CN1067868C - 含易吸收钙的组合物及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种含易吸收钙的组合物，它包含钙盐及以该钙盐中钙含量计0.2-5%(重量)的硫酸软骨素。优选地用于该组合物中的钙盐例如可这样制取：将海胆外骨架置于炉子内烘焙从而生成氧化钙，将其水化为氢氧化钙，然后使之与有机羧酸反应从而生成钙盐。钙在活体内的吸收借助加入硫酸软骨素而大大提高。钙可以是任何一种源于各种天然和合成来源的钙。
Description
技术领域
本发明涉及含易吸收钙的组合物及其生产方法。
背景技术
钙是骨骼及牙齿的组成成分之一，它作为一种调节肌肉、神经系统以及维持活体功能的激素分泌的要素起着重要作用。而且还证明，它影响免疫功能。尽管已知钙的摄入缺乏会导致骨骼疾病的发生，以及一些成人疾病，例如高血压、局部缺血心脏病及内分泌疾病，因此钙正日益引起普遍的关注，但是在我国其日常饮食中的摄入量仍旧不足。因此，提出并在市场上销售着各种钙制剂以及含钙保健食品，以弥补这种缺乏。
例如，化学合成钙配混物，源于有壳水生动物、甲壳类动物、蛋壳及动物骨骼的的钙配混物，乃至源于诸如海藻之类的植物的钙一直沿用至今，但是，此种钙在活体内的吸收都不是很高，而且在许多情况下，它们作为制剂或食品添加剂使用，其味道和气味令人难以受用，致使其至今尚未得到广泛应用。
本发明人等一直致力于关于易于在活体内吸收、摄入时味道及气味可人的钙的获取，提供含取自可作为稳定钙源的天然动物材料的此种钙的制剂或食品添加剂，并在实验及考查的基础上发现，通过烘焙由脊骨和贝壳构成的海胆外骨架得到的钙配混物可满足这一目的，并且进一步研究和开发出其实际生产方法以及通过该方法得到的组合物配方，其主要成分包含取自海胆的钙配混物。
在此过程中本发明人发现，通过在如此得到的钙配混物中混入适当数量的硫酸软骨素，这种硫酸软骨素属于硫代粘多糖类(sulfomucopolysaccharides)，钙在活体内的吸收量会显著提高，该结果已作为日本专利申请平6-260996提交。进一步研究和开发的结果发现，硫酸软骨素的加入对促进钙在活体内吸收的显著作用不仅表现在取自海胆壳的钙的情况下，而且表现在源于其他动物或通过合成得到的普通钙盐，例如乳酸钙及碳酸钙，等钙的情况下。上面提到，钙在活体内的吸收因硫酸软骨素的加入而得到促进，同时还发现，这种吸收表现出对硫酸软骨素浓度的特定依赖关系。
尽管硫酸软骨素能显著促进钙在活体内的吸收，但绝无因此而造成血液中钙浓度增加过快，以致破坏血液中钙平衡的迹象。
发明公开
本发明是基于本发明人等具备的上述知识完成的，而本发明的第一特征在于一种含易吸收钙的食品组合物，它包含钙盐及以上述钙盐中钙含量计0.2～5％(重量)硫酸软骨素。
更优选地，硫酸软骨素对钙盐中钙含量的比例是0.3～2.5％(重量)。
本发明适用于使用天然钙源的一项更为具体的特征在于一种含易吸收钙的食品组合物，它包含通过对海胆外骨架加工得到的一种有机羧酸钙盐以及以该钙盐中钙含量计0.2～5％(重量)硫酸软骨素。
本发明的第三特征在于一种生产含易吸收钙的食品组合物的方法，其中该方法包括：烘焙海胆外骨架并使之水化从而生成氢氧化钙，然后通过与有机羧酸的反应将其中和，于是生成一种有机羧酸钙盐，然后加入以该钙盐中钙含量计0.2～5％(重量)硫酸软骨素。
在本发明的含易吸收钙的食品组合物中，由于它含有以其钙盐中钙含量计0.2～5％(重量)硫酸软骨素，钙在活体内的吸收被显著促进了。硫酸软骨素，象肝素、硫酸角质(kerato sulfate)及硫酸透明质(hyalurono)sulfate一样，同属硫化粘多糖类，广泛存在于动物界中，特别是硫酸软骨素及其盐，其作为食品添加剂(乳化稳定剂，去鱼味剂)的安全性已经得到证明。
