超细碳酸钙对小鼠补钙效果的实验探讨

王保芳，王葆辉，崔占军，胡彬彬，杜祖亮

（1.河南大学医学院 物理教研室，河南 开封 475004；2.开封市儿童医院 内科，河南 开封 475001；3.河南大学 特种功能材料实验室，河南 开封 475004）

超细碳酸钙对小鼠补钙效果的实验探讨

王保芳1，王葆辉2，崔占军1，胡彬彬3，杜祖亮3

（1.河南大学医学院 物理教研室，河南 开封 475004；2.开封市儿童医院 内科，河南 开封 475001；3.河南大学 特种功能材料实验室，河南 开封 475004）

目的探讨不同粒径超细碳酸钙的补钙效果。方法选用3周断乳小鼠40只，用基础饲料喂食2周后按体质量分为1个对照组和3个实验组，每组10只。对照组继续喂食基础饲料，3个实验组分别喂食不同粒径的超细碳酸钙＋基础饲料。连续喂养4周后进行3d钙代谢实验。结果各实验组小鼠体质量、股骨质量、钙吸收率、血清钙含量、股骨钙含量均明显高于对照组（P＜0.01）。结论超细碳酸钙是机体补充钙剂的良好钙源，并且粒径越小补钙效果越好。

超细碳酸钙；粒径；钙吸收率

钙是一种重要的常量元素，人体一旦缺钙则会引发多种疾病。我国国民每人每天摄入钙的量约为400mg，仅占营养学标准的50%［1］。导致缺钙的主要原因是膳食中钙离子含量低、结构搭配不合理。选择一种好的钙源，及时补充钙粒子可避免缺钙现象的发生。我校特种材料实验室制作的超细碳酸钙产品颗粒直径为50nm～1μm，含钙量为39.91%，重金属元素含量远低于GB－9990－88标准，是理想的钙源。本实验旨在了解超细碳酸钙产品的补钙效果以及颗粒直径与吸收率的相关关系。

1 资料和方法

1.1 实验仪器

FUJI DRI－CHEM－7000全自动干式生化分析仪（日产）；OLYMPUS AU－2700全自动生化分析仪（日产）；UV－540分光光度计（美国 UNICAM 公司）；JSM 5600LV扫描电子显微镜（日本电子株式会社）；X Pert Pro X射线衍射仪（荷兰菲利浦）；MILL－Q超纯水机（美国Millipore公司）。

1.2 实验材料

1.2.1 超细碳酸钙的制备 由我校特种材料实验中心制备提供3种不同粒径的超细碳酸钙样品。通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪对样品进行表征确认，其颗粒直径分别为50、100、200nm，见图1。经X射线衍射仪测定为高纯度立方晶型超细碳酸钙样品，其含钙量均为39.91%，见图2。由原子吸收实验测得样品的重金属元素含量远低于GB－9990－88标准，可用作食品添加剂。

图1 不同粒径钙样品电镜照片

图2 钙样品X射线衍射图谱

1.2.2 饲料的配制 ①基础饲料配方［2］：玉米粉84.8%、黄豆粉10%、调和油2%、食盐3%、混合维生素0.2%。经原子吸收实验测得Ca含量为300mg／kg，远低于常规饲料。其余主要成分为Na：3200mg／kg；Mg：1200mg／kg；K：2400mg／kg，含量均与常规饲料相同。②实验组饲料：将颗粒直径（ф）分别为50、100、200nm的超细碳酸钙样品按3000mg／kg钙含量加入基础饲料，各实验组钙含量实测均为3300mg／kg。

1.3 实验方法

由本校动物中心提供的3周断乳小鼠40只，用基础饲料喂食2周后，按体质量均分为4组，每组10只。对照组继续喂食基础饲料；实验1组，喂食ф 50nm＋基础饲料；实验2组，喂食ф100nm＋基础饲料；实验3组，喂食ф200nm＋基础饲料。各组自由饮用纯净水。每天记录摄食量，每周称量体质量、身长。喂食4周后，移至代谢笼进行3d钙代谢实验，收集粪便，测粪钙。随后断头处死全部小鼠，采血，测钙、磷含量［3］；解剖观察心脏、肝脏等脏器；剥离双侧股骨称重，量骨长，测骨钙。

