論鈣的營養與強化

 08法2  蔡澤鋒  2008624242

摘要：鈣是人體中含量最爲豐富的礦物元素，但也是人類營養學上最普遍缺乏的元素。在選擇鈣營養強化劑時，必須充分考慮鈣的含量、溶解度、吸收率、口感等鈣劑自身因素，以及鈣吸收促進劑、產品類型、消費對象等其它客觀因素，才能實現安全、高效、經濟補鈣的目的。

關鍵字：鈣;補鈣;鈣營養強化劑;選擇;

正文： 鈣是人體中含量最豐富的礦物元素，約佔成人體重的2%，即1.3kg左右［1］。體內約99%的鈣集中分佈於骨骼和牙齒，主要以羥磷灰石結晶的形式構成骨和牙齒的無機部分；剩餘1%的鈣則以離子態形式廣泛分佈於軟組織與細胞外液中，對諸如新陳代謝、神經衝動傳遞、內分泌、血液凝固、肌肉收縮、酶的活性等一系列生理生化反應起着重要的調節作用，因此Ca2+又被稱爲“體內第二信使”。
　　基於鈣是人體最爲重要的礦物元素及其在生命活動中的特殊作用，中國營養學會於1988年公佈的每日膳食營養素供給量標準中對鈣的每日攝入量推薦如表1所示［2］。
表1　我國鈣的日推薦量標準（1988年修訂）
組別        年齡/歲        鈣/mg
嬰兒        0～0.5        400
        0.5～1        600
兒童        1～2　        600
        3～9　        800
        10～12        1　000
青少年        13～15        1　200
        16～18        1　000
成年        18歲以上        800
妊娠期        　        1　000
哺乳期        　        1　500
　　然而，據全國第三次營養調查結果表明：我國不同年齡、不同職業的人羣，鈣攝入量普遍偏低，平均每人每天攝入鈣只有400mg，僅達到營養學會推薦供給量的50％左右。兒童和青少年缺鈣的現象更爲嚴重，有70％～80％的人鈣攝入量達不到推薦供給量的50％。能完全達到推薦供給量的人，只佔人羣的3％～4％。因此，對我國人民進行普遍、合理的補鈣是切實必要的，補鈣功能性食品就是一條理想的途徑。 1　機體對鈣的吸收機制
　　正確認識機體對鈣的吸收機制，對選擇合適的鈣營養強化劑具有重要的指導意義。機體對鈣的吸收主要發生在小腸上部，食物中以複合物形式存在的鈣進入體內後首先在胃酸的作用下解離爲Ca2+，隨後在小腸內再以主動及被動的吸收方式進入血液循環。其中，被動吸收不消耗能量，也不需要維生素D依賴性的鈣結合蛋白爲載體，只是一種由高濃度向低濃度的擴散。主動吸收則是一個多步驟過程，且需要維生素D依賴性的鈣結合蛋白的參與［3］。由於低鈣膳食吸收鈣的95%和高鈣膳食吸收鈣的80%是通過主動吸收方式完成的，因此維生素D對鈣的吸收具有促進作用。
　　相對於以Ca2+形式吸收的離子鈣吸收過程，近來有人提出還存在着另一種鈣吸收機制——分子鈣吸收［4～6］。這主要指具有生物活性的分子型鈣源（如L-蘇糖酸鈣、L-天冬氨酸鈣、甘氨酸鈣等）進入體內後，除少數分解成Ca2+外，其餘大部分仍以分子態存在並以這種形式被小腸粘膜細胞直接吸收進入血液。分子鈣吸收機制還認爲，分子型鈣源在吸收過程中，不受胃酸分泌量的影響，不需要維生素D的參與，吸收率大多可高達90%以上，而且以分子形式進入血漿後的鈣源還可以在體內持續解離，延長鈣的釋放週期，從而提高人體對鈣的生物利用率。但這種理論目前還缺乏足夠的實驗依據，尚待臨牀上的進一步證實，一些專家對此也持保留態度。
2　鈣營養強化劑的種類
