抗寒效果的功能性食品

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低温环境下作业。如长期处于气温低于10℃、甚至是-50～-40℃环境中生活或从事寒带作业（如北极科考），或长期在局部低温环境中工作的人员（如制冷业、冷库或空间开发等），机体都会受到寒冷的刺激。开发具有抗低温作用的功能性食品，一定会受到市场的欢迎。

一、低温对人体健康的影响

在寒冷环境下，机体的基础代谢率升高。因寒冷刺激使甲状腺功能增强导致甲状腺素分泌量增加，机体耗氧量增加，体内物质氧化所释放的能量以热的形式由体内向体外散发。例如，在极区生活的人员基础代谢要比在温带居住的人高出8%～15%，心脏搏出量和血压都上升。机体在冷环境中的胃液分泌量和酸度都提高，使胃在较长时间处于排空状态，人员工作效率下降，同时易发生冻伤。

二、抗低温功能性食品的开发

（一）能量

在低温条件下，机体的能耗上升。我国研究认为，人体在低温下基础代谢增加5%～17%，总能量增加5%～25%。国外有人对北极地区爱斯基摩人等土著居民的研究认为，其基础代谢比温带地区高10%～30%。但这种基础代谢的增加幅度，似与居民在低温环境下居住的时间长短有着明显关系。据报道，到北极生活的人在最初2年内基础代谢提高了25%，但生活了7～17年后则只比温带居民高出10%～15%。

低温下甲状腺素分泌量增加，体内物质氧化所释放的能量不以ATP 形式储存，而以热的形式向体外释放。同时，体内三羧酸循环增强，涉及呼吸链的琥珀酸脱氢酶或细胞色素氧化酶等酶的活力提高，这样必然会增强机体的产热能力。此外，我国北方地区人群的机体发育水平普遍比南方地区高，明显标志是体重与身高数值均大，因此所需的能量也多。

低温环境下居民能量需求量提高，一般情况基础代谢以提高10%～15%计。我国成年居民的能量供给量，东北地区比中部和南方地区，仅因气候地理因素影响一项应分别提高7%～8%和5%。苏联医学科学院曾对外贝加尔州有10年以上工龄的熟练机械工人（32～45岁）进行研究，以气体代谢法测定其能量消耗量，认为夏季每人平均能量消耗不超过13380kJ/d，而冬季每人平均能量消耗为14630kJ/d，即该人群冬季比夏季总能耗高约10%。另据苏联的报道，北极凿冰者及手工捕鱼者的总能耗分别为20060kJ/d和23410kJ/d，均高于常温下同等强度的劳动者。

（二）蛋白质、脂肪和碳水化合物

低温环境中，机体在代谢方面最具特征的改变，是以由碳水化合物供能为主，逐步过渡到以蛋白质、脂肪供能为主。试验表明，动物暴寒初期肝与肌肉糖原迅速减少，血糖上升，此时饲以高碳水化合物饲料，小鼠短期内的耐寒能力增强。但如果持续暴寒，肌体则明显转变为以脂肪和蛋白质供能为主，糖原异生作用增强，血清中有关碳水化合物代谢的酶活性下降，而动员脂肪作用的酶活性上升。

这种供能代谢方式的改变，既因为体内酶谱结构的改变，也因为生活在低温环境中的人其膳食结构相应地改变为以蛋白质、脂肪为主。而这些适应低温环境的人群，尽管大量摄入高蛋白、高脂肪的膳食，但其血清中总脂质含量、胆固醇含量、低密度脂蛋白与极低密度脂蛋白含量，都比非低温环境下相同膳食条件的人群为低。这说明这种体内供能代谢方式的改变，是建立在体内酶谱结构对低温环境全面适应的基础上。

