第一节 我国特殊营养学研究回顾
一、特殊环境人员营养
特殊环境主要指特殊地理或气候条件,主要包括高原、高温和低温等环境。在这些特殊环境条件下,人体营养代谢和营养状况发生显著变化,同时,人体的一些重要生理功能如心肺功能、脑功能、免疫功能等也出现一系列变化。
二十世纪六十年代以后,随着工业建设和国防建设的发展,特殊环境营养的研究逐渐展开,主要在军队开展工作较多。参加热带地区研究的有侯祥川、周德勤、杨志铭、顾景范、孙明堂、赵法伋、邱仞之、陈以师等。同济医科大学刘毓谷与张国高进行了高温作业工人的营养与卫生保健问题的研究。参加寒带地区研究的有周超、谢锦光、刘恩波、姜在福、苏引、于守洋等。参加高原地区研究的有王成发、王佩纲、顾景范、王大琛、彭洪福、方允中、苏鸿鑫、杨家驹、潘光熹等。
(一)高原营养
在医学上高原指海拔在3 000m以上的地区。高原营养主要研究长期生活在高原或者从非高原地区进入高原后人体的营养状况、营养代谢、营养需要量等相关的营养问题。
1953年,西南军区高山病防治组专家随康藏公路筑路部队去西藏进行卫生保障及高原营养研究,但当时仍以预防营养缺乏病为主。1990年,方允中、顾景范主编的《高原营养》出版,这是最早也是迄今唯一一本汇集高原营养学理论研究与现场调研资料的专著,包括高原地理环境,缺氧对人体的生理影响,高原热能、蛋白质、矿物质、维生素营养,以及高原适应不全症、指甲凹陷症与营养、野生植物与营养等内容。
检索近年来发表的论文发现,从事高原营养研究的人员主要集中在军队和国家体育部门,而处于高原地区的大专院校、科研单位发表的针对高原原居民的研究论文数量相对较少。研究对象主要是驻高原部队或者进行高原集训的运动员;研究内容主要包括驻高原部队营养状况调查分析、高原寒区部队膳食营养调查、营养素(特别是微量营养素)补充对身体功能的影响、促进高原适应能力的营养措施以及高原地区儿童营养状况分析等。
高原军队营养调查发现,由于复杂的地理环境及恶劣的交通状况,高原地区新鲜蔬菜水果供应从品种、数量上都较内地缺乏,采购和贮存难度比较大,从而容易导致一些维生素供给不足,如B族维生素和维生素D;高原空气稀薄、气压低,使水的沸点低于平原地区,食物烹饪必须使用高压锅,造成维生素类额外损失;高原部队官兵胃肠道功能减退,各种营养物质特别是维生素吸收率降低,造成微量营养素缺乏,出现腹胀、便秘、食欲不振等多种不适症状。有调查结果显示,较易出现缺乏的营养素主要是维生素A、维生素B2、维生素C、钙、锌和硒;维生素A的摄取量仅为摄入标准的34.98%,并出现营养缺乏病体征。高原汽车兵血清同型半胱氨酸、叶酸和维生素B12相关性调查分析结果表明,因叶酸和维生素B12缺乏可导致同型半胱氨酸升高,因为同型半胱氨酸是心血管疾病的一个独立危险因素,故需要进行叶酸和维生素B12的补充。近年来一些高原军队营养研究开始关注快速习服高原环境和提高高原军事作业效率的营养措施研究,进行多种维生素高剂量补充的研究较多,而且大多取得了较好的效果。但是,大多数研究采用了不同的维生素组合和不同量的维生素,尚没有一个公认的高原维生素补充配方。
高原运动员营养调查发现,高原集训的运动员三餐配比符合运动项目的特点,膳食营养基本能满足运动员的日常训练消耗的需要;存在的主要问题是维生素A、维生素B1摄入不足,锌摄入量普遍偏低;而高原原居民运动员的膳食调查发现,膳食结构不合理,动物性食品和油脂类摄入量偏高;热源质分配比例不当,蛋白质和脂肪含量偏高(分别为16.11%和42.5%),碳水化合物含量偏低(43.39%);部分维生素和矿物质摄入不足。体格检查显示,有50%的运动员的BMI < 20kg/m2。生化检查显示,有75%的运动员维生素B1营养不足或缺乏,25%的运动员体内维生素C营养不足。这也同时提出了一个问题,即采用BMI法评价运动员营养状况是否合理,有学者提出应采用BF%和BMI联合评价运动员的营养状况。另外,一些研究也关注营养补充对提高高原训练效果的作用。
