TWI636787B - 鹼性離子水及其於製備抗無氧運動疲勞組成物之用途 - Google Patents

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本發明係關於一種鹼性離子水及其於製備抗無氧運動疲勞組成物之用途,鹼性離子水包含1~5ppm之鈉、1~3ppm之鉀、1~10ppm之鎂、1~10ppm之鈣以及0.01~1ppm之硼,且酸鹼值為pH8.0~10.0;此鹼性離子水施予使用者一有效劑量至少七日,可減緩無氧運動後血液酸化,並降低血液中乳酸含量;藉此,本發明之鹼性離子水,具有抗無氧運動疲勞、提高最高無氧動力與平均無氧動力之功效。

Description

鹼性離子水及其於製備抗無氧運動疲勞組成物之用途
本發明為一種鹼性離子水及其於製備抗無氧運動疲勞組成物之用途,尤其係指一種含有特定組成分之鹼性離子水,其可用以達到減緩無氧運動後疲勞、並提高最高無氧動力以及平均無氧動力之功效。
現代人大部分的休閒時間都著重於網路遊戲、社交網站、偶像劇等「坐式生活」,這種生活型態會促進脂肪堆積而造成肥胖、身體易偏向酸性體質,且較易罹患代謝相關的慢性疾病,例如:代謝症候群、冠狀心臟病、高血壓、糖尿病、高血脂症等。根據2005-2008年台灣國民營養健康狀況變遷調查的結果顯示,成人(≧19歲)男性過重(BMI≧24kg/m2)之盛行率為51.6%,女性為36.4%;而肥胖(BMI≧27kg/m2)的盛行率則男性為19.3%,女性為17.0%。且與1993-1996的調查相比,男性與女性過重與肥胖的盛行率皆大幅上升,顯示台灣的肥胖問題實不可忽視。事實上,衛福部公布103年的十大死因當中,與肥胖相關的疾病就佔了其中 多種,包含心臟疾病(第二名)、腦血管疾病(第三名)、糖尿病(第五名)、高血壓性疾病(第八名)與慢性肝病與肝硬化(第九名)。根據研究,過重成年人罹患高血壓的機率是普通人的6倍;罹患心臟血管疾病的機率也較普通人增加20%,因此美國醫學協會於2013年將肥胖分類為一種疾病,而這些人普遍都有酸性體質的問題。
運動是增進身體健康以及減重的不二法門。運動分成有氧運動與無氧運動兩種,有氧運動係指至少持續20~30分鐘且帶有節奏性之全身性運動,例如慢跑;運動過程中,身體能量最初的來源是由醣解反應(glycolysis)分解肝醣而獲得,當氧氣供應充足時,醣解反應的產物丙酮酸(pyruvate)就會進入檸檬酸循環(citric acid cycle)並引發電子傳遞鏈(electron transport chain)反應,以製造更多的能量;當肝醣利用完畢,生物體會開始分解脂肪以獲得持續運動所需的能量,因為此種長時間的運動,是需要在氧氣充足下進行,因此被稱為有氧運動,有氧運動有利於脂肪消耗,且較不會產生乳酸堆積的狀況,甚至可以加速乳酸的代謝。
除了以有氧運動消耗脂肪外,增加基礎代謝率也是減重的重要目標,唯有增加生物體肌肉含量才能提高基礎代謝率,且肌肉含量增加可使個體呈現出較佳的體態,故近年來對於肌肉鍛鍊的重視程度越來越高。然而,有氧運動對於鍛鍊肌肉的助益並不大,短時間高強度之運動方式(例如無氧運動)才是訓練肌肉生成的主要運動模式。
無氧運動時,生物體能量亦先透過醣解反應(glycolysis)獲得,然而其產物丙酮酸(pyruvate),在肌肉進行激烈運動下,僅藉由一般呼吸作用所提供的氧氣無法支持檸檬酸循環的發生,所以丙酮酸(pyruvate)會被轉換成乳酸(lactic acid)且伴隨氫離子(H+)產生;當乳酸生成的速率高於乳酸代謝的速度時,加上沒有足夠氧氣來接受氫離子(H+),就會造成乳酸與氫離子(H+)持續堆積,致使肌肉及血液的pH值下降而呈現酸性,此時酶的化學活性會受到限制,而無法繼續催化反應物合成ATP,導致運動疲勞(exercise fatigue)產生,而使運動無法繼續進行。此外,若乳酸持續堆積且無法排除,嚴重者會產生乳酸中毒的現象,症狀包括疲倦嗜睡、全身無力、肌肉痠痛等等,嚴重者會造成呼吸困難、畏寒、眩暈、全身不適,甚至會有致命危險。