尽管在低温条件下对膳食蛋白质的供给量不要求过高，只要达到正常供给量的上限即可，但某些氨基酸对机体的寒冷适应过程可能有益，其中报道较多的是甲硫氨酸。甲硫氨酸经甲基转移作用可提供一系列适应寒冷环境所必需的甲基，如肉碱的合成等，肉碱是蛋白脂肪供能代谢中与脂酸磷酸结合、通过线粒体膜释放能量所必需的一种物质。甲硫氨酸还提供形成脱氢酶所必需的巯基。

对6名22～27岁在低温下工作30min、60min和90min的男子观察发现，工作后皮肤温度、直肠温度均比在常温条件下低，此时其血浆中游离脂肪酸、血中葡萄糖、乳酸、血红蛋白和红细胞压积均有显著升高，但呼吸频率下降。这表明，人体在低温下活动的代谢特点之一是优先利用脂肪。

在确定能量供给量的前提下，尚需进一步考虑蛋白质、脂肪与碳水化合物的比例。低温条件与常温明显不同的是膳食中碳水化合物应适当降低，蛋白质正常或略高，脂肪则应适当提高。但对低温尚未适应者仍应保持碳水化合物的适当热比，脂肪所占的比例不宜过高，以免发生高脂血症及酮尿。

美国曾规定低温地区的士兵（平均体重70kg），膳食中蛋白质占总能量的14.6%，脂肪占36.6%，碳水化合物占48.8%。苏联规定，低温条件下的轻体力劳动者（男，平均体重70kg），食物总能量中蛋白质占15%，脂肪35%，碳水化合物50%。北极土著人膳食中蛋白质与脂肪比例更高，亚库梯人每日食肉800～1000g，膳食中蛋白质250～300g，脂肪100～120g，碳水化合物250～300g，膳食能量摄取量12540～13380kJ/d，其蛋白质、脂肪与碳水化合物的供能比分别为30%～35%、30%和30%～35%。北极的楚科奇人每日膳食中摄取蛋白质300～350g、脂肪150～160g，而碳水化合物只有75～90g，其供能比分别约为40%、45%和15%。苏联北极调查队曾报道，在北极长期定居者中的亚洲人比上述亚库梯人和楚科奇人的碳水化合物摄取量要高得多，蛋白质摄取量只占总能量的14%～15%。

（三）维生素

水溶性维生素在体内的代谢水平存在夏季偏低、冬季偏高的现象。据报道，到北极劳动的20～24岁建筑工人，最初2年内血中丙酮酸与乳酸含量上升、血糖较高，有维生素B₁不足征象，这很可能是能量需要量增加的一种附属现象。有人认为所谓的北极喘息，实际上是由维生素B₁不足引起的。但也有人认为，肌体会在低温下随着产热方式的不同，由碳水化合物型转变为蛋白质脂肪型，节省了维生素B₁的消耗量，表现为血中维生素B₁含量低而尿中排出量高。还有人观察到经历暴寒的动物给予10mg维生素B₂要比只给5mg的存活率高。(www.xing528.com)

可以肯定，维生素C对经历暴寒的机体有保护作用。维生素C可缓和肾上腺对低温的应激反应，使直肠温度下降减慢。猴子试验表明，维生素C 可增强猴的耐寒性，在-20℃给予325mg维生素C猴子的直肠温度下降程度要小于给予25mg者，人体试验结果与之相似。低温环境可使血中维生素C含量水平下降，尿中维生素C排出量减少。有人观察19～25岁的水手，认为寒冷条件下膳食中维生素C供给量应为96.9mg/d。还有一些报道认为，烟酸、维生素B₆与泛酸对机体暴寒也有一定的保护作用。

关于脂溶性维生素在暴寒机体中作用的研究相对少些。Phillips报道，低温下维生素A 的需要量增高，在南极越冬者其体内维生素A的含量水平降低。在低温下，由于日照减少及食物来源的限制，常见维生素D和钙、磷不足，易导致佝偻病、化骨迟缓和骨折愈合障碍等。如上所述，初到北极的人在最初3年内，其血中钙含量水平低于当地土著人。成人、3～17岁儿童和少年，在低温下血液均表现为低钙高磷含量，在冬春季更为明显。低温环境中，由于日照减少还会使血清中维生素D含量下降，如常温下血清中的25—羟基维生素D₃含量为30～40μg/L，而在低温下则降至15～20μg/L。

