果酸钙的生理作用

背景及概述^[1-2]

果酸钙又称为柠檬酸苹果酸钙(calciumcitratemalate，CCM)，是钙、柠檬酸和苹果酸按一定比例合成的有机螯合物，果酸钙是一种新型的钙营养强化剂，其溶解性较柠檬酸钙和苹果酸钙显著增强，使得果酸钙具有较高的钙元素生物学吸收利用性，同时，果酸钙具有能防止老年人及骨质疏松症患者牙齿缺失同时不影响铁锌硒镁等微量元素的吸收、不增加形成肾结石的风险、降低血压、调节血脂、促进肠道健康等重要生理功能。近年来，欧美、日本、中国等国家对果酸钙在增进人体健康方面进行了十分广泛的研究，完成了大量的动物及临床实验，研究数据非常丰富，本文对国内外果酸钙生理作用方面的研究进行综述，以期为果酸钙的研究和应用提供新思路和方向。

生理作用^[1]

钙是人体含量最多的一种元素之一，人在出生时体内钙含量约为28g，成年时则达850～1200g(相当于体质量的1.5%～2.0%)，其中99%集中在骨骼和牙齿中，主要以羟基磷灰石Ca10(OH)(PO4)3的形式存在。钙离子是人体内许多酶促反应的重要激活剂，体内许多生理过程必须有钙的参与才能完成，如神经传递、肌肉收缩、信号传导、酶及腺体的分泌、血管功能和血液凝固等生理过程，因此，钙对维持人体细胞功能必不可少。我国儿童的佝偻病，老年人的骨质疏松症，均与钙摄入量不足有关，因此，我国居民进行普遍、合理的补钙确实必要，补钙强身健体已成为医药界、营养界、饮食消费人群等关注的热点。人体自身不能合成钙元素，补充人体所需的钙元素的方式是通过饮食，但由于我国膳食结构不尽合理，单从食物中摄取钙达不到人体所需要钙量，通过用钙营养强化剂则是一种较理想的补钙途径。目前，国际学者普遍认同的钙营养强化剂应具备如下特点：一是要求钙含量高；二是钙的吸收率和生物利用率高；三是安全无毒副作用，不含超标重金属，其水溶液应呈中性。

果酸钙的结构与特性^[1]

1）果酸钙的结构

果酸钙不是简单的由苹果酸钙与柠檬酸钙组成的混合物，而是由钙元素、柠檬酸根及苹果酸根构成的螯合物。利用红外光谱分析发现，果酸钙独有的结构有别于苹果酸钙及柠檬酸钙，是通过氢键构成立体空间结构。果酸钙的独特化学结构赋予了它适中的水溶性以及与其他食物的较好亲和性。钙、柠檬酸及苹果酸的不同摩尔比例反应均能达到完全中和，由摩尔比6：2：3、5：2：2以及8：2：5分别反应所制得的钙盐在水溶性上差别不大，因此，果酸钙的化学式不是唯一的。目前关于果酸钙的结构研究不多见，且不同摩尔比组成的果酸钙结构及性质差别依然有待进一步的研究。

2）高溶解性

钙是人体比较难吸收消化的元素，不同来源的钙盐其溶解性差别很大。果酸钙与其他钙源的溶解性对比发现，果酸钙的钙含量适中而溶解性明显好于其他钙营养强化剂。果酸钙溶解度随pH值的减小而增大，且在微碱性和近中性的环下仍具有较好的溶解性，果酸钙在较宽pH值范围的高溶解性是与高吸收相关的重要特征，温度对其溶解性影响很小，室温下溶解度略高，故果酸钙作为一种钙营养强化剂非常适用，但是，果酸钙具有较高溶解性的机理不清楚，还需要深入地探讨。

3）高吸收利用性

钙元素的生物利用度指钙被身体利用的比例，取决于很多因素，其中包括“强化因子”以及“阻碍因子”的数量及消化环境的酸性程度。研究显示，在用于螯合矿物质的物质中苹果酸和柠檬酸吸收，钙主要在十二指肠吸收，属于主动吸收，苹果酸和柠檬酸在上消化道吸收。果酸钙的特征是人体对其钙元素具有很高的吸收率，还具有促进骨形成和缓解骨量减少等较高的生物学利用性。有关果酸钙的高吸收性已被临床实验和动物实验所证实，采用单标及双标稳定同位素技术，进行了碳酸钙和果酸钙的钙吸收率临床实验，果酸钙的钙吸收利用率达到(36.2±2.7)%，而碳酸钙的吸收利用率为(26.4±2.2)%，果酸钙的钙吸收利用率比碳酸钙高出37%，具有很高的吸收性。

果酸钙的重要生理功能^[1]

