由于科学研究和某些作业的特殊需要，有一部分人会长期或阶段性地在高温环境下作业。如长期处于气温高于38℃、甚至是40～50℃环境中生活或从事热带作业，或长期在局部高温环境中工作的人员（如建筑业、高温烘焙作业等），机体都会受到高热的刺激。开发具有抗高温作用的功能性食品，受到市场的欢迎。
一、高温环境的定义
高温环境包括下列4种情况：
①在有热源[散热量在84kJ/（m3·h）以上]的生产场所；
②在寒冷地区和常温地区，当气温或生产场所温度超过32℃；或在炎热地区，当气温超过35℃时；
③热辐射强度超过41800kJ/（min·m2）的工作场所；
④气温达到30℃同时相对湿度超过80%的环境或工作场所。
具体地说，高温环境又可以划分为3种类型：
①高温、强热辐射环境，如炼钢、炼铁和陶瓷等工作场所；
②高温、高湿环境，如纺织、印染和造纸等工作场所；
③夏季露天作业（夏季高气温和太阳的热辐射）环境。
当环境温度高于皮肤温度时，机体不能通过辐射与对流的方式散热，反而还要受到辐射与对流热的作用使皮肤温度升高，这时机体只能靠汗液的蒸发散热以维持体温的恒定。在大量排汗的情况下，机体会因水分的丢失出现脱水现象，并使一些矿物元素（如钠、钾、钙等）、葡萄糖和水溶性维生素（如维生素B1、维生素C等）随汗液丢失，脱钠易发生热痉挛、虚脱等现象。长期的热环境会使心肌处于紧张状态而呈现生理性肥大，还会使消化系统功能降低，同时尿液浓缩还会加重肾脏负担。甲状腺对热敏感性强，高温会使甲状腺素分泌减少导致血清蛋白结合碘的含量下降。
二、抗高温功能性食品的开发
当环境温度在30～40℃时，应在日常推荐量标准基础上，按环境温度每增加1℃增加0.5%能量作为能量的供给标准。而蛋白质只需在稍高于常温条件下的供给量即可，不宜过高以免加重肾脏负担，特别在饮水供应受限制的情况下更应注意。蛋白质的供应量可占总能量的12%，脂肪供给量以不超过总能量的30%为宜，碳水化合物应占总能量的58%以上。
氯化钠供给量为15～25g/d，钙为800mg/d，铁则在日常供给量基础上增加10%～20%。不论是成年高温作业者还是夏季条件下11岁以上的青少年，锌的供给量都不应低于15mg/d。关于NaCl的补充，全天出汗量在3L以下、3～5L和大于5L时的补充量分别为15g、15～20g和20～25g。若采用盐饮料补充时，其NaCl浓度保持在0.1%比较适宜。有人对大量出汗者试用矿物盐片，效果不错。每片含144mg Na+、244mg K+、20mg Ca2+、12mg Mg2+、266mg Cl-、48mg SO42-、445mg柠檬酸盐、89mg乳酸盐和119mg磷酸根离子，每天2～4片，溶于饮料或饮水中摄入，效果比只补充NaCl好，工作效率明显改善。
关于维生素供给问题，主要是水溶性维生素供给量增加，维生素C为150～200mg/d，维生素B1为2.5～3.0mg/d，维生素B2在正常值基础上增加1.5～2.5mg/d。同时，维生素A供给量也应提高，按1500μg/d视黄醇当量供给。
（一）能量
关于高温或炎热环境对人体能量代谢的影响，存在下列三种不同的观点：
①人体能量需求与环境温度成反比；
②炎热气候对人体的能量需求影响不大；
③高温环境使能量需求增加。
在上述三种观点中，多年来一直支持第一种认识，认为在炎热气候中人体的能耗降低，这是因为基础代谢能耗降低、因衣着单薄从而也提高了工作效率以及在炎热环境中活动量减少等缘故。
20世纪60—70年代，有人进行了一系列的对比研究，指出炎热环境中能耗增加是与体温上升一起出现的。这个观点十分重要，它可以解释何以会出现上述3种不同的观点。因为高温环境中随炎热程度与体温调节状况的不同，可以出现或不出现体温上升，从而可以有能量代谢的增加或不增加。如果体温上升，则能量代谢就增加。
关于环境温度为多少时皮肤可能出现体温增高和能量代谢增加的问题，通过测定37.8℃、29.4℃和21.2℃三种室温下的人体能耗率可得出结论。结果表明，在21.2～29.4℃时的能耗率没有显著差别，但在29.4～37.8℃时的能耗率有显著差别，因此他们认为在29.4～37.8℃有一个使能耗开始增加的阈值。美国国家研究委员会在修订能量供给量标准时考虑到这些观察结果，推荐在30～40℃的环境温度中，温度每增加1℃需增加能量0.5%。
