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健康食品之抗疲勞功能評估方法2003/08/29

  • 法規性質

    法規命令

  • 法規類別

    食品輸入及查驗登記

健康食品之抗疲勞功能評估方法

 

920829衛署食字第0920401629號公告

壹、前言

所謂疲勞是指身體無法維持在一定水平上運作,各器官也不能保持固定的工作能力;即身體因過度活動而造成作業肌肉無法維持力量,而導致活動能力下降。造成身體活動疲勞的原因可包括心理、生理與生化三方面,其中 心理方面的疲勞因較易受主觀因素影響,而生理方面的疲勞主要為神經、肌肉傳導方面機制的改變,因此暫不列入評估之中。生化疲勞的潛在機轉包括中樞與週邊疲勞兩方面,造成中樞疲勞的機制包括:「低血糖 (hypoglycemia)」、「血液中關鍵胺基酸濃度的改變,導致大腦中神經傳導物質濃度的改變」,而週邊疲勞的機轉則有「肌肉中的磷酸肌酸 (phospocreatine) 耗竭,導致血氨增加」、「肌肉中的氫離子堆積,導致乳酸增加」、「肌肉中的磷酸堆積」及「肌肉中的肝醣耗竭」;故此處抗疲勞功能之評估僅以生化方面為主。

現階段健康食品的抗疲勞功能,乃針對經過運動測試後,延緩運動期間疲勞的發生或促進運動後疲勞消除之評估;亦即對受測對象給予運動測試,觀察運動期間或運動後的休息期間一些與疲勞相關數值變化的情形。

 

貳、評估食品樣本是否具有抗疲勞作用之測定方法

廠商除提供與其產品相關之資料與文獻,以佐證該產品或其部分原料可能具有「延緩疲勞」或「促進疲勞消除」之功能外,必須針對擬以「健康食品」上市之產品,進行「人體實驗」或「動物實驗」。若過去的科學文獻對 所提產品的特性瞭解不足時,應同時進行「人體實驗」和「動物實驗」,以加強證據之可信度。本評估方法所建議之檢測項目並非每項都必須進行。但欲對產品加以標示或廣告具某項生理機能時,則必須提出相符且足夠之科學證據來支持。通常適當的檢測項目越多,其證據越明確。

 

一、人體實驗

(一)   必須委託國內外大學食品、營養、醫藥、運動科學等相關系所、研究機構、醫學中心執行,需有醫師參與,並遵循衛生單位對人體實驗有關之相關規定。

1.  人數³12人,受試者必須為健康之成年人 (20-40歲) 且於實驗前一週不得飲用酒精及服用營養補充劑或其他藥物。

2.  實驗採交叉 (cross over) 設計,每位受試者必須分別食用受試食品和對照食品,採自體比較的方式進行耐力運動能力測定。

3.  實驗期之長短及服用時間自行視產品特性而擬定。

4.  以一般醫學或生理學認可之方法執行運動能力測試,選擇「固定強度與時間」或「運動至力竭」之耐力運動能力其中一項執行,生化值之測定方法必須是學術界、醫學單位所採用普遍認可之方法,亦可使用市售的生化試劑 (test kits) 直接測定之。

 

(二) 最大攝氧量 (VO2 max) 測試

 1. 於適當位置貼上心電圖電極片,連接至心電圖機以測量心跳率。

 2. 跑步運動可採用逐漸增加速度與坡度的方法直至力竭 (exhaustion),可參考下表所列。  

 

 坡度 (%)

速度 (mph)

持續時間 (分鐘)

10

1.7

3

12

2.5

3

14

3.4

3

16

4.2

3

18

5.0

3

20

5.5

3

20

6.0

3

 

1.  於心跳率達每分鐘170下時開始採氣至力竭,收集到之氣體經氣體分析儀算出VO2 max

 

運動力竭判定的標準為下列三項條件中有二個達到:

1. 心跳率達到最大心跳率 (最大心跳率=220-年齡)。

2. 受試者呼吸交換率達1.1。

3. 受試者運動自覺量表達18以上。

 