　　國際上允許使用的鈣營養強化劑有40多種，我國經全國食品添加劑標準化技術委員會審定、衛生部公佈列入使用衛生標準的鈣營養強化劑有：活性鈣、碳酸鈣、生物碳酸鈣、天冬氨酸鈣、醋酸鈣、甘氨酸鈣、檸檬酸鈣、磷酸氫鈣、乳酸鈣、蘇糖酸鈣、葡萄糖酸鈣等11種［7］。實際應用的則還包括磷酸鈣、氯化鈣、蛋殼鈣粉、天然骨粉以及新近評審通過的酪蛋白鈣肽等鈣源［8］。
　　1997年8月，在由中國保健科技學會醫藥保健研究會與中國康復醫學研究所共同舉辦的’97全國保健食（藥）品功效研討會上，將鈣營養強化劑劃分爲三代（類）：
　　第一代產品　主要指以動物或魚類鱗骨、珍珠、貝殼或碳酸鈣礦石等爲原料加工而成的無機鈣鹽，如碳酸鈣、多羥基磷酸鈣、氧化鈣、氫氧化鈣等。早期的產品常以活性鈣、活力鈣、長效鈣、強力鈣等命名。這類鈣劑突出優點是價廉，取料方便，缺點因其以無機鹽爲主，溶解度較差，需要大量胃酸分解出鈣離子才能被吸收。碳酸鈣因安全、有效，特別是價廉的優點在這類鈣劑中使用最爲廣泛，目前美國FDA批准上市的16種鈣劑中，竟有10種仍爲碳酸鈣。
　　第二代產品　主要指乳酸鈣、醋酸鈣、葡萄糖酸鈣、馬來酸鈣、檸檬酸鈣等有機鈣鹽。這類鈣劑溶解性較第一代產品好，對胃腸刺激性也較小，但因含鈣量低，使用較爲不便。典型的商品有檸檬酸鈣、凱力鈣、金鈣、鈣世寶、龍昌鈣+D、佳加鈣、巨人補鈣等。值得一提的是，有些有機鈣鹽的酸根在體內積蓄會產生不良作用，如乳酸根引起乏力，或還有其它不利的副作用；葡萄糖酸根分解爲葡萄糖，對既缺鈣又有糖尿病患者不利；醋酸根也有爭論未定的問題，美國FDA早已批准醋酸鈣的生產，但迄今臨牀報告尚不多，因而限制了其應用。
　　第三代產品　主要指具有生物活性結構的有機酸鈣源，代表性的有L-蘇糖酸鈣、L-天冬氨酸鈣以及甘氨酸鈣等。這類分子鈣吸收率高，利用率也高，因此可以彌補鈣含量低的不足，副作用也大大減少。但由於臨牀資料還不夠充分，價格也大大高於上述其它兩類，使其推廣應用受到了限制。目前，許多廠家爭相開發第三代補鈣產品，鑑於此類產品在理論上的認識和臨牀上的資料都還相當有限，作者希望生產廠家能本着科學、負責的態度對待這一新的補鈣製品，而不應該進行過分誇大的宣傳，使消費者迷失正確的導向。
3　鈣營養強化劑的選擇 3.1　鈣含量問題
　　表2列出一些常用鈣營養強化劑的鈣含量［7］。其中無機鈣的鈣含量較有機鈣爲高，相對分子質量越大，鈣含量則越低。一般說來，選擇鈣含量高的鈣劑，其成品的鈣含量也相對較高，消費者只需攝入少量的補鈣食品就能滿足鈣營養需求，使用較爲方便，也有利於降低生產成本。但實際情況要複雜得多，如對於活性鈣來說，儘管其鈣含量高達48.00%，由於它的主要成分是以碳酸鈣、氧化鈣爲主，鹼性太強，對腸胃的刺激性較大，加上在腎臟中的殘留量高，因此食品廠家一般不選用或只是按一定比例將其添加到載體中使用［4］。又如磷酸鈣，其鈣含量也高達38.76%，如果考慮到鈣吸收過程中的最適鈣磷比爲1.5∶1（嬰兒）～1∶1（1歲以上），就不宜用磷酸鈣對含磷較多的食品進行鈣強化。
表2　常見鈣營養強化劑的鈣含量 活性鈣        Ca(OH)2CaO        48.00
碳酸鈣        CaCO3        40.00
生物碳酸鈣        CaCO3        38.00～39.00
磷酸鈣        Ca3(PO4)2        38.76
氯化鈣        CaCl2.2H2O        27.26
磷酸氫鈣        CaHPO4        15.90
硫酸鈣        CaSO4.2H2O        23.28
