营养与健康论文：航天营养与食品研究

2010年 5月刊 商品与质量 理论研究 107 航天营养与食品研究 □焦 伟 潘 倩 李卫古 （军事经济学院研究生二队 湖北武汉 430035） 摘 要：航天人员遇到的最主要问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 是失重，本文针对航天员营养代谢的特点，提出航天员的合理营养和膳食营养素供给量标准，最大限度地发挥 营养在保障航天员健康中的作用。 关键词：航天 营养 食品 航天人员遇到的最主要的问题是失重。研究表明，失重初期 航天员味觉和嗅觉功能整体上变得迟钝。同时失重时气体无对流， 食物不能象地面那样散发香气，难以引起正常的嗅觉刺激，导致胃 的功能减退。经验表明，航天员在进入太空的最初几天易患航天 运动病，其症状包括食欲减退甚至无食欲，胃肠不适以及无先兆呕 吐等。合理的膳食营养措施能够部分改善失重导致的某些营养素 的代谢紊乱，为保障航天人员的健康和航天飞行的安全有重要的 意义。 一、航天员的营养代谢 （1）能量需要量 根据美国和前苏联的观察，航天员返回地面时血中甲状腺素 水平高于飞行前，甲状腺素是一个重要的细胞产能调节因子，其增 加导致热源质代谢增强，产热增加和氧耗增加；但在失重状态下移 动身体所消耗的能量减少。因此一般认为，失重状态下的能量消 耗与地面无明显差别。 （2）维生素和无机盐代谢 研究表明，营养不良可导致机体免疫功能减退，而适当补充维 生素 C和 E可增强免疫功能。在航天研究中，免疫系统在组织，细 胞乃至分子水平上都发生了变化，尤其是细胞免疫功能减退。同 时，航天员的航天应激过程中维生素C的消耗量增加，由于维生素 C是应激激素皮质醇合成的辅因子，因此补充维生素 C能增强航 天应急适应能力。 航天远在进入太空的失重环境下，机体体液的丢失可达 500 ～ 900ml，失重初期体液的重新分配会导致细胞外液丢失，主要是 钾纳氯和水的丢失；此后细胞内液也会逐渐丢失，丢失的阳离子主 要是钾。体钾丢失使细胞外液中钾的含量减少，血钾浓度降低。血 钾浓度的变化对心肌细胞的兴奋性，自律性和传导性有重要影响。 失重骨丢失是航天飞行中另一个明显的矿物质代谢变化，以承重 骨骨量减少为主要特征，同时伴有颅骨骨量增加，这表明失重导致 骨量的重新分配。骨丢失是一个持续渐进的过程，失重初期承重 骨丢失的速率较快，之后逐渐减慢，但 12个月时仍未停止。失重 状态下骨丢失的原因是承重骨受力减弱，骨形成抑制，而骨吸收增 强，并伴有明显的钙代谢紊乱。骨钙释放入血使血钙增加，组织间 液和细胞内液钙含量增加，软组织中含钙量增加可导致软组织钙 化，若重要组织钙化，将影响几乎所有器官和系统的功能。另一方 面血钙增加后，机体会通过复杂的内分泌调节，使钙排泄增加，导 致钙丢失。钙丢失的同时还伴有磷的丢失，这也会导致钙和磷的 负平衡。 （3）糖、脂肪和蛋白质代谢 研究表明，地面模拟失重大鼠的部分器官组织中糖原分解增 强，表现为糖原含量减少和糖原分解产物增加；糖酵解作用增强三 羧酸循环中几乎所有氧化酶活性均减弱，氧化磷酸化过程紊乱， ATP合成减少。 航天员在飞行过程中会出现体重持续下降的现象，这种体重 的变化和组织代谢消耗有关。代谢消耗包括肌肉质量的减少和体 脂肪库质量的减少，体脂的减少和能量摄入量减少有一定的关系。 研究表明，在和平号空间站工作的航天员返回后，血总胆固醇和甘 油三脂减少；而美国的航天员在返回后，尽管血总胆固醇无变化， 但血高密度脂蛋白胆固醇（HDL～ C）较飞行前减少 8％，血低密 度脂蛋白胆固醇（LDL～ C）较飞行前增加 6％。对空间飞行大鼠 和地面模拟失重大鼠脂类代谢的研究表明，体内脂肪的分解代谢 增加，伴有血中非酯化脂肪酸，胆固醇和酮体的显著增加。 失重所造成的肌肉萎缩是一个持续渐进的过程。首先是肌肉 蛋白质合成减弱，其后引起降解增强，降解增强是肌萎缩中起主导 作用的因素。前苏联营养学家发现，航天员返回后尿中氨基酸排 出量增加，血中某些氨基酸的水平低于地面人群正常值的下限。