基于辯證營養學的營養與健康系統構建

孫君社，王民敬，郭力城，蘇鳳哲，裴海生，郭曉暉

（1.農業農村部規劃設計研究院，北京100125；2.中國留學人才發展基金會國際健康食品工程研究院，北京100006；3.北京市通州區中西醫結合醫院，北京101199；4.中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京100083）

0 引言

當前，中國人均GDP超越1萬美元，國民膳食營養與健康觀念已從“吃飽”、“吃好”到“吃對”轉變，現代飲食正逐步從滿足人們基本營養和風味屬性走向安全、營養和健康三大要素并存[1-3]。

中醫食療學和現代營養學為人類營養健康積累了寶貴經驗和科學依據[4-5]，但是中醫食療學與現代營養學交叉融合卻處于起步階段[6]。當前中國關于食物營養數據庫的建設關注食物基本營養成分層面，例如目前已發布的《2018中國食物成分表標準版》[7]，中國居民營養與健康狀況調查/監測數據庫[8]，初步探索了指導居民健康飲食的高階證據[9]。在平衡模型構建方面，構建了中國居民膳食平衡寶塔模型[10]，定量給出了運動與食物搭配方案。

隨著現代科學技術的發展，不同學科融合創新發展是大勢所趨。以“立足國學、走向科學”為指導，以全民健康為目標，擴展方法與手段，在中醫食療學和現代營養學基礎上，本文嘗試提出了辯證營養學，并以此為指導提出了新的健康食品工程學科體系，引領健康食品產業創新發展和國民營養健康消費升級，為全民健康提供科學膳食指導，為中國全面建成小康社會打下堅實健康基礎。

1 辯證營養學

1.1概 念

1.1.1 定 義

辯證營養學是以第18屆國際營養學大會提出的“新營養學”[11]為研究方向，以中醫食療學[12]和現代營養學[13]為基礎，探討食物營養、人類體質及其辯證關系，采用辯證、系統的科學方式，依照整體、全面、平衡的營養學觀點，與傳統中醫食療中食物的食性、食味等結合，構建適應中國社會，對接中國國民飲食特點、體質分類、健康狀況的系統學科體系。辯證營養學符合新營養學的定義和概念，強調多學科交叉融合，是營養學、生物學、社會學、人文學等為一體的集成學科。

辯證營養學與食品營養學[14]、人體或臨床營養學[15]相比，食品營養學是以食品原料角度的視角，人體營養學是以體質本身的視角，而辯證營養學將二者結合，既考慮食物營養，也考慮人體營養的需求，更考慮二者的平衡。

1.1.2 內涵與宗旨

辯證營養學是以辯證、精準、平衡為學科內涵與宗旨。

辯證是理論方法。辯證，即哲學術語中的二元辯證法，強調任何事物都具備兩面性，且事物的兩面形成對立統一的關系?，F代營養學，主要通過實驗研究人體營養素含量的特定生理狀態，局部或整體具有的特定癥狀，強調獨立性。中醫理論中的“辨證論治”將人體特定的內或外在條件下的生理或病理統一概括為“證”，強調統一性。獨立性和統一性本身就是二元論中的對立統一關系，辯證營養學中的辯證思想就源于此，既包含現代營養學中的元素論、分解論思想，亦包含中醫養生學中周易、道儒等系統論思想。這種辯證思想的具體表現，可以通過對營養和人體的多重辯證關系表達，簡單劃分為3種關系，即營養與營養之間的辯證、個體與個體之間的辯證、營養與個體之間的辯證。營養與營養之間的辯證，即營養或食物之間的配伍組合；個體與個體之間的辯證，即個體間對營養反應的差異化表現；營養與個體之間的辯證，即不同營養對不同個體的區別作用。辯證營養學中“營養”的含義為廣義的營養，即食物中對人體起到有益健康作用的單一或復合成分，都規定為“營養”，而不僅僅是營養學中營養素的概念。

精準是技術手段。精準醫療的概念是將個人基因、環境與生活習慣差異考慮在內的疾病預防與處置的新興方法。而辯證營養學中的精準，區別于精準醫療，主要體現為一種技術手段的支撐。即運用現代組學等前瞻技術，對人群個體進行區分，實施最適合最需要的營養方案，以達到預防疾病，保持健康的作用。精準實施的前提是對以上3種辯證關系的正確認識，即無辯證，不精準。辯證精準實施，不僅是對人群與特定疾病類型進行生物標記物的分析與鑒定、驗證與應用，更重要的是促進生物信息與大數據科學的交叉應用，從而將營養與個體間的3種辯證關系，精確轉化為人體亞健康的原因和改善靶點。