近年来也有关于高原地区原居民营养状况的研究,如朱艳芳等研究了高原地区藏族儿童的生长发育情况,发现高原地区藏族学龄儿童生长发育存在明显迟滞现象,营养不良患病率较高,饮食结构单一,家长营养意识淡薄等;高原地区儿童、老人的营养状况普遍低于内地平原地区等。
有关高原营养基础方面的研究发现,高原地区应该保证充足的能量供应,碳水化合物对维持体力非常重要。离体心脏实验证明,补充葡萄糖可增强严重缺氧心肌的功能,即使缺氧30分钟后,增加葡萄糖灌注浓度仍能有效地提高心肌功能。还有研究发现,急性高原缺氧能降低血糖浓度和瘦素的浓度,而葡萄糖的利用增强。高脂膳食不利于缺氧习服,高原膳食尤其是初入高原者膳食中脂肪含量不宜过高,其原因与初入高原者不喜欢高脂膳食有关,也有人认为脂肪可能会降低血氧饱和度,影响红细胞携带氧的能力。但是,高原原居民的膳食脂肪摄入量往往较高。而且有人观察发现,登山队员对脂肪有较高的需求。蛋白质则有利于缺氧习服,在缺氧习服过程中蛋白质的合成增强,某些氨基酸,如色氨酸、酪氨酸、赖氨酸、谷氨酸具有提高缺氧耐力的效果,可能因为这些氨基酸与体内某些调节物质的合成有关。另外也有研究发现,牛磺酸、肉碱等的补充有利于高原习服。近年来高原营养研究最多的是维生素,特别是与能量代谢相关的B族维生素和抗氧化维生素。氧化损伤学说一直被认为是高原损伤的机制之一,故有关抗氧化维生素,比如维生素C、维生素E、胡萝卜素以及抗氧化物质硫辛酸也得到了许多人的关注。有不少研究探讨了抗氧化维生素,特别是维生素E对促进红细胞生成含铁细胞酶合成、改善因缺氧导致的过氧化损伤、诱导HIF-1基因表达、拮抗局部脑缺血和神经死亡、对线粒体的保护作用、防止细胞凋亡信号转导途径激活等进行了研究;有研究证明维生素C也可以改善缺氧状态下氧化还原过程,提高氧利用率,还可以间接通过影响HIF-1、一氧化氮合酶等。此外,有研究表明,某些草本植物具有抗缺氧的作用,关注的热点有红景天和三七。研究结果表明,红景天和三七提取物对进入高原人群的生理功能有改善作用,但是相关的研究可能因草本植物成分复杂,无法获得可信结果。
近年来国外高原营养相关的研究比较少,主要研究对象是登山人员,没有取得令人瞩目的突破。美国于20多年以前制定了美军特殊环境作战营养指导手册,虽然进行了修订,但是变化不多。由于地理环境的原因,印度高原营养相关的研究相对多一些,但是也没有取得突破性的研究成果。近年来,我国有一些国家资助的大项目进行有关高原适应的研究,主要目的在于研制促进快速适应高原的药物和急进高原人员代谢酶的变化,研究方法主要是采用基因组和蛋白质组学的方法,有关的研究还在收集生物标本的阶段。此外,我国一些大专院校建立了一些模拟高原低氧环境的实验室,进行了一些高原营养的研究。
(二)高温营养
人类最适宜生活的环境是温和的气候环境,随着人类的进化和对特殊环境的适应,某些人群也能生活在炎热环境,所以现在有不少人生活在南北回归线之间的热带。此外,因为一些特殊原因,比如远洋、探险、科学研究、边防驻守等,有些人群需要在高温环境中生活和工作。高温环境可引起人体代谢(包括物质代谢和能量代谢)和生理功能发生一系列应激反应,这些反应在一定范围内是人体在高温环境下的代偿性反应,但如果外界高温环境超出了机体耐受限度,则将影响人体的健康,甚至危及生命。由于气候的差异,热区的植物与其他地区也有所不同,研究热区人体的营养需要和快速习服热环境的特殊营养需要以及食物成分对生活在热区的人身体的影响就显得尤为重要。我国相关高温营养研究主要集中在军队和体育部门,近年来农业、养殖业等领域也开展了有关研究。