低温条件下各种维生素的需求量增加，有人估计提高30%～50%。表11-9所示为苏联对寒冷地区居民维生素的推荐量。至于其他维生素需要量，有人建议寒冷地区居民每天应摄入10～15mg泛酸、2～3μg维生素B₁₂、1～2mg叶酸、200～300mg生物素、0.5～1g胆碱、15～20mg维生素E、200～300mg维生素K和5～6g必需不饱和脂肪酸。

表11-9 苏联寒冷地区居民的维生素供给量单位：mg

注：维生素A单位为“μg视黄醇”。

在寒冷地区居民的营养保健上，维生素C具有特殊重要作用。寒冷刺激肾上腺功能亢进出现腺体代偿性肥大，导致维生素C在体组织与体液中含量下降，大剂量的维生素C可缓解这些变化。在营养调查中发现，我国寒冷地区使人体达到维生素C饱和状态所需的数量要比温暖地区明显增多。国外也报道过类似情况，认为北极地区居民血液中维生素C含量显著降低，建议轻体力劳动者维生素C供给量为100mg/d，每日总能量16720kJ者维生素摄入量为150mg，还有人建议维生素C摄入量为200mg/d。美国和加拿大建议在北极工作人员，每日维生素C供给量为500mg。

（四）水与矿物元素

在低温环境中，水与矿物元素的代谢发生着明显的变化。有人报道，工作人员到北极工作的最初3～4个月会出现多尿，一昼夜排尿可达3500mL，其中含氯化物达18g之多，以致血液容积减少、皮肤黏膜干燥，血液中锌、镁、钙和钠含量下降，但血铁与血钾没有变化，血铜甚至稍高。另有报道，在类似于上面的条件下，人体内血浆及血红细胞的钠含量上升，由体内排出的钠量也增多，血红细胞的钾含量会下降。

低温条件下的食盐摄取量应稍提高，否则钠含量不足将使基础代谢水平降低，不利于寒冷条件下机体的能量平衡。寒冷条件下血钙含量偏低，有报道外来人到南北极的最初3年里其血钙水平要低于土著人，已知原因包括膳食不平衡、钙磷比例不适当和以矿物元素贫乏的冰雪为水源等。主要以冰雪为水源的机体也常见碘与氟的缺乏，以致肌体出现甲状腺肿大与龋齿。因此在该类地区对饮用水进行矿物元素的强化是很有必要的。

在寒冷地区常出现矿物元素与微量元素缺乏的现象，应特别注意补充。究其原因主要有以下几方面。

对寒冷地区的调查发现，钙、钠、镁、锌、碘和氟等多种元素不足，但其中最为普遍、应引起特别注意的是钙和钠。由于钙来源不足、日照时间短、维生素D作用受限等诸多因素，会造成寒冷地区的人缺钙现象普遍，佝偻病的发病率有明显的地理气候特征。寒冷地区居民的钠需要量提高，食盐摄入量增多，故我国素有“南甜北咸”的说法。苏联调查北纬72°居民食盐摄入量冬季为（29.6±1.8）g，夏季为（27.3±1.4）g，相当于温带居民摄入量的2倍，但却未见明显的高血压多发。

根据寒冷地区居民对矿物元素与微量元素的需要，除钠供给量应予以提高外，其余元素的供给量是否应与温带地区有所不同，至今尚无一致的意见。至于寒冷地区比较多发的矿物元素与微量元素缺乏症，如佝偻病、骨软化病、甲状腺肿、龋齿、缺铁性贫血、缺锌发育不良等，主要应从食物来源和提高其生物利用率上来解决，也可有目的地适当补充些矿物元素或适宜食用的功能性食品。

（五）具有抗低温功效的典型配料

具有抗低温功效的典型配料，如表11-10所示。

表11-10 具有抗低温功效的典型配料