硫酸软骨素是一种分子量约50,000的水溶性聚合物，其中硫酸以醚键连接在重复结合起来的二糖上，包括软骨糖胺与D-葡糖醛酸以β-苷-键偶合起来的衍生物、其水溶液是粘稠的，可以硫酸软骨素的顺式异构体形式从例如鲨鱼软骨中获取。
当硫酸软骨素或类似的物质被混入到钙盐中时，钙在活体内的吸收如上所述会得到显著改善。其原因尚不完全清楚，但是既然硫化粘多糖通常易于同蛋白质相结合，不妨认为在钙经过肠膜的细胞表面以钙结合蛋白质的形式进入各种细胞内之后，硫酸软骨素就与作为钙盐的组成酸的乳酸之类发生相互作用，在这种相互作用的影响下，钙的吸收就得到促进。
至于掺入到钙盐中的硫酸软骨素的量，即使加入量极少，例如以钙含量计0.01％(重量)的硫酸软骨素的加入量，也能察觉出钙吸收的改善，而到了6％(重量)时，吸收本领则显著降低。硫酸软骨素的效果从对钙含量浓度为约0.2％(重量)开始就变得明显了，特别优异的吸收本领出现在0.3～2.5％(重量)。另一方面，超过1％，上述效果通常就逐渐趋于降低，特别是当大于5％时，促进钙吸收的效果显著降低。
因此，在本发明中加入以钙含量计0.2～5％(重量)，优选地0.3～2.5％(重量)的硫酸软骨素。
考虑到摄入活体内后的安全性，钙优选地以诸如碳酸盐的无机盐形式，或者以有机羧酸盐的形式使用。作为钙源，合成钙盐，例如乳酸钙、柠檬酸钙及碳酸钙均可使用，但是优选的是通过烘焙及水化天然钙源，例如海胆壳、甲壳及蛋壳等得到的各种羧酸钙盐。在本发明中，在上述天然钙源当中，通过烘焙海胆外骨架获得的钙是尤其优选的。
海胆体壁内沉积着碳酸钙晶体，这些晶体结合成钙质板，从而形成外骨架。主要取出海胆卵巢当作食品，而其外骨架则大多丢掉，因为除了部分作为农业肥料的特殊用途之外它别无他用，这种情况还造成渔业废料有待处理的问题。然而，海胆壳大部分由钙组成，而且是成分十分平衡的钙源，含有相对大量的痕量矿物成分，例如镁、钾、钠、磷及锌。另外，从工业应用的角度，海胆壳如上所述易于作为渔业废料经济地获取。
用于本发明的海胆属于棘皮动物门，海胆纲，其作为食品的典型例子包括，例如Storongylocentrotidae的Hemicentrotus(马粪海胆属)pulcherrimus及Strogylocentrotus intermedius、Echinometridae的Anthocidaris crassispina以及Toxopneustidae的Tripneustes gratilla，而且近来由诸如北美、韩国等海外进口了大量各种品种的海胆。
在本发明中，例如已摘除卵巢部分的海胆外骨架可作为原料，首先用水洗，然后适当干燥。继而将其在普通耐热炉内加热。在这种情况下，海胆壳内含有的碳酸钙由于在约950～1150℃之下加热转化为氧化钙，而在此温度下经过约1小时之后几乎所有的原料都转化为氧化钙，于是烘焙操作就告完成，不过这个还与炉子的构造有关。
冷却后，向氧化钙中加水，生成白色粉末状的氢氧化钙，然后用各种酸将其中和成为可安全摄入体内的钙盐形式。在这种情况下，与碳酸钙不同，氢氧化钙在中和反应时不放出二氧化碳，因此，反应后极易以水溶液的形式处理。有机酸的用量稍许超过相当于氢氧化钙化学计量的数量，以确保水溶液中没有残留的游离氢氧化钙存在。虽然严格的加入量依酸的种类、获得的组合物的用途而定，但确定加入量的原则是使反应后水溶液的pH值为约5～6。
至于中和用酸的种类，考虑到钙在摄入后的安全性、在活体内的溶解性、吸收性以及味道和气味，使用食品工业领域常用的有机羧酸，依用途不同可选用L-乳酸、柠檬酸、苹果酸、琥珀酸、葡糖酸、乙酸、L-抗坏血酸等。
