一般将海拔超过3000m以上的地区称为高原，它占地球陆地总面积的5%左右。我国高原约占全国陆地总面积的16%，其中青藏高原是世界上最大的高原，素有“世界屋脊”之称，耸立其中的珠穆朗玛峰海拔8848.13m，为世界第一高峰。我国高原人口约有1000万人。由于高原往往是军事、旅游、体育、科研、医学和经济的重要地区，常年有大量的人群居住和工作，因此抗缺氧功能性食品的研究显得很有价值。
一、缺氧对人体健康的影响
由于地势与地理位置的特殊性，高原具有大气压与氧分压低、沸点低、气温低、温度低、太阳辐射与电离辐射强、气流快等特点。高原的这些特殊气候对动植物和人体都会产生影响，其中温湿度与气流等对植物影响较大，而大气压与氧分压低（缺氧）对人体影响明显。
人在高原，首先由于大气中氧分压低，导致肺泡氧分压与血氧饱和度降低，组织细胞不能从血液中获得充足的氧进行正常氧化代谢。而人体正常的生命活动靠氧化产生的能量来维持，如果体内氧供应不足，氧化代谢受阻，能量耗竭，生命活动就会停止。人在高原受缺氧的影响是持续不间断的，不因季节、昼夜、性别、年龄等因素的不同而有明显差别。因此，人进入高原后，每时每刻都受到缺氧的影响，因海拔高度和个体对氧敏感性等方面的差异，会出现不同程度的缺氧反应。
根据人体对缺氧的生理耐受程度，可将高原分为无反应区（3000m以下）、代偿区（3000～4500m）、障碍区（4500～6000m）、危险区（6000～7000m）和休克致死区（7000m以上）。一般进入4000m以上高原地区时，血氧饱和度低于80%，就会出现缺氧症状。在急性缺氧期（初入高原头2周内），主要出现神经（头晕、头痛、失眠或昏迷）、心肺（心悸或气促）、胃肠（恶心、呕吐、食欲下降、腹胀或腹泻）症状及周身无力等。在慢性缺氧时（进入高原数周、数年或长期居住者），主要发生血压异常（高血压或低血压）、红细胞增多症、心脏肥大和指甲凹陷等。
二、耐缺氧功能性食品的开发
初入高原，消化功能受到影响，人体会出现胃张力降低、饥饿收缩减少现象。膳食后胃蠕动减弱，幽门括约肌收缩，胃排空时间延长，消化液分泌量减少，食欲和口渴感下降。各种营养素和饮水量减少，不能满足生理的需要，如表11-4所示。
表11-4 高原对营养素摄入量的影响
（一）能量
人体在高原地区，不论是基础代谢、休息还是运动其能量消耗都高于平原，这是因为：
①气温每降低10℃（参考标准温度为10℃）能量需增加3%～5%才能维持平衡；
②呼吸加快导致失热增加，估计高原（4540m）产热量的21.0%是从呼吸中丢失的，比平原丢失的18.3%要多；
③基础代谢率增高，能量消耗增多；
④衣着笨重，山路崎岖难行，重体力劳动时能量消耗可增加6.9%～25.0%。
动物试验结果也表明，在缺氧环境摄取足够的能量，对维持体重与氮平衡十分重要。在高原地区的能量推荐量标准如表11-5所示。
表11-5 高原体力劳动者的营养素推荐量
注：在膳食总能量中，蛋白质占10%～15%，脂肪20%～25%，碳水化合物60%～75%。
（二）碳水化合物
高碳水化合物能提高抗急性缺氧的耐力。碳水化合物有利于肺部气体交换、肺泡与动脉O2分压的增高和血氧饱和度的增大。高碳水化合物提高缺氧耐力的作用，可概括为：
①增加肺通气量和弥散度；
②提高动脉O2分压和血氧饱和度，加速氧的传递能力；
③改善脑功能；
④提高工作能力；
⑤减轻缺氧反应程度，减少高原病发病率。
碳水化合物提高缺氧耐力的原因，主要是：
①碳水化合物所含氧原子多于脂肪、蛋白质；
②消耗等量氧时碳水化合物产生的能量高于脂肪和蛋白质，1000mL氧产生能量碳水化合物为21.11kJ，脂肪为20.36kJ，蛋白质为18.73kJ；
③碳水化合物的呼吸熵为1，脂肪为0.7，蛋白质为0.8，碳水化合物能产生较多的CO2，有利于纠正碱血症；
④利于肌糖原的合成与能量的储备供给。(www.xing528.com)
动物试验表明，在低海拔时，高蛋白膳食的功效与体重增长，均优于高碳水化合物与高脂肪膳食；但在高海拔地区，碳水化合物膳食则优于高蛋白与高脂肪膳食。从高原人体营养调查结果来看，蛋白质为10%～13%、脂肪为11.1%～43.0%、碳水化合物为44%～77.8%以及能量12540～22320kJ，尽管三大营养素的比例相差较大，但都能在高原地区从事正常的劳动和生活。
（三）蛋白质
缺氧时蛋白质代谢主要表现为氮的摄入量减少、蛋白质和氨基酸分解代谢加强、氮的排出量增加、蛋白质合成率下降、血清必需氨基酸与非必需氨基酸比值下降等。
