超細(xì)碳酸鈣對(duì)小鼠補(bǔ)鈣效果的實(shí)驗(yàn)探討

王保芳，王葆輝，崔占軍，胡彬彬，杜祖亮

（1.河南大學(xué)醫(yī)學(xué)院 物理教研室，河南 開(kāi)封 475004；2.開(kāi)封市兒童醫(yī)院 內(nèi)科，河南 開(kāi)封 475001；3.河南大學(xué) 特種功能材料實(shí)驗(yàn)室，河南 開(kāi)封 475004）

超細(xì)碳酸鈣對(duì)小鼠補(bǔ)鈣效果的實(shí)驗(yàn)探討

王保芳1，王葆輝2，崔占軍1，胡彬彬3，杜祖亮3

（1.河南大學(xué)醫(yī)學(xué)院 物理教研室，河南 開(kāi)封 475004；2.開(kāi)封市兒童醫(yī)院 內(nèi)科，河南 開(kāi)封 475001；3.河南大學(xué) 特種功能材料實(shí)驗(yàn)室，河南 開(kāi)封 475004）

目的探討不同粒徑超細(xì)碳酸鈣的補(bǔ)鈣效果。方法選用3周斷乳小鼠40只，用基礎(chǔ)飼料喂食2周后按體質(zhì)量分為1個(gè)對(duì)照組和3個(gè)實(shí)驗(yàn)組，每組10只。對(duì)照組繼續(xù)喂食基礎(chǔ)飼料，3個(gè)實(shí)驗(yàn)組分別喂食不同粒徑的超細(xì)碳酸鈣＋基礎(chǔ)飼料。連續(xù)喂養(yǎng)4周后進(jìn)行3d鈣代謝實(shí)驗(yàn)。結(jié)果各實(shí)驗(yàn)組小鼠體質(zhì)量、股骨質(zhì)量、鈣吸收率、血清鈣含量、股骨鈣含量均明顯高于對(duì)照組（P＜0.01）。結(jié)論超細(xì)碳酸鈣是機(jī)體補(bǔ)充鈣劑的良好鈣源，并且粒徑越小補(bǔ)鈣效果越好。

超細(xì)碳酸鈣；粒徑；鈣吸收率

鈣是一種重要的常量元素，人體一旦缺鈣則會(huì)引發(fā)多種疾病。我國(guó)國(guó)民每人每天攝入鈣的量約為400mg，僅占營(yíng)養(yǎng)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的50%［1］。導(dǎo)致缺鈣的主要原因是膳食中鈣離子含量低、結(jié)構(gòu)搭配不合理。選擇一種好的鈣源，及時(shí)補(bǔ)充鈣粒子可避免缺鈣現(xiàn)象的發(fā)生。我校特種材料實(shí)驗(yàn)室制作的超細(xì)碳酸鈣產(chǎn)品顆粒直徑為50nm～1μm，含鈣量為39.91%，重金屬元素含量遠(yuǎn)低于GB－9990－88標(biāo)準(zhǔn)，是理想的鈣源。本實(shí)驗(yàn)旨在了解超細(xì)碳酸鈣產(chǎn)品的補(bǔ)鈣效果以及顆粒直徑與吸收率的相關(guān)關(guān)系。

1 資料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

FUJI DRI－CHEM－7000全自動(dòng)干式生化分析儀（日產(chǎn)）；OLYMPUS AU－2700全自動(dòng)生化分析儀（日產(chǎn)）；UV－540分光光度計(jì)（美國(guó) UNICAM 公司）；JSM 5600LV掃描電子顯微鏡（日本電子株式會(huì)社）；X Pert Pro X射線衍射儀（荷蘭菲利浦）；MILL－Q超純水機(jī)（美國(guó)Millipore公司）。

1.2 實(shí)驗(yàn)材料

1.2.1 超細(xì)碳酸鈣的制備 由我校特種材料實(shí)驗(yàn)中心制備提供3種不同粒徑的超細(xì)碳酸鈣樣品。通過(guò)掃描電子顯微鏡和X射線衍射儀對(duì)樣品進(jìn)行表征確認(rèn)，其顆粒直徑分別為50、100、200nm，見(jiàn)圖1。經(jīng)X射線衍射儀測(cè)定為高純度立方晶型超細(xì)碳酸鈣樣品，其含鈣量均為39.91%，見(jiàn)圖2。由原子吸收實(shí)驗(yàn)測(cè)得樣品的重金屬元素含量遠(yuǎn)低于GB－9990－88標(biāo)準(zhǔn)，可用作食品添加劑。