在高温地区部队营养调查中发现,官兵总体营养状况较好,能量基本能满足需要,蛋白质摄入充足,存在的主要问题有脂肪产能比例过高,达到39%以上,钙、维生素B1和维生素B2等摄入不足,维生素A、维生素C和硒可能也存在不足;此外,膳食结构不合理,烹调方法不当,由于缺乏基本的营养知识和食物供应限制,主食和动物食品摄入过多。生化检查发现热区部队人员还存在血脂偏高的现象。运动员营养调查发现,在热环境下运动训练时,机体产热增加,导致体温升高,内环境稳定性发生变化,运动员热习服过程一般需要10~14天,与个体的适应能力有关。在热习服过程中,运动员受高温影响,唾液、胃液等消化液分泌减少,导致食欲下降,消化功能减弱,容易造成能量和其他营养素摄入不足。天气炎热,机体大量出汗,从而丢失大量水分、矿物质等,如果得不到合理的营养补充,势必影响机体营养和健康状态,导致体能水平下降。在热环境中进行运动训练时,能量代谢既受高温环境的影响又受运动训练的影响。在30~40℃的热环境中运动训练时,温度每升高1℃,能量消耗就增加0.5%;与常温训练相比,在高温环境下训练应增加能量的摄入,以增加10%左右的能量为宜。对唐山市某钢铁厂高温作业工人226人的营养调查结果显示,调查对象的水、抗坏血酸、核黄素、维生素A、钾、钙、硒的摄入不足;95.6%工人体内抗坏血酸缺乏,维生素A、钾、钠的体内缺乏率均在0%以上。因此,需要对高温作业工人进行营养指导以改善其膳食结构,并根据高温作业等级进行工间液体补充。
不少研究发现,对于高温作业人员进行合理的营养干预,限制脂肪摄入,补充糖、水、维生素和电解质,可以大大改善机体的营养状况和各项生理指标,运动员能量摄入不足的情况得到改善,碳水化合物和蛋白质摄入比例提高;在相同训练环境下,运动员排汗时间提前,出汗量增加,失水和缺盐情况得到改善,说明运动员的热习服情况比较理想。体成分分析显示,运动员体重稍有增加,瘦体重明显增加,体脂百分比明显下降,说明营养干预促进了运动员能量代谢平衡,身体成分发生良性改变。生化测试指标都在正常范围之内。此外,有些研究采用了动物和细胞模型,观察了白藜芦醇、精氨酸、抗氧化营养素等对热休克蛋白表达的影响,对于认识营养干预改善作用的机制具有一定意义。
国家卫生行业标准《高温作业人员膳食指导(WS/T 577—2017)》,2017年9月14日由原国家卫生和计划生育委员会发布,2018年4月1日实施。主要内容包括高温作业人员的膳食能量和主要营养素推荐摄入量及膳食指导原则;特别对班中餐进行了定义,对工间消耗较大的能量和产能营养素,以及钠、钾、维生素B1、维生素B2和维生素C等主要营养素摄入量进行了推荐,给出了包括合理补充水分,多吃蔬菜、水果,增加优质蛋白质摄入及其食物选择和合理搭配班中餐的膳食指导原则;并在附录中列出了高温作业人员适宜饮水量、推荐的高温作业人员饮品的主要成分以及常见富含钾、维生素B1、维生素B2和维生素C的食物。该标准针对高温作业人群的特殊营养代谢消耗制定,对减轻高温作业所致健康危害具有重要意义。
国外有关热区人群膳食调查、营养干预的研究报道较少。一些研究者认为,高温环境是一个实际存在、不可避免的天然现象,只要制定适当的营养指南就可以解决热区的营养问题,高温营养问题的解决还取决于食物的充足供应。国外研究者主要关心某些植物提取物、营养素抗高温环境生物作用的机制问题,研究内容主要与细胞内的信号转导有关。
(三)低温营养
20世纪80年代以前,由于国际形势变化的原因,东北、西北地区是我国的战略重点,所以低温营养研究得到了重视,取得了一些成果,例如先后证实了增加饮食中的脂肪比例、增加维生素C、维生素E、铁等的摄入量均可加速大鼠冷适应的形成。改革开放以后,由于战略重心的转移,低温营养研究被大大削弱。所以近年来有关低温营养的研究文献很少。少量的研究集中在生活工作在极寒地区特殊人群的营养调查,如南极考察人员的营养调查、营养补充特别是复合营养素补充对低温地区作业人员机体的影响、可作为食物的寒区动物的营养成分等。自从发现白色脂肪组织与棕色脂肪组织可以转化以后,有关低温环境动物代谢特点的研究也是近年来的研究热点之一。
