普通骨粉和超细骨粉改善骨密度功能比较

马峰，周倩，李梦洁，朱文丽，*，王娜，张葳芮

（1.北京航天中心医院呼吸科，北京100049；2.北京大学医学部公共卫生学院营养与食品卫生学系，北京100191；3.天津市天狮生命科学与技术研究院，天津 301700）

营养高钙冲剂和营养高钙冲剂（超细骨粉）均以鲜牛脊椎骨为原料，是经过不同的加工工艺生产的补钙新产品。本实验选取这两种钙剂为受试物，以碳酸钙为对照，旨在研究并比较这两种钙剂对大鼠骨密度和钙吸收率的影响，进而比较不同加工工艺的优劣，为更合理利用畜骨资源提供依据，同时也为居民合理选择补钙制品提供科学指导。

1 材料与方法

1.1 受试物

营养高钙冲剂、营养高钙冲剂（超细骨粉），钙含量分别为6.05%和5.71%，由天津天狮生物工程有限公司提供。作为对照的碳酸钙购自西陇化工股份有限公司，钙含量为39.6%。

1.2 实验动物

SPF级健康4周龄断乳SD大鼠，雌性，96只，体重60 g～75 g。由北京大学医学部实验动物科学部提供，实验动物生产许可证：SCXK（京）2006－0008，实验动物使用许可证：SYXK（京）2007－0008。饲养环境为屏障级，实验环境温度23℃～24℃，湿度54%～58%。

1.3 动物饲料

动物基础饲料配方为：10.0%酪蛋白，15.0%黄豆粉，54.0%小麦面粉，4.0%玉米油或花生油，2.0%纤维素，2.6%混合矿物盐，1%混合维生素，0.2%氯化胆碱，0.2%DL－蛋氨酸，11.0%淀粉。调整钙含量为150 mg/100 g饲料。用此低钙饲料配方配制受试物各剂量组和碳酸钙对照组，可根据各组受试物（或碳酸钙）的需用量调节淀粉用量。动物饲料由中国医学科学院实验动物研究所提供，饲料生产许可证号：SCXK（京）2006－0003。

1.4 主要仪器设备

双能X线吸收骨密度仪（DEXA，HOLOGIC Discovery A（S/N 86171））；电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP－OES，iCAP－6000）。

1.5 方法

1.5.1 动物分组及剂量设置

动物经适应性喂养一周后，称体重，按体重随机分为10组，每组8只～10只。

两种受试物均设3个剂量组，分别以人体推荐摄入量（元素钙800 mg/d，按60公斤体重计，折算为13.3 mg/kg·BW）的 5倍、10倍、30倍设为低、中、高剂量组 （分别为 66.7 mg/kg·BW、133.3 mg/kg·BW 和400.0 mg/kg·BW）；同时设一个低钙对照组（饲料钙含量为150 mg/100 g）和3个碳酸钙对照组（其中元素钙的摄入量分别与受试物低、中、高剂量组相同）。

1.5.2 受试物给予方式

按动物摄食量10%计，根据受试物和碳酸钙中的钙含量计算各组钙剂需用量，分别将低、中、高剂量受试物和碳酸钙掺入低钙饲料中，则低、中、高剂量组饲料钙含量分别为 216.7 mg/100 g、283.3 mg/100 g和550.0 mg/100 g。所有组别实验动物均自由摄食，饮用去离子水，以避免从饮水中获得钙。饲养13周。

1.5.3 观察指标

1.5.3.1 体重、身长

每周测量1次。

1.5.3.2 摄食量测定

记录每只动物的一周总摄食量，计算食物利用率。

食物利用率（%）= 动物体重增加（g）/饲料摄入（g）×100%

1.5.3.3 代谢实验

实验3周后将动物放在代谢笼中进行3天钙代谢实验。记录3天进食量，收集72 h粪便，测定饲料、粪便中钙含量（等离子体发射光谱法）。饲料研磨后测定平行样，取平均值。

摄入钙（mg/3d）= 饲料中钙含量（mg/g）×进食量（g/3d）粪钙（mg/3d）= 粪便中钙含量（mg/g）×粪便排出量（g/3d）钙表现吸收率（%）=（摄入钙－粪钙）/摄入钙×100%