圖1 不同粒徑鈣樣品電鏡照片

圖2 鈣樣品X射線衍射圖譜

1.2.2 飼料的配制 ①基礎(chǔ)飼料配方［2］：玉米粉84.8%、黃豆粉10%、調(diào)和油2%、食鹽3%、混合維生素0.2%。經(jīng)原子吸收實(shí)驗(yàn)測(cè)得Ca含量為300mg／kg，遠(yuǎn)低于常規(guī)飼料。其余主要成分為Na：3200mg／kg；Mg：1200mg／kg；K：2400mg／kg，含量均與常規(guī)飼料相同。②實(shí)驗(yàn)組飼料：將顆粒直徑（ф）分別為50、100、200nm的超細(xì)碳酸鈣樣品按3000mg／kg鈣含量加入基礎(chǔ)飼料，各實(shí)驗(yàn)組鈣含量實(shí)測(cè)均為3300mg／kg。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

由本校動(dòng)物中心提供的3周斷乳小鼠40只，用基礎(chǔ)飼料喂食2周后，按體質(zhì)量均分為4組，每組10只。對(duì)照組繼續(xù)喂食基礎(chǔ)飼料；實(shí)驗(yàn)1組，喂食ф 50nm＋基礎(chǔ)飼料；實(shí)驗(yàn)2組，喂食ф100nm＋基礎(chǔ)飼料；實(shí)驗(yàn)3組，喂食ф200nm＋基礎(chǔ)飼料。各組自由飲用純凈水。每天記錄攝食量，每周稱量體質(zhì)量、身長(zhǎng)。喂食4周后，移至代謝籠進(jìn)行3d鈣代謝實(shí)驗(yàn)，收集糞便，測(cè)糞鈣。隨后斷頭處死全部小鼠，采血，測(cè)鈣、磷含量［3］；解剖觀察心臟、肝臟等臟器；剝離雙側(cè)股骨稱重，量骨長(zhǎng)，測(cè)骨鈣。

馬福爐溫度調(diào)為500℃，將飼料、股骨、糞便置于其中灰化24h，消解后經(jīng)原子吸收分光光度計(jì)測(cè)鈣、磷含量［3］；血樣分離血清，用全自動(dòng)干式生化分析儀測(cè)鈣含量；用全自動(dòng)生化分析儀測(cè)磷含量；游標(biāo)卡尺測(cè)骨長(zhǎng)；電子天平測(cè)股骨質(zhì)量。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS 13.0軟件處理，做方差分析，組間比較用t檢驗(yàn)，P＜0.01有顯著意義。鈣吸收率計(jì)算公式［4］為：吸收率 ＝ （攝入鈣 － 糞鈣）／攝入鈣×100%。

2 結(jié)果

2.1 不同粒徑鈣吸收率和對(duì)小鼠生長(zhǎng)的影響

實(shí)驗(yàn)初期，各實(shí)驗(yàn)組動(dòng)物活動(dòng)、飲食、排便表現(xiàn)正常。對(duì)照組動(dòng)物毛色少光澤，倦怠不活潑，且生長(zhǎng)緩慢，進(jìn)食量相對(duì)較低，表明缺鈣影響食欲，導(dǎo)致進(jìn)食量下降；糞便顆粒成形性較實(shí)驗(yàn)組差，顯示糞鈣含量較低。從動(dòng)物的體質(zhì)量和身長(zhǎng)隨時(shí)間（周）的變化情況分析（圖3、圖4），第一周對(duì)超細(xì)碳酸鈣的吸收利用有一定的適應(yīng)過(guò)程，生長(zhǎng)與對(duì)照組無(wú)較大差異。隨后2周體質(zhì)量、身長(zhǎng)增長(zhǎng)較快，表明小鼠已適應(yīng)補(bǔ)鈣過(guò)程，對(duì)鈣的吸收顯著提高，并且鈣吸收率與碳酸鈣顆粒直徑呈負(fù)相關(guān)關(guān)系［5］，見(jiàn)表1。

2.2 不同粒徑鈣對(duì)骨鈣的影響

鈣是骨胳的主要構(gòu)成成分，通過(guò)對(duì)骨長(zhǎng)度、骨質(zhì)量、鈣磷比值的測(cè)定可評(píng)價(jià)骨骼的營(yíng)養(yǎng)狀況。結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)組股骨長(zhǎng)度略高于對(duì)照組；股骨質(zhì)量及其鈣、磷含量均明顯高于對(duì)照組（P＜0.01）。實(shí)驗(yàn)表明，隨著鈣的吸收，更多的鈣和磷以骨鹽形式沉積于骨組織，骨密度增大，有助于骨骼鈣化和生長(zhǎng)，見(jiàn)表2。