平衡是動態轉化。平衡是人體健康的最高表現形式，這是任何文化下的醫學都積極承認的觀點。廣義的平衡觀包含物質觀、質能觀、時空觀、宇宙觀等一般平衡理論，其基本思想為“天道自衡”，是對事物運行規律的認識論和方法論。人體生物學體系內的平衡觀，可以歸納為循環平衡、自我平衡和對稱平衡。循環平衡是人體在營養吸收過程中機體經過“平衡→不平衡→新平衡→…”的循環過程中；自我平衡是在“平衡→不平衡→新平衡”循環中，當營養吸收處在不平衡時，機體對營養的吸收總是在自我趨于平衡；對稱平衡把營養吸收過程中的對稱看成動態的非線性過程，是從不對稱向對稱轉化的動態平衡過程，是對客觀事物本質的具體反映。這三大理論基本詮釋了人體生理過程中的所有發展和變化。但其過于宏觀的平衡觀牽涉了極為復雜的生化反應，是現在分子生物學乃至各種組學都難以解釋的變化規律。辯證營養學中的平衡觀，將范圍界定在營養和人體間的相互作用，稱為綜合平衡。綜合平衡與否的判斷標準即人體是否處于亞健康狀態，平衡為健康，不平衡為亞健康或不健康。綜合平衡包含一系列次級平衡，次級平衡建立與其對應的營養改善機制和方案，通過調節多重平衡系統，使身體各組織器官功能處于最佳平衡態，與內外環境保持統一態。

1.2 研究方法

中醫認為，脾胃是氣血（營養）生化之源，食物經食管入胃后，消化和吸收均依賴于脾的運化功能，才能將水谷化為精微，轉化為氣血，又在其他臟器的協助下將能量布散至全身[16]。辯證營養學吸取中醫脾胃運化及升降學說的精髓，結合現代營養學、營養基因組學、分子代謝組學、胃腸宏基因組學等前沿研究成果，采用辯證、系統的科學方法，以辯證、精準、平衡為宗旨，辯證為法、精準為技、平衡為目，以食物與營養體質的動態轉化實現人類的營養健康。辯證營養學系統構建示意圖見圖1。

圖1 辯證營養學系統構建示意圖Fig.1 Diagram of dialectical nutrition system construction

2 營養與健康工程體系構建

在辯證營養學指導下，采用現代科學技術手段，探討健康食品工程體系、營養體質工程體系，探索健康食品與營養體質數據共享交換、轉化平衡模型，集成形成營養與健康系統工程體系，見圖2。

圖2 營養與健康工程體系構建示意圖Fig.2 Diagram of nutrition and health engineering system construction

2.1 健康食品工程體系

2.1.1 健康食品標準體系

健康食品是以辯證營養學為指導的具有安全、營養及特定或普適性的健康等屬性，能夠保持或改善營養平衡，提高人體健康水平的食品。健康食品分為地道食材、強化食品和特殊食品三大類。健康食品標準體系是規范健康食品的生產、加工過程的管理性或技術性規定等，包含健康食品通則、具體品種生產過程標準體系和產品質量標準體系。

2.1.2 健康食品工程體系

在健康食品標準體系基礎上，建立從田頭到餐桌全鏈條的健康食品生產工程體系，包括“三位一體”（集成生產標準、組織管理、質量安全）的現代健康食品原料生產工程[17-19]、基于四屬性（原料價值、低碳加工、產業生態、產品市場）的健康食品加工模式[20]、基于“四創新”（科技創新、產業創新、管理創新、市場創新）的健康食品產業升級模式[21]。