運動自覺量表

 

6

 

7

非常非常輕

8

 

9

非常輕

10

 

11

頗輕

12

 

13

有些累

14

 

15

16

 

17

非常累

18

 

19

非常非常累

20

 

 

(三) 運動能力測定

以下四種評估方式得任擇其中之一進行:

1. 固定強度與時間之耐力運動能力測試

(1)延緩運動期間疲勞之評估:以60 % VO2max以上的強度於跑步機 (或腳踏車) 進行運動測試至少30分鐘。運動期間每隔15分鐘採氣1分鐘及記錄心跳率,並於運動前、運動期間、運動後視需要採血。

(2)促進運動後疲勞消除之評估:以60 % VO2max以上的強度於跑步機 (或腳踏車) 進行運動測試至少30分鐘,之後休息。於運動後開始記錄心跳率,並於運動後、休息期間視需要採血。

 

2. 運動至力竭之耐力運動能力測定

(1)延緩運動期間疲勞之評估:以60 % VO2max以上的強度或逐步漸增負荷,於跑步機 (或腳踏車) 進行運動測試至力竭;記錄運動至力竭之時間。運動期間每隔15分鐘採氣1分鐘及記錄心跳率,並於運動前、運動期間、運動後視需要採血。

(2)促進運動後疲勞消除之評估:以60 % VO2max以上的強度或逐步漸增負荷,於跑步機 (或腳踏車) 進行運動測試至力竭,之後休息。於運動後開始記錄心跳率,並於運動後、休息期間視需要採血。

 

(四) 評估指標

 1. 生理指標

以所收集之氣體及測得之心跳率換算氧氣律動 (oxygen pulse);氧氣律動為氧氣攝取量與心跳率之比值。

 2. 血液生化指標

血液以含抗凝血劑 (如:EDTA) 之收集管收集,於3000xg離心10分鐘,血漿保存於-70℃,以測定血氨 (ammonia)、血乳酸 (lactic acid)、血糖 (glucose)、肌酸激酶 (creatine kinase) 及游離脂肪酸 (free fatty acid) 之數值。

 2. 血液分析

 (1)血氨

利用比色測定之原理,於定量的血漿中加入bromphenol blue為呈色劑,作用後產生藍色化合物,於605 nm波長下測定其吸光度,再換算得其濃度。

  (2)血乳酸

利用酵素作用及比色測定之原理,於定量的血漿中加入lactate oxidase反應後,再加入4-aminoantipyrine及1,7-dihydroxynaphthalene,經peroxidase 作用後產生紅色化合物,於540 nm波長下測定其吸光度,再換算得其濃度。

(3)血糖

利用酵素作用及比色測定之原理,於定量的血漿中加入glucose oxidase反應後,再加入4-aminoantipyrine及1,7-dihydroxynaphthalene,經peroxidase 作用後產生紅色化合物,於555 nm波長下測定其吸光度,再換算得其濃度。

(4)肌酸激酶

利用酵素作用及比色測定之原理,於定量的血漿中加入creatine phosphate glucose oxidase反應後,再加入4-aminoantipyrine及1,7-dihydroxynaphthalene,經peroxidase 作用後產生白色化合物,於680 nm波長下測定其吸光度,再換算得其濃度。

  (5)游離脂肪酸

利用酵素作用及比色測定之原理,於定量的血漿中加入acyl CoA synthetase、acyl CoA oxidase及peroxidase,作用後產生紫色化合物,於550 nm波長下測定其吸光度,再換算得其濃度。

 

(五) 結果判定之基準

 1. 固定強度與時間之耐力運動能力測定

(1) 延緩運動期間疲勞之評估:運動期間 (或運動後) 與運動前比較,實驗組之血氨值、血乳酸值、肌酸激酶活性應低於對照組,血糖值、游離脂肪酸值、氧氣律動值應高於對照組,以上六項指標中可任選四項做實驗,至少須要二項指標達統計上之正面顯著差異 (p<0.05),另二項不得為負面之結果,則可認定攝入的食品具抗疲勞的功效。

