外军功能性食品与天然活性成分应用分析

导读：长期以来，军用食品设计首先解决高强度活动条件下的能量和营养供给问题。随着作战人员负重增加、持续作战和特殊环境部署等任务增多，各国军事营养研究逐渐关注疲劳恢复、认知保持和环境适应等功能需求。近年来，美军等持续开展任务营养研究，根据不同任务造成的生理负荷选择功能成分，并通过军人试验、特殊环境验证和军粮研制逐步推动研究成果向保障应用转化。

关键词：食药同源，功能食品，天然活性成分，军事效能提升

一、咖啡因：提升持续作业能力的成熟功能成分

持续作业和睡眠不足会直接影响警觉、反应速度和判断能力，因此也是外军军事营养研究较早关注的问题。咖啡因作用时间较快，剂量较容易控制，又能够制成饮料、口香糖等方便食用的形态，使其较早进入军人持续作业研究。

美军针对咖啡因的研究已经延续多年，早期美美国海军特种作战人员相关研究显示，在约72 h睡眠剥夺和高强度训练条件下，200～300 mg咖啡因能够缩短人员瞄准和射击的反应时间，但并未提高射击精度。同期研究还发现，在夜间睡眠不足条件下分次使用咖啡因，可明显提高警戒和心理运动反应能力。这种作用随后在更接近任务环境的试验中得到验证，在一次由31名特种部队人员参加的夜间野外试验中，人员经历约27 h持续清醒，并在夜间分次摄入含200 mg咖啡因的口香糖，安慰剂组观察警戒任务成绩由约77%降至约54%，摄入200 mg含咖啡因口香糖后，人员警戒任务表现下降幅度明显低于安慰剂组，随后6.3 km跑步成绩也优于安慰剂组。

图：咖啡因补充对持续警戒任务表现的影响

经过长期研究和任务应用验证，咖啡因已成为美军任务型营养口粮中的定量功能成分。美军现行《作战人员营养指南》显示，第一打击口粮(FSR)和模块化作战口粮强化包(MORE)已配置多种含咖啡因食品，包括含咖啡因巧克力布丁(每份约含200 mg)、含咖啡因能量棒(每份约含110 mg)、含咖啡因口香糖(每份约含100 mg)等。除此之外，美军还在军粮中加入速溶咖啡，每包咖啡因含量约80～100 mg。

图：美军含咖啡因口香糖

二、乳清蛋白和必需氨基酸：支持高强度训练恢复

长时间负重、力量活动和能量摄入不足容易造成蛋白质分解增加，对持续作战中的力量保持和恢复产生影响。乳清蛋白吸收较快，必需氨基酸(EAA)含量较高，也较容易加工成饮料粉和营养棒，因此成为美军军事营养研究中持续时间较长的一类成分。

2018年，美国陆军对69名参加初始入伍训练的男性士兵开展8周双盲试验，乳清蛋白组每日补充约77 g乳清蛋白，对照组摄入等热量碳水化合物。训练结束后，服用乳清蛋白的士兵的俯卧撑成绩平均高约7次，体脂也大幅减少，但跑步成绩并未出现显著组间差异。相关结果显示，蛋白质补充可以对高训练负荷下的部分力量指标和身体成分产生影响，但这种作用并不会同步体现在所有体能指标上。

美国陆军环境医学研究所(USARIEM)随后把研究重点进一步转向能量不足条件下的蛋白质利用效率。在一项随机交叉试验中，10名受试者分别摄入EAA强化乳清蛋白、等氮普通乳清蛋白和含等量蛋白质的混合膳食。实验结果显示，EAA强化乳清蛋白在运动后能够产生更高的全身净蛋白质平衡，但三种方案之间的肌肉蛋白质合成没有显著差异。研究由此把问题从简单增加蛋白摄入量推进到蛋白质构成和利用效率。

图：美军在挪威进行寒冷天气演习中测试乳清蛋白

实验室结果随后被带入寒区野外训练。USARIEM与挪威方面合作，将高EAA营养棒、能量密集型营养棒和高碳水化合物对照食品用于挪威北部寒区军事训练。2026年进行的8日北极军事训练试验显示，参训人员每天能量消耗约5341 kcal，平均能量缺口约24%，但三组蛋白质摄入均超过1.6 g/kg。在这一条件下，增加EAA密度或提高营养棒能量密度没有进一步改善全身蛋白质平衡。研究人员认为，当总体蛋白质摄入已经较高、能量缺口处于中等水平时，补充食品的宏量营养素构成所产生的额外影响可能有限。

图：美军MRE口粮中的巧克力蛋白粉(含乳清蛋白)

与此同时，乳清蛋白已经进入美军的军粮配方中。美国国防后勤局发布的2026版MRE菜单显示，美军第2、4、11、14、15、23号等多个菜单配有巧克力蛋白饮料粉末。其中普通巧克力型饮料粉中乳清蛋白分离物占配方质量的12.05%，另含4.38%的酪蛋白酸钠;巧克力榛子型中的乳清蛋白分离物比例为13.30%。每袋产品净重71 g，蛋白质含量不低于16%。这表明，乳清蛋白已经作为军粮食品的蛋白质原料进入标准化保障体系，而EAA强化等进一步功能化设计仍在结合不同任务环境持续验证。

三、甜菜根汁：面向负重机动和特殊环境适应

随着现代单兵携行装备逐渐增加，长距离负重机动成为影响持续作战能力的重要因素，甜菜根汁逐渐成为军事人员运动营养干预研究关注对象。其主要功能成分为膳食硝酸盐，进入人体后可经硝酸盐—亚硝酸盐—一氧化氮途径提高一氧化氮可利用性，对血流调节、肌肉供氧和运动过程中能量利用产生影响。与单纯增加能量摄入相比，甜菜根汁可改善单位体能消耗条件下的工作效率。

