高原部队多维元素类营养补充剂研究进展

钟延强，鲁莹

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高原部队多维元素类营养补充剂研究进展

钟延强，鲁莹

钟延强，教授，药剂学博士，美国Michigan大学博士后。现任第二军医大学药学院药剂学教研室主任，博士研究生导师，全军药剂专业委员会副主任委员，上海市药学会理事，上海市药剂专业委员会副主任委员。主要从事生物大分子药物的控缓释和靶向给药系统方面的研究。承担国家“863”、军队科技攻关、上海市科委等研究课题多项，在国内外重要学术刊物发表研究论文80余篇，出版专著4部，获国家发明专利授权9项，培养研究生33名。获新药证书1个，军队特需药物证书、生产批文3个，新药临床批文3个。2007年获明治乳业生命科学奖，2005、2007和2011年先后三次入选第二军医大学“5511”学科人才库。

营养素补充剂是以补充人体所需营养素为目的，由一种或数种经化学合成或从天然动植物中提取的营养素为原料制成的产品，其中维生素和微量元素的补充剂即多维元素类营养补充剂占重要地位。营养补充剂对于营养不良造成的健康问题具有有效的治疗作用。孕妇和在特殊环境中生活工作的人群对营养元素的需求显著高于正常人群，对于他们而言，营养补充剂的作用更为重要。本文在分析目前国内外营养补充剂的应用现状、比较现有不同营养剂配方的基础上，结合我国高原地区的地理状况、气候特点、军民饮食习惯以及营养状况调查分析，阐述适合高原部队作训营养补充剂研发的必要性，为高原部队多维元素类营养补充剂的研究设计和开发应用提供理论依据。

高原部队；营养补充剂；多维元素

营养补充剂以现代营养学、预防医学和循证医学等为理论基础，通过调整人们饮食中各项营养元素或生物活性物质的摄入量，发挥补充、调节作用，达到增强体质、改善人体功能和代谢平衡、降低疾病发生风险的目的。某些特殊状态下的人群或患者如孕妇、婴幼儿、青少年等，由于营养吸收少、消耗或者丢失过多，日常饮食无法满足其对某些营养物质的需求，需要使用营养补充剂。还有一类人群由于其工作或生活环境的特殊性，也非常需要营养补充剂对某些营养物质或因其所处环境所导致的特定营养元素的缺乏进行补充，以避免环境、饮食、生活习惯所带来的营养不良问题。这些人群包括高原地区作业人群、舰艇或潜艇工作人员、高强度体力消耗人群等。某些高强度体力消耗人群如运动员、飞行员的营养补充通常由专门的营养人员负责调配补充，而针对高原地区、海岛地区、水面部队等特殊环境下长期工作和生活人群的营养补充剂研究在我国目前基本处于空白状态，特别是适用于高原部队的营养补充剂研究未见报道。

我国高原地区(海拔3000m以上)约占国土总面积的1/6，战略地位十分重要。高原地区低气压、低氧、寒冷、风沙、紫外线辐射等多种环境因素，会改变机体的多种蛋白和酶的活性，进而对机体的生理功能、生化代谢和营养代谢产生不同程度的影响[1]。高原地区特殊环境造成的人体维生素缺乏，使得人体中与营养代谢密切相关的消化系统功能发生明显改变，主要表现为食欲减退、脱水、营养缺乏和体重下降等[2]。有研究表明，高海拔地区藏族儿童整体营养状况较差，营养不良发生率较高，其迟缓发育和体重过轻与海拔高度有关[3]。随着海拔升高，人体对能量和各种营养素，尤其是抗氧化营养素的需求量有所增加，而国内目前针对高原居民的膳食指南还大多停留在“八五”期间的高原营养标准水平上，高原人群的营养素摄入量普遍不能满足机体的需要，营养素缺乏症时有发生[4]。相较高原地区居民，驻高原部队大多来自平原地区，恶劣的高原环境、繁重的训练任务、特殊的饮食习惯所造成的营养缺乏问题已成为高原部队非战斗减员、战斗力下降的重要原因之一[5]，因此研发适用于高原部队的营养补充剂尤为重要。