(2) 促進運動後疲勞消除之評估:恢復期間與運動後比較,實驗組之血氨值、血乳酸值、肌酸激酶活性、心跳率應低於對照組,血糖值應高於對照組。以上五項指標中可任選三項做實驗,至少須要二項指標達統計上之正面顯著差異 (p<0.05),另一項不得為負面之結果,則可認定攝入的食品具抗疲勞的功效。

2. 運動至力竭之耐力運動能力測定

(1) 延緩運動期間疲勞之評估:運動至力竭所需之時間,實驗組應高於對照組;運動期間 (或運動後) 與運動前比較,實驗組之血氨值、血乳酸值、肌酸激酶活性應低於對照組,血糖值、游離脂肪酸值、氧氣律動值應高於對照組,以上七項指標中可任選四項做實驗,至少須要二項指標達統計上之正面顯著差異 (p<0.05),另二項不得為負面之結果,則可認定攝入的食品具抗疲勞的功效。

(2) 促進運動後疲勞消除之評估:恢復期間與運動後比較,實驗組之血氨值、血乳酸值、肌酸激酶活性、心跳率應低於對照組,血糖值應高於對照組。以上五項指標中可任選三項做實驗,至少須要二項指標達統計上之正面顯著差異 (p<0.05),另一項不得為負面之結果,則可認定攝入的食品具抗疲勞的功效。

 

二、動物實驗

(一) 動物必須來自公立研究機構、公私立大學或其他衛生主管機關認可之實驗動物中心。

1.  8~10週齡之雄性小鼠、Wistar或SD大鼠。不同批的鼠因飼養環境、季節等原因的變化,體質上會出現差異,因此實驗組和對照組應採用同一批動物同時進行實驗,且各鼠之體重應相近。

2.  每組動物³8隻。

3.  實驗飼料含該產品量 (重量百分比) 至少須有三種以上的劑量組,其中之一為換算成廠商所建議消費者之每天攝取量的1~2倍,一組為2~5倍之間,另一組則須在5~10倍之間。

4.  實驗組與對照組飼料必須含等量之熱量、蛋白質、脂肪。

5.  實驗期之長短及服用時間自行視產品特性而擬定。

6.  可以一般醫學或生理學認可之方法執行運動能力測試,選擇「游泳」或「跑步機」測試其中之一項執行。生化值之測定方法必須是學術界、醫學單位所採用普遍認可之方法,亦可使用市售的生化試劑直接測定之。

 

(二) 運動能力測定

1. 游泳測試

 (1) 實驗前一週,在餵食30分鐘後,先進行游泳適應。

 (2) 末次餵食後30~60分鐘,將鼠放入直徑15 cm、水深20 cm、水溫27±1 ℃的玻璃水缸中(可視鼠之大小調整水缸之直徑及水深),強迫鼠進行游泳掙扎,直到體力消耗殆盡下沉溺死為止,計算自落水開始至鼻孔沉入水中的死亡時間即為游泳時間。也可記錄小鼠入水至頭部全部入水持續8秒不能浮出水面為止的時間。

 (3) 為了縮短試驗時間,可在鼠背部綁上鉛絲 (保險絲) 進行負重游泳。負重量可依據動物月齡選擇體重的2~5 %,如選擇3 %負重,在整個試驗過程中每隻鼠負重都應是自身體重的3 %。而鼠進食量的多少會影響秤重及游泳時間,在試驗前應禁食12~24小時。

<注意事項>

(1) 因鼠集體游泳時會互相推擠而影響試驗結果,故以單隻游泳較佳。

(2) 水溫對鼠的游泳時間有明顯的影響,因此要求各組水溫應控制一致,每一批鼠下水之前都應測量水溫,如果過低可能引起鼠痙攣,影響實驗結果,過高 (30℃以上) 則游泳時間太長不便操作。

