党的十九大报告明确指出, 中国特色社会主义进入新时代, 我国社会主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾。这个定位对我国健康及其相关领域同样具有重要现实意义。

平衡膳食 (Balanced diet) 又称健康膳食, 是指膳食中所含营养素的数量充足、种类齐全、比例适当, 并且与机体的需要保持平衡关系。其基本要求是:三大热能营养素 (蛋白质、脂肪和糖) 平衡;蛋白质中氨基酸平衡;不饱和肪脂酸和饱和脂肪酸的平衡;矿物质 (无机盐) 之间的平衡;维生素和其他营养素之间的平衡。为达到平衡膳食的要求, 中国营养学会在《中国居民膳食营养指南 (2016) 》中将日常食物的摄取量形象地比喻为宝塔状结构 (见图1a) , 从多到少分别应是谷类、果蔬类、肉蛋水产品类、乳豆坚果类、油盐类。同时还推荐每天饮水量男性成年人应在1 700mL以上, 女性成年人应在1 500mL以上。然而, 由于发展不平衡、认知不充分、固有的饮食习惯等原因, 现阶段我国人群膳食不平衡问题非常突出。从上海市公布的全市2012~2017年膳食营养监测结果 (见图1b) 来看, 即使在国内经济最发达的地区, 膳食不平衡问题仍然非常严重, 营养素过剩与不足并存, 富含维生素和矿物质的果蔬类、乳豆坚果类摄取量远远低于膳食平衡所需。雪上加霜的是, 出于对饮用水污染的担忧, 对自来水进行深度处理甚至彻底处理的情况已经十分普及, 这种状况剥夺了人们从饮水途径补充矿物质的可能性, 将加剧膳食不平衡导致的人群健康风险。在此, 笔者结合我国现阶段膳食结构特点, 明确提出健康饮水是平衡膳食的重要组成, 对于现阶段中国人群改善营养结构、预防慢性疾病具有特别重要的意义。

当今中国人群的膳食结构正处于东西方膳食模式的融合交汇之中, 总体上三大热能营养素摄取量已经大大增加, 但谷类、薯类、果蔬类、豆类、粗粮类这些富含维生素和矿物质的食物比例却在逐渐降低。特别突出的是中国人群对膳食钙的最佳来源———乳及乳制品消费长期偏少。据2015年《中国乳业发展现状》报道, 发达国家年人均乳品消费量为234kg, 世界平均水平为105kg, 而中国仅为33kg (按照120mg钙/100g乳计算, 中国人平均每日从乳品中的摄钙量只有108.5mg, 而成年人的每日钙生理推荐量是不低于800mg) , 这就造成中国人普遍摄钙不足, 特别是发育期儿童钙的摄取量严重偏低, 远不能满足骨骼快速生长之需求。中国饮食另一个特点是食盐 (氯化钠) 过多, 人日均达到13g, 远远超过了WHO推荐的6g上限值。2010年国家卫计委组织实施了全国31个省市自治区25万人群膳食营养与健康调查, 其结果显示成年人的钙日均摄取量 (364.3mg) 只有推荐摄取量 (800mg) 的45.5%, 处于严重缺乏状态, 镁的日均摄取量 (283.4mg) 只有推荐摄取量 (330 mg) 的85.9%, 处于边缘缺乏状态, 钾、锌、铜、硒也低于推荐摄取量。前述上海市2012~2017年膳食营养监测结果中, 钠摄入高于推荐标准近1.5倍, 钙、维生素A、B₁、B₂、C摄入不足。其中钙摄入量比推荐量低25%, 86.8%的居民钙摄入不足。

可见, 目前中国人群的膳食不平衡问题是非常突出的, 尤以矿物质不平衡最为严重 (钠氯摄取过量, 钙镁钾锌铜硒等摄取不足, 特别是钙严重不足) 。矿物质是人体不可或缺、但又不能自行合成、必须依靠食物摄取的营养素。WHO将食物中维生素和矿物质的缺乏称为“隐性饥饿” (Hidden hungry) , 相对于传统的显性饥饿, 隐性饥饿不易被察觉, 其危害也容易被忽视。矿物质中的钙、磷、镁是骨骼和牙齿的重要组成, 钠、氯、钾是维持体液渗透压的主要电解质, 碳酸氢盐、钠、氯等参与酸碱平衡, 许多重要生物大分子也离不开矿物质 (血红蛋白含铁, 甲状腺素含碘, 镁是近千种酶的辅酶) 。因而长期的矿物质隐性饥饿将导致出生缺陷、发育迟缓、多种慢性疾病 (糖尿病、心血管疾病、骨质疏松、肿瘤等) 的发生风险大大增加, 严重影响一个国家的人口素质和经济发展。国际微量元素行动组织对全球80多个国家进行评估后发现隐性饥饿危害着世界上1/3的人口健康, 中国属于较为严重的国家之列, 隐性饥饿人口数量至少在2.5亿。