1 高原部队营养状况调查分析

我国高原地区包括青藏高原、内蒙古高原和云贵高原等，约占陆地面积的26.04%，且边防线长，驻军部队多。高原气候具有光资源丰富、空气稀薄、热量资源不足等特征。高原居民具有独特的膳食习惯，其传统食品主要有糌粑、酥油茶、甜茶、牛羊肉、青稞酒等，这些食物中包含了机体生命代谢所需要的蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素和微量元素等，例如酥油茶叶中含有大量的茶碱、咖啡因、维生素B1、B2和维生素C等物质。

由于高原地理环境及交通状况复杂，新鲜蔬菜供应从品种、数量上都较内地缺乏，采购和贮存难度大，导致维生素供给量不足[6]。高原空气稀薄、气压低，水的沸点低(80～90℃)，食物须用高压锅烹饪，大量的维生素类在高温时易被破坏。高原部队官兵胃肠道功能减退[7]，维生素吸收率降低。尤其高原驻军人员多为内地移居高原，饮食习惯不同于藏民，因而进入高原地区后官兵的营养不良问题更为突出，严重影响了部队的健康和战斗力。

为设计适用于高原部队的多维元素营养补充剂，我们曾两赴高原地区基层部队调研，同时对高原地区各部队营养调查结果进行了总结分析。

1.1 高原寒区某高炮部队膳食营养调查 对驻地海拔3700m高寒地区高炮部队三个连队的官兵进行连续7d的膳食调查，随机抽测各类维生素生化指标，结果表明该部官兵的维生素B1、维生素C和铁元素均超出军标要求，而维生素A、维生素B2、微量元素钙的摄入量未达到军队营养标准，尤其维生素A的摄取量仅为标准的34.98%，已具营养缺乏病体征(表1)[8]。

表1 高原寒区某高炮连队官兵每人每日能量及各种营养素摄入量Tab.1 Daily intake of various nutrients of antiaircraft gun troops

1.2 高原某部反恐训练膳食营养调查 对地处海拔4500m地区的88名接受反恐训练的战士进行了连续7d的营养调查，结果显示该部官兵维生素B1、E和元素铁、碘的摄取量明显高于军队营养标准，而维生素A、B2、C、D和钙、锌、硒摄取量均低于军标(表2)，此结果除维生素C的摄取量变化较大外，基本与表1结果一致[9]。

表2 高原某部反恐训练官兵每人每日能量及各种营养素摄入量Tab.2 Daily intake of various nutrients in an anti-terrorism training troops

1.3 某部高原适应性训练期间膳食营养调查 为了解部队入驻高原适应性训练期间的营养供给情况，采用称重法连续5d对78名入驻高原的官兵进行维生素缺乏症体检，并进行问卷调查。依据GJB826A-2000《军人食物定量》[10]和GJB823A-1998《军人营养素供给量》[11]评价膳食质量，结果表明该部人员在适应性训练期间已出现维生素A、B2、B3、C、D及微量元素硒的缺乏(表3)[12]。通过表3中与表1、表2基本类似的结果，可以看出非高原长驻部队进入高原后因为高原反应、饮食不适等原因很快出现多种营养的缺乏，提示应注意及时对进入高原地区执行紧急任务的人员进行营养补充。

表3 某部高原适应性训练期间各类营养素每日摄入量与军标比较Tab.3 Daily intake of various nutrients of plateau adaptability training troops

1.4 高原汽车兵血清半胱氨酸(Hcy)、叶酸和维生素B12的测定及相关性分析 Hcy代谢异常与多种血管疾病密切相关，而叶酸、维生素B12是Hcy代谢的重要辅助成分。叶酸、维生素B12缺乏是高Hcy血症的原因之一。和平等[13]对36名驻守在海拔3700m高原9个月以上的健康男性汽车兵与40名驻守在海拔1500m的健康男性汽车兵进行了血清中Hcy、叶酸和维生素B12的比较，结果见表4，高原组血清中Hcy显著高于平原组(P＜0.05)，而叶酸和维生素B12水平均显著低于平原组(P＜0.05)，表明驻高原地区汽车兵因缺乏叶酸和维生素B12导致Hcy升高，需要进行叶酸和维生素B12的补充。

表4 高原组和平原组汽车兵血清Hcy、叶酸、维生素B12测定结果Tab.4 Comparison of Hcy, folic acid, vitamin B12concentration in serum

