使用的微/納米遞送技術，為運動營養食品的創新發展提供參考。

3.1 脂質體

脂質體是基于脂質的球形囊泡系統（圖4），尺寸在10～1 000 nm之間，具有雙親性，可以同時運載脂溶性和水溶性物質，可有效改善腸道對疏水性運動功能因子（如多酚、維生素、類胡蘿卜素等）的吸收，具有較高的生物相容性和生物可降解性。最常見的納米脂質體制備方法是薄膜水合法，將磷脂溶解在有機相中，除去溶劑后水合形成磷脂薄膜，通過分子自組裝產生脂質體。其他常見的方法還有逆向蒸發法、有機溶劑注入法等。由于脂質體特殊的組成和結構，它不僅可以提高荷載功能因子的理化穩定性，還能有效促進分子在質膜上的擴散，并降低免疫系統的識別，從而提高其生物利用率。脂質體靶向性強、易于修飾，可以通過適當的分子修飾載體表面從而主動結合特定細胞或組織上的靶標。Huang Meigui等使用脂質體共遞送姜黃素和白藜蘆醇，其中姜黃素主要定位于脂質體的疏水酰基鏈區，而白藜蘆醇則定向于極性頭部基團，包封率可達80.42%，這不僅提高了脂質體的穩定性，還提高了功能因子的抗氧化活性。Jhan等發現采用大豆卵磷脂、膽固醇以及β-環糊精通過薄膜水化法包封番茄紅素脂質體，不僅可以解決番茄紅素水溶性差的問題，還提高了其穩定性和生物利用率，使其持續緩釋，可在12 h內將釋放率維持在高達49.5%。

3.2 乳液

乳液是2 種不相溶的液體形成的非均相分散體系，一般分為3 種類型：油分散在水中組成的水包油（O/W）乳液、水滴分散在油中的油包水（W/O）乳液以及將一種乳液分散在另外的連續相中形成的多重乳液（常見的有水包油包水（W/O/W）和油包水包油（O/W/O））。乳液的制備方法一般包括低能量乳化法和高能量乳化法。低能量乳化法是通過優化組成（包括適當比例的油、水、表面活性劑、助表面活性劑等）從而自發形成熱力學穩定的體系。而有些乳液由于分散狀態在熱力學上不穩定，因此通常需要大量的能量（一般采用機械裝置施加高破壞性力）將分散相分解成連續相中的液滴，也就是高能量乳化法，其制備常見的方法是超聲波、渦旋、均質等。由于乳液液滴尺寸小、比表面積大，因此乳液能有效提高活性物質的溶解性、吸收率以及生物利用度，可通過乳液法將功能因子加入到運動營養食品中。例如，乳液在提高人參皂苷、白藜蘆醇、脂溶性維生素等疏水化合物的溶解度、穩定性和生物利用度方面有促進作用。三七皂苷在口服后易被胃酸、糖苷酶等降解和代謝，采用納米乳液技術可提高三七皂苷的穩定性，與普通溶液相比，三七皂苷納米乳液的口服生物利用度提高了58.47 倍。將肌酸包封在基于卵磷脂的納米乳液中，肌酸的生物利用度比懸浮液形式的肌酸提高了2.2 倍。

3.3 膠束

膠束是較有潛力的遞送載體之一，由兩親性分子通過疏水作用、靜電作用等多種驅動力介導分子自組裝而成，形成具有核殼結構的納米顆粒（圖5）。其親水片段形成親水帶電外殼，疏水片段傾向于掩埋在疏水內核并容納疏水性活性因子，從而提升其水溶性。

膠束常用的制備方法有薄膜水化法、透析法、冷凍干燥法、乳化法等。其中薄膜分散法是指將聚合物以及藥物溶解到易揮發的有機溶劑中，通過旋蒸等方法將有機溶劑揮去并在容器底部形成共聚物薄膜，然后加入水溶液，攪拌得到載藥膠束。該方法操作簡便，且利于實現大規模工業化應用。透析法則是將疏水性物質和共聚物溶解于與水混溶的有機溶劑后裝入透析袋中，在水的透析下，有機溶劑逐漸和水交換，共聚物的疏水鏈段在溶劑影響下逐漸聚結，從而形成膠束核。該方法操作簡單，是實驗室常用的制備方法。膠束作為載體可提高活性物質的水溶性，延長活性物質的體內循環時間，提高生物利用度，因此在運動營養食品中具有廣闊的應用前景。姜黃素因其分子質量小、疏水性強、空間位阻小等特點可較好地被包封于膠束中，被包封的姜黃素在水溶性和紫外穩定性等方面均得到顯著改善。Bao Cheng等以α-乳清蛋白為載體制備膠束，對姜黃素進行包封，結果顯示被包封的姜黃素水溶性提高的同時生物利用度也提高了6.85 倍。除了姜黃素，番茄紅素作為一種良好的運動功能因子也可被膠束包封從而改善其性質。Chang Ruxin等利用疏水作用將番茄紅素荷載于水解α-乳清蛋白自組裝形成的膠束中，最大負載量達5%，不僅提高了番茄紅素的水溶性和穩定性，而且極大地提高了番茄紅素的抗氧化活性，光照20 h后，番茄紅素膠束的保留率為66.6%，而游離番茄紅素的保留率為0。