1.5.3.4 骨恒重和骨钙测定

动物饲养13周后，处死，剥离左、右侧股骨，剔除干净骨周围附着软组织。取大鼠右侧股骨在105℃烘箱中烘干至恒重后（间隔1小时称量差值不超过0.000 3 g），称量骨干重。等离子体发射光谱法测定右侧股骨钙含量。

1.5.3.5 骨长和骨密度测定

测量左侧股骨全长；以双能X线吸收骨密度仪（DEXA）测定股骨中点、远心端和近心端骨密度（bone mineral density，BMD）。

1.6 统计学分析

采用SPSS软件进行各受试物组与低钙对照组及相应剂量碳酸钙对照组的方差分析。

2 结果

2.1 受试物对大鼠体重、身长和总食物利用率的影响

受试物对大鼠体重、身长、总食物利用率的影响结果见表1。

表1 受试物对大鼠体重、身长、总食物利用率的影响Table 1 Effect of different test substances on body weight，body length and total food utilization in rats（±SD）

表1 受试物对大鼠体重、身长、总食物利用率的影响Table 1 Effect of different test substances on body weight，body length and total food utilization in rats（±SD）

注：*与低钙对照组相比，P＜0.05；△与相同剂量碳酸钙对照组相比，P＜0.05。

组别 动物数/只 体重/g 身长/cm 总食物利用率/%0周 第13周末 0周 第13周末营养高钙冲剂低剂量组 9 67.0±9.3 374.4±45.6 23.82±1.79 42.74±1.44△ 20.6±1.4中剂量组 10 66.8±9.3 366.0±50.6 23.83±1.10 43.20±1.32*△ 20.7±1.5高剂量组 10 67.5±9.0 379.4±43.3* 23.32±1.75 42.08±1.21 19.7±1.1△营养高钙冲剂（超细骨粉）低剂量组 10 66.2±8.4 351.9±44.3 23.02±1.19 41.34±1.29 19.9±1.4中剂量组 10 65.5±8.1 352.7±31.3 22.89±1.22 41.27±1.13 20.3±1.1高剂量组 10 65.5±7.8 358.8±26.1△ 23.21±1.44 41.88±1.39 19.8±1.3△碳酸钙低剂量组 9 66.9±6.9 353.9±34.6 23.40±1.16 41.10±1.08 20.5±1.1中剂量组 8 67.0±7.1 344.6±40.8 23.94±1.25 41.88±1.30 20.4±0.9高剂量组 10 64.5±6.1 396.8±40.3* 22.93±1.18 42.63±1.61 21.7±1.1*低钙对照组 10 65.6±7.7 338.4±35.3 23.14±1.12 41.83±0.83 20.0±1.3

试验初始各剂量组动物体重、身长无明显差异。喂养期间，实验动物未出现明显疾病和死亡。

试验结束时（13周末），“超细骨粉”高剂量组体重低于碳酸钙组（P＜0.05），其余各组与碳酸钙组相比差异无显著性（P＞0.05）。两种受试物相应剂量组之间体重无明显差异（P＞0.05）。13周末时，营养高钙冲剂低、中剂量组身长大于相应碳酸钙组（P＜0.05），其余各组与碳酸钙组相比无明显差异（P＞0.05）。营养高钙冲剂低、中剂量组身长大于“超细骨粉”组，且均有统计学意义（P＜0.05）。营养高钙冲剂和“超细骨粉”高剂量组总食物利用率低于碳酸钙组（P＜0.05），其余各组与碳酸钙组相比差异无显著性（P＞0.05）。两种受试物相互比较差异亦无显著性（P＞0.05）。