2.3 不同粒徑鈣對(duì)血鈣、血磷的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)組血鈣含量顯著高于對(duì)照組（P＜0.01）；血磷含量明顯低于對(duì)照組（P＜0.01）；3個(gè)實(shí)驗(yàn)組之間比較也存在明顯差異（P＜0.05）。表明隨著粒徑的減小，鈣吸收量增加，使得血鈣水平上升，血磷含量降低，見(jiàn)表3。

圖3 體質(zhì)量增長(zhǎng)結(jié)果

圖4 身長(zhǎng)增長(zhǎng)結(jié)果

表1 不同粒徑鈣吸收率及小鼠增長(zhǎng)對(duì)比（）

表1 不同粒徑鈣吸收率及小鼠增長(zhǎng)對(duì)比（）

注：實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組比較，＊P＜0.01；3個(gè)實(shí)驗(yàn)組之間比較，△P＜0.05。

組別 n 體質(zhì)量／g 身長(zhǎng)／cm 采食量／（g／d）攝入鈣／（mg／d）糞鈣／（mg／d） 吸收率／%實(shí)驗(yàn)組 10 16.27±0.43 15.75±0.39 4.51±0.471.35±0.240.62±0.05 54.07實(shí)驗(yàn)1組 10 19.04±0.48＊△ 17.70±0.51＊△ 4.87±0.63 6.07±0.614.82±0.49 70.00＊實(shí)驗(yàn)2組 10 18.29±0.46＊ 16.86±0.48＊ 4.87±0.6616.07±0.575.35±0.46 66.97＊△實(shí)驗(yàn)3組 10 17.84±0.39＊ 16.52±0.45＊ 4.86±0.5516.04±0.496.05±0.54 62.28＊

表2 骨長(zhǎng)、骨質(zhì)量、骨鈣情況對(duì)比（）

表2 骨長(zhǎng)、骨質(zhì)量、骨鈣情況對(duì)比（）

注：實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組比較，＊P＜0.01；3個(gè)實(shí)驗(yàn)組之間比較，△P＜0.05。

組別 n 骨長(zhǎng)／mm 骨質(zhì)量／g 鈣／（mmol／L） 磷／（mmol／L） 鈣磷比值對(duì)照組 10 16.21±0.32 0.069±0.015 9.70±2.38 6.31±2.57 1.54實(shí)驗(yàn)1組 10 16.45±0.56＊ 0.104±0.035＊ 13.84±3.27＊ 6.87±5.61＊ 2.01實(shí)驗(yàn)2組 10 16.37±0.31＊ 0.091±0.029＊△ 12.91±4.55＊△ 6.69±3.62＊ 1.93實(shí)驗(yàn)3組 10 16.33±0.49 0.082±0.014＊ 12.40±2.71＊ 6.69±3.43＊1.85

表3 血鈣、血磷含量對(duì)比（）

表3 血鈣、血磷含量對(duì)比（）

注：實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組比較，＊P＜0.01；3個(gè)實(shí)驗(yàn)組之間比較，△P＜0.05。

組別 n 血鈣／（mmol／L） 血磷／（mmol／L） 鈣磷比值對(duì)照組10 1.90±0.26 1.62±0.15 1.19實(shí)驗(yàn)1組 10 2.51±0.66＊△ 1.51±0.12＊△ 1.66＊△實(shí)驗(yàn)2組 10 2.32±0.38＊ 1.54±0.09＊ 1.50＊實(shí)驗(yàn)3組 10 2.25±0.41＊ 1.55±0.11＊ 1.45＊

3 討論

選擇一種好的鈣源，及時(shí)補(bǔ)充鈣粒子可避免疾病的發(fā)生。在補(bǔ)鈣的過(guò)程中，鈣粒子的吸收率、鈣磷比值、骨鈣、骨密度、血鈣含量等參數(shù)通常被作為評(píng)定鈣源優(yōu)劣的重要指標(biāo)。