(3) 鉛絲纏繞時的鬆緊應適宜。

(4) 在整個實驗過程中應使每隻鼠四肢保持運動,如果鼠漂浮在水面四肢不動,觀察者可用木棒在其附近攪動。

2. 跑步機測試

(1) 實驗前一週,在餵食30分鐘後,先進行跑步機適應。

(2) 末次餵食後30~60分鐘,將SD鼠放在跑步機上,並在跑步機的末端設置電擊區。用逐漸增加速度與坡度的方法直至力竭 (exhaustion),可參考下表 (Bedford et al., 1979) 所列。若鼠落入電擊區,而經過多次電擊仍無法起身往前跑即判定已經力竭,記錄開始跑步至力竭的跑步時間。

 

 坡度 (%)

速度 (mph)

持續時間 (分)

0

8.2

3

5

15.2

3

10

19.3

3

10

26.8

3

12.5

26.8

3

12.5

30.3

3

15

30.3

3

15

35.4

3

15

40.0

3

15

43.8

3

 

 (三) 生化值測定

 1. 血尿素氮試驗

末次餵食30分鐘後,在溫度為30℃的水中不負重游泳90分鐘,休息60分鐘後採血。大鼠採尾血,小鼠由眼窩採血,取血漿或血清備用。利用比色測定之原理,於定量的血漿或血清中加入urase反應後再加入ammonia為呈色劑,作用後產生紅色化合物,於660 nm波長下測定其吸光度,再換算得血尿素氮的濃度。

 2. 肝醣試驗

末次餵食30分鐘後犧牲動物,取肝臟,將肝醣分解為葡萄糖,測定其濃度。

 3. 血乳酸試驗

末次餵食30分鐘後採血,然後不負重在溫度為30℃的水中游泳10分鐘後停止。在游泳後及休息20分鐘後亦分別採血。血液經處理後,利用酵素作用及比色測定之原理,於定量的血漿中加入lactate oxidase反應後,再加入4-aminoantipyrine及1,7-dihydroxynaphthalene,經peroxidase 作用後產生紅色化合物,於540 nm波長下測定其吸光度,再換算得乳酸之濃度。

 

(四) 結果判定之基準

1. 老鼠持續游泳及跑步時間,實驗組應較對照組高。

2. 實驗組之血尿素氮應較對照組低,實驗組之肝醣應較對照組高。

3. 血乳酸值游泳後與游泳前比較 (乳酸升高比值)、休息20分鐘後與游泳後比較 (乳酸消除比值),按下列方法判定:

(1) 當實驗組乳酸消除比值與對照組無差異時,實驗組乳酸升高比值應較對照組低。

(2) 當實驗組乳酸升高比值與對照組無差異時,實驗組乳酸消除比值應較對照組高。

(3) 當實驗組乳酸升高比值與乳酸消除比值均顯著高於對照組時,則比較消除值與升高值之比值,實驗組比值應高於對照組。

以上指標中,運動能力測試至少有一項、生化值測定至少有二項試驗指標達統計上之正面顯著差異 (p<0.05),則可認定攝入的食品具抗疲勞的功效。

參、標示或廣告

食品進行以本辦法推薦之實驗或以更嚴謹之其他被醫學或相關科學界所認可的實驗或檢測方法,且得明確之結果時,得向中央衛生主管機關申請標示或廣告「攝取本產品可延緩疲勞或促進疲勞消除」或其他相近有科學依據的詞句。

參考文獻

1.  Bedford, T. G., Tipton, C. M., Willson, N. C., Oppliger, R. A., & Gisolfi, C. V. (1979).

2.  Maximum oxygen consumption of rats and its changes with various experimental procedures. Journal of Applied Physiology: Respiratory Environmental and Exercise Physiology, 47 (6):1278-1283.

3.  Borg, G., & Ottoson, D. (1986). The Perception of Exertion in Physical Work., London: The Macmillan Press Ltd.

4.  Tsintzas, O. K., Williams, C., Singh, R., Wilson, & W., Burrin, J. (1995). Influence of Carbohydrate-electrolyte drinks on Marathon Running Performance. European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology. 70:154-160.