1. 增强口腔健康

随着年龄的增长及荷尔蒙水平的降低，老年人可通过摄取足够钙和VD来延缓年龄增长性骨丢失率。啮齿动物的实验数据显示，口腔内牙槽骨等需要依靠摄取足够钙元素和VD来防御牙槽骨吸收，从而防治牙周炎的产生。因此，骨质缺乏人群及骨质疏松症人群比具有较高骨密度人群易发生牙周疾病。牙周疾病主要特征是系列慢性口腔炎症及严重的牙槽骨吸收，最终导致牙周膜脱离及牙齿脱落。对钙元素及VD影响牙齿脱落进行了实验，研究对象为145名65周岁以上健康老人，一组每日补充含钙量500mg果酸钙及700IU胆钙化醇(VD3)，安慰剂组每日补充同等数量的惰性微晶纤维素片，补充组与安慰组发生脱牙1颗以上的例分别为13%及27%，结果显示果酸钙及VD能显著减少牙齿脱落的风险。对绝经后妇女研究发现，钙可缓解全身性骨丢失，同时减少口腔骨丢失，起到保留牙齿的作用，且补充钙在减缓全身骨密度下降及增加牙齿保留方面是一种营养干预的结果。酸性食物和酸性饮料具有腐蚀牙釉质的作用已有文献报道，酸性饮料入口时，饮料的酸迅速与唾液中处于饱和状态的离子(钙、磷酸盐和羟基离子)结合，从而减少唾液中离子浓度，需要溶解牙齿矿物质来补充唾液中损失的离子。基于这一现象，大量的文献的已证实在酸性饮料和食品中增加钙离子，能够起到保护牙釉质的作用。钙离子在饮料中添加会导致溶解度下降、沉降产生、颜色变化及混浊产生等诸多问题，柠檬酸苹果酸钙提供了一种可溶性螯合钙盐，可以有效避免这些问题的产生，果酸钙添加到酸性饮料中不影响饮料的感官性能和风味，具有补钙保健和保护牙齿的双重作用。

2. 减少肾结石的风险

因肾结石中钙元素的存在，以及特发性高钙尿症病人(易患肾结石)对钙元素异常的高吸收特点，使得人们误认为膳食钙可使人产生肾结石。近年来的研究数据表明，限制钙摄入作为一种减少肾结石发生的治疗方法，可能更易造成正常尿钙结石病人形成结石。研究发现，正常男性钙摄入量越高，越不容易患肾结石，如果动物蛋白摄入较高，则肾结石容易形成，且尿液中大量的草酸排泄与草酸钙晶体形成有密切关系，膳食中增加钙的补充，能明显减少草酸盐的吸收和排泄。钙可与膳食中的草酸盐结合减少肠道对草酸的吸收，从而降低尿中草酸盐的浓度，减少肾结石的形成。作为三羧酸循环的中间产物的游离柠檬酸分泌到尿液中，结石的形成起到了重要作用，柠檬酸可以螯合金属离子增加溶解性，而且较低浓度的柠檬酸即可通过调节草酸钙晶体的形态及生长动力学抑制肾结石的形成。苹果酸同样具有螯合钙形成可溶性钙盐的功能，已有研究报道苹果酸能有效防止啮齿动物尿路结石，因此，果酸钙含有的3种化学成分对抑制肾结石形成具有一定作用。为进一步评估在草酸存在的条件下钙的作用，

3. 不影响其他微量元素的吸收

多年来，科技人员一直在进行人体及动物实验，调查研究各种形式和来源的钙对宏量元素及微量元素生物利用度的影响。一般来讲，钙会阻碍人体对其他矿物质的吸收，而果酸钙却能减低人体对铁吸收的阻碍。以19名(63±6)岁的女性为对象，研究了钙对铁吸收的影响。被实验者摄取添加53Fe的早餐后，对分别摄取安慰剂、牛奶(含钙500mg)与鲜橘子汁(含果酸钙)进行比较。结果显示，53Fe的保留量顺序是，安慰剂(8.3%)＞配合含果酸钙的鲜橘子汁(7.4%)＞果酸钙(6.0%＞牛奶(3.4%)，从而证实果酸钙能降低对铁吸收的阻碍。

4. 调节血脂作用

人体的血脂与膳食的结构和成分密切相关，过量饮食含饱和脂肪酸的食物会显著升高血清胆固醇水平，尤其是低密度脂蛋白(LDL)水平，加剧心血管疾病发生的风险。大量数据表明高钙饮食能明显减少饱和脂肪酸的吸收，人体在膳食中摄入钙后，钙在肠道中与脂肪酸和胆汁酸相结合，形成不溶性钙皂在粪便中排出，从而减少脂肪的吸收；同时，钙还可降低血浆中的血清总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇和甘油三酯含量，提高高密度脂蛋白胆固醇含量。研究结果显示，补充果酸钙使粪便中排泄饱和脂肪酸的量显著增加7%，血清低密度脂蛋白胆固醇降低11%，总胆固醇减少6%。进一步的数据分析显示，粪便中排泄脂肪增加的量与血清胆固醇减少的量不一致，表明果酸钙降低胆固醇可能涉及其他作用机制。

5.具有预防肠道癌症、控制血压和降低抗癌药物毒副作用等的生理功能近年来的研究数据表明，钙的摄入与肠道癌症的发生率具有相关性，且可以增进肠道健康。钙通过形成不溶性脂肪酸钙皂复合物，消除脂肪消化过程中产生的次级胆汁酸等致癌物，使过度扩散的结肠黏膜细胞受阻，起到预防肠道癌症的作用。果酸钙还具有降血压的生理作用，长期缺钙对血压的影响远超食盐的过量摄入对血压的影响，大约40%的高血压患者，治疗中辅以大量补充钙质，可以更好地控制血压。

制备^[3]

将碳酸钙逐渐加人到柠檬酸和苹果酸的混合溶液中，在一定温度下完全反应后，抽滤，并用大量的水冲洗滤饼，在一定温度下烘干即可。

主要参考资料

[1] 果酸钙的生理作用研究进展

[2] 果酸钙的研制及应用

[3] 果酸钙合成条件的研究