2.2 受试物对大鼠钙表观吸收率的影响

受试物对大鼠钙表观吸收率的影响结果见表2。与低钙对照组比较，营养高钙冲剂中剂量组及“超细骨粉”低、中剂量组的钙吸收率明显较高（P＜0.05），而营养高钙冲剂高剂量组明显较低（P＜0.05）；与相应剂量碳酸钙组相比，营养高钙冲剂中剂量组吸收率明显较低（P＜0.05），其余组别无明显差异。受试物相互比较结果显示，“超细骨粉”低剂量组钙表观吸收率高于营养高钙冲剂低剂量组（P＜0.05）。

表2 受试物对大鼠钙表观吸收率的影响Table 2 Effect of different test substances on calcium apparent absorption rate in rats（±SD）

表2 受试物对大鼠钙表观吸收率的影响Table 2 Effect of different test substances on calcium apparent absorption rate in rats（±SD）

注：*与低钙对照组相比，P＜0.05；△与相同剂量碳酸钙对照组相比，P＜0.05。

数/只 摄入钙/mg 粪钙/mg 钙表观吸收率/%营养高钙冲剂低剂量组 9 59.79±7.30* 6.19±1.10 89.67±1.13中剂量组 10 76.44±10.78* 7.25±1.37* 90.53±1.09*△高剂量组 10 185.77±22.68*△ 34.57±6.59* 81.51±1.65*营养高钙冲剂（超细骨粉）低剂量组 10 56.37±4.40* 4.31±1.13 92.42±1.55*中剂量组 10 77.57±7.50* 5.90±1.02 92.37±1.20*高剂量组 10 184.51±21.45*△ 28.87±7.24* 84.41±3.20碳酸钙低剂量组 9 64.68±9.16* 5.69±1.06 91.19±1.37*中剂量组 8 81.88±14.75* 5.57±1.08 93.19±0.60*高剂量组 10 230.05±20.84* 62.52±29.62* 73.47±10.16低钙对照组 10 34.27±2.71 4.28±0.35 87.44±1.47组别 动物

2.3 受试物对大鼠股骨钙含量和骨恒重的影响

受试物对大鼠股骨钙含量和骨恒重的影响结果见表3。各受试物组右侧股骨钙含量和骨恒重均明显高于低钙对照组（P＜0.05）；而与相应剂量碳酸钙组相比差异均无统计学意义（P＞0.05）。两种受试物之间骨钙含量和骨恒重比较，差异亦无显著性（P＞0.05）。

表3 受试物对大鼠股骨钙含量和骨恒重的影响Table 3 Effect of different test substances on bone calcium content and bone constant weight in rats（±SD）

表3 受试物对大鼠股骨钙含量和骨恒重的影响Table 3 Effect of different test substances on bone calcium content and bone constant weight in rats（±SD）

注：*与低钙对照组相比，P＜0.05；△与相同剂量碳酸钙对照组相比，P＜0.05。

组别 动物数/只 骨钙含量/mg/g 骨恒重/mg营养高钙冲剂低剂量组 9 214.48±9.19* 480.92±38.92*中剂量组 10 222.89±11.77* 514.52±43.27*高剂量组 10 242.92± 5.24* 590.58±47.93*营养高钙冲剂（超细骨粉）低剂量组 10 212.10±15.10* 476.75±46.32*中剂量组 10 228.64±22.46* 522.55±37.14*高剂量组 10 238.50±14.81* 577.60±29.85*碳酸钙低剂量组 9 202.58±22.48 498.33±41.23*中剂量组 8 219.90±7.54* 512.26±25.47*高剂量组 10 236.98±7.32* 604.96±53.47*低钙对照组 10 175.87±14.77 387.68±22.81