爰此,許多業者與學者紛紛開發可用以抗運動疲勞之組成物,例如中華民國專利TW I425916(B)號專利係關於一種「抗疲勞蓬萊米發酵水解物之製造方法」,係將蓬萊米以特定步驟進行發酵之後,所得產物具有降低血氨、提升肌肉肝醣含量等功效,以達到抗疲勞效果。又,中華民國專利公開號TW 201406381(A)號申請案,係關於一種包含芸香素的抗運動疲勞醫藥組成物,發現芸香素可活化PGC-1 α與SIRT1基因表現,且可降低實驗小鼠血中乳酸濃度,進而達成抗運動疲勞功效。然而,現今用於測試抗疲勞功效之實驗多為小鼠負重游泳,而游泳仍屬於有氧運動,因此該些抗疲勞組成物對於抗無氧運動疲勞之功效仍屬未知。
今,發明人有鑑於現今適用於抗疲勞之組成物於實際實施時仍有多處缺失,於是乃一本孜孜不倦之精神,並藉由其豐富專業知識及多年之實務經驗所輔佐,而加以改善,並據此研創出本發明。
本發明係有關於一種鹼性離子水以及於抗無氧運動疲勞之應用,此鹼性離子水包含多種微量元素,在施予一個體鹼性離子水並持續一段時間後,可以達到減緩個體因無氧運動導致疲勞發生的功效。
本發明提供一種抗無氧運動疲勞之鹼性離子水,包含1~5ppm之鈉、1~3ppm之鉀、1~10ppm之鎂、1~10ppm之鈣以及0.01~1ppm之硼,且酸鹼值為pH8.0~10。
本發明亦提供一種將鹼性離子水於製備抗無氧運動疲勞組成物之用途,以一有效劑量,施予一個體至少七日後,可減緩無氧運動疲勞的發生,並提高個體的最高無氧動力以及平均無氧動力,其中,此鹼性離子水包含1~5pprm之鈉、1~3ppm之鉀、1~10ppm之鎂、1~10ppm之鈣以及0.01~1ppm之硼,且酸鹼值為pH8.0~10.0。
於本案之一實施例中,鹼性離子水係包含2~4ppm之鈉、1~2ppm之鉀、1~8ppm之鎂、1~8ppm之鈣以及0.09ppm之硼。
於本案之一實施例中,鹼性離子水係減緩無氧運動後血液酸化、降低血液乳酸含量,並維持血液鹼基值(base excess)。
於本發明之一實施例中,本案鹼性離子水係降低無氧運動後血液二氧化碳分壓(pCO2)與維持氧分壓(pO2)。
藉此,本發明可用以達到減緩個體在無氧運動後之疲勞現象,並可提高個體的最高無氧動力以及平均無氧動力。
本發明之目的及其結構功能上的優點,將依據以下圖面所示之結構,配合具體實施例予以說明,俾使審查委員能對本發明有更深入且具體之瞭解。
本發明關於一種鹼性離子水於製備抗無氧運動疲勞組成物之用途,以包含1~5ppm之鈉、1~3ppm之鉀、1~10ppm之鎂、1~10ppm之鈣以及0.01~1ppm之硼,且酸鹼值為pH8.0~10.0的鹼性離子水,以一有效劑量施予一所需個體至少7日,可減緩無氧運動後血液酸化、降低血液乳酸含量,並維持血液鹼基值(base excess),並可降低無氧運動(anaerobic exercise)後血液之二氧化碳分壓(carbon dioxide partial pressure,PCO2)且維持血液之氧分壓(oxygen partial pressure,PO2),進而達到減緩無氧運動疲勞發生,並提升最高無氧動力以及平均無氧動力之功效。
此外,藉由下述具體實施例,可進一步證明本發明可實際用之範圍,但不意欲以任何形式限制發明之範圍。
一、鹼性離子水製備
將海水引入一砂濾床以進行初步過濾;進一步將初步過濾的海水引入一離子交換膜電透析機以及蒸發結晶器,進行離子交換,使 海水分離為冷凝水、結晶鹽以及苦滷;將冷凝水以1μm網孔進行過濾,並以逆滲透淨水機進行淨水,以獲得一原料水;將苦滷與原料水混合以以獲得一混合水,其中苦滷之添加量為10~1000ppm,較佳為80~1000ppm,更佳為100~1000ppm;再以電解水機以每小時輸出3.5公噸的速度,將混合水送入電解機,控制電流強度1~4之條件強迫電解,以產生一酸性水與一鹼性電解水;取鹼性電解水進行紫外線殺菌後,即獲得本案之鹼性離子水。以pH酸鹼度計(pH meter)檢測鹼性離子水,其酸鹼值介於pH8~10.0。
二、微量元素檢測