在急性缺氧时高蛋白膳食能降低动物对缺氧的耐力，并破坏高级神经活动，但在人体尚缺乏研究。在海拔3460m时用半合成饲料麦胶蛋白饲养大鼠14d，发现组织中酶活力下降、有氧代谢受到影响、血液中乳酸含量和乳酸与丙酮酸比值升高。由于麦胶蛋白缺乏赖氨酸、蛋氨酸和苏氨酸等，因此，这些必需氨基酸是否与缺氧耐力有关尚不清楚。
（四）脂肪
高脂肪膳食使肌体对急性缺氧的适应不利。在常压时人体注射脂肪乳化液（15%棉籽油500mL），可以降低血氧饱和度；如果注射脂肪乳化液的同时吸入40%氧，则血氧饱和度可恢复到注射前水平。因此，脂肪乳化液可影响肺的弥散功能。狗于3600m低压舱静脉注射脂肪乳化液（1g/kg体重），也可看到动脉血氧含量与血氧容量下降的现象，这可能是因为脂肪覆盖红细胞表面影响血红蛋白和氧的结合与携带的原因。
通过提高脂肪的百分比来增加膳食能量，并对居住在不同高度4个月的青年士兵进行了脂肪利用率的观察，结果表明在海拔3500m高度处脂肪占能量的37%，在海拔4700m高度处脂肪占能量的47%时，脂肪的消化吸收与利用良好，尿中未出现酮体。此外，在海拔3500m高度处长达4周和在海拔4700m高度处进食长达3周的高脂肪膳食，也未出现大便异常情况。但在海拔5700m高原观察到，当膳食中脂肪量增加时，因脂肪消化吸收不良可出现脂肪粪便。
（五）维生素
维生素对人体的抗缺氧作用研究很少，效果也不够明显。在高原人体试验中，有人曾用：
①促合成代谢激素与多种维生素：每日6粒，每粒含3mg 1—甲雄烯醇酮醋酸酯、10mg维生素B1、2mg维生素B2、10mg维生素B6、10μg维生素B12、10mg泛酸钙、15mg烟酸镁、50mg维生素C和50mg L—胱氨酸；
②多种维生素：每日6粒，每粒含10mg维生素B1、2mg维生素B2、10mg维生素B6、10μg维生素B12、10mg泛酸钙、15mg烟酸镁和50mg维生素C；
③小牛血去蛋白提取物：10mL静脉注射，每日一次。
分别在海平面、海拔2700m、海拔4300m和海拔6200m采用症状学与实验室检查（测体力、血液流变、反射描记和心电等）方法进行了35d抗缺氧效果观察。结果发现：
①促合成代谢激素能增加红细胞与血红蛋白含量，提高体力；
②小牛血去蛋白提取物提高体力效果明显，有促进缺氧适应作用；
③未发现补充多种维生素提高缺氧耐力的效果。
通过对海拔4800m高原成年男子维生素需要量的研究表明，供给1050～1500μg视黄醇、2～2.5mg维生素B1、1.5～2mg维生素B2和75～100mg维生素C较为适宜。如表11-6所示，有人对4种与10种高低剂量的复合维生素进行观察，结果表明10种高剂量复合维生素对增强体力、减少尿中乳酸排出量和改善心脏功能都有较好的作用。由此可见，高原维生素的需要量有增加的趋势。
表11-6 维生素供给量及其功效
注：①4种维生素是：维生素A 1050μg，维生素B12mg，维生素B21.5mg和维生素C 75mg。
②10种维生素是：维生素A 1800μg、维生素B120mg、维生素B22mg、维生素C 300mg、烟酸20mg、维生素B65mg、泛酸钙5mg、维生素E 60mg、潘氨酸50mg和黄酮类50mg。
③10种维生素是：维生素A 1350μg、维生素B15mg、维生素B22mg、维生素C 100mg、烟酸10mg、维生素B65mg，泛酸钙5mg、维生素E 30mg、潘氨酸15mg和黄酮类25mg。
（六）水与矿物元素
高原空气干燥，水的表面张力减小和肺的通气量增大，所以每天人体的失水较多。据我国1960—1961年珠穆朗玛峰登山观察，在海拔5800m高度处，人每日水的出入量比平原多30%，呼吸失水增加3～4倍（1200～1700mL/d），为维持尿排出量在1000～1500mL以使代谢产物排出体外，人体每日至少应饮水3000～4000mL，如维持体液平衡则需摄水约5000mL。但初入高原的人，常无口渴感而不愿饮水，所以初期失水对人体是一种威胁，应引起重视。在剧烈登山运动中，每4h应饮水1000mL。久居高原适应以后，饮水量可以与平原相同。
进入高原后，人体促红细胞生成素（Erythropoietin）分泌量增加，造血机能亢进，红细胞增加，有利于肌体对氧的运输和对缺氧的适应。铁是血红蛋白的重要成分，所以铁的供给量应当充足。一般认为，如体内铁的储备正常，每日膳食供给10～15mg铁即可满足高原人体的需要，但高原妇女铁的供给量应比平原适当增加。
（七）具有耐缺氧功效的典型配料
具有耐缺氧功效的典型配料，如表11-7所示。
表11-7 具有耐缺氧功效的典型配料
续表
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