热源质

航天食品中供给机体能量的营养素主要是碳水化物、脂肪和蛋白质，统称“热源物质”。在体内，一部分热源质在氧化过程中供给机体维持体温和生理功能活动所需要的能量； 一部分被用于组织细胞的新陈代谢，或以脂肪、糖元形式贮存。
航天员在飞行中一般都有尿氮排出量增加现象，蛋白质代谢呈负氮平衡。航天员较长时间在狭小飞船座舱中生活可致血液尿素氮含量升高，无脂体重下降，并有某些骨胳肌退化现象。在地面为模拟失重而进行的卧床实验中也观察到类似现象。产生负氮平衡的原因主要与失重和航天员在狭小环境中的活动量受限制、肌组织蛋白质的分解代谢大于合成代谢有关。此外，航天员在航天过程中精神紧张和昼夜作息制度的改变也有一定影响。
短时间航天飞行，食物蛋白质供给量对航天员健康没有多大影响。即使飞行时间较长，也有学者认为每日每公斤体重0.5g优质蛋白质(占食物总热量的7～8%) 已能满足人体代谢需要。有的学者认为，航天员最少应维持飞行前的摄入量，适当地提高蛋白质的供给量有助于提高航天员对飞行环境的适应能力。苏联学者根据在模拟舱内进行的实验结果认为，航天员的蛋白质供给量应为每天每公斤体重1.5g。Calloway (1971)指出，在极端条件下，航天食品中不同热源质所占食物总热量百分比的允许变动范围相当大(表1)，但以接近航天员平时所习惯的膳食，按正常地面的供给量标准(蛋白质占食物总热量15%; 脂肪，35%; 碳水化物，50%)最为理想。

表1 极端条件下航天食品的热源质配分

膳食性质	使用条件	占总热量的百分比
		蛋白质	脂肪	碳水化物
高蛋白 高脂肪 高碳水化物	生物法再生食品 携带高热量食品 化学法合成食品	50 15 8	40 75 2	10 10 90

据Calloway D H (1971) 资料整理
航天员所携带装备的重量和体积有严格限制，其在飞船座舱中的生活环境条件全靠生命保证系统调节控制，而热源质的配分又与食物的重量、体积、代谢耗氧量、二氧化碳生成量以及水的代谢平衡等有直接关系。故在确定蛋白质、脂肪和碳水化物的供给量标准时，不仅要根据航天员物质代谢的需要和饮食习惯，而且需要考虑不同热源质的能量代谢特征(表2)。
由表2可见，当供给机体的热量保持一定时，按食物的重量和体积计算，使用脂肪最经济；从气体代谢角度考虑，高碳水化物食物可以节省氧气的消耗，高脂肪食物所生成的二氧化碳量最少； 在饮水供给量受限制的条件下，使用高碳水化物食物最有利，高蛋白食物最为不利。高蛋白食物不仅氧化生成水少，而且把蛋白质代谢产生的废物排出体外还需要大量的水，每克尿素氮约需要60ml的水才能排出体外。因此，在对航天食品的重量和体积有严格限制的情况下，使用高脂肪膳食是有道理的。但饮食习惯不同的人对高脂肪膳食的耐受性差别很大，习惯于高碳水化物膳食的人改用每天脂肪含量在150克以上的膳食时，往往有恶心、头痛、腹泻等症状，并且有酮尿出现。高脂肪膳食（特别是饱和脂肪酸和胆固醇）对航天员的心血管系统及肝脏不利，而且能使钙、磷的吸收率降低，骨盐的贮存量减少，红细胞的破坏加速。在可能的情况下，应注意提高碳水化物供给量，限制脂肪用量。美国和苏联航天口粮的热量和热源质供给量标准见表3。

表2 热源质的能量代谢特征

项 目	蛋白质	脂肪	碳水化物
每克产生的代谢热量(kcal) 密 度(g/ml) 每厘米3产生的代谢热量(kcal) 每克代谢耗氧量(g) 每克代谢生成CO2量(g) 每克代谢生成水(ml) 供给机体1000kcal热量	4.1 1.3 5.3 1.38 1.53 0.41	9.3 0.9 8.4 2.88 2.80 1.07	4.1 1.5 6.2 1.18 1.63 0.60
参与代谢的量(g) 耗氧量 (g) 生成CO2量 (g) 代谢生成水 (ml) 呼吸商：	244 336 373 100	107 310 301 115	244 289 398 146
按体积计算 按重量计算 消耗1升氧所产生的热量(kcal)	0.81 1.11 4.5	0.71 0.97 4.6	1.00 1.38 5.2

据Consolazio C F (1963)
美国天空实验室和苏联礼炮号轨道站航天员的进食量每人每天平均都在3100kcal左右，高于以往的航天员热能供给量标准，与航天员舱内活动量加大直接有关。天空实验室航天员飞行中的蛋白质摄入量与飞行前基本相同，平均每人每天114g，约占食物总热量的16%，但减少了脂肪的使用量，增加了碳水化物。脂肪约占总热量的27%，碳水化物占总热量的57%。

表3 美国和苏联航天口粮的热量和热源质配比

口粮型号	热量 (kcal)	蛋白质		脂 肪		碳水化物
		(g)	(%)	(g)	(%)	(g)	(%)
美国
水星号 双子星座 阿波罗	2500 2500 2800	97 103 116	16 17 17	110 88 100	41 32 32	262 310 340	43 51 51
苏联
东方号 上升号* 联盟号	2800 3600 2800	100 150 139	15 17 20	118 130 88	40 34 30	308 430 345	45 49 50

*有舱外活动时的供给量标准