在对34名南极考察队员进行了1年的营养调查后发现,禽肉类摄入量等超过中国居民膳食指南建议的摄入量;蔬菜、水果、奶类摄入量低于建议的摄入量;能量、蛋白质和脂肪摄入量均超过中国居民膳食营养素参考摄入量(DRIs)建议的摄入量,而维生素A、维生素B1、维生素B2、维生素C等显著低于中国居民DRIs建议的摄入量;蛋白质脂肪等摄入过高的原因可能与南极非常寒冷的气候有关;而维生素类摄入量过低则主要是因为食品供给无法充分保障造成的。
不少研究证实,充足的营养供应有利于维持低温地区作业人群的健康水平。最近,有研究以冷暴露大鼠为研究对象,给予复合营养素和人参、淫羊藿、红景天等中药提取物干预3周,观察了大鼠骨骼肌ATP含量和肌细胞超微结构,发现复合营养素和中药提取物对冷暴露大鼠骨骼肌有很好的保护作用,表明药食两用的植物中可能含有一些拮抗寒冷损伤的有效成分。
对于如何促进低温环境作业人群的冷习服,国外研究者着重于通过物理方法保护低温环境条件下作业者,并主要致力于低温环境下机体代谢改变及其机制的研究。国外的研究发现,低温环境下脂肪的代谢形式会发生变化,以往大家公认在成人体内不存在棕色脂肪组织,近年的研究发现,处于不同环境的人体,白色脂肪组织可以转化为棕色脂肪组织,使产热量增加。
二、特殊作业人员营养
我国特殊人群主要包括运动员、军人、航空航天人员、航海人员、矿工、农牧渔业人员等。新中国成立以前,由于经费与设备条件所限,比较多的工作只是各类人群的营养调查,其中也包括少数工人与士兵营养状况的调查。新中国成立以后,中央卫生研究院设有营养系,杨恩孚任主任,曾与金大勋、陈学存、陈春明前往朝鲜进行志愿军营养调查,并对维生素A缺乏所致夜盲症进行防治,绘制了《野菜图谱》供部队使用。侯祥川为渡江战斗部队发生的流行性阴囊皮炎进行核黄素治疗,取得了明显成效。1951年,解放军医学科学院(后为军事医学科学院)成立,设营养系,王成发任主任,对全军各兵种的营养状况进行了调查。
此外,参加航海研究的有王德恺、刘广青、王恩美、高镭等。参加航空研究的有关桂梧、徐星友、伊长荣、杨昌林等。参加航天研究的有于志深、李庆天、刘成林、白树民等。此外,陈吉棣在运动员营养研究、杨家驹在低照度作业营养研究、刘继鹏在重体力劳动营养研究、方允中在放射营养研究方面是我国这一领域的开创者,为填补我国这方面研究工作的空白作出了贡献。目前特种兵、火箭军等特殊军兵种的营养保障研究成为重点,郭长江、蒋与刚等正开展这方面的研究。近年来的研究大多集中于现场营养调查与分析,部分研究涉及特殊人群的营养代谢、营养评价、营养素需要量以及抗疲劳等功能营养方面的研究。
(一)运动员
运动员营养是研究运动员在不同训练时期或比赛过程中的营养需要、营养因素与机体功能、运动能力、体力适应与恢复以及运动性疾病等的关系。研究目的是为运动员提供合理营养,以维护身体健康、保持机体良好的功能状态,为运动水平的提高提供有利条件。
近年来,随着对慢性非传染性疾病防治研究的不断深入,认识到运动是健康生活方式的一个必要组成部分,运动与营养存在多层次而密不可分的联系。作为特殊人群营养中的一个重要分支,运动营养已经不再局限于专业和业余运动员营养的狭窄范围。既往运动营养研究关注的内容集中在运动改变蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质、水等营养素代谢的过程和由此引起的生理和病理影响,在应用中强调维持运动者在运动前、运动中、运动后的生理功能和稳态,保障持续的运动训练过程中的营养;如今有关运动所引起的能量代谢改变及其对能量平衡调节的影响受到更多的注意,由此与肥胖和糖尿病等慢性非传染性疾病发生了更多的联系;未来运动营养学科将继续在这两个方向前行和发展。