使用感應耦合電漿放射光譜儀(Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer,ICP-OES),偵測本案鹼性離子水內含有之鈉、鉀、鎂、鈣以及硼之含量,其步驟簡述如下:依需要配置不同濃度之標準品溶液,並以ICP-OES進行檢測,每個濃度的標準品溶液至少測定一次,並將獲得的結果繪製出一標準品檢量線。檢測本案之鹼性離子水,將檢測結果與標準品檢量線進行比對,以獲得樣品中含有的微量元素含量。ICP-OES設定之參數條件為:電漿流速(Plasma Flow)15L/分鐘,輔助電漿流速(Aux Flow)0.2L/分鐘,霧化器流速(Neb Flow)0.85L/分鐘,電漿功率(RF Power)1350瓦特,泵參數(Pump parameters)1.5mL/分鐘。經過測量,本案之鹼性離子水含有1~5ppm之鈉、1~3ppm之鉀、1~10ppm之鎂、1~10ppm之鈣以及0.01~1ppm之硼。本案進行無氧運動測時時使用 之鹼性離子水含有2~4ppm之鈉、1~2ppm之鉀、1~8ppm之鎂、1~8ppm之鈣以及0.09ppm之硼,且酸鹼值介於pH=8~10。
三、研究對象
本研究以健康之大學男性學生為研究對象,先以日常飲食問卷進行調查,並依據問卷做配對分組,將酸性及鹼性飲食習慣平均分配到純水補充組(後續稱為對照組)與鹼性離子水飲用組(後續稱為鹼性離子水組),每組各12名受試者。實驗共維持七日,受試者與實驗之七日內,持續每日補充500mL之液體;受試者於實驗前48小時勿飲用含咖啡因及酒精等飲料,且不得從事激烈運動;受試者於實驗前兩小時禁食,但能持續補充適量水分,且實驗第一天及第七天都於同時段至實驗室進行。
四、實驗設計
(一)、實驗流程
本實驗使用Wingate 30秒無氧動力測試,檢測本案鹼性離子水對無氧運動造成疲勞之影響。在補充鹼性離子水前,受試者會先進行第一次無氧動力測試,簡稱為「前測」,測試方法如下:受試者休息30分鐘後開始進行實驗,於無氧動力測驗前進行安靜值指尖採血,以測量血液生化值、血液乳酸濃度;採血後進行Wingate 30秒無氧動力測試,並於測試後立即、5分鐘、10分鐘、30分鐘分別以指尖採血進行檢測,觀察血液生化值的變化,此外,受試者進行Wingate 30秒無氧動 力測試後獲得之結果亦會進一步分析,作為無氧運動疲勞之指標。
第一次測試結束後,受試者會進行7天、每天500mL的溶液增補,每日增補時段為該實驗時段前一小時,並於溶液增補後第7天進行第二次測試,簡稱為「後測」,測試程序皆與第一次測試相同。在溶液增補期間,受試者避免進行劇烈運動及重量訓練,並維持正常生活型態及飲食習慣。
(二)、Wingate 30秒無氧運動測試
本測試使用原地腳踏車測功儀(Monark Ergomedic 849E,Sweden)進行Wingate 30秒無氧運動測試(anaerobic exercise test);即指全力運動時間持續約30秒,主要是評估受試者的肌細胞內的ATP、ATP-CP系統與無氧醣解供能系統,其能量代謝為15%非乳酸系統、70%乳酸系統及15%有氧系統;因此,主要測驗結果之分析項目有:最高無氧動力(peak power,PP)、最低無氧動力(Low power,LP)、平均無氧動力(Average power,AP)。
測驗步驟如下:(1)準備運動:參與者以空槓(1kg)及70-80rpm之轉速進行2分鐘熱身,並於其間從事2次5秒的最快速度全力踩踏;(2)休息階段:準備運動後休息3-5分鐘;(3)測驗:以參與者體重的7.5%作為負荷阻力,聽到開始口令後盡全力踩踏持續30秒,每5秒紀錄一次踩踏圈數;(4)成績紀錄:30秒踩踏過程中,每5秒記錄一次踩踏數,其單位為瓦特(Watt, W),換算出功率後,進一步由6個5秒的功率值求得最高無氧動力(peak power,PP)、最低無氧動力(Low power,LP)、平均無氧動力(Average power,AP)。功率之計算公式如下:功率=負荷阻力(kg)x圈數x11.765
(三)、血液分析
受試者之血液檢測項目包含血液酸鹼值、重碳酸根離子(HCO3 -)濃度、血液鹼基值(base excess)、二氧化碳分壓(pCO2)、氧分壓(pO2)以及乳酸含量。