研究表明，鈣粒子在體內(nèi)必須呈溶解狀態(tài)才能被充分消化吸收。影響鈣粒子的溶解度和可消化性的主要因素是鈣粒子直徑的大?。?］。采用納米技術(shù)制成的超細(xì)碳酸鈣顆粒直徑達(dá)50nm，為普通碳酸鈣顆粒直徑的1／20，在消化道內(nèi)可快速穿透組織間隙，為人體所吸收，并且隨著直徑的減少，暴露在介質(zhì)中的顆粒表面積和顆粒間隙率急劇增加。根據(jù)空氣吸附法測(cè)算結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)用普通碳酸鈣比表面積為1.89m2／g，超細(xì)碳酸鈣的比表面積為53.75m2／g，比表面積越大，粒子的吸附性和生物活性越大。測(cè)試結(jié)果顯示，普通碳酸鈣的吸收率僅為30%，我們實(shí)驗(yàn)選用的超細(xì)碳酸鈣吸收率可達(dá)70%。

鈣經(jīng)過(guò)腸道吸收后進(jìn)入血液循環(huán)，其中大部分沉積于骨骼中，一旦攝入量不足就會(huì)導(dǎo)致血液中鈣的離子濃度降低，于是骨骼中的鈣就會(huì)釋放出來(lái)維持機(jī)體鈣的平衡，致使骨鈣含量降低，從而出現(xiàn)骨質(zhì)鈣化不良、骨質(zhì)疏松等癥狀［7］。因此，骨鈣、血鈣指標(biāo)是判斷補(bǔ)鈣效果的關(guān)鍵參數(shù)。實(shí)驗(yàn)顯示，鈣源顆粒直徑越小，鈣吸收率越好，血鈣、骨鈣、骨磷含量就會(huì)增加，鈣磷比維持正常數(shù)值，就會(huì)有足夠的鈣和磷以骨鹽形式沉積于骨骼組織，增大骨密度，保證骨骼的鈣化和生長(zhǎng)。因此，在選用鈣源時(shí)應(yīng)選用顆粒直徑小的納米級(jí)鈣產(chǎn)品。

我校特種材料實(shí)驗(yàn)室制備的超細(xì)碳酸鈣，含鈣量高，安全無(wú)副作用，生產(chǎn)技術(shù)成熟，產(chǎn)品性價(jià)比高，顆粒大小易于控制，值得深入研究和開(kāi)發(fā)。

［1］中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì).中國(guó)居民膳食營(yíng)養(yǎng)素參考攝入量［M］.北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2000：131－146.

［2］王燦楠，劉德成，莊明，等.鈣吸收與鈣攝入量的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究［J］.衛(wèi)生研究，2002，31（6）：439－441.

［3］高延玲，康相濤，趙成壁.原子吸收分光光度法測(cè)定飼料微量元素樣品的前處理［J］.飼料廣角，2003，24（23）：28－30.

［4］何麗，薛安娜，付萍，等.多種鈣劑不同鈣含量對(duì)大鼠鈣吸收及骨密度的影響［J］.衛(wèi)生研究，2002，31（4）：253－261.

［5］王保芳，王葆輝，崔占軍，等.不同粒徑超細(xì)碳酸鈣在小鼠體內(nèi)的吸收率［J］.河南大學(xué)學(xué)報(bào)：醫(yī)學(xué)版，2009，28（4）：270－272.

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［7］劉忠厚.骨質(zhì)疏松癥［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1992：209－219.

［責(zé)任編輯 時(shí) 紅］

Experimental research on the effects of ultrafine calcium carbouata as a supplement for mice

WANG Bao－fang1，WANG Bao－h(huán)ui 2，CUI Zhan－jun1，HU Bin－bin3，DU Zu－liang3（1.Department of Physics，Medical College of Henan University，Kaifeng，Henan 475004，China；2.Department of Internal medicine，Children Hospital of Kaifeng，Kaifeng，Henan 475001，China；3.Special Materials Laboratory of Henan University，Kaifeng，Henan 475004，China）

ObjectiveTo research the effect of calcium carbonate of different particle size as a supplement.MethodsForty 3－week－old－weaning mice were randomly divided into the control group and three treatment groups after eating basal low calcium for 2－weeks.The control group was fed with basal low calcium feed.Treatment groups were respectively fed with feed added calcium carbonate of different particle sizes for 4weeks.Then calcium metabolism tests were conducted for all the mice for 3days.ResultsThe weight，length，Ca absorption rate and the concentration of serum calcium of treatment groups were obviously higher than those of the control group（P＜0.01）.ConclusionThe ultrafine calcium is a good calcium source，and the tinier the particle size is，the better effect it has.

Ultrafine calcium carbonate；Particle size；Absorption rate

R151.2

A

1672－7606（2012）02－0115－04

2012－03－12

王保芳（1967－），女，河南 開(kāi)封 人，副教授，從事醫(yī)學(xué)物理教學(xué)和特種材料的研制工作。