2.4 受试物对大鼠股骨骨密度和骨长的影响

由于手术操作中股骨剥离不完整、缺损等问题，骨密度和骨长测定动物只数少于入组动物数。

受试物对大鼠股骨密度和骨长的影响结果见表4。两种受试物各剂量组大鼠左侧股骨近心端、中点和远心端骨密度均明显高于低钙对照组（P＜0.05）。与碳酸钙对照组相比，营养高钙冲剂低、中剂量组和“超细骨粉”低剂量组股骨中点骨密度、营养高钙冲剂低剂量组近心端骨密度明显较低（P＜0.05），其余组别无明显差异（P＞0.05）。受试物相应组别之间比较显示，“超细骨粉”中剂量组近心端骨密度明显高于营养高钙冲剂组（P＜0.05），其余组别差异无显著性（P＞0.05）。

除营养高钙冲剂高剂量组左侧股骨长大于低钙对照组（P＜0.05）外，其余各组与低钙对照组和相应的碳酸钙组相比无明显差异（P＞0.05）。受试物相应组别之间骨长相比差异亦无统计学意义（P＞0.05）。

表4 受试物对大鼠股骨密度和骨长的影响Table 4 Effect of different test substances on femur bone mineral density and bone length in rats（±SD）

表4 受试物对大鼠股骨密度和骨长的影响Table 4 Effect of different test substances on femur bone mineral density and bone length in rats（±SD）

注：*与低钙对照组相比，P＜0.05；△与相同剂量碳酸钙对照组相比，P＜0.05。

组别动物数/只股骨近心端BMD/（g/cm2）股骨中点BMD/（g/cm2）股骨远心端BMD/（g/cm2）股骨长/mm营养高钙冲剂低剂量组 9 0.197 3±0.018 6*△ 0.192 3±0.013 8*△ 0.251 3±0.029 8* 35.93±0.76中剂量组 10 0.214 1±0.017 9* 0.216 0±0.009 5*△ 0.275 9±0.014 8* 35.94±0.66高剂量组 10 0.247 5±0.014 5* 0.261 3±0.011 2* 0.330 1±0.018 0* 36.57±0.81*营养高钙冲剂（超细骨粉）低剂量组 10 0.203 9±0.011 1* 0.186 4±0.021 7*△ 0.238 3±0.017 6* 36.30±1.24中剂量组 10 0.232 1±0.014 1* 0.227 6±0.021 0* 0.304 7±0.020 3* 35.99±0.88高剂量组 9 0.244 6±0.011 9* 0.259 5±0.012 3* 0.335 5±0.018 7* 36.38±0.49碳酸钙低剂量组 8 0.216 4±0.011 2* 0.217 6±0.013 8* 0.265 5±0.017 8* 35.77±0.92中剂量组 8 0.226 9±0.010 4* 0.231 1±0.020 7* 0.304 2±0.014 6* 35.96±0.60高剂量组 10 0.246 5±0.018 5* 0.270 9±0.016 0* 0.353 3±0.019 6* 36.60±0.81*低钙对照组 10 0.175 9±0.014 7 0.140 4±0.020 2 0.185 8±0.01 62 35.67±0.73

3 讨论

本试验结果表明，营养高钙冲剂中剂量组钙吸收率低于碳酸钙组（P＜0.05）；股骨钙含量明显高于低钙对照组，与碳酸钙组相比差异无显著性（P＞0.05）；股骨骨密度高于低钙对照组，低、中剂量组股骨中点骨密度和低剂量组近心端骨密度低于相应碳酸钙组（P＜0.05）。依据卫生部《保健食品检验与评价技术规范》（2003）[1]，不能判定营养高钙冲剂具有增加骨密度的作用。营养高钙冲剂（超细骨粉）组钙吸收率与碳酸钙组相比无明显差异（P＞0.05）；股骨钙含量高于低钙对照组，与碳酸钙组相比差异无显著性（P＞0.05）；股骨骨密度高于低钙对照组，其中低剂量组股骨中点骨密度低于相应碳酸钙组（P＜0.05）。依据卫生部《保健食品检验与评价技术规范》（2003），可以判定营养高钙冲剂（超细骨粉）具有增加骨密度的作用。两种受试物相互比较显示，营养高钙冲剂（超细骨粉）低剂量组钙吸收率高于营养高钙冲剂组（P＜0.05）；营养高钙冲剂（超细骨粉）中剂量组近心端骨密度高于营养高钙冲剂组（P＜0.05）。该结果提示营养高钙冲剂（超细骨粉）在增加骨密度功能方面优于营养高钙冲剂。