2008年北京奥运会之后的几年来,运动营养学科建设在国家大规模投资之后,进入了综合完善时期。运动队优秀运动员的营养保障既是运动营养工作者的日常硬性任务,也是他们科学研究的主要方向。随着运动员医学保障系统的形成,这方面的工作更多地与医疗、康复等工作整合在一起。在提高相关专业人员素质、普及运动员和教练员营养教育的同时,运动员营养保障不仅仅体现在食堂的膳食组织和供给,更落实在运动员外出比赛过程中的膳食组织和食物供给等多个方面。从成效上看,运动营养在保证运动员发挥最佳竞技能力所起到的作用和实际贡献有目共睹,但作为运动员医学保障的一个组成成分,常常只能隐含在运动员医学保障工作的综合评价结果之中。
运动员营养保障的一项重要工作是运动营养品的安全和功效评价。历届奥运会、亚运会、全运会等大型体育比赛及其备战训练时期,保证运动员使用的营养品中不含任何禁用兴奋剂成分一直是政府和行业监管的重点,有关运动营养品的营养功效长期以来缺乏有效的评价。为此,国家体育总局运动营养中心经过多年研究,起草并通过了专家委员会的评审,在2014完成了体育行业标准《运动员营养品功效评价程序和方法》。该标准已由国家体育总局发布实施。运动营养品是运动营养科学研究成果应用于实际的重要载体,其研发联系着科研教学机构和企业。国内专业运动营养品公司和一些大型保健食品企业在运动营养和产品上都有不小的科研投入,一些研究和产品针对优秀运动员,更多的研究和产品针对以运动健身为目的的大众人群。2015年初,国家食品安全标准《运动营养食品通则》已经完成并通过了各级专业审评,并于2015年11月发布。
近年来,针对运动健身人群和个体,运动营养知识普及内容在各种媒介中的传播数量大幅增加,健身场所中的运动营养的个体指导愈发普及,其中有很多公共营养师和体育指导员的参与和贡献,随着他们专业素质的提高,有关运动营养知识的传播内容和个体指导可以更加规范和科学,多部运动营养相关专著出版。随着政府的公共投入增加,科技部批准了“十二五”科技支撑项目“科学健身专家指导系统和服务平台的关键技术研究”,其中与运动营养有关联的内容包括各类身体活动能量消耗水平的测量,国家自然科学基金也资助了涉及运动营养内容的研究项目,如抗坏血酸相关生理过程的活体电分析化学基础研究、Prohibitin1在运动能量代谢中的作用及调控FOF1-ATP合酶机制、能量平衡-瘦素对雄性早期肥胖性腺发育不良的影响和作用机制等。
近年来,国外学者在运动营养的应用研究领域中鲜有突破,注意力更多地集中于应用的可行性和个性化。目前国内运动营养研究的关键不足之处在于过多地纠缠于动物研究和体外研究模型,而对于落地的人体试验投入不足,特别是试验设计和方法学上与国外同类研究差距较大。
(二)军人
有关军队营养调查的文章发表较多,大部分调查结果显示,随着新的《军人食物定量》标准的颁布与实施,目前大部分部队基层单位官兵的膳食营养状况较好,但也有不少调查报告显示一些部队存在营养不平衡的问题,如动物性食品摄入过多、蔬菜与水果摄入偏少等,导致部分人员出现一些水溶性维生素摄入不足、饱和脂肪摄入过多等问题。值得注意的是一些驻守边防或贫困地区的部队由于环境或食物资源等方面的因素,尚有不少人员出现营养不足或缺乏的症状,生化检查结果也印证了膳食调查的结果。东海某部285名官兵研究表明,碘摄入水平处于不足状态者占51.58%。因此,一方面需要进一步加强部队的伙食管理,坚决执行《军人食物定量》标准,加大营养宣教力度;另一方面应针对驻守边防或贫困地区部队的特殊情况,适当增加投入,改善食物供应状况,必要时实施营养强化计划。此外,一些部队现场研究还探讨了军人部分营养素的需要量,如采用生化分析等方法,先后探讨了军人维生素B2、维生素C的供给量,结果表明从事重度劳动部队维生素B2、维生素C的供给量分别为1.8mg和140mg,上述研究数据已应用于《军人营养素供给量》的修订。