地 面模拟失重试验表明，尿总氮，尿素氮，尿酸，肌酐，氨基酸排出量 增加，表现为负氮平衡。 二、航天员的合理营养与膳食营养素供给量标准 航天营养的首要目的是满足航天员的营养需要。航天期间所 需的能量、蛋白质和其他营养素的质量，正在依据地面研究和失重 对人体生理功能影响的知识加以确定。现有证据充分证明营养在 保持航天员航天期间和返回地面时的健康和理想表现中发挥着重 要作用。 （一）航天员的合理营养 根据航天人员的营养代谢特点，在膳食的供应上，要注意以下 几个方面：供应足量的蛋白质，满足肌肉合成的需要，使机体不至 出现负氮平衡；前苏联还在航天员飞行前给予蛋氨酸和天冬氨酸， 在飞行中及飞行后补充各种必需氨基酸以及半胱氨酸，精氨酸，脯 氨酸和天冬氨酸，以减轻失重造成的肌萎缩和促进返回后肌肉组 织的恢复；但同时蛋白的摄入不宜过多，因为摄入高蛋白可使体内 酸性代谢产物增加，增加体液酸度，这样就需要作为碱式盐的骨矿 物质来中和酸性代谢产物，中和产物随尿排除体外，导致高钙尿， 出现负钙平衡；另外，高蛋白摄入还可使尿中草酸盐，硫酸盐和尿 酸增加，从而增加肾结石的危险。 由于失重可以导致脂质代谢紊乱，前苏联为航天员提供了多 不饱和脂肪酸制剂，以预防航天员动脉粥样硬化的发生，日本学者 则认为，最好为航天员提供鱼油制品，以补充DHA（二十二碳六烯 酸）。但有研究表明，虽然补充多不饱和脂肪酸有利于预防血脂异 常，但失重对氧自由基的产生与脂质过氧化有一定影响。为了防 止失重及补充多不饱和脂肪酸可能导致的自由基损伤，国外给航 天员补充抗氧化剂，如维生素 A,E,C和 ～胡萝卜素等。 为防止水盐代谢的失调，在航天员升空前要限制水和盐的摄 入，使航天远在进入太空前失去部分体液，以加快航天员对失重的 适应；而在返回地面前的 12～ 20小时内补充盐水，促进航天员返 回后对重力环境的再适应。美国和前苏联研究表明，补钾能使细 胞外液钾浓度正常化，可防止钾丢失的不良影响，有助于保护航天 员的心血管系统。 由于多种维生素都可增强应激适应能力，前苏联为航天员补 充多种氨基酸，必需脂肪酸和维生素制剂，一方面提高机体应激适 应能力，另一方面增强免疫功能。美国天空实验室按地面成人RDA 的量，以复合维生素制剂的形式补充活性维生素 D。此外，美国学 者认为应给航天员补充叶酸；而前苏联则不仅为航天员补充叶酸， 还补充大量的维生素B12，以防止失重所致的血浆容量减少，红细 胞，血红蛋白，血小板减少以及红细胞形态改变等。 （二）航天员膳食营养素供给量标准 航天员推荐的营养素需要量标准，主要是以中国营养学会制 定的中国居民膳食营养素参考摄入量（DRI）作为依据。虽然这对 和短期航天是适宜的，但对长期航天的营养需要量要根据失重对 机体生理作用的影响加以修正，特别的修正包括降低膳食铁的供 给量（男、女航天员均<10mg/d）和增加维生素C（100mg/d）、维生素 D（10ug/d）的供给量。 美国对所有执行航天任务的航天员都按正常人群膳食营养素 推荐供给量（RDA）的约 125%加以供给。 我国在 20世纪 70年代就制定过航天员的膳食营养素供给量 标准（暂定），经过多年的不断研究和改造，并在借鉴美、俄航天员 膳食营养素供给量标准的基础上，结合我国国人的身体素质和饮 食结构特点，初步确定了我国航天员膳食营养素供给量标准。 营养在载人航天中发挥多种作用，包括营养素摄入对保持航 天员健康和进餐对心理作用的益处等基本作用。执行较长时间 （如>30天）的航天任务时，为了保持乘员组的健康和防护失重对机 体的不良作用，必须确定特殊营养素的需要量。人类进入太空后 所观察到的骨矿物质和肌肉质量的丢失，与飞行时间的长短明显 相关，必须对营养和生理学之间的相互关系进行详细研究，最大限 度地发挥营养在保障航天员健康中的作用。 作者单位：焦 伟，男，江西九江，军事经济学院研究生二队；潘 倩，女，河北石家庄，军事经济学院研究生二队；李卫古，男，湖南耒 阳，军事经济学院研究生二队。