营养高钙冲剂和营养高钙冲剂（超细骨粉）的主要成分均为酶解骨钙粉，是以新鲜的牛脊椎骨为原料，采用生物酶解技术分解骨粉中残留的蛋白质，使骨钙充分分离出来，并生成可溶性的氨基酸钙和肽螯合钙，从而促进钙的吸收利用[2－5]。营养高钙冲剂（超细骨粉）在营养高钙冲剂的基础上应用了超微粉碎的加工工艺，使骨粉颗粒细化。超微粉碎技术是利用各种特殊的粉碎设备，对物料进行碾磨、冲击、剪切等，将粒径在3 mm以上的物料粉碎至粒径为10 μm～25 μm以下的微细颗粒的过程[6]。超微粉碎技术可使颗粒粒径变小，相应的比表面积增大，从而使颗粒具有高溶解性、高吸附性、高流动性等多方面的活性[7－9]。1997年美国政府审查机构通过大量严格的实验指出，平均直径在110 μm以下的骨粒，在与人体胃液相同的pH下是可溶的，骨粉的微粒化有利于骨粉颗粒进入人体后与消化液作用[5]。而钙的被动吸收过程是一种由高浓度向低浓度的扩散过程，任何能使钙溶解增加和保持其溶解的因素均可促进被动弥散[10]。因此，骨粉的超细化可通过增加钙溶解而促进钙的被动吸收过程。目前，更多的研究开始关注超细鲜骨粉。袁玉燕等[11]的研究通过对超细鲜骨粉和高温高压蒸煮后的骨粉进行显微结构比较和营养成分测试，认为超细鲜骨粉颗粒更细，更利于人体吸收。李庆天、蔡凤呜等的实验研究说明超细鲜骨粉与活性钙对机体均有明显的补钙作用，且吸收率较高，而机体在一般缺钙期对超细鲜骨粉制品的钙吸收率明显高于活性钙制品[12]。超细鲜骨粉也因具有较好的钙生物学功能而广泛应用到强化食品中[13－15]。本试验结果也显示，营养高钙冲剂（超细骨粉）在增加钙吸收率和增加骨密度方面优于营养高钙冲剂。这与本实验室前期关于酶解骨钙粉细粉与普通酶解骨钙粉的研究结果是一致的，均提示超细化的加工工艺可以提高钙的吸收利用。

国家标准（GB 14924.3－2010实验动物配合饲料营养成分）规定大鼠配合饲料中钙含量为1.0%～1.8%，本试验中高剂量组饲料钙含量（0.55%）也只达到大鼠饲料推荐摄入量下限（1.0%）的55%，未能完全满足大鼠需要。机体处于钙缺乏状态时会通过增加钙吸收率进行自我调节，这也是本试验受试物组钙吸收率均超过80%且低、中剂量组钙吸收率高于高剂量组的主要原因。相比而言，高剂量组饲料钙含量更接近动物的生理需要量。若只与碳酸钙高剂量组相比，两种受试物的钙吸收率、骨钙含量和骨密度均无明显差异（P＞0.05）。依据卫生部《保健食品检验与评价技术规范》（2003），可以判定两种受试物均具有增加骨密度的作用。

综上所述，营养高钙冲剂（超细骨粉）增加骨密度的功能优于营养高钙冲剂，可以作为一种较好的钙剂选择。对骨粉进行超细化的加工工艺可以提高钙的吸收利用。

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