马福炉温度调为500℃，将饲料、股骨、粪便置于其中灰化24h，消解后经原子吸收分光光度计测钙、磷含量［3］；血样分离血清，用全自动干式生化分析仪测钙含量；用全自动生化分析仪测磷含量；游标卡尺测骨长；电子天平测股骨质量。

1.4 统计学分析

实验数据用SPSS 13.0软件处理，做方差分析，组间比较用t检验，P＜0.01有显著意义。钙吸收率计算公式［4］为：吸收率 ＝ （摄入钙 － 粪钙）／摄入钙×100%。

2 结果

2.1 不同粒径钙吸收率和对小鼠生长的影响

实验初期，各实验组动物活动、饮食、排便表现正常。对照组动物毛色少光泽，倦怠不活泼，且生长缓慢，进食量相对较低，表明缺钙影响食欲，导致进食量下降；粪便颗粒成形性较实验组差，显示粪钙含量较低。从动物的体质量和身长随时间（周）的变化情况分析（图3、图4），第一周对超细碳酸钙的吸收利用有一定的适应过程，生长与对照组无较大差异。随后2周体质量、身长增长较快，表明小鼠已适应补钙过程，对钙的吸收显著提高，并且钙吸收率与碳酸钙颗粒直径呈负相关关系［5］，见表1。

2.2 不同粒径钙对骨钙的影响

钙是骨胳的主要构成成分，通过对骨长度、骨质量、钙磷比值的测定可评价骨骼的营养状况。结果显示，实验组股骨长度略高于对照组；股骨质量及其钙、磷含量均明显高于对照组（P＜0.01）。实验表明，随着钙的吸收，更多的钙和磷以骨盐形式沉积于骨组织，骨密度增大，有助于骨骼钙化和生长，见表2。

2.3 不同粒径钙对血钙、血磷的影响

实验结果显示，实验组血钙含量显著高于对照组（P＜0.01）；血磷含量明显低于对照组（P＜0.01）；3个实验组之间比较也存在明显差异（P＜0.05）。表明随着粒径的减小，钙吸收量增加，使得血钙水平上升，血磷含量降低，见表3。

图3 体质量增长结果

图4 身长增长结果

表1 不同粒径钙吸收率及小鼠增长对比（）

表1 不同粒径钙吸收率及小鼠增长对比（）

注：实验组与对照组比较，＊P＜0.01；3个实验组之间比较，△P＜0.05。

组别 n 体质量／g 身长／cm 采食量／（g／d）摄入钙／（mg／d）粪钙／（mg／d） 吸收率／%实验组 10 16.27±0.43 15.75±0.39 4.51±0.471.35±0.240.62±0.05 54.07实验1组 10 19.04±0.48＊△ 17.70±0.51＊△ 4.87±0.63 6.07±0.614.82±0.49 70.00＊实验2组 10 18.29±0.46＊ 16.86±0.48＊ 4.87±0.6616.07±0.575.35±0.46 66.97＊△实验3组 10 17.84±0.39＊ 16.52±0.45＊ 4.86±0.5516.04±0.496.05±0.54 62.28＊

表2 骨长、骨质量、骨钙情况对比（）

表2 骨长、骨质量、骨钙情况对比（）

注：实验组与对照组比较，＊P＜0.01；3个实验组之间比较，△P＜0.05。

组别 n 骨长／mm 骨质量／g 钙／（mmol／L） 磷／（mmol／L） 钙磷比值对照组 10 16.21±0.32 0.069±0.015 9.70±2.38 6.31±2.57 1.54实验1组 10 16.45±0.56＊ 0.104±0.035＊ 13.84±3.27＊ 6.87±5.61＊ 2.01实验2组 10 16.37±0.31＊ 0.091±0.029＊△ 12.91±4.55＊△ 6.69±3.62＊ 1.93实验3组 10 16.33±0.49 0.082±0.014＊ 12.40±2.71＊ 6.69±3.43＊1.85