军事医学科学院卫生学环境医学研究所(军事科学院军事医学研究院环境医学与作业医学研究所的前身)在大规模营养调查的基础上,结合人体试验,于1957年、1965年、1974年年相继制定了陆军、空军和海军的营养供给量标准。1982年、1989年、2007年、2016年又先后根据不同时期调查中各军兵种在新的战略方针与装备条件下特殊需要的研究结果而进行了修订。
《军人营养素供给量》(GJB 823B—2016)是中央军委后勤保障部2016年5月5日批准的国家军用标准,是对《军人营养素供给量》(GJB 823A—1998)的修订。保留了原标准中陆勤、海勤、空勤的划分,根据近年来一些研究进展,对其中的一些维生素、矿物质的供给量进行了调整,对膳食营养素质量提出了一些新的要求,并增设了一些重要常量元素的供给量和部分维生素、矿物质可耐受最高摄入量。另外,军事科学院军事医学研究院环境医学与作业医学研究所目前已经组织全军力量完成了多兵种军人营养健康与作业能力调查,正在对《军人食物定量》标准进行新的修订,将于2020年出台。新标准的实施对于保障我军官兵身心健康、提高战斗力、打赢未来战争具有重要意义。
营养评价是衡量人体营养状况的必要手段,军人是一个特殊的群体,对于营养评价的要求也有一定的特殊性。通过调查分析南北方1 802名男性军人的身高、体重、体质指数、皮褶厚度、上臂围、体脂等数据,在此基础上得出了中国军人的身高、体重、皮褶厚度、上臂围、上臂肌围、体脂的正常参考范围,并应用于《军队营养调查与评价方法》标准的修订。在男性军人体成分与军事体力作业能力相关性研究方面,发现军人体肌肉含量的增加与军事体力作业能力呈显著正相关,而脂肪含量的增加和腰臀脂肪比的升高与军事体力作业能力呈显著负相关,肌肉、体脂含量及腰臀脂肪比可作为军人军事体力作业能力预测与评估模型的重要参数因子。此外,有研究发现,人体唾液中唾液淀粉酶、嗜铬粒蛋白A和唾液皮质醇可作为反映湿热环境军事作业负荷的生物学标志物,其中唾液皮质醇可作为标志性生物学分子用于评估热环境条件下军事作业强度负荷。有研究采用代谢组学技术探讨了小鼠游泳疲劳后血清代谢组的变化,结果发现除了能量代谢出现显著变化外,胆碱类物质也出现了显著变化,提示胆碱类物质可能参与了疲劳的发生过程,有可能作为一个潜在的生物标志物应用于疲劳的评价。
维持和提高军人作业效率措施的研究近年来一直是军事医学研究重点领域之一,营养作为生命的物质基础在维持和提高军人健康和脑体功能方面发挥着不可替代的作用,尽管不少军队科研单位陆续开展一些营养提高军人作业效率措施的研究,但尚缺乏突破性进展,由于种种原因,许多成果也没有得到及时转化。一系列研究表明,部分氨基酸(精氨酸、天门冬氨酸、支链氨基酸、谷氨酰胺)、卵磷脂、二十八烷醇、肉碱、辅酶Q10、肌酸以及一些中药材(人参、西洋参、淫羊藿、火麻仁)等具有一定的抗疲劳作用。在以复合维生素和矿物质为主要成分的抗疲劳营养制剂研究中发现,经过复合营养素干预后,某部新兵疲劳感明显减轻,爆发力、耐力等有明显提高。采用低聚麦芽糖、大豆蛋白粉、支链氨基酸和维生素等组成的抗疲劳营养保障包进行干预,结果表明可以显著提高军人体力作业能力,延缓疲劳的产生,促进体能的恢复。此外,采用常见的植物化学物槲皮素干预后发现,槲皮素具有改善疲劳状态下的能量代谢的作用,上述研究为植物化学物应用于提高军事作业能力提供了理论依据。
外军如美军较早地开展了功能营养的研究,不少研究成果已以功能食品的形式装备应用于部队,产生了显著的军事效益。此外,美军十分重视对军人营养过剩的干预研究。目前,美国不仅将营养作为一种提高军事作业效率的战术武器,而且还将营养因素提升为一种可以影响国家安全的重要因素。
(三)航天员