（二）蛋白质
在高温环境下，大量失水与体温增高，会引起机体内蛋白质分解代谢增高，同时因出汗而出现氮丢失现象。不论是失水还是体温升高，均可引起蛋白质分解代谢增加，此时尿中肌酐排出增加，人体对蛋白质需要量也相应增加。但如果水与矿物元素代谢正常，体温调节情况良好，蛋白质的分解代谢就不会增强。
汗液中含有尿素、氨、氨基酸、肌酐、肌酸和尿酸等含氮物质，每100mL汗液含氮20～70mg。因此，大量出汗会有一定量的氮随汗液丢失。由于人体的适应能力，在汗氮丢失增加的同时尿氮排出量会出现代偿性的减少，而且随着对热环境的适应，汗氮的丢失也会逐渐减少，但这种保护性生理反应有时仍不足以抵消由于出汗量增加所引起的汗氮丢失增加，结果呈现负氮平衡，这在人体尚未习惯于高温的阶段表现得尤为明显。因此，高温环境会引起蛋白质需要量的增加，但多发生在下列一些特定情况中：
①大量出汗而未能及时补充水分，出现失水和体温升高时；
②对于热环境尚未适应，汗氮排出量增加而尿氮尚未代偿性减少时。
通常这两种情况很少发生，或只是短暂地出现，所以高温环境中蛋白质的需要量虽会有所增加，但增加量并不大。
（三）脂肪(www.xing528.com)
有关高温环境中脂肪需要量的研究很少。在膳食调查中，热带地区居民膳食中的脂肪含量很少，但有的脂肪却约占总能量的30%或40%，这显然仅是由于膳食习惯不同所致的。有人提出高脂肪膳食有利于水分在体内的蓄留，但缺乏充分的证据证实高脂肪膳食在提高人体对于热环境耐力中的作用。因此，高温环境中的脂肪量尚无比较肯定的特殊要求，一般应根据个人习惯为宜，过高的脂肪反而会引起厌食。
（四）碳水化合物
关于高温环境对糖代谢影响的报道也很少。一些动物试验表明，高糖饲料有促进热习惯和提高热耐力的作用。将100～130g大鼠分成两组，禁食18h后，一组给予1mL 0.2%的葡萄糖溶液，另一组不给，然后暴露于（45±1）℃的高温环境中维持2.5h。结果发现，不给葡萄糖的大鼠，血中葡萄糖、总脂质、磷脂、胆固醇、糖原和大脑中γ—氨基丁酸降低，而大脑中谷氨酸增加。给予葡萄糖的大鼠除了血糖较高外，所有数值几乎立即恢复正常。不给葡萄糖的大鼠情绪不安，摄水量增加，唾液分泌增多，当给予葡萄糖后行为转为正常。这说明糖对于保持机体在高温下的耐力与健康很重要。
（五）水
在高温或炎热环境下，水与矿物元素的代谢及其补充十分重要，因为此时机体为了散热会大量出汗，最多的可达1500mL/h，每天高达10L以上。汗液含99%以上的水和约为0.3%的矿物元素（主要是NaCl），大量出汗会引起大量水与矿物元素的丢失，如出汗多时每天丢失的NaCl可高达25g。
在高温环境中保持各种体液正常的含水量，对维持人体内环境稳定和良好的耐力十分重要。体液内的水分对调节正常体温具有重要作用，因为水的比热高，可以吸收较多的热量而本身温度变化不大。同时水的溶解力强，体内许多物质都能溶于水，这对于促进体内各种化学反应十分重要。因大量出汗而失水时，可产生血液浓缩、血浆容量和细胞外液的减少，又由于体温调节障碍而出现体温升高，能量代谢与蛋白质分解代谢增加，心跳加快，以及尿量减少等诸多现象，所有这些都会导致人体疲乏无力、工作效率下降以及热适应能力的显著降低。
（六）矿物元素
1.钠
氯化钠（主要是Na+），在保持体液的渗透压和酸碱平衡、维持肌肉正常收缩等生理功能中发挥着重要作用。高温下肌体因大量出汗而失盐过多时，可引起矿物元素代谢平衡的紊乱，若只补水而不及时补充盐分就会造成细胞外液渗透压下降、细胞水肿和细胞膜电位显著改变，引起神经肌肉兴奋性增高，导致肌肉痉挛。Na+是细胞外液的主要阳离子，大量出汗引起的失钠会使人体阳离子总量减少，为了使阴阳离子平衡碳酸就相应地减少，因此降低了血浆中碳酸盐缓冲系统的正常比例，使血液pH下降，进而引起酸中毒。
与体液相比汗液属于低渗液，如果大量出汗而不补充水使失水大于失矿物元素，到一定程度后，会出现以失水为主的水和矿物元素代谢紊乱，此时肌体会出现出汗减少、体温上升、血液浓缩，出现口干、头昏和心悸症状，严重时可发生周围循环衰竭。如大量出汗只补充水而不补充盐，则出现以缺盐为主的水与矿物元素代谢紊乱，主要表现为肌肉痉挛，即所谓的热痉挛。这两种情况在临床上均称为中暑，是两种不同类型的中暑。因此对于有大量出汗的高温作业者，必须注意水盐的补充。
