论钙的营养与强化.docx

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论钙的营养与强化

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论钙的营养与强化

高宪枫

摘要钙是人体中含量最为丰富的矿物元素，但也是人类营养学上最普遍缺乏的元素。

在选择钙营养强化剂时，必须充分考虑钙含量、溶解度、吸收率、口感等钙剂的自身因素，以及钙吸收促进剂、产品类型、消费对象等其他客观因素，才能实现安全、高效、经济补钙的目的。

关键词钙补钙钙营养强化剂选择

钙是人体中含量最丰富的矿物元素，约占成人体重的2%，即1.3kg左右[1]。

体内约99%的钙集中分布于骨骼和牙齿，主要以羟磷灰石结晶的形式构成骨和牙齿的无机部分；剩余1%的钙则以离子态形式广泛分布于软组织与细胞外液中，对诸如新陈代谢、神经冲动传递、内分泌、血液凝固、肌肉收缩、酶的活性等一系列生理生化反应起着重要的调节作用，因此Ca2+又被称为“体内第二信使”。

基于钙是人体最为重要的矿物元素及其在生命活动中的特殊作用，世界各国对钙的营养历来都相当重视，并制订出各自的每日摄入量标准。

中国营养学会于1988年公布的每日膳食营养素供给量标准中对钙的每日摄入量推荐如表1所示[2]：

表1我国钙的日推荐量标准（1988年修订）

组别

年龄（岁）

钙（mg）

婴儿

0~0.5

0.5~1

400

600

儿童

1~2

3~9

10~12

600

800

1000

青少年

13~15

16~18

1200

1000

成年

18岁以上

800

妊娠期

哺乳期

1000

1500

然而，据全国第三次营养调查结果表明：

我国不同年龄、不同职业的人群，钙摄入量普遍偏低，平均每人每天摄入钙只有400mg，仅达到营养学会推荐供给量的50％左右。

儿童和青少年缺钙的现象更为严重，有70％~80％的人钙摄入量达不到推荐供给量的50％。

能完全达到推荐供给量的人，只占人群的3％~4％。

由此可见，缺钙现象是我国人民在营养上普遍面临的问题。

这与我国人民长期以植物性膳食为主，加之许多人对钙的吸收能力较低等因素密切相关。

结果导致佝偻病、骨软化以及老年性骨质疏松等疾病的发病率较高，严重威胁着广大人民特别是儿童、青少年、孕妇和老年人的身体健康。

因此，对我国人民进行普遍、合理的补钙是切实必要的，补钙功能性食品就是一条理想的途径。

如何补钙一直是医学界、营养学界公认的难题。

对生产补钙功能性食品的厂家来说，如何选择一种安全、高效、实用而又经济的钙营养强化剂，则是生产中的首要问题。

为此必须先了解以下两方面的内容。

1.机体对钙的吸收机制

正确认识机体对钙的吸收机制，对选择合适的钙营养强化剂具有重要的指导意义。

机体对钙的吸收主要发生在小肠上部，食物中以复合物形式存在的钙进入体内后首先在胃酸的作用下解离为Ca2+，随后在小肠内再以主动及被动的吸收方式进入血液循环。

其中，被动吸收不消耗能量，也不需要维生素D依赖性的钙结合蛋白为载体，只是一种由高浓度向低浓度的扩散。

主动吸收则是一个多步骤过程，包括Ca2+进入肠上皮细胞、Ca2+的细胞内转运以及Ca2+通过细胞基底膜和侧膜转运至细胞外等3个步骤，这3个步骤需要维生素D依赖性的钙结合蛋白的参与[3]。

由于低钙膳食吸收钙的95%和高钙膳食吸收钙的80%是通过主动吸收方式完成的，因此维生素D对钙的吸收具有促进作用。

相对于以Ca2+形式吸收的离子钙吸收过程，近来有人提出还存在着另一种钙吸收机制——分子钙吸收[4,5,6]。

这主要指具有生物活性的分子型钙源（如L-苏糖酸钙、L-天冬氨酸钙、甘氨酸钙等）进入体内后，除少数分解成Ca2+外，其余大部分仍以分子态存在并以这种形式被小肠粘膜细胞直接吸收进入血液。

分子钙吸收机制还认为，分子型钙源在吸收过程中，不受胃酸分泌量的影响，不需要维生素D的参与，吸收率大多可高达90%以上，而且以分子形式进入血浆后的钙源还可以在体内持续解离，延长钙的释放周期，从而提高人体对钙的生物利用率。

