王保芳，王葆輝，崔占軍，胡彬彬，杜祖亮

（1.河南大學醫(yī)學院 物理教研室，河南 開封 475004；2.開封市兒童醫(yī)院 內(nèi)科，河南 開封 475001；3.河南大學 特種功能材料實驗室，河南 開封 475004）

超細碳酸鈣對小鼠補鈣效果的實驗探討

王保芳1，王葆輝2，崔占軍1，胡彬彬3，杜祖亮3

（1.河南大學醫(yī)學院 物理教研室，河南 開封 475004；2.開封市兒童醫(yī)院 內(nèi)科，河南 開封 475001；3.河南大學 特種功能材料實驗室，河南 開封 475004）

目的探討不同粒徑超細碳酸鈣的補鈣效果。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個對照組和3個實驗組，每組10只。對照組繼續(xù)喂食基礎(chǔ)飼料，3個實驗組分別喂食不同粒徑的超細碳酸鈣＋基礎(chǔ)飼料。連續(xù)喂養(yǎng)4周后進行3d鈣代謝實驗。結(jié)果各實驗組小鼠體質(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照組（P＜0.01）。結(jié)論超細碳酸鈣是機體補充鈣劑的良好鈣源，并且粒徑越小補鈣效果越好。

超細碳酸鈣；粒徑；鈣吸收率

鈣是一種重要的常量元素，人體一旦缺鈣則會引發(fā)多種疾病。我國國民每人每天攝入鈣的量約為400mg，僅占營養(yǎng)學標準的50%［1］。導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，及時補充鈣粒子可避免缺鈣現(xiàn)象的發(fā)生。我校特種材料實驗室制作的超細碳酸鈣產(chǎn)品顆粒直徑為50nm～1μm，含鈣量為39.91%，重金屬元素含量遠低于GB－9990－88標準，是理想的鈣源。本實驗旨在了解超細碳酸鈣產(chǎn)品的補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 實驗儀器

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

1.2 實驗材料

1.2.1 超細碳酸鈣的制備 由我校特種材料實驗中心制備提供3種不同粒徑的超細碳酸鈣樣品。通過掃描電子顯微鏡和X射線衍射儀對樣品進行表征確認，其顆粒直徑分別為50、100、200nm，見圖1。經(jīng)X射線衍射儀測定為高純度立方晶型超細碳酸鈣樣品，其含鈣量均為39.91%，見圖2。由原子吸收實驗測得樣品的重金屬元素含量遠低于GB－9990－88標準，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)原子吸收實驗測得Ca含量為300mg／kg，遠低于常規(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實驗組飼料：將顆粒直徑（ф）分別為50、100、200nm的超細碳酸鈣樣品按3000mg／kg鈣含量加入基礎(chǔ)飼料，各實驗組鈣含量實測均為3300mg／kg。

1.3 實驗方法

由本校動物中心提供的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。對照組繼續(xù)喂食基礎(chǔ)飼料；實驗1組，喂食ф 50nm＋基礎(chǔ)飼料；實驗2組，喂食ф100nm＋基礎(chǔ)飼料；實驗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。喂食4周后，移至代謝籠進行3d鈣代謝實驗，收集糞便，測糞鈣。隨后斷頭處死全部小鼠，采血，測鈣、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，測骨鈣。

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測鈣、磷含量［3］；血樣分離血清，用全自動干式生化分析儀測鈣含量；用全自動生化分析儀測磷含量；游標卡尺測骨長；電子天平測股骨質(zhì)量。

1.4 統(tǒng)計學分析

實驗數(shù)據(jù)用SPSS 13.0軟件處理，做方差分析，組間比較用t檢驗，P＜0.01有顯著意義。鈣吸收率計算公式［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小鼠生長的影響

實驗初期，各實驗組動物活動、飲食、排便表現(xiàn)正常。對照組動物毛色少光澤，倦怠不活潑，且生長緩慢，進食量相對較低，表明缺鈣影響食欲，導致進食量下降；糞便顆粒成形性較實驗組差，顯示糞鈣含量較低。從動物的體質(zhì)量和身長隨時間（周）的變化情況分析（圖3、圖4），第一周對超細碳酸鈣的吸收利用有一定的適應過程，生長與對照組無較大差異。隨后2周體質(zhì)量、身長增長較快，表明小鼠已適應補鈣過程，對鈣的吸收顯著提高，并且鈣吸收率與碳酸鈣顆粒直徑呈負相關(guān)關(guān)系［5］，見表1。