2.钾、钙和镁
汗中除了氯化钠外还有钾、钙、镁等多种矿物元素，大量出汗也可引起这些元素的显著损失。汗中这些元素的丢失占机体总排出量的比例为钠54%～68%、钾19%～44%、钙22%～23%、镁10%～15%和铁4%～5%。据报道，在高温机舱中作业的船员，汗中钾的排出量仅次于钠。近年来已提出缺钾可能是引起中暑的原因之一，因此高温作业者的补钾问题应引起重视。
高温作业者不仅会因出汗丢失大量的钾（3.9g/d以上），而且由于大量出汗时血钠降低，在血容量减少的情况下近肾小球细胞会刺激肾素分泌，通过肾素—血管紧张素—醛固酮作用系统，增加醛固酮的分泌，促进肾脏远曲管对钠的重吸收和钾的排出，使高温作业者的尿钾排出量也显著增加，可达1.8～2.9g/d。这样由汗和尿排出的钾的总量就会超过摄入量，从而引起钾的负平衡。有鉴于钾对保持人体在高温环境中的耐力和防止中暑的重要作用，有人主张对高温作业者的补盐应采用包括钾在内的含多种矿物元素的无机盐片，而不是单纯地补充氯化钠。钾的补充剂量为2.6～3.0g/d。
高温环境中因出汗也会使钙排出增加，汗中排出的钙占汗与尿中排出总量的22%～23%，在37.8℃的高温环境中汗钙排出量每小时可达20.2mg，在40～50℃高温机舱内连续工作4h，经汗中排出的钙高达143～253mg。由于在汗钙排出量增加时尿钙并不减少，尿和汗中钙的排出量都增加往往导致钙代谢负平衡，所以要注意补钙。
3.微量元素
高温作业由于出汗还会丢失一定数量的铁、锌、铜、锰和硒等微量元素，在某些情况下可加重微量元素的缺乏。如在高温环境中的细纱车间女工，由于出汗多而大量失铁时，会使原来就容易发生的缺铁性贫血更易发生。对于正常生长期的婴儿和青少年，在夏季高温环境中可因出汗多而易引起锌的不足。因此，在考虑高温情况下的营养问题时，应注意微量元素的平衡。
（七）维生素
1.维生素C
在高温条件下，体内维生素C、维生素B1、维生素B2和维生素A的消耗量增大，需求量也相应增大。
人体汗液中含有一定数量的维生素C，含量在0～1100μg/100mL。在维生素C摄入量不变的前提下，进入高温环境下机体血浆与血细胞中的维生素C含量会降低。我国有人研究报道说，钢铁厂的高温作业工人，每日摄入84.5mg维生素C仍不能满足生理要求，要增加到180mg才够。又如在高温下每日摄入100mg维生素C即可使血浆维生素C达到正常水平（0.8～1.2mg/100mL），但在炎热气候中却需要补充140mg。
俄国研究认为，在45～50℃中作业的暖房工人，每日需补充150mg维生素C、3mg维生素B1和3mg维生素B2才能满足需求。
2.维生素B1和维生素B2
高温环境下由于出汗会丢失一定量的维生素B1，含量在0～15μg/100mL，此时由尿中排出的维生素B1数量减少。补充维生素B1能增强高温作业者的劳动能力，显著提高机体对于高温的耐力。每人每天给予含有维生素B1、维生素B2、泛酸钙和维生素C的复合片时，能较明显地抑制通常易出现在高温作业中的体重下降情况，而原来伴有的口渴、倦怠、食欲不振、心悸亢进、恶心、眩晕、手指发抖、气喘和头痛等症状也大多消失。
给高温作业者补充维生素B2后，人们对体力与自我感觉都有良好影响。有人提出钢铁厂的高温作业工人要摄入3.2mg/d的维生素B2才能基本满足肌体的需要。另有报道，在炎热环境中从事劳动强度较大的体力活动时，除每日由膳食摄入0.7～0.9mg维生素B2外，还应每2d补充5mg。高温环境中因出汗丢失相当数量的维生素B2，其数量甚至比尿中排出的还多。
3.维生素A
当环境温度由25℃升至34℃时，大鼠血浆与肝脏中维生素A的浓度分别下降54%和17%。另有人观察到，进食平衡膳食的船员航行到热带地区时血浆维生素A浓度降低，而离开热带后又恢复正常。这说明高温环境增加了人体对维生素A的需要量。
（八）具有抗高温功效的典型配料
具有抗高温功效的典型配料如表11-8所示。
表11-8 具有抗高温功效的典型配料
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