水是人体的最重要组成, 但多年来水对人体的营养贡献常常被忽略。自然水体中含有钙、镁、钠、钾、碳酸氢盐、硫酸盐、硅、锌、碘、氟、铬、锂、钼、硒、钴、钒等多种溶解性矿物离子, 它们是生物利用率良好的优质矿物质来源, 对膳食中的矿物质可以起补充作用, 尤其是在膳食矿物质隐性饥饿的情况下。特别值得指出的是, 中国人群膳食中最为缺乏的钙和镁, 恰好是水的基本特征———水质硬度的主要组成。水质硬度表示水中多价阳离子盐类的总和, 但占比最多的是钙和镁的碳酸氢盐或碳酸盐。以重庆自来水为例, 四种丰度最高的阳离子分别为钙52.2mg/L、镁12.5mg/L、钠12.7mg/L、钾2.5mg/L。笔者团队收集了全国85个地区自来水和水源水以及75种瓶装水的钙镁数据, 并对它们对成人生理需求量 (按照中国营养学会推荐成人每日摄入量钙800mg, 镁330mg来衡量) 的贡献率进行了分析。结果发现, 对于钙, 自来水和水源水的贡献率中位数为8.2%, 最大数为29.6%;瓶装水贡献率中位数为9.7%, 最大数为106.5%。对于镁, 自来水和水源水贡献率中位数为5.2%, 最大数为58.8%;瓶装水贡献率中位数为5.7%, 最大数可达3 050%, 这些信息说明饮水可为人体提供相当比例、甚至超过人体每日需求的钙镁补给。

众多的流行病学研究也支持饮水硬度 (即钙盐和镁盐) 可以独立于食物之外降低疾病发生风险。2004年WHO整理出版的文集中分析了日、美、欧多次大规模生态流行病学研究, 认为“水质硬度对于心血管疾病具有独立的预防作用”, 水镁每增高6 mg/L会使先天性心脏病发生率降低10%, 当饮水中镁>9.8mg/L时, 男女急性心肌梗死发生率可下降19%和25%。英国学者Cartling (2008年) 从2 906篇相关文献中纳入12篇证据较强的文献进行系统分析, 得出水镁可降低人群冠心病死亡风险11%的结论。中国学者Lei (2016年) 从4 496篇相关文献中纳入证据较强的9篇文献 (涉及10项大型研究共77 821例冠心病例) 进行meta分析, 也得到趋势相同的结论, 即富含镁的饮水可降低人群冠心病死亡风险25%。

除了钙和镁, 天然水体常见的偏硅酸、锰、锶、钴、硒、钼、钒、锂都是人体必需或可能必需微量元素, 其中某些种类在膳食中含量不高或者不易吸收, 饮水成为人体得到它们的重要途径。俄罗斯的动物研究显示, 长期饮用软水导致的机体矿物质缺失是不能通过食物自动补偿的。笔者团队的多个研究显示, 即使食物中矿物质含量完全达标, 当长期饮用纯净水或人工矿物质水 (纯净水中添加微量人工盐) 时, 人和动物仍然会出现某些病理性改变 (如血清同型半胱氨酸水平增高、骨密度减少等) 。印度学者对250位志愿者的观察显示, 长期饮用反渗透饮水是维生素B₁₂ (化学名甲钴胺) 缺乏的独立危险因素 (与正常饮水相比, 其相对危险度增加2.647倍) , 推测水中钴元素获取不足是其主要原因。近年来, 海湾国家消化系统肿瘤 (尤其是晚期肠道肿瘤) 发生率在迅速增加, 研究者认为长期饮用脱盐水导致的电解质紊乱可能是其重要原因。