2 高原多元维生素片的处方设计依据

总结分析高原地区部队营养情况调查数据，发现高原部队维生素B1、E和铁元素、碘元素的摄取量可基本满足我军现行营养标准，而对维生素A、B2、B3、C、D和钙、锌、硒的摄取量均低于军标。根据高原部队营养状况和营养补充剂研究现状，我们以市售多维元素片21金维他处方为基础，设计了高原用多维元素片，主要设计依据如下：

2.1 维生素 高原缺氧初期，食欲减退易使维生素摄入量不足，同时机体对缺氧的代偿和适应反应会增加维生素的消耗，从而导致维生素缺乏症状，降低人体缺氧耐力。维生素、复合维生素及维生素加微量元素均可不同程度提高机体缺氧耐力和缺氧适应力[14-15]。按照高于海平面供给量的标准额外补充维生素，可使高原官兵体内维生素保持较好的水平，提高耐缺氧能力，加快高原习服过程。

高原部队的维生素A缺乏较典型，夜盲症发病率高。新型高原多维元素类补充剂通过加入维生素A原即β-胡萝卜素以增加维生素A剂量。β-胡萝卜素能根据体内维生素A的营养状况转化成维生素A，提高了补充剂食用的安全性和有效性；β-胡萝卜素不但具有维生素A的功效，而且还具有较强的抗氧化作用，以及对抗紫外线、提高免疫力、预防心血管疾病等作用，适合生活在高原环境下的人群服用。

维生素C具有众多生物学功能，如机体的氧化还原过程、造血、解毒[16]等。当机体进行大负荷运动或高原运动时，每天补充适量的维生素C可明显降低训练引起的氧化应激[17]。Frei等[18]研究发现对多数成年人来说维生素C最佳摄入量为200mg/d，该剂量可最大程度地发挥其有益作用并规避副作用风险。美军驻寒冷或高原环境部队人员维生素C摄入量为250mg/d，高于平原和军人营养素供给量标准。

生物素(维生素H)是合成维生素C的必要物质，在高原补充维生素C的同时补充适量的生物素可进一步保证维生素C的充足供应。维生素P(由柑橘属生物类黄酮、芸香素和橙皮素构成)能防止维生素C被氧化而受到破坏，每服用500mg维生素C时，最少应服用100mg维生素P以增强协同作用。

在高原，红细胞增多会引起血液黏稠度增加，不利于血液循环。针对这种情况，服用适量维生素E可有效抑制血小板聚集，降低血液黏稠度，以促使更多的铁元素游离至血中，同时还可以提高机体的抗氧化能力[19]。

维生素E与维生素C之间还存在协同作用，同时补充可进一步提高抗氧化能力[20]。大剂量维生素C、维生素E可以对抗氧自由基，对脂质过氧化损伤有明显保护作用。有研究指出，维生素B12和叶酸与高原肺心病的发病有一定的关系，适量补充可有效预防高原肺心病的发生[21]。

2.2 矿物元素 高原地区机体的造血功能会明显增加，红细胞增生和血红蛋白增加有利于氧的运输和机体对低氧环境的适应。铁是血红蛋白的重要成分，因此铁的供给量应当充足。高原部队营养调查结果显示铁元素摄取量基本达到军队营养标准要求，因而在高原多维营养补充剂中，铁元素的剂量基本保持不变。

硒是人体必须微量元素，是谷胱甘肽过氧化物酶的组成成分，具有抗氧化作用。硒参与辅酶A和辅酶Q的合成，在机体代谢、电子传递中起重要作用。硒还与非特异性免疫、体液免疫、细胞免疫有关。前期调查研究表明高原官兵硒摄入量普遍较少，未达军队标准[22]。Duffield等[23]考察不同量的硒对新西兰成人血液中谷胱甘肽过氧化酶活性的影响，结果显示90μg/d的硒摄入量可以使血浆谷胱甘肽过氧化酶达到最高活性，39μg/d的摄入量可使其活性达到最高值的2/3[23]。因此产品配方中按军人日膳食营养素供给量标准(GJB823A－1998)剂量为50μg/d添加硒元素，可以提高驻高原军人的耐缺氧能力和免疫力。