3.4 微凝膠

微凝膠是由親水性大分子通過物理或化學交聯形成的具有吸水膨脹性的三維網絡結構，可以制備成納米或者微米尺度。微凝膠因其生物相容性、生物降解性以及控釋特性，在功能因子遞送領域具有廣泛的應用前景。用于制備微凝膠的材料通常為生物聚合物，包括天然多糖（海藻酸鹽、殼聚糖等）和蛋白質（乳清蛋白、肌原纖維蛋白）等。目前微凝膠的制備方法很多，包括乳化法、沉淀聚合法和微流控法等。其中乳液聚合法是目前常用的制備方法，通常是將含有生物聚合物的水相與含有疏水性物質的油相進行乳化，在乳化過程中或乳化后生物聚合物在物理或化學的方式下交聯形成微凝膠。其中化學交聯例如羧基離子配位交聯可以在機體腸道環境下響應性釋放，因此可以抵抗胃酸環境，并將功能因子靶向遞送到腸道內。利用三偏磷酸鈉將氧化淀粉共價交聯，形成帶負電荷的氧化淀粉微凝膠。通過靜電相互作用，這種負電荷微凝膠對正電荷的花青素和溶菌酶展現出較高的負載能力。Wang Zhaoran等研究了氧化淀粉微凝膠對花青素的包埋和釋放能力，結果顯示氧化淀粉微凝膠通過保護花青素免受胃酸降解從而將其輸送到腸道發揮作用。Liu Ying等設計了半胱氨酸修飾氧化魔芋多糖與鐵離子的雙交聯微凝膠，該微凝膠能夠在胃酸環境中穩定存在。在此基礎上對益生菌進行了包封，以保護其不受胃酸脅迫，并在腸道內通過pH值響應性釋放益生菌。與此同時，釋放后的益生菌表面所纏結的巰基化魔芋多糖又與腸黏液層上的黏蛋白發生巰基化交換反應生成二硫鍵，將益生菌定植于黏液層上，大大提高了雙歧桿菌的腸道活菌數和菌群豐度，從而能夠更好地發揮健康作用。

3.5 微膠囊

微膠囊是利用食品生物大分子封裝功能因子從而獲得的具有核殼結構的微小粒子，可以使被包裹的芯材免受光、熱、pH值等外界因素的影響。微膠囊中最常用的壁材主要有蛋白類（如乳清蛋白、大豆分離蛋白等）、淀粉及其衍生物類（如羧甲基淀粉、低聚糖等）、植物膠類（如海藻酸鈉、阿拉伯膠、卡拉膠等）、脂類（如卵磷脂、單甘酯等）、糊精類（如麥芽糊精、環糊精等）以及纖維素類（如羧甲基纖維素、聚葡萄糖等）。微膠囊的制備方法有很多，包括噴霧干燥法、冷凍干燥法、溶劑揮發法、超臨界技術、電噴霧技術等。其中噴霧干燥法由于其操作工藝簡單、干燥速度快且效率高成本低，被廣泛用于食品微膠囊粉末的生產。圖6展示了噴霧干燥法制備微膠囊的生產工藝圖。

微膠囊技術不僅可以提高活性物質的熱穩定性和生物利用度等，還具有保護揮發物質、改善口味和質地等優點，可應用于運動營養食品中光熱不穩定、易揮發、口味不佳的功能因子。番茄紅素具有抗氧化、增強免疫系統能力以及抗炎癥的功效，補充番茄紅素可以減輕運動帶來的肌肉疼痛和疲勞，也能提高運動耐力。Rocha等利用噴霧干燥技術和改性淀粉封裝番茄紅素，封裝效率在21%～29%，極大地提高了番茄紅素的貯藏穩定性，在10 ℃條件下保存時，微膠囊化的番茄紅素保留率是游離番茄紅素的1.3 倍。益生菌因其能夠調節腸道菌群、提升免疫力的特性，在運動食品中也受到越來越多關注。然而益生菌的活力會在食物儲存和胃腸道運輸過程中急劇下降，因此可以利用微膠囊包封益生菌以增強其體內存活率。Yeung等研究發現，將長雙歧桿菌包封于海藻酸鹽和殼聚糖形成的微膠囊中，可通過保護長雙歧桿菌免受胃相低pH值的影響，有效提高該益生菌的口服遞送活力。長雙歧桿菌微膠囊暴露于pH 2.5條件下5 min數量減少了1.4 CFU，而未處理組減少了2.7 CFU。