2.2 不同粒徑鈣對骨鈣的影響

鈣是骨胳的主要構(gòu)成成分，通過對骨長度、骨質(zhì)量、鈣磷比值的測定可評價骨骼的營養(yǎng)狀況。結(jié)果顯示，實驗組股骨長度略高于對照組；股骨質(zhì)量及其鈣、磷含量均明顯高于對照組（P＜0.01）。實驗表明，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，見表2。

2.3 不同粒徑鈣對血鈣、血磷的影響

實驗結(jié)果顯示，實驗組血鈣含量顯著高于對照組（P＜0.01）；血磷含量明顯低于對照組（P＜0.01）；3個實驗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，見表3。

圖3 體質(zhì)量增長結(jié)果

圖4 身長增長結(jié)果

表1 不同粒徑鈣吸收率及小鼠增長對比（）

表1 不同粒徑鈣吸收率及小鼠增長對比（）

注：實驗組與對照組比較，＊P＜0.01；3個實驗組之間比較，△P＜0.05。

組別 n 體質(zhì)量／g 身長／cm 采食量／（g／d）攝入鈣／（mg／d）糞鈣／（mg／d） 吸收率／%實驗組 10 16.27±0.43 15.75±0.39 4.51±0.471.35±0.240.62±0.05 54.07實驗1組 10 19.04±0.48＊△ 17.70±0.51＊△ 4.87±0.63 6.07±0.614.82±0.49 70.00＊實驗2組 10 18.29±0.46＊ 16.86±0.48＊ 4.87±0.6616.07±0.575.35±0.46 66.97＊△實驗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、骨質(zhì)量、骨鈣情況對比（）

表2 骨長、骨質(zhì)量、骨鈣情況對比（）

注：實驗組與對照組比較，＊P＜0.01；3個實驗組之間比較，△P＜0.05。

組別 n 骨長／mm 骨質(zhì)量／g 鈣／（mmol／L） 磷／（mmol／L） 鈣磷比值對照組 10 16.21±0.32 0.069±0.015 9.70±2.38 6.31±2.57 1.54實驗1組 10 16.45±0.56＊ 0.104±0.035＊ 13.84±3.27＊ 6.87±5.61＊ 2.01實驗2組 10 16.37±0.31＊ 0.091±0.029＊△ 12.91±4.55＊△ 6.69±3.62＊ 1.93實驗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、血磷含量對比（）

表3 血鈣、血磷含量對比（）

注：實驗組與對照組比較，＊P＜0.01；3個實驗組之間比較，△P＜0.05。

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

3 討論

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

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小［6］。采用納米技術(shù)制成的超細碳酸鈣顆粒直徑達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)空氣吸附法測算結(jié)果顯示，實驗用普通碳酸鈣比表面積為1.89m2／g，超細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。測試結(jié)果顯示，普通碳酸鈣的吸收率僅為30%，我們實驗選用的超細碳酸鈣吸收率可達70%。

鈣經(jīng)過腸道吸收后進入血液循環(huán)，其中大部分沉積于骨骼中，一旦攝入量不足就會導致血液中鈣的離子濃度降低，于是骨骼中的鈣就會釋放出來維持機體鈣的平衡，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、血鈣指標是判斷補鈣效果的關(guān)鍵參數(shù)。實驗顯示，鈣源顆粒直徑越小，鈣吸收率越好，血鈣、骨鈣、骨磷含量就會增加，鈣磷比維持正常數(shù)值，就會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。因此，在選用鈣源時應選用顆粒直徑小的納米級鈣產(chǎn)品。

我校特種材料實驗室制備的超細碳酸鈣，含鈣量高，安全無副作用，生產(chǎn)技術(shù)成熟，產(chǎn)品性價比高，顆粒大小易于控制，值得深入研究和開發(fā)。

［1］中國營養(yǎng)學會.中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量［M］.北京：中國輕工業(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物實驗研究［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.不同粒徑超細碳酸鈣在小鼠體內(nèi)的吸收率［J］.河南大學學報：醫(yī)學版，2009，28（4）：270－272.

［6］高英力.鈣制劑進展與合理利用［J］.解放軍保健醫(yī)學雜志，2007，9（1）：43－45.

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

［責任編輯 時 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 開封 人，副教授，從事醫(yī)學物理教學和特種材料的研制工作。