2.3 其他营养素 高原缺氧的特殊环境使驻军官兵进行训练或运动后易产生疲劳感且不易恢复。研究表明，服用一定量的氨基酸维生素制剂能明显提升高原官兵军事作业能力，有效对抗疲劳引起的弹跳力和握力下降，从而发挥预防和快速消除疲劳的作用[24]。郭长江等[25]根据人体营养需要以及高原营养代谢特点设计了复合氨基酸、维生素、矿物质配方，灌胃给予小鼠20d后，通过急性耐缺氧试验观察小鼠缺氧后生存时间变化，结果证明复合维生素、矿物质配方具有抗缺氧效果；在喀喇昆仑山海拔3700～5100m处调查了某单位饮食的膳食营养状况，发现含有16种维生素、8种矿物质的复合营养素制剂——高原维康制剂对官兵的营养状况和耐低氧能力均有改善作用。有研究认为复合营养补充剂的抗疲劳机制可能与增加糖原储备和提高机体抗氧化能力有关[26]。肖立宁等[27]研制了氨基酸维生素制剂并探讨其对力竭运动大鼠的抗疲劳作用，发现复方氨基酸维生素制剂可增加肌糖原和肝糖原含量，减少大鼠疲劳运动时多种代谢产物的生成，从而发挥抗疲劳作用。相关研究发现，复方氨基酸维生素制剂可通过减轻下丘脑超微结构改变和降低神经递质水平来提高中枢抗疲劳能力[28]。Elango等[29]对氨基酸氧化实验相关数据进行分析研究，认为健康成年男性的亮氨酸最高耐受摄入量以500mg/(kg·d)为宜。因此我们在设计新型高原部队多维元素补充剂时，添加了一定量的氨基酸，以达到提高官兵军事作业能力、有效对抗疲劳的效果。

高原脱发和指甲凹陷症是西藏、青海、新疆等高原地区的常见病，生物素具有维持皮肤正常功能的作用，补充生物素可能减轻高原指甲凹陷症的症状。因此本品配方中参照中国居民膳食营养推荐摄入量的标准30μg/d添加生物素，而军人日膳食营养素供给量标准(GJB823A－1998)中尚未有生物素的推荐摄入量。

3 展 望

目前经国家食品药品监督管理局(SFDA)审批的系列多维元素制剂配方多数是针对老年、儿童和孕妇等人群的营养缺乏现状设计的，对特殊环境和特殊人群缺乏针对性。高原部队官兵维生素和矿物质缺乏的原因复杂，包括饮食状况、高原恶劣气候以及高负荷训练等。针对高原部队研制的多维元素类营养补充剂——高原多维元素片，较相应民用产品更加适合高原部队在缺氧作业环境下的维生素、矿物质补充，对预防营养缺乏，提高军人对高原低氧环境的适应能力，增强部队生存力和战斗力具有重要意义。该产品本身有较强的抗氧化作用，还能起到对抗紫外线、提高免疫力、预防心血管疾病等作用，适合高原环境下的人群服用，且在提高我军卫生装备能力和水平同时还可向民用转化，从而提高高原地区居民营养水平。

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Progress in the study of multivitamins and minerals nutritional supplements for troops stationed in high altitude regions

ZHONG Yan-qiang, LU Ying
Department of Pharmaceutical Science, College of Pharmacy, Second Military Medical University, Shanghai 200433, China
This work was supported by the “11th Five-year Plan” National Science-Technology Special Foundation (2008ZXJ09013-001)

Nutritional supplements are products intended to supplement and improve the diet, and they contain one or more dietary ingredients (including vitamins, minerals herbs or other botanicals, amino acids, protein and other substances) or their constituents. Supplement of vitamins and trace elements play an important role in the nutritional supplements. Supplements play a direct role in health by filling the nutritional gap and preventing diseases caused by nutritional deficiencies, especially for certain groups of the population who require higher than normal requirements, for example, pregnant women and people working in special environment. We reviewed the use of dietary supplements at home and abroad, and compared the formulations of different kinds of dietary supplements in the market. Based on the investigation of dietary habits and nutritional status of the residents and troops stationed in high altitude regions, the necessity of nutritional supplements suitable for troops stationed in high altitude area is discussed, considering the plateau geography and climate characteristics in China. Meanwhile, a theoretical guidance for the formula and the production of multivitamin dietary supplements suitable for troops stationed in high altitude area is provided.

plateau troops; dietary supplements; multivitamin

R82

A

0577-7402(2013)11-0873-06

10.11855/j.issn.0577-7402.2013.11.001

2013-05-14；

2013-09-13)

(责任编辑：李恩江)

200433 上海 第二军医大学药学院药剂学教研室(钟延强、鲁莹)