图：甜菜根

2023年，美国弗吉尼亚军事学院组织10名男性军校学员进行交叉试验。受试者连续6天每天饮用140 mL甜菜根汁，对应硝酸盐摄入量约为12.8 mmol，随后携带相当于体重55%的负荷行进45 min，并完成1.6 km计时运动。服用安慰剂组平均完成时间为809.8 s，而饮用甜菜根汁的学员平均完成时间为770.9 s，相比安慰剂组缩短约39 s。研究人员称，这可能是由于甜菜根汁中的硝酸盐可减轻呼吸肌疲劳所致。

图：甜菜根汁组(BRJ)在1.6千米跑步测试中用时更少

英国军方也在高原军事远征环境中开展过甜菜根汁干预研究。2021年，参加“RAF 100 Himalayan Venture 18”喜马拉雅高原远征的22名英国军方人员接受了甜菜根汁补充试验。结果显示，在海拔4800 m条件下，对照组体适能水平和运动后心率恢复均出现明显下降，而甜菜根汁组未出现同等程度的恶化。2024年针对现役军人营养补充的系统综述研究据此认为，甜菜根汁可能有助于减轻高海拔环境下的体能下降，并维持运动后的心率恢复能力。

2025年，美国国防部“人体表现资源中心”(HPRC)下属的“军事人员膳食补充剂安全行动”(OPSS)相关更新提到：“目前，许多运动员和作战人员正在使用甜菜根汁作为一氧化氮来源”。因此，甜菜根汁已经积累了一定的军人群体证据，并显示出在重负荷机动和高海拔活动中的应用潜力，但与咖啡因相比，其在复杂军事任务中的稳定效果仍需要进一步验证。

四、牛至：植物活性成分在军事营养中的探索

牛至是唇形科牛至属的一种植物，含有多种酚类和黄酮类活性物质，具有抗氧化能力，其军事研究目前主要集中在高强度活动后的损伤和氧化应激指标。

图：牛至

2022年，伊朗陆军开展的一项随机对照试验选取24名男性士兵，在完成陆军战备体能测试后立即给予500 mg牛至制剂或安慰剂，并连续检测肌酸激酶、乳酸脱氢酶、丙二醛及多项抗氧化指标。在测试完成60 min和120 min时，两组多项指标出现显著差异，牛至组肌肉损伤和氧化应激相关指标相对较低，抗氧化能力指标有所提高。

美军现行《作战人员营养指南》将牛至与芹菜、欧芹、百里香等列为黄酮类植物营养素中黄酮的食物来源。但与咖啡因等任务型功能成分存在明显差异，牛至粉末多作为调味料纳入美军牛肉大麦汤、牛肉面汤等配方中。

五、对我军军事营养开发的启示

外军经验显示，天然活性成分从发现潜在功能到真正进入军队保障体系，中间需要经历较长的验证过程，对我军在未来军事营养开发中建议如下：

一是强化任务导向的循证研究体系。优先筛选具有明确作用机制与人体证据的成分，开展以现役军人为受试对象的随机对照或交叉试验。以军事任务为背景，针对军人的体能、认知、恢复与任务能力改善情况，明确剂量-反应关系。

二是推进天然活性成分的标准化与口粮集成。我军已在抗疲劳、抗缺氧、抗辐射等功能食品方面积累一定基础，下一步应重点将经过验证的成分以稳定、便携、适口形式纳入单兵口粮或模块化补充包，实现“日常保障+任务强化”的分层供给。

三是注重本土资源与军民融合转化。我国食药同源物质资源丰富，可在循证实验下与国际成熟成分互补，针对高原低氧、寒冷、远海等我军特色需求开展原创研究。通过军民通用特种功能营养食品相关标准建设，加速科研成果向野战食品、特需补充剂的转化落地。(来源：北京蓝德信息科技有限公司)

参考文献：

1、McLellan TM, Kamimori GH, Voss DM, et al. Caffeine maintains vigilance and improves run times during night operations for Special Forces. Aviat Space Environ Med. 2005;76(7):647-654.

2、Human Performance Resources by CHAMP. Mission nutrition for combat effectiveness. Warfighter Nutrition Guide [Internet]. Uniformed Services University. Available from: https://www.hprc-online.org/nutrition/warfighter-nutrition-guide/11-mission-nutrition-combat-effectiveness

3、McAdam JS, McGinnis KD, Beck DT, et al. Effect of whey protein supplementation on physical performance and body composition in Army initial entry training soldiers. Nutrients. 2018;10(9):1248.

4、Gwin JA, Church DD, Hatch-McChesney A, et al. Essential amino acid-enriched whey enhances post-exercise whole-body protein balance during energy deficit more than iso-nitrogenous whey or a mixed-macronutrient meal. J Int Soc Sports Nutr. 2021;18:4.

5、Bordonie NC, et al. Dietary nitrate supplementation enhances heavy load carriage performance in military cadets. Eur J Appl Physiol. 2023;123(1):91-102.

6、Marshall AR, et al. Marching to the beet: The effect of dietary nitrate supplementation on high altitude exercise performance and adaptation during a military trekking expedition. Nitric Oxide. 2021;113-114:70-77.

7、Harlow J, Blodgett K, Stedman J, Pojednic R. Dietary supplementation on physical performance and recovery in active-duty military personnel: A systematic review of randomized and quasi-experimental controlled trials. Nutrients. 2024;16(16):2746.

8、Human Performance Resources by CHAMP. Sustaining health for the long-term Warfighter. Warfighter Nutrition Guide [Internet]. Uniformed Services University. Available from: https://www.hprc-online.org/nutrition/warfighter-nutrition-guide/16-sustaining-health-long-term-warfighter