天冬氨酸鈣        CaNH4CHCH2(COO)2        23.29
醋酸鈣        Ca(CH3COO)2        22.70
甘氨酸鈣        Ca(NH2CH2COO)2        21.27
檸檬酸鈣        Ca3(C6H5O7)2.2H2O        21.08
乳酸鈣        Ca(CH3CHOHCOO)2.5H2O        13.00
蘇糖酸鈣        以維生素C爲原料        13.00
葡萄糖酸鈣        Ca［CH2OH（CHOH）4COO］2        8.90
骨粉        以犛牛等動物骨骼爲原料        10左右
蛋殼粉        以蛋殼爲原料        30左右
3.2　溶解度
　　傳統觀點認爲，鈣鹽的溶解度越高，離子化程度越大，其吸收率就越高。這種觀點實際上是不科學的［9～11］，不僅因爲鈣鹽的溶解度和吸收率是兩個完全不同的概念；還因爲人體對鈣的吸收是一個複雜的生理過程，受多種內因和外因的影響，並非象純化學反應那麼簡單。Skeikh給一組健康男性每日服用500　mg元素鈣，分別採用醋酸鈣、乳酸鈣、葡萄糖酸鈣、檸檬酸鈣、碳酸鈣等不同鈣劑，結果顯示，儘管這些鈣劑之間的溶解度相差很大（如醋酸鈣的溶解度是碳酸鈣的4　000倍），但受試者的鈣吸收程度幾乎相似。中國預防醫學科學院營養與食品衛生研究所的試驗也證實了不同離子化程度，不同溶解度的鈣營養強化劑，其吸收率並無顯著差異［12］。溶解度不同的鈣劑之所以有相似的吸收效果，一方面是由於人體鈣吸收位於弱鹼性環境下的小腸段，無論是鈣劑自身解離出的Ca2+還是經胃液消化後的Ca2+在此處的溶解度都相差不多；另一方面更主要是因爲處於“鈣飢餓”狀態下的機體對鈣的吸收有代償應急能力，因此對各種鈣都有很好的吸收。 3.3　吸收率與生物利用率
　　毫無疑問，儘可能地選擇吸收率和生物利用率高的鈣劑是提高補鈣效果的關鍵之一，也是廠家所共同追求的目標。影響鈣吸收率和生物利用率的因素很多，除鈣劑自身因素外，還與個體年齡、體內鈣水平、膳食結構以及降鈣素、雌激素等激素分泌有關。一般說來，傳統鈣劑的吸收率多在30%～40%之間［6］，如磷酸鈣爲(39±3)%，葡萄糖酸鈣爲(27±3)%，乳酸鈣爲(32±4)%，醋酸鈣爲(32±4)%，檸檬酸鈣爲(30±3)%。而一些廠家在宣傳諸如“高效鈣”、“納米鈣”或“離子鈣”等新產品時，竟聲稱鈣吸收率高達90%以上、甚至100%，這是一種極不負責任的行爲。實際上，對第一、二代鈣劑而言，90%以上的高吸收率是在特殊條件下所做的動物實驗的結論，如食物中不含抑制或阻礙鈣吸收的成分，實驗過程中避光等。而鈣在人體中的吸收則會受到年齡、生理狀況、膳食中各種其它成分等因素的影響，實際吸收效果要比動物實驗低得多。對第三代鈣產品來說，有關報道多指出分子鈣的吸收率通常可達90%以上，利用率也高達80%左右，如L-蘇糖酸鈣、L-天冬氨酸鈣、甘氨酸鈣等，但這也有待進一步的證實［4～6］。
　　與溶解度不同於吸收率一樣，吸收率與利用率也不是同一概念。機體在對被吸收的鈣進行利用（尤其是成骨過程）時，也要涉及到包括酶系統、激素、維生素D及其代謝產物等在內的多種因素的影響。因此，被機體吸收的鈣不可能被機體完全利用，這取決於個體的健康狀況和體內“鈣飢餓”程度。但總的說來，高吸收率對機體鈣的利用具有積極的影響。
3.4　鈣吸收促進劑