重碳酸根離子(HCO3 -)是維持人體細胞內外酸鹼值的重要緩衝物質;在肺換氣酸鹼平衡的過程中,血液藉由重碳酸根離子(HCO3 -)的反應以移除氫離子(H+)。高強度運動下,血液或體液中二氧化碳(CO2)濃度升高將導致氫離子(H+)的堆積導致pH值下降;若體內有較多重碳酸根離子(HCO3 -)或鹼性離子,可促進氫離子(H+)快速移除,進而降低血液中的二氧化碳分壓(pCO2)。
血液鹼基值(base excess)是藉由血液中pH值、重碳酸根離子(HCO3 -)濃度、二氧化碳分壓(pCO2)之數值計算而得;由於人體代謝過程會產生酸性物質,血液鹼基值(base excess)是反應並維護恆定與平衡狀態的重要指標。
氧分壓(pO2)與二氧化碳分壓(pCO2)是指肺泡微血管中,氧分子或二氧化碳分子與血紅素的結合壓力,數值越高代表著血液中氧分子或二氧化碳分子的濃度越高。無氧狀態下,二氧 化碳分壓(pCO2)會快速升高,二氧化碳與水結合後形成碳酸後,進一步導致較多氫離子(H+)釋放至血液中,而影響血液pH值。
(四)、統計分析
本發明以SPSS 20.0統計套裝軟體進行資料處理與分析,以二因子變異數分析(two-way mixed design ANOVA)比較各組數值及變化率之差異,統計顯著水準訂為α=0.05,統計內容包含:Wingate 30秒無氧動力測試各項檢測結果。
五、Wingate 30秒無氧運動測試結果
表一為受試者進行Wingate 30秒無氧運動之測試結果,結果顯示飲用本案鹼性離子水者,其最大輸出功率以及平均輸出功率,於飲用鹼性離子水後會增加,且達到統計上的顯著差異。飲用純水之對照組不論是最高無氧動力(PP)或是平均無氧動力(AP),「前測」與「後測」時並無達到顯著差異。
表二為本案鹼性離子水對於無氧運動後血液酸鹼值的影響,表三則為血液酸鹼值之變化率(△pH)結果,其中「pre」為運動前安靜時採取之檢體、T0為運動停止後立即採取之檢體、T5為運動停止 後5分鐘採取之檢體。參閱表二,所有個體運動後,血液酸鹼值皆會顯著下降,並與運動前(pre)具有顯著差異;然而,飲用鹼性離子水組(鹼性離子水-後測),運動停止後5分鐘(後測-T5)之酸鹼值,與組內T0(後測-T0)相比並未有顯著差異;又,根據表三,鹼性離子水-後測組,其△pH(pre & T0)以及pH(pre & T5)並無顯著差異(但其他組別皆有顯著差異),因此本案鹼性離子水的確可有效減緩運動停止後血液pH值的下降並維持血液的酸鹼值。
表四為無氧運動後重碳酸根(HCO3 -)濃度檢測結果,表五為重碳酸根濃度變化率(△HCO3 -)的比較表,其中「pre」為運動前安靜時採取之檢體、T0為運動停止後立即採取之檢體、T5為運動停止後5分鐘採取之檢體。參閱表四,運動後,所有組別血液中重碳酸根(HCO3 -)濃度皆會顯著下降,且各組中,T5與T0之重碳酸根(HCO3 -) 濃度亦有顯著差別;另,對照組之T0-後測組的重碳酸根(HCO3 -)濃度顯著高於前測組,且鹼性離子水組中之T5-後測組的重碳酸根(HCO3 -)濃度亦顯著高於T5前測組。此外,參閱表五,重碳酸根濃度變化率(△HCO3 -)的變化程度,對照組與鹼性離子水組的結果相似,△HCO3 -(pre & T0)或△HCO3 -(pre & T5),其各組間之「前測」與「後測」皆具有顯著差異。
表六為無氧運動後血液中二氧化碳分壓(pCO2)之檢測結果,表七則為二氧化碳分壓變化率(△pCO2)之比較表,其中「pre」為運動前安靜時採取之檢體、T0為運動停止後立即採取之檢體、T5為運動停止後5分鐘採取之檢體。根據表六,對照組中,後測組-T0的二氧化碳分壓(pCO2)皆顯著高於運動前(pre);但鹼性離子水組,後測組-T0的二氧化碳分壓(pCO2)與運動前(pre)並沒有顯著差別,表 示飲用鹼性離子水的確有助於減緩二氧化碳分壓(pCO2)上升之情形。另,根據表七,鹼性離子水△pCO2(pre & T5)組之變化率絕對值高於其他組別,代表鹼性離子水有助於降低運動後、血液中升高之二氧化碳。