在生產工程體系基礎上，提煉形成健康食品六屬性，即種質、產地、加工、營養、功能、偏性。種質屬性，是生物體親代傳遞給子代的遺傳物質，指標包括種質資源、繁育工藝、物質消耗等[17-18]。產地屬性，突出健康食品原料生產的地道性，涉及產區相對歷史（文化）、生態適宜性、種植標準、質量安全、組織管理等，指標包括產區相對歷史、生態適宜性（土壤、空氣、水、維度、海拔、負氧離子等）、種植標準、質量安全、組織管理等[17-19]。加工屬性，與偏性屬性關聯大，指標包括可加工性、低碳技術利用率[20]、有效成分得率、抗營養物質去除率等[18]。營養屬性，考慮人體必需六大營養物質，指標包括碳水化合物（糖類）、脂類、蛋白質、維生素、水和無機鹽（礦物質）。功能屬性，是指能夠通過激活酶的活性或其他途徑調節人體機能的物質，指標包括維生素類、多酚類化合物、生物多糖類、膳食纖維類、皂苷類、三萜酸類等[22]。偏性屬性，中醫所說的“四氣五味”，指標包括食物的寒熱溫良四性和酸甘苦辛咸五味。

運用現代檢測方法，通過對健康食品六大屬性指標研究分析，綜合運用主成分分析、模糊評價等方法，建立不同區域、不同品種、不同年份的健康食品綜合評價體系，基于空間數據庫技術建立統一的時空編碼體系，構建健康食品數據庫，見圖3。

圖3 健康食品工程體系構建示意圖Fig.3 Diagram of healthy food engineering system construction

2.1.3 案例分析

以黃精為例解釋健康食品六屬性。黃精是中國傳統的藥食同源中藥材，從健康食品開發角度，黃精六屬性如下：1）種質屬性。由于黃精生品含有黏液質等刺激成分，生用會有麻舌感，且刺激喉嚨，不同種間黃精黏液質的含量對比為滇黃精＞多花黃精＞雞頭黃精，雞頭黃精更適宜健康食品開發。2）產地屬性。黃精不同區域不同品種功效成分有差異，隨著黃精人工栽培面積逐步擴大，種植標準、組織管理、質量安全等要求越來越高。3）加工屬性。通過黃精九蒸九制炮制、物理生物限制性水解低碳技術，增強了黃精功效、去除胰蛋白酶抑制劑、脂肪氧化酶等抗營養物質，降低了毒性。4）營養屬性。包括糖類、蛋白質、脂肪、礦物質、維生素等。5）功能屬性。包括黃精多糖、甾體皂苷、黃酮、木脂素、生物堿、蒽醌、揮發油等，其中多糖和甾體皂苷類為黃精主要成分。6）偏性屬性。黃精性味甘平，入脾、肺、腎三經，有滋陰潤肺、補腎強身、益脾養血的作用。已開發的黃精健康食品包括黃精口服液（滋陰補腎、助眠等）、黃精壓片糖果（補腎壯陽等）、黃精酒（補脾益氣、烏須發、延年益壽）、黃精丸（補氣養血）、黃精養生茶等；已開發的黃精休閑食品包括黃精餅干、面包、糖果片、飲料、脆片、果脯、果凍等。

2.2 營養體質工程體系

2.2.1 營養體質影響因素

營養體質與人體的健康狀況密切相關，人體的亞健康狀態是由于自身的病理體質的存在，從健康到亞健康再到疾病的過渡，關鍵是營養體質的改變。營養體質是人類與自然環境、社會環境相適應的人體特征，是以先天稟賦（營養基因）及后天獲得為基礎所形成的基礎代謝、腸胃宏基因、情志力、免疫力和機體運化能力等方面相對穩定的、綜合的固有特質，決定著某些疾病的易感性和發展的傾向性[23]。

營養基因是研究特定的營養物質或分子與基因表達間的直接相互作用，以此可以選擇性地指導代謝朝著某一特定功能的方向進行。營養基因約有140～200萬個單核苷酸多態性，其中6萬多個存在于外顯子中，是人體對營養素需求及產生反應差異的重要分子基礎，基因組營養學的關鍵作用之一在于探討特殊基因多態性和營養素個體化反應之間的聯系?；A代謝與人的性別、年齡、身高、體質量等因素有關，反映了一個人內在的代謝狀態。胃腸宏基因與各種病密切相關，其指標包括物種豐度、樣本聚類，表達差異等；情志力（或情緒）是當人的內在需要和外部刺激出現不同時，個體基于不同的認知評價所出現的主觀感受及伴隨的一系列生理反應。不良情緒或負面情緒會造成或誘發各種疾病[24-25]。免疫力是機體對疾病的抵抗力，是免疫系統根據免疫識別而發揮的作用。機體運化能力是從中醫的角度來講的，脾主運化，若是脾的運化不利，食物的營養就不易吸收，人自然瘦弱，這多為脾虛所致，運化不利的是營養，這種情況需要健脾益氣，增強營養吸收能力。營養基因決定了個體的情志力、免疫力和運化力等因素，在以上因素確定的情況下，個體腸胃宏基因也會處于相對的微生態平衡[26-27]。