伴随载人航天工程的起步和发展,如何保障航天员在航天飞行期间的营养健康,利用有限的航天器内部资源提供安全、营养、可口、高效的航天食品,不发生任何食源性的营养失衡和饮食安全问题,就成为载人航天工程技术领域研究与保障的重要内容。充足良好的营养状态对于维持航天员长期在轨驻留和返回后的健康恢复是至关重要的。体重下降、肌萎缩及骨丢失是航天员面临的常见航天医学与营养学问题。空间环境也会引起航天员的肠道菌群紊乱,而肠道微生态失衡则通过改变食欲和消化吸收过程,进一步影响到航天员的营养状态。
航天营养重点研究航天特因环境(空间微重力、载人航天器噪声、振动、狭小空间及昼夜节律变化等)载对机体生理和代谢的影响规律和作用机制。我国航天营养研究近年来取得了一些进展:①制定了航天员膳食能量推荐供给量:围绕载人航天飞行任务特点,2014年6月—2015年12月,通过700余人次模拟航天特殊工况下人体代谢参数测量试验,模拟航天员在轨一日作息制度,获取了舱内静息、舱内作业、出舱活动等典型活动量代谢率数据,制定了航天员飞行食谱膳食能量推荐供给量。②短期飞行航天员营养保障:通过14人30天、16人45天,22人15天(女性)等多轮次的头低位卧床试验和模拟飞行任务密闭舱实验,获得了三大产能营养素、矿物质、维生素及水的摄入和代谢数据,制定了短期航天飞行营养素供给量标准,针对航天特殊工况和环境,重点调整了钾、钠、铁、维生素D、维生素E、维生素K、维生素C及叶酸等营养素的供给量标准。设计研制了历次载人航天任务飞行食谱,保障了神舟六号至神舟十一号飞行任务。③中长期飞行航天员营养保障:通过21人60天头低位卧床试验、3人53天模拟飞行任务密闭舱试验,建立了膳食营养素数据库,优化了飞行食谱;通过2人30天、4人180天等载人受控生态密闭舱试验,系统研究了预配置食物及舱内自产食物配给组合模式及比例,为建立月球基地、火星及深空探测航天员营养保障奠定了基础。研究发现,长期密闭隔离环境下,膳食摄入量降低问题普遍存在,体重有减低趋势;血清维生素D水平降低问题突出;有必要增加食物多样性,改善感官接受性以增进进食量及通过膳食途径强化维生素D;肠道菌群组学研究表明,肠道菌群多样性降低,双歧杆菌、乳杆菌数量显著减少;此外,营养代谢相关肠道型发生拟杆菌型(bacteroides)、普氏菌型(prevotella)和瘤胃球菌型(ruminococcus)的更迭,并具有个体差异。航天员肠道菌群失调可能对航天员的营养健康产生不利影响,维持航天失重环境下肠道菌群稳态是航天员营养健康保障重要内容之一。
国外非常重视航天营养与食品研究。基于“国际空间站”长期驻留乘员营养与食品保障的研究主要开展:①长期飞行中乘员的营养健康监测与评价(包括乘员临床营养评价);②营养素与长期飞行健康风险相关性研究;③航天食品研究,如“国际空间站”食品营养素稳定性研究、航天食品研发、太空蔬菜种植研究。月球、火星任务的航天营养与食品研究主要开展:①长期飞行乘员营养需求及营养评价研究;②长保质期食品研究;③前哨基地舱内种植作物及转化为食物的研究。
(四)其他特殊人群
近年来,其他一些特殊人群的营养研究也见诸于文献,但多数报道停留于一般性调查分析,缺乏有深度和广度的研究。对于远洋船员的膳食营养问题,认为应改善远洋船员膳食结构、科学烹饪、补充远航保健食品。通过模拟大深度饱和潜水试验前后潜水员的营养状况变化研究发现,潜水19天后体重明显下降,血浆白蛋白水平也呈下降趋势。有关少数民族营养问题也有一些报道,如新疆喀什地区维吾尔族居民的膳食调查发现的主要问题是营养摄入不平衡;不同民族学生贫血流行程度不同,回族学生贫血已达到“中度流行”,应对该民族和乡村地区少数民族,尤其是少数民族女生进行贫血的重点防治。
国外的一些研究多侧重于相关的基础研究,如对于少数民族的研究侧重于研究其基因表达的差异导致的营养代谢的变化;在航天营养研究领域,美国、俄罗斯一直处于国际的研究前沿,基本解决了中长期航天过程中的营养保障问题。