如此得到的化合物，处于水溶液形式，随后经过喷雾干燥，变成粉末或颗粒形式，于是依用途可以粉末或片剂产品的形式供使用，而且还可以水溶液的形式当作保健饮料。为了利于造粒过程的进行，优选采用诸如糖醇，特别是还原性麦芽糖的醇或赤藓醇赋形剂。向这种形式的钙混合物中，加入上述比例范围的硫酸软骨素。
本发明优选地采用取自海胆壳的钙，因为通过烘焙海胆外骨架获得的氧化钙一旦转化为氢氧化钙之后，其后续的处理，例如酯化反应，就变得较为容易了。而且，由于这种钙通过与上述的有机羧酸的中和反应转化为有机酸的钙盐形式，钙在体内可安全地消化，吸收比高。使用的有机酸的种类可根据上面提到的安全性及可吸收性加以适当选择，另外，还应根据其用途同时考虑其溶解性。
取自海胆壳的钙本身在活体内的可吸收性方面要优于合成碳酸钙、蛋壳钙以及取自甲壳的钙。上面提到，海胆壳含有作为主要成分的钙50％或更多，同时还含有特别高含量的镁(约2％)，而众所周知，正是镁，影响着钙在活体内的吸收。此外，痕量的诸如钠、钾、硫、磷、铁及锌也以十分平衡的状态含于其中，要知道，这些同样对钙在活体内的吸收起促进作用。至于重金属，例如汞、镉、铅及砷，则含量在约1ppm或以下，或者根本检测不出。
附图简述
图1是表示钙被肠子吸收的程度(钙吸收)％与循环时间(分钟)的曲线，其中硫酸软骨素相对于本发明每一实施例中所得含各种钙盐组合物中的钙的比例为恒定(0.6％)。
图2是表示钙被大鼠肠的吸收(％)与时间(分钟)的曲线，指的是：在0.15～6％(重量)范围内改变硫酸软骨素的浓度的同时饲喂取自实例1的源于海胆壳的乳酸钙这一情况。
实施本发明的最佳方式
本发明将结合以下实施例进一步得到阐明。
实例1生产源于海胆壳的钙的方法
已取出卵巢的Hemicentrotus pulcherrimus外骨架用水洗涤并自然干燥，然后在约1,100℃的烘炉内烘焙1小时，变为氧化钙。将其充分水化并转化为氢氧化钙。1,000克如此得到的氢氧化钙溶解在10升水中，加入约5,000克50％L-乳酸并在75℃的温度下反应15分钟，就由海胆壳生产出乳酸钙。在这种情况下，乳酸的加入较化学计量数量稍许过量，使得反应后水溶液的pH值处于约5～6范围内的某一规定值，反应过程是在pH值已稳定下来的时刻结束的。向该水溶液中加入：150克还原性麦芽糖及约15克纯度为20％的硫酸软骨素组合物(20％硫酸软骨素组合物对钙的比例：约0.5％，硫酸软骨素(100％)对钙的比例：约0.6％)，喷雾干燥后得到高度溶于水的颗粒，平均粒度等于或小于60微米，近乎白色并略带特殊的味道。
实例2
按照与实例1相同的程序制备了含钙微细颗粒，只是硫酸软骨素是以与实例1相同的比例加入到一种合成碳酸钙水溶液以及一种合成乳酸钙水溶液中去的。
对比例
按照与实例1相同的比例制备了分别含有实例1制备过程中由海胆壳得到的乳酸钙、合成乳酸钙及合成碳酸钙的组合物，但是不含硫酸软骨素。
实验例1钙吸收测定
用从上述实例中每一个获得的含钙盐组合物，测定了大鼠肠对钙的吸收。
为比较起见，含有对比例中的钙盐的组合物也用于测定。用于测定的钙盐 缩写碳酸钙 CaCO3乳酸钙 LaCAL由海胆壳制成的乳酸钙 UCAL乳酸钙十软骨素 LaCAL*碳酸钙+软骨素 CaCO3*由海胆壳制成的乳酸钙十软骨素 UCAL*
测定方法
配制了100毫升pH值为6.5的人造肠液，每份分别含有上述钙盐中一种组合物(12毫克，按钙计)，让其在约8周大的(200克体重)大鼠(wistet：雄性)的小肠内在37℃温度下进行循环，作为灌注区，取从幽门区开始向下6厘米的一段。该段中胆汁的作用被消除了，灌注速率为每分钟l毫升，让其吸收钙．对测试的钙盐中每一种使用了5只上述的大鼠作为一组，未施加任何有助于钙吸收的输入，例如甲状旁腺摘除或饲喂维生素，只是在24小时之内没有给老鼠喂食．根据循环溶液中钙含量的降低分别确定了每一种用于测试的钙盐的钙吸收比例．结果示于表1及图l。在图1中，横轴表示循环持续的时间(分钟)，纵轴表示吸收到肠子中去的钙的比例，吸收比％(ABS(％))。