3.6 納米晶體

納米晶體是指藥物在穩定劑作用下分散于介質中（通常為水），并利用高壓均質或控制析晶等納米化技術形成的藥物納米膠體分散體系，通過干燥等手段進一步固化還可形成固態納米晶體。納米晶體的制備方法包括自上而下法、自下而上法以及組合法。自上而下法是依靠介質研磨或高壓均質等過程中產生的碰撞力、剪切力、空化作用，將大顆粒物質轉化為均勻的納米顆粒的高能耗制備工藝；自下而上技術則是通過控制沉淀或結晶獲得納米級晶體，藥物溶解在其良性溶劑中，通常制備成飽和溶液，然后將所得溶液滴入含有穩定劑的藥物不良溶劑中，依靠產生的過飽和現象使藥物晶體析出；組合法是將上述兩種處理相結合，以更好地控制晶體尺寸及溶出度。

納米晶體技術易于實現工業化生產，處理后的活性物質粒徑達到納米級別，顯著增大了比表面積并提高了溶解度，從而有效提升了物質的口服吸收利用率，為運動營養食品中難溶性功能因子的遞送提供了巨大潛力。Singh等利用自上而下方法制備了白藜蘆醇納米晶體，顯著提高了白藜蘆醇的理化穩定性，口服生物利用度較游離白藜蘆醇提高了3.5 倍。Mauludin等以十二烷基硫酸鈉為穩定劑，采用自上而下法獲得負載蘆丁的納米晶體片劑。溶于水5 min內，幾乎80%的蘆丁從納米晶體片劑中溶解，是普通微晶片劑的2 倍，且30 min內蘆丁納米晶溶解率可達100%。表3總結了常用的遞送技術的原理、優點以及具體應用。

3.7 其他遞送技術

除了上述提到的遞送系統之外，聚合物納米顆粒和外泌體等遞送技術對運動功能因子的封裝保護作用也值得關注。聚合物納米顆粒尺寸通常在100 nm以內，具有形態結構穩定和粒子大小均一的特點，可通過選擇不同聚合方式和聚合單體從分子水平上進行設計、合成和制備。制備方法主要包括乳液聚合法、溶劑蒸發法、機械粉碎法和模板法等。Kumari等通過溶劑蒸發法將槲皮素包封于聚-D,L-丙交酯納米顆粒內部，成功改善了其水溶性和穩定性。外泌體是細胞自然分泌的基于膜結構的細胞外囊泡，攜帶包括核酸、蛋白質和脂質等在細胞間通訊中起重要作用的生物分子，具有先天穩定性、低免疫原性和出色的組織/細胞穿透能力，是運動功能因子靶向遞送的良好載體，其分離方法主要是超速離心、超濾和尺寸排阻色譜法等。Sun Dongmei等將姜黃素封裝到外泌體中，發現血液中外泌體負載的姜黃素比游離姜黃素更集中，且炎癥緩解效果更佳。

4 遞送技術在運動營養食品的應用

遞送技術是開發功能性食品和營養保健品的一種具有廣泛應用潛力的有效方法，在營養強化食品的開發中（如通過向食品中添加生物活性物質增強活性物質體外穩定性、體內活性和吸收率等）發揮著重要作用。如圖7所示，目前已有許多學者將遞送技術運用于開發運動營養食品中，如運動飲料、粉劑、口溶膜、口服液、能量棒以及壓片，用于提高營養物質穩定性、促進營養吸收以及改善食品感官特性。Wang Qimeng等將姜黃素荷載于部分水解的α-乳清蛋白自組裝的膠束中，負載率可達15.8%，并開發了姜黃素功能性運動乳飲料，不僅改善了乳飲料的感官特性，而且提高了姜黃素的穩定性，該姜黃素乳飲料的生物利用度較游離姜黃素提高了8 倍。Marsanasco等發了一款增強營養價值的運動功能性飲料，利用薄膜水合法獲得脂質體包封的VE和VC并運用于飲料，不僅提高了維生素的熱穩定性，還改善了產品的感官特性。Neves等運用脂質體技術包封白藜蘆醇，有效提高了白藜蘆醇的穩定性、生物相容性以及腸道通透性，這一技術在運動營養食品的開發中有很大的前景。還有許多研究如對姜黃素進行包封以提高其在運動營養食品中的生物利用度、封裝槲皮素以提高貯藏穩定性等，均表明遞送技術應用于運動營養食品有極大的潛力。