表八為無氧運動後血液中氧分壓(pO2)之檢測結果,表九為氧分壓變化率(△pO2)之比較表;其中,「pre」為運動前安靜時採取之檢體、T0為運動停止後立即採取之檢體、T5為運動停止後5分鐘採取之檢體。參閱表八,對照組中,運動後(後測組-T0與後測組-T5)的與運動前(pre)相比,氧分壓(pO2)變化情形並不顯著,然而鹼性離子水組,運動後(後測組-T0與後測組-T5)之氧分壓(pO2)皆顯著高於後測組-pre,表示鹼性離子水的確有助於運動後氧分壓(pO2)之維持;參閱表九,在氧分壓變化率(△pO2)之計算結果中,鹼性離子水並無太明顯之影響。
表十為無氧運動後血液鹼基值(base excess,簡稱BE值)的檢測結果,表十一為血液鹼基值之變化率(△BE)之比較表,「pre」為運動前安靜時採取之檢體、T0為運動停止後立即採取之檢體、T5為運動停止後5分鐘採取之檢體。如表十,不論是對照組或鹼性離子水組,運動後(T0與T5),血液中BE值皆顯著低於運動前(pre),此外,各組內T5之BE值亦顯著小於T0之BE值。然而,根據表十一,鹼性離子水之△BE(pre & T5),後測組之變化率顯著小於前測組,表示鹼性離子水的確有減緩血液中BE含量下降之情形。
表十二為無氧運動後血液中乳酸濃度之檢測結果,表十三為血液中乳酸濃度變化率(△La)之比較表,「pre」為運動前安靜時採取之檢體,T0為運動後立即採取之檢體,T5、T10、T30分別為運動後5、10、30分鐘所採取之檢體。表十二顯示,無氧運動後,不論是對照組或鹼性離子水組,其血液中乳酸濃度皆顯著上升;然而,根據表十三,飲用鹼性離子水者(鹼性離子水-後測),其血乳酸變化率顯著低於「對照組-後測、△La(pre &T30)」之結果,表示本案鹼性離子水的確能減緩無氧運動後血液中乳酸堆積之現象。
由上述之實施說明可知,本發明與現有技術相較之下,本發明具有以下優點:
1.本案之鹼性離子水可提升個體無氧運動之表現,例如提升Wingate 30秒無氧動力測試之最高無氧動力以及平均無氧動力。
2.本案之鹼性離子水可減緩個體在無氧運動後血液生化值的變化,如減緩血液酸化之情形、減緩血液中二氧化碳分壓上升、維持血液中氧分壓。
3.本案之鹼性離子水可降低個體在無氧運動後血液中乳酸堆積之情形。
綜上所述,本發明鹼性離子水及其於製備抗無氧運動疲勞組成物之用途,的確能藉由上述所揭露之實施例,達到所預期之使用功效,且本發明亦未曾公開於申請前,誠已完全符合專利法之規定與要求。爰依法提出發明專利之申請,懇請惠予審查,並賜准專利,則實感德便。
惟,上述所揭之說明,僅為本發明之較佳實施例,非為限定本發明之保護範圍;其;大凡熟悉該項技藝之人士,其所依本發明之特徵範疇,所作之其它等效變化或修飾,皆應視為不脫離本發明之設計範疇。

Claims (3)

  1. 一種鹼性離子水於製備抗Wingate 30秒無氧運動疲勞組成物之用途,其係使一所需個體每日飲用500mL之一鹼性離子水至少7日,以達到減緩Wingate 30秒無氧運動疲勞發生,並提升最高無氧動力以及平均無氧動力,其中該鹼性離子水係包含1~5ppm之鈉、1~3ppm之鉀、1~10ppm之鎂、1~10ppm之鈣以及0.01~1ppm之硼,且酸鹼值係為pH8.0~10.0。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之用途,其中該鹼性離子水係減緩無氧運動後血液酸化,降低血液乳酸含量,並維持血液鹼基值(base excess)。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之用途,其中該鹼性離子水係降低無氧運動後血液之二氧化碳分壓(pCO2)與維持氧分壓(pO2)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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袁藝紅&靳穎,"鹼性離子水對機體的影響",景德鎮高專學報, 第23卷第2期,2008年6月,第44~45頁. *

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