但这种理论目前还缺乏足够的实验依据，尚待临床上的进一步证实，一些专家对此也持保留态度。

2.钙营养强化剂的种类

国际上允许使用的钙营养强化剂有40多种，我国经全国食品添加剂标准化技术委员会审定、卫生部公布列入使用卫生标准的钙营养强化剂有：

活性钙、碳酸钙、生物碳酸钙、天冬氨酸钙、醋酸钙、甘氨酸钙、柠檬酸钙、磷酸氢钙、乳酸钙、苏糖酸钙、葡萄糖酸钙等11种[7]。

实际应用的则还包括磷酸钙、氯化钙、蛋壳钙粉、天然骨粉以及新近评审通过的酪蛋白钙肽等钙源[8]。

1997年8月，在由中国保健科技学会医药保健研究会与中国康复医学研究所共同举办的’97

从以上对三代钙营养强化剂的讨论中不难看出，各种钙剂互有长短，因此最好选择何种钙剂来开发补钙功能性食品并无定论，否则补钙问题就不至于如此错综复杂了。

总的说来，一个负责的生产厂商要达到安全、高效、实用、经济的补钙目的，就必须认真考虑以下几个因素：

3.1钙含量问题

表2列出一些常用钙营养强化剂的钙含量[7]。

其中无机钙的钙含量较有机钙为高，分子量越大，钙含量则越低。

一般说来，选择钙含量高的钙剂，其成品的钙含量也相对较高，消费者只需摄入少量的补钙食品就能满足钙营养需求，使用较为方便，也有利于降低生产成本。

但实际情况要复杂的多，如对于活性钙来说，尽管其钙含量高达48.00%，由于它的主要成分是以碳酸钙、氧化钙为主，碱性太强，对肠胃的刺激性较大，加上在肾脏中的残留量高，因此食品厂家一般不选用或只是按一定比例将其添加到载体中使用[4]。

又如磷酸钙，其钙含量也高达38.76%，如果考虑到钙吸收过程中的最适钙磷比为1.5∶1（婴儿）~1∶1（1岁以上），就不宜用磷酸钙对含磷较多的食品进行钙强化。

表2常见钙营养强化剂的钙含量

钙营养强化剂

分子式

钙含量（%）

活性钙

碳酸钙

生物碳酸钙

磷酸钙

氯化钙

磷酸氢钙

硫酸钙

天冬氨酸钙

醋酸钙

甘氨酸钙

柠檬酸钙

乳酸钙

苏糖酸钙

葡萄糖酸钙

骨粉

蛋壳粉

Ca（OH）2CaO

CaCO3

CaCO3

Ca3（PO4）2

CaCl2·2H2O

CaHPO4

CaSO4·2H2O

CaNH4CHCH2（COO）2

Ca（CH3COO）2

Ca（NH2CH2COO）2

Ca3（C6H5O7）2·2H2O

Ca（CH3CHOHCOO）2·5H2O

以维生素C为原料

Ca[CH2OH（CHOH）4COO]2

以牦牛等动物骨骼为原料

以蛋壳为原料

48.00

40.00

38.00~39.00

38.76

27.26

15.90

23.28

23.29

22.70

21.27

21.08

13.00

13.00

8.90

10左右

30左右

3.2溶解度

传统观点认为，钙盐的溶解度越高，离子化程度越大，其吸收率就越高。

这种观点实际上是不科学的[9,10,11]，不仅因为钙盐的溶解度和吸收率是两个完全不同的概念；还因为人体对钙的吸收是一个复杂的生理过程，受多种内因和外因的影响，并非象纯化学反应那么简单。

Skeikh给一组健康男性每日服用500mg元素钙，分别采用醋酸钙、乳酸钙、葡萄糖酸钙、柠檬酸钙、碳酸钙等不同钙剂，结果显示，尽管这些钙剂之间的溶解度相差很大（如醋酸钙的溶解度是碳酸钙的4000倍），但受试者的钙吸收程度几乎相似。

中国预防医学科学院营养与食品卫生研究所的试验也证实了不同离子化程度，不同溶解度的钙营养强化剂，其吸收率并无显著差异[12]。

溶解度不同的钙剂之所以有相似的吸收效果，一方面是由于人体钙吸收位于弱碱性环境下的小肠段，无论是钙剂自身解离出的Ca2+还是经胃液消化后的Ca2+在此处的溶解度都相差不多；另一方面更主要是因为处于“钙饥饿”状态下的机体对钙的吸收有代偿应急能力，因此对各种钙都有很好的吸收。