碳酸氢盐是淡水水体中含量最为丰富的无机盐类, 在水中它多以溶解性碳酸氢根 (HCO₃^-) 形式存在。一般自然界水中碳酸氢盐含量多在100~400mg/L范围, 个别可达数千mg/L, 经过多重工艺处理的纯净水或人工矿物质水则完全不含。在人体内HCO₃^-是最重要的碱储备物质, 对维持血液酸碱平衡至关重要。血液中原发性HCO₃^-降低 (<21mmol/L) 和血液pH值降低 (<7.35) 是临床代谢性酸中毒 (Metabolic acidosis) 的特征。长期的膳食不平衡虽然难以使人达到临床酸中毒的病理状态, 但慢性代谢性酸负荷过量确是容易发生的。

在前农业时代, 人类社会相当长时间内是狩猎-采集型净碱生成食谱, 这样的食谱包含大量富含钾、钙离子和有机枸橼酸的根、茎、叶、果、蔬类植物, 为体内代谢产生HCO₃^-提供了丰富的前体, 能有效缓解动物类食物的代谢产酸。人类在向农业时代变迁过程中, 谷类食物 (尤其是精制谷物) 和豆类比例的增加使得食谱趋向酸化。到了现代社会, 膳食不平衡趋势愈加明显, 能量高但缺乏矿物质的食物 (快餐食品、高糖饮料等) 均具有较强的产酸能力, 土壤质量的普遍退化也使得食物中矿物质水平下降, 导致净酸生成食谱占主要比例, 人群中慢性代谢性酸负荷过量的现象较为普遍。多项医学研究已经证实, 机体长期酸负荷过量可增加多种慢性疾病 (骨质疏松、尿道结石、肌肉耗损、肾脏功能损伤等的发生风险) , 从预防医学的角度来看, 人体最佳的酸碱状态应该是轻度的代谢性碱偏多状态。因此, 在当今不平衡膳食背景下, 饮水中的天然碳酸氢盐是人体缓解慢性酸负荷压力、预防慢性疾病的宝贵自然资源。

美国学者Smith曾经总结道:体液的组成不仅仅决定于经口摄入了什么, 还决定于肾脏保留了什么。肾脏在人体的酸碱平衡中发挥着关键性作用, 一方面代谢性产酸主要依靠肾脏排出, 另一方面肾小管上皮细胞的碳酸酐酶可以将体内CO₂还原为HCO₃^-, 肾小管也可以不断对HCO₃^-进行重吸收以弥补其耗损。有研究显示, 年龄老化导致的肾功能下降可大大加重食物诱发的代谢性酸负荷, 因此, 对于老年人、肾功能不良患者以及长期水果蔬菜摄入不足的个体, 通过饮水补充外源性HCO₃^-具有更加重要的意义。

已经有多项人群干预试验显示饮用天然富含碳酸氢盐的水对类风湿性关节炎、胃酸分泌过多、便秘、高血压等都有一定的改善效果, 而且这样的饮水没有临床碳酸氢钠制剂或者人工添加小苏打的水的副作用。德国学者观察了同等剂量下水中碳酸氢钠和食盐氯化钠对两种大鼠 (正常品系和自发性高血压品系) 的升高血压效应, 发现碳酸氢钠没有类似氯化钠的明显升高大鼠血压的效应。

充足的饮水量是平衡膳食对人体产生平衡营养的基础, 因为水是人体内一切营养物质的溶剂、转运载体和代谢反应基液, 细胞水化不足不仅伴随电解质和矿物质的紊乱, 也会导致各种营养素的功效难以实现。已经有确凿的医学证据显示, 长期慢性脱水导致的尿过饱和是泌尿系统结石发生的重要原因之一, 也可能会增加疲劳、便秘、儿童认知降低、老年痴呆、血栓、胆结石、青光眼、白内障等疾患的发生风险。由于口渴并不是脱水的最早症状, 因而慢性脱水也很容易被忽略。目前中国人的饮水量普遍低于《中国居民膳食营养指南 (2016) 》中的推荐量 (男1 700mL/女1 500mL) , 例如上海城区仅0.73L, 北京、上海、成都、广州四地农民1.46L, 重庆地区1.05~1.5L, 深圳地区1.40L, 而且也远远低于国外人群 (西班牙1.6~1.7L, 英国2.03~2.53L, 法国2.1~2.3L) 。因此, 对于中国人群而言, 主动补水是亟待强化的健康行为, 对于改善膳食不平衡具有重要作用。

笔者认为, 健康饮水应该满足三个方面的要求, 一是安全无害, 二是矿物质平衡, 三是饮水量足够, 其中矿物质平衡应为其核心内涵。具体可以六个要素予以体现:

(1) 水质安全无害。水可承载万物, 除了有益健康的营养元素, 还可能包含由于人为污染或地质原因带来的各种有害物质, 如病原微生物、有毒重金属、微量有机污染物等, 它们对健康的危害可能是渐进式的, 也可能是迅猛的、甚至是广泛的公共卫生事件。健康饮水必须做到微生物学指标、毒理学指标、一般化学性指标、感官性指标低于国家生活饮用水卫生标准的限制水平, 且感官性状良好, 消费者乐于接受。

(2) 矿物质来源天然。多项研究显示, 相比人工添加到水中的矿物质 (用于改善口感或预防疾病) , 水中天然来源的矿物质对人体更友好更健康, 健康饮水应该尽量保持水质的天然属性。当安全的水资源不足、必须对水进行纯净化处理时, 建议补充适当比例的天然水 (如洁净的自来水、天然山泉水、天然矿泉水等) , 或用天然元毒矿石进行过滤, 以获得天然矿物质的补充。尽量不采取人工添加化学盐类的方式来改善水质。

(3) 矿物质种类多样。水中天然矿物质种类丰富时, 不仅对人体的营养效应更为全面, 还可使某些元素的潜在危害得以遏制。比如钙镁可以抑制铁的过量吸收, 钙可以抑制铅镉的吸收, 硒可以抑制汞的吸收, 锡可以减轻锌锰铜的毒性。这些平衡效应可能是通过共享转运体、竞争代谢酶等机制而产生的。由于水中离子种类多种多样, 它们的最佳平衡模式还有待深入研究。

(4) 矿物质浓度适宜。水中矿物质浓度, 不宜过低, 也不宜过高。无矿物质饮水不仅阻断了饮水中营养元素的补充, 还会增加有害元素暴露风险 (软水可增加铅镉等有毒元素自土壤或管材的析出) , 因此从营养和安全的双重角度矿物质浓度过低都是应该避免的。日本“水质管理目标 (2016) ”中对硬度和溶解性总固体 (TDS) 提出了最低限值, 即10~100mg/L和30~200mg/L, 值得借鉴。水中矿物质浓度也不宜过高。斯洛伐克基于全国的人口资料分析发现, 随着地下水中TDS值和钙镁合计值的增加, 死亡登记率呈现U型变化, 提示地下水中矿物质过高和过低都会增加死亡风险。某些敏感人群 (比如婴幼儿) 可能对矿物质浓度的过高和过低更加敏感, 根据法国、德国等国家的法规或建议, 适合婴幼儿饮用的水其TDS不应超过100 mg/L、钠不应超过20 mg/L。笔者建议, 在我国的相关水质标准中逐步新增碳酸氢盐、钙、镁、总硬度、TDS这五项指标的最低保留水平, 初步建议值可分别在30 mg/L、25 mg/L、10 mg/L、100 (不超过450) mg/L、100 (不超过500) mg/L, 以防范中国人群膳食矿物质不平衡导致的人群健康风险。

(5) 矿物质比例平衡。钙镁是水中最为丰富、对人体健康影响最大的两种离子, 现有资料显示水中钙镁比例如果过高 (钙过高或镁过低) , 钙镁的营养价值都会受到影响, 两者在2∶1~3∶1浓度范围较好。但对于水中复杂的多种元素, 怎样才是最佳搭配比例和分布丰度?目前的了解还十分有限, 有待深入开展研究。

(6) 足量饮水。机体水化不充分会影响所有膳食营养素的有效利用。目前公众对慢性脱水的健康危害认识不足, 主动补水意识不强。因此需要大力强化健康教育, 让民众养成多喝水的习惯。对于脱水敏感人群, 如老年人、发育期儿童、婴幼儿, 应该加强社会保障体系, 增加公共场合、学校校园、家庭中安全饮水供给措施的研发, 以保障饮水的易得性。

综上, 基于对现状的分析, 我们认识到矿物质不平衡是现阶段中国人不平衡膳食中的主要矛盾, 由此提出:矿物质来源天然、种类丰富、浓度适宜、比例平衡的健康饮水应该成为中国人群平衡膳食的重要组成部分。而健康饮水, 除了以矿物质平衡为核心内涵, 还应该以安全无害为基础, 以足量饮水作为保障, 是一个综合的行为措施。