隨著研究的深入，運動營養食品的市場也逐漸出現應用遞送技術的創新產品，為消費者提供了更為高效、便捷且美味的營養補充選擇。如美國的能量補充劑品牌Joggy基于水基納米脂質體遞送系統，上市了一款能量補充劑，優化了活性成分大麻二酚的穩定性和生物利用度（較傳統產品提高了4 倍）；康比特推出的熾金乳清蛋白粉產品，利用卵磷脂包埋乳清蛋白原料，蛋白質相對含量高達82%，能夠促進機體快速高效吸收；必樂則采用獨有的納米膠囊和蛋白表面修飾技術打造專業型產品，營養吸收效率提升100%～300%。此外，日本明治企業旗下的ZAVAS品牌以獨特的混合和造粒技術研發出的蛋白粉不僅溶解度高，還大大提高了機體吸收效率。

遞送技術在運動營養食品領域已展現出卓越的潛力。無論是便捷的粉劑、清爽的飲料，還是其他多樣化的食品形式，遞送技術都以其獨特的方式，為運動營養食品帶來了前所未有的創新與突破。然而，盡管遞送技術在運動營養食品領域展現出巨大的潛力，當前企業在推進遞送技術產業化方面仍面臨諸多挑戰，包括技術的成熟度不足、生產成本難控制以及市場接受度待提升等問題，都需要進行深入的研究與探討。為了推動遞送技術在運動營養食品產業的可持續性發展，需要加強企業和高校之間的產學研合作，以產業需求為導向，深化對遞送技術的理解與研究，攻克技術難題，提升運動食品的科技含量，并促進科研成果的有效轉化與落地。同時，還需密切關注市場動態，深入了解消費者需求，通過加強產學研一體化合作，共同推動遞送技術與運動營養食品的深度融合，從而創造出更多符合市場需求、滿足消費者期待的創新產品。

5 結 語

本文總結了運動營養食品的相關營養素和功能因子的分類，詳細分析了功能因子的作用機制，討論了可應用于運動營養食品的遞送技術，以期推動運動營養食品產業的可持續研發。運動營養食品按其營養成分和組成可分為基本營養素類和功能因子類，其中基本營養素可以滿足人體在運動過程中的能量需求，而功能因子由于能有效緩解高強度運動帶來的肌肉疲勞和能量損耗等，在運動營養食品中展現出優異的潛力，但其溶解度和吸收利用率低等局限性使其難以在機體內有效發揮作用。遞送技術不僅可以顯著提高運動營養食品中活性成分的穩定性，而且促進功能因子的機體吸收利用率，是提升運動功能因子高效吸收的有效途徑，也是運動食品創新配方設計的關鍵技術。目前常見的功能因子遞送系統包括脂質體、乳液、微膠囊、納米晶、微凝膠和膠束等，均已證明可有效提高功能因子的溶解性和生物利用度。因此，利用遞送技術包埋保護功能因子在運動營養食品開發中將具有廣闊的應用前景，并為運動營養食品產業帶來更多的科技創新和發展機會。例如借助遞送技術開發個性化營養配方，未來的運動營養食品可以根據個體的運動類型和健康狀況，提供個性化的功能因子營養配方，從而有效地滿足不同運動人群的需求；多功能復合配方的研究，結合多種功能因子，如結合抗氧化劑、氨基酸和電解質等成分，開發復合型運動營養食品，以實現協同效應，從而更全面地支持運動后的恢復和能量補充。而支撐這種復合配方的遞送技術需要進一步優化，以確保各成分的穩定性和生物利用度；多層次遞送系統的構建，將不同功能因子分層包埋，以實現分階段釋放。例如，初期快速釋放能量補充成分，后期釋放恢復和修復成分，從而更好地滿足運動員在不同階段的需求等。未來運動營養食品的研發或可聚焦于此以滿足消費者對運動和健康的需求，提升運動功能因子的體感，提高運動人群健康水平。

引文格式：

宋欣宇, 劉翔宇, 岳慶, 等. 遞送技術在提高運動營養食品中功能因子吸收利用效率的創新策略[J]. 食品科學, 2025, 46(9): 411-424. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20241009-037.

SONG Xinyu, LIU Xiangyu, YUE Qing, et al. Innovative strategies based on delivery technology to improve the absorption and utilization of functional ingredients in sports nutrition foods[J]. Food Science, 2025, 46(9): 411-424. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20241009-037.

實習編輯：劉芯；責任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網

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