表3 血钙、血磷含量对比（）

表3 血钙、血磷含量对比（）

注：实验组与对照组比较，＊P＜0.01；3个实验组之间比较，△P＜0.05。

组别 n 血钙／（mmol／L） 血磷／（mmol／L） 钙磷比值对照组10 1.90±0.26 1.62±0.15 1.19实验1组 10 2.51±0.66＊△ 1.51±0.12＊△ 1.66＊△实验2组 10 2.32±0.38＊ 1.54±0.09＊ 1.50＊实验3组 10 2.25±0.41＊ 1.55±0.11＊ 1.45＊

3 讨论

选择一种好的钙源，及时补充钙粒子可避免疾病的发生。在补钙的过程中，钙粒子的吸收率、钙磷比值、骨钙、骨密度、血钙含量等参数通常被作为评定钙源优劣的重要指标。

研究表明，钙粒子在体内必须呈溶解状态才能被充分消化吸收。影响钙粒子的溶解度和可消化性的主要因素是钙粒子直径的大小［6］。采用纳米技术制成的超细碳酸钙颗粒直径达50nm，为普通碳酸钙颗粒直径的1／20，在消化道内可快速穿透组织间隙，为人体所吸收，并且随着直径的减少，暴露在介质中的颗粒表面积和颗粒间隙率急剧增加。根据空气吸附法测算结果显示，实验用普通碳酸钙比表面积为1.89m2／g，超细碳酸钙的比表面积为53.75m2／g，比表面积越大，粒子的吸附性和生物活性越大。测试结果显示，普通碳酸钙的吸收率仅为30%，我们实验选用的超细碳酸钙吸收率可达70%。

钙经过肠道吸收后进入血液循环，其中大部分沉积于骨骼中，一旦摄入量不足就会导致血液中钙的离子浓度降低，于是骨骼中的钙就会释放出来维持机体钙的平衡，致使骨钙含量降低，从而出现骨质钙化不良、骨质疏松等症状［7］。因此，骨钙、血钙指标是判断补钙效果的关键参数。实验显示，钙源颗粒直径越小，钙吸收率越好，血钙、骨钙、骨磷含量就会增加，钙磷比维持正常数值，就会有足够的钙和磷以骨盐形式沉积于骨骼组织，增大骨密度，保证骨骼的钙化和生长。因此，在选用钙源时应选用颗粒直径小的纳米级钙产品。

我校特种材料实验室制备的超细碳酸钙，含钙量高，安全无副作用，生产技术成熟，产品性价比高，颗粒大小易于控制，值得深入研究和开发。

［1］中国营养学会.中国居民膳食营养素参考摄入量［M］.北京：中国轻工业出版社，2000：131－146.

［2］王灿楠，刘德成，庄明，等.钙吸收与钙摄入量的动物实验研究［J］.卫生研究，2002，31（6）：439－441.

［3］高延玲，康相涛，赵成壁.原子吸收分光光度法测定饲料微量元素样品的前处理［J］.饲料广角，2003，24（23）：28－30.

［4］何丽，薛安娜，付萍，等.多种钙剂不同钙含量对大鼠钙吸收及骨密度的影响［J］.卫生研究，2002，31（4）：253－261.

［5］王保芳，王葆辉，崔占军，等.不同粒径超细碳酸钙在小鼠体内的吸收率［J］.河南大学学报：医学版，2009，28（4）：270－272.

［6］高英力.钙制剂进展与合理利用［J］.解放军保健医学杂志，2007，9（1）：43－45.

［7］刘忠厚.骨质疏松症［M］.北京：化学工业出版社，1992：209－219.

［责任编辑 时 红］

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

WANG Bao－fang1，WANG Bao－hui 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 开封 人，副教授，从事医学物理教学和特种材料的研制工作。