　　就如何提高機體對鈣的吸收效果方面，比較成熟的經驗是攝入鈣的同時攝入維生素D、乳糖、麥芽糖、低聚糖、蛋白質等鈣吸收促進劑，同時避免攝入草酸、植酸、過量脂肪等鈣吸收抑制物［1］。值得注意的是，鈣吸收促進劑只是起促進吸收的作用，並不是說缺少它們鈣就不吸收，因此有些廠家宣傳補鈣劑中一定要有維生素D是不科學的［13］。對維生素D及其衍生物來說，它既有助於離子型鈣的主動吸收，又有助於機體利用Ca2+而進行的成骨過程。
　　近年來，日本開發出一種新的鈣吸收促進劑——酪蛋白磷酸肽(CPP)［7］。這種以牛乳酪蛋白通過生物技術製得的新型功能性食品添加劑，是一種含有磷酸基的肽，具有促進人體鈣吸收的生理活性。由於人體小腸上部的pH值一般呈中性到弱鹼性，使Ca2+容易產生沉澱而導致吸收率大大下降，CPP通過在小腸內與Ca2+結合成鈣鹽，這些肽的鈣鹽在生理pH下具有非常好的溶解性，從而促進了人體對鈣的吸收。CPP的添加量按產品中元素鈣總含量的35%～50%加入，即可達到理想效果。
3.5　補鈣產品類型
　　鈣營養強化劑既可以添加到各種固體、液體食品載體中去（如麪粉、大米、飲料等），使補鈣成爲這些食品的附屬功能；也可以直接加工成純粹以補鈣爲目的的補鈣功能性食品［14］。後者在目前的補鈣市場更爲常見，產品類型也相當豐富，主要有片劑、粉劑、膠囊、液體、咀嚼片、含化片等。但具體到某種補鈣產品，鈣劑的選擇就必須考慮產品的類型。對穀類及其製品來說，用於鈣強化的鈣劑既可以選擇碳酸鈣、磷酸鈣，也可以選擇醋酸鈣、檸檬酸鈣等。但要對乳飲料或大豆飲料進行鈣強化時，碳酸鈣卻是最適宜的，因爲它溶解度低，不會造成蛋白質沉澱；相反若要生產透明飲料，碳酸鈣就會因渾濁問題而變得不適宜。又如檸檬酸鈣味道溫和、色澤自然，可直接壓成片劑，也可以製成粉劑或咀嚼片；而那些味道富於刺激性、口感不佳的鈣劑（如醋酸鈣、碳酸鈣等），如果要加工成純粹以補鈣爲目的的產品，則最好是與充填劑一起加工成膠囊的形式。
3.6　功效價格比
　　在當今補鈣產品琳琅滿目、補鈣市場競爭日趨激烈的情況下，廠家要想成功地開發一種新的補鈣產品，就必須充分考慮產品的功效價格比，即努力做到以最低的成本達到最佳的補鈣效果。鑑於碳酸鈣是一種經濟實用的鈣營養強化劑，可以用碳酸鈣爲參照標準進行功效價格比的比較［12］。如果新產品的功效價格比與以碳酸鈣爲基礎的補鈣產品的功效價格比相差甚遠，又不具備其它突出的優點，那麼這種產品就沒有開發的意義。此外，一些廠家在開發補鈣功能性食品時，未對產品的目標市場進行精確的定位，也沒有充分意識到不同消費層次對補鈣產品的不同需求，而是一味盲目地走“高檔路線”，甚至誤導消費者的消費觀念，這是不可取的。
3.7　衛生安全性
　　開發一種功能性食品，衛生安全性是至關重要的。對補鈣食品來說，選擇合乎國際標準的鈣營養強化劑爲原料進行合理添加是科學補鈣的前提條件［7］。但針對具體的消費對象，在衛生安全性方面仍要做充分細緻的考慮。
　　如前面提到活性鈣鹼性太強、刺激性太大不適用於嬰兒和老年人；乳酸鈣中的乳酸根容易給人體帶來疲勞感；葡萄糖酸鈣不適用於大多數糖尿病患者；醋酸鈣則因急性毒性較大，易引起高血壓、軟組織鈣化、腎結石等副作用，一直未得到美國FDA認證等。此外，以海洋生物體外殼或動物骨骼爲原料加工而成的補鈣製品也多存在着重金屬含量超標等問題，這在開發兒童補鈣食品時應引起足夠的重視，因爲兒童的大腦、神經等組織對重金屬尤爲敏感［4］。
4　結　語 　　在實際生產中，一些廠家還通過使用混合鈣營養強化劑以求得補鈣效果、產品質量和經濟性的最佳結合。如最近美國和日本在鈣強化飲料和食品中，比較常用的是檸檬酸鈣和蘋果酸鈣的混合物［7］。總的說來，無論是選擇單一的鈣營養強化劑還是選擇混合鈣營養強化劑，規則不外乎上述幾點。

參考文獻：

《食品論壇》