表1
| 循环:时间(分) | ||||||
| 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | |
| UCAL* | 3.78±0.06 | 6.15±0.17 | 6.32±0.10 | 6.56±0.05 | 8.36±0.10 | 10.16±0.20 |
| LaCAL* | 4.05±1.01 | 3.82±0.83 | 4.55±0.23 | 6.96±0.38 | 7.82±0.46 | 9.05±0.53 |
| CaCO3 | 3.06±0.58 | 3.33±0.22 | 4.61±0.3l | 5.90±0.35 | 6.92±0.22 | 7.49±0.23 |
| UCAL | 2.83±0.15 | 3.99±0.11 | 4.47±0.15 | 5.06±0.17 | 6.01±0.30 | 6.58±0.17 |
| LaCAL | 0.47±0.66 | 2.32±0.66 | 2.32±0.66 | 3 25±0.69 | 4.19±0.03 | 5.12±0.67 |
| CaCO2 | 1.32±0.47 | 1.65±0.47 | 2.64±0.48 | 2.97±0.82 | 3.29±0.47 | 4.28±0.48 |
如同在表1及图1中所示，实例l及2的组合物中60分钟灌注期间的钙吸收比，其中加入了硫酸软骨素， 明显高于未加硫酸软骨素的对比例组合物，这一事实表明，加入硫酸软骨素具有优异的效果，其中，通过将硫酸软骨素混入由海胆壳制备的钙中制成的样品表现出很高的钙吸收比。而且，在即使未加硫酸软骨素而由海胆壳制取的乳酸钙组合物中也观察到甚高的钙吸收比，说明，海胆壳本身就吸收本领而言已是一个极好的钙源。再有，以实例1中的乳酸代替琥珀酸获得的组合物表现出与含有UcAL*的组合物一样的钙吸收比。另一方面，通过以传统方式处理蛋壳获得的碳酸钙的组合物，其钙吸收比约为含UCAL*的组合物的1/5。
实验例2 钙吸收比随硫酸软骨素加入量的变化。
采用实例1中测定过的含配混物UCAL*的组合物按照与实验例1相同的方法进行了钙吸收测试，其中硫酸软骨素(100％)的比倒改为以钙为基准计从0.6％到6％(重量)之间的6种水平(含20％硫酸软骨素的组合物对乳酸钙的比例：0.5-5％(重量))．进而，为了确证硫酸软骨素加入量的下限，按照与上面相同的方式进行了将硫酸软骨素对钙之比分别定为0.15％和0.3％(重量)的实验。 结果示于表2和图2。在图2的曲线中，纵轴表示钙吸收比(％)，横轴表示循环时间(分钟)。
表2
| 硫酸软 | ||||||
| 骨素/钙 循环 时间 (分) | ||||||
| 浓度(％) | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
| 0.15 | 0.60±0.54 | 0．49±0．44 | 0.30±0.55 | 0.50±0.29 | 0.65±0.22 | 0.64±0.28 |
| 0.3 | 2.96±0.89 | 2.22±0.83 | 6.42±2.00 | 6.4±2.27 | 7.29±2.31 | 5．92±1．92 |
| 0.6 | 3.78±0.06 | 6.15±0.17 | 6.32±0.10 | 6.56±0.05 | 8.36±0.10 | 10.16±0.20 |
| 1.2 | 4.68±0.64 | 6.54±0.64 | 6.13±0.38 | 5.49±0.62 | 7.15±0.40 | 10．93±0.33 |