2.2.2 營養體質工程體系

根據中醫脾胃運化及升降學說，統籌考慮情志力、免疫力，結合基因組學、營養組學、分子代謝組學、腸胃宏基因組學等現代化研究手段，對人體營養吸收代謝過程進行系統研究，通過其指標分析，構建人類營養體質指標體系。

根據營養代謝過程指標（營養與毒素、食物不耐受、影響營養吸收基因、尿有機酸、血清同型同性半胱氨酸、腸胃宏基因等檢測指標），通過大量的典型樣本調查分析，對營養體質狀況進行綜合評價，歸納總結出辯證營養學指導下的不同年齡、不同種族人群的營養體質指標，基于空間數據庫技術建立統一的時空編碼體系，構建營養體質數據庫，見圖4。

圖4 營養體質工程體系構建示意圖Fig.4 Diagram of nutritional constitution engineering system construction

2.3 平衡模型構建

通過健康食品中各類營養物質與人體中所需要的物質元素（微量、宏量）之間建立最佳的對應補充關系，構建健康食品與營養體質多維度（時間、空間）的動態網狀平衡模型，綜合平衡下不斷有次級平衡補充。

針對健康食品、營養體質等數據的動態變化屬性，基于大數據和云計算技術研制健康食品和營養體質數據的大數據特性和動態更新機制，探索數據共享交換、模型評價修正、健康營養評價等應用模式，結合平衡模型驗證食品營養數據與人體健康數據的關聯性，用于指導膳食調節。

3 支撐保障體系

支撐保障體系包括人才、科技、產業、資本等四大支撐保障體系。

3.1 人才支撐體系

建立辯證營養學及營養與健康工程學科體系，與高校、企業開展一體化合作新模式，探索產教融合模式[28]，建立人才培養體系，開展科技創新和產業創新。

3.2 科技創新體系

科技創新是科學創新和技術創新的融合體。科學創新是技術創新的基礎,技術創新是科學創新在生產中的實際應用?？萍紕撔率墙】凳称樊a業升級的核心和前提，是產業創新的基礎，是產業關鍵點創新。

3.3 產業創新體系

產業創新是健康食品加工產業的某個環節的創新經過傳導和波及效應影響到相關產業或環節，進而提升整個產業系統創新水平[21]。產業創新是科技創新的應用，是產業鏈系統創新。通過人才、科技、資本等核心要素，促進產業可持續健康發展，建立產業基金支持科技創新等。

3.4 資本助力體系

多種途徑引導資本支持科技創新和產業發展模式，利用公益基金吸引企業資助以及風險資本，對接科技創新體系，突破行業發展共性關鍵技術難題。

4 結論與展望

1）以“立足國學、走向科學”為指導，在中醫食療學和現代營養學基礎上，本文嘗試提出了辯證營養學。以辯證、精準、平衡為宗旨，辯證為法、精準為技、平衡為目，以食物與營養體質的動態轉化實現人類的營養健康。

2）在辯證營養學指導下，探討構建基于六屬性（種質、產地、加工、營養、功能、偏性）的健康食品工程體系以及基于六指標（基礎代謝、腸胃宏基因、營養基因、情志力、免疫力、運化力）的營養體質工程體系，探索基于大數據的動態、轉化平衡模型，集成形成營養與健康系統工程體系。

3）構建人才、科技、產業、資本等四大支撐保障體系，助力健康食品產業健康發展。

本文是辯證營養學及營養與健康工程體系的整體架構，隨著學科交叉融合深入推進，5G萬物互聯時代的到來，各模塊不斷深入研究、融合、集成，其將引領健康食品產業創新發展和國民營養健康消費升級，為全民健康提供科學膳食指導，為全面小康社會實現打下堅實健康基礎。