但也应该承认，溶解度高、离子化程度大的钙剂，可以减少消化过程中胃酸的消耗，减少对胃肠的刺激，很适用于婴儿、老年人等肠胃功能不良的机体。

3.3吸收率与生物利用率

毫无疑问，尽可能地选择吸收率和生物利用率高的钙剂是提高补钙效果的关键之一，也是厂家所共同追求的目标。

影响钙吸收率和生物利用率的因素很多，除钙剂自身因素外，还与个体年龄、体内钙水平、膳食结构以及降钙素、雌激素等激素分泌有关。

一般说来，传统钙剂的吸收率多在30%~40%之间[6]，如磷酸钙为39±3%，葡萄糖酸钙为27±3%，乳酸钙为32±4%，醋酸钙为32±4%，柠檬酸钙为30±3%。

而一些厂家在宣传诸如“高效钙”、“纳米钙”或“离子钙”等新产品时，竟声称钙吸收率高达90%以上、甚至100%，这是一种极不负责任的行为。

实际上，对第一、二代钙剂而言，90%以上的高吸收率是在特殊条件下所做的动物实验的结论，如食物中不含抑制或阻碍钙吸收的成分，实验过程中避光等。

而钙在人体中的吸收则会受到年龄、生理状况、膳食中各种其它成分等因素的影响，实际吸收效果要比动物实验低得多。

对第三代钙产品来说，有关报道多指出分子钙的吸收率通常可达90%以上，利用率也高达80%左右，如L-苏糖酸钙、L-天冬氨酸钙、甘氨酸钙等，但这也有待进一步的证实[4,5,6]。

与溶解度不同于吸收率一样，吸收率与利用率也不是同一概念。

机体在对被吸收的钙进行利用（尤其是成骨过程）时，也要涉及到包括酶系统、激素、维生素D及其代谢产物等在内的多种因素的影响。

因此，被机体吸收的钙不可能被机体完全利用，这取决于个体的健康状况和体内“钙饥饿”程度。

但总的说来，高吸收率对机体钙的利用具有积极的影响。

3.4钙吸收促进剂

就如何提高机体对钙的吸收效果方面，比较成熟的经验是摄入钙的同时摄入维生素D、乳糖、麦芽糖、低聚糖、蛋白质等钙吸收促进剂，同时避免摄入草酸、植酸、过量脂肪等钙吸收抑制物[1]。

值得注意的是，钙吸收促进剂只是起促进吸收的作用，并不是说缺少它们钙就不吸收，因此有些厂家宣传补钙剂中一定要有维生素D是不科学的[13]。

对维生素D及其衍生物来说，它既有助于离子型钙的主动吸收，又有助于机体利用Ca2+而进行的成骨过程。

近年来，日本开发出一种新的钙吸收促进剂——酪蛋白磷酸肽（CPP）[7]。

这种以牛乳酪蛋白通过生物技术制得的新型功能性食品添加剂，是一种含有磷酸基的肽，具有促进人体钙吸收的生理活性。

由于人体小肠上部的pH值一般呈中性到弱碱性，使Ca2+容易产生沉淀而导致吸收率大大下降，CPP通过在小肠内与Ca2+结合成钙盐，这些肽的钙盐在生理pH下具有非常好的溶解性，从而促进了人体对钙的吸收。

CPP的添加量按产品中元素钙总含量的35%~50%加入，即可达到理想效果。

3.5补钙产品类型

钙营养强化剂既可以添加到各种固体、液体食品载体中去（如面粉、大米、饮料等），使补钙成为这些食品的附属功能；也可以直接加工成纯粹以补钙为目的的补钙功能性食品[14]。

后者在目前的补钙市场更为常见，产品类型也相当丰富，主要有片剂、粉剂、胶囊、液体、咀嚼片、含化片等。

但具体到某种补钙产品，钙剂的选择就必须考虑产品的类型。

对谷类及其制品来说，用于钙强化的钙剂既可以选择碳酸钙、磷酸钙，也可以选择醋酸钙、柠檬酸钙等。

但要对乳饮料或大豆饮料进行钙强化时，碳酸钙却是最适宜的，因为它溶解度低，不会造成蛋白质沉淀；相反若要生产透明饮料，碳酸钙就会因浑浊问题而变得不适宜。

又如柠檬酸钙味道温和、色泽自然，可直接压成片剂，也可以制成粉剂或咀嚼片；而那些味道刺激、口感不佳的钙剂（如醋酸钙、碳酸钙等），如果要加工成纯粹以补钙为目的的产品，则最好是与充填剂一起加工成胶囊的形式。

3.6功效价格比

在当今补钙产品琳琅满目、补钙市场竞争日趋激烈的情况下，厂家要想成功地开发一种新的补钙产品，就必须充分考虑产品的功效价格比，即努力做到以最低的成本达到最佳的补钙效果。

鉴于碳酸钙是一种经济实用的钙营养强化剂，可以用碳酸钙为参照标