| 2.4 | 3.14±0.19 | 3.32±0.12 | 4.62±0.10 | 4.88±0.16 | 5.79±0.10 | 6.20±0.14 |
| 3.6 | 4.56±0.23 | 4.31±0.50 | 4.12±0.28 | 5.05±+0.34 | 4.39±0.23 | 4.88±0.09 |
| 4.8 | 3.46±0.04 | 1.94±0.03 | 4.97±0.36 | 5.72±0.14 | 5.83±0.08 | 5.10±0.07 |
| 6.0 | 3.73±0.13 | 5.57±0.17 | 5.374±0.17 | 4.52±0.06 | 3.98±0.02 | 3.78±0.26 |
从上面的结果可明显看出，当硫酸软骨素对钙的比例在0.2-5.0％(重量)，特别是在0.3～2.5％(重量)范围内时钙吸收比高，随着硫酸软骨素浓度从2％增加到5％(重量)，吸收比逐渐降低，而当硫酸软骨素浓度达到5％(重量)时，该数值降低到1％时的大约一半，后者是给出最大吸收值的浓度。另一方面，即使浓度到了大约0.3％(重量)时，硫酸软骨素仍表现出满意的钙吸收比，然而到了0.15％(重量)时该数值就迅速下降了，因此认为，硫酸软骨素对钙浓度的实际下限为约0.2％(重量)。
在实验例1和实验例2中，关于上述各种钙中每一种的钙吸收比，在取自灌注前、后，在各组之间及灌注前、后的血样中血浆钙浓度方面，不论硫酸软骨素浓度为何值，只观察到极小的差异，而且均在活体的正常范围内。
实验例3
对取自海胆壳的钙的大鼠LD50(半致死量)测定
通过大鼠LD50实验测定确定了作为本发明各实施例中组合物的原料之一的海胆壳源钙急性毒性。
含钙0.5％的溶液，即取自海胆壳的氢氧化钙溶液，用50％L-乳酸(U级)调整到pH5.0，分别口服(1000～5000毫克/千克)和静脉注射(100～290毫克/千克)到7周大(200克体重)的大鼠体内(SD雄性)，然后观察14天，获得LD50值。
在口服的观察期间，对于所有各饲喂一份剂量的组(总共50只大鼠)而言，由于仅在给予了实际可给药剂量--5000毫克/千克的实验组中发现3例死亡，计算不出LD50值，故表面上假定LD50值为5000毫克/千克。另一方面，在静脉注射给药的各组的情况下，LD50值为187.0毫克/千克。从上述结果来看，可以认为含有本发明取自海胆壳的钙的组合物当用作钙制剂或食品添加剂时是非常安全的。
工业可行性
上面已提到，本发明的含添加硫酸软骨素的易吸收钙的组合物能显著促进钙在活体内的吸收。尤其是，当以本身为渔业废料且目前认为没有什么利用价值的海胆壳为原料时，可获得能在活体内具有优异吸收性的取自海胆壳的钙，而将这种钙作为配混成分制成的组合物可用作钙制剂，乃至味道及气味极佳的各种食品及食品添加剂。
Claims (5)
1．一种含钙的用于食品的组合物，它包含钙盐及以钙含量计的0.3～2.5重量％的硫酸软骨素使钙易于被吸收。
2．权利要求1的含钙的用于食品的组合物，其中钙盐是选自L-乳酸、柠檬酸、苹果酸、琥珀酸、葡糖酸、L-抗坏血酸及乙酸的有机羧酸的盐。
3．权利要求1的含钙的用于食品的组合物，其中钙盐是碳酸盐。
4．权利要求1的含钙的用于食品的组合物，它包含：通过处理海胆外骨架得到的有机羧酸钙盐，及以钙含量计0.3～2.5重量％的硫酸软骨素。
5．一种生产含钙的用于食品的组合物的方法，其中该方法包括烘焙并水化海胆外骨架从而生成氢氧化钙，然后借助与有机羧酸的反应将其中和从而生成该有机羧酸的钙盐，以及加入以钙含量计0.3～2.5％重量的硫酸软骨素。
Applications Claiming Priority (3)
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