鱼骨粉粒径对鱼骨粉-鱼蛋白酶解物混合物中
钙生物利用率的影响

谢雯雯,尹 涛,张 晋,刘 茹,赵思明,熊善柏*

(1.华中农业大学食品科学技术学院,湖北 武汉 430070;2.国家大宗淡水鱼加工技术研发分中心,湖北 武汉 430070)

 

摘 要:以采肉剩余的鲢鱼中骨酶解制得的蛋白肽和鱼骨粉为原料制备鱼骨粉-鱼蛋白酶解物混合物,以Wistar雄性大鼠为动物实验模型,用钙表观吸收率、钙存留率、股骨生物力学指标和骨密度等指标检测鱼骨粉粒径对鱼骨粉-鱼蛋白酶解物混合物中钙生物利用率的影响。结果表明:在相同钙摄入量下饲喂不同粒径鱼骨粉-鱼蛋白酶解物混合物的大鼠其体质量、肝体比、脾体比、肾体比无明显差异(P>0.05),但其钙表观吸收率、钙存留率、大鼠股骨生物力学性质、骨密度等指标有显著差异(P<0.05)。添加小粒径鱼骨粉(d74μm)的鱼骨粉-鱼蛋白酶解物混合物各项评价指标均显著高于其他实验组和碳酸钙对照组及低钙对照组,其钙表观吸收率为(47.84±3.90)%,钙存留率为(44.94±3.01)%,骨钙含量为(24.18±0.01)%,能量吸收为(7.52±0.48)kgmm,其钙生物利用率最高。

关键词:鱼骨粉;鱼蛋白酶解物;鱼骨粉粒径;钙生物利用率

 

Effects of Fish Bone Powder Particle Size on Calcium Bioavailability of Fish Bone Powder-Fish Protein Hydrolysate Mixture

 

XIE Wen-wen,YIN Tao, ZHANG Jin, LIU Ru, ZHAO Si-ming, XIONG Shan-bai*

(1. College of Food Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China;

2. National R&D Branch Center for Conventional Freshwater Fish Processing(Wuhan), Wuhan 430070, China)

 

Abstract: Fish bone powder-fish protein hydrolysate mixture was produced by mixing fish bone powder and fish protein hydrolysates prepared from silver carp steak. With Wister male rats as a model, the calcium apparent absorptivity, calcium retention rate, femur biomechanical indicators, bone mineral density and other indicators were calculated to investigate effect of fish bone powder particle size on the calcium bioavailability of fish bone powder-fish protein hydrolysate mixture in order to provide a theoretical basis for the use of fish bone powder for developing new calcium products. The results showed that calcium apparent absorptivity, calcium retention rate, femur biomechanical indicators, bone mineral density and other indicators (P < 0.05), rather than body weight, liver index, spleen index or kidney index (P > 0.05) indicated significant differences among rats fed with different particle sizes of fish bone powder-fish protein hydrolysates mixture. The indicators of small-particle-size (d 74 μm) fish bone powder-fish protein hydrolysate mixture were higher than those of other experimental groups, calcium carbonate group and low calcium group, showing calcium apparent absorptivity, calcium retention rate, calcium content of femur and energy absorption of (47.84 ± 3.90)%, (44.94 ± 3.01)%, (24.18 ± 0.01)% and (7.52 ± 0.48) kg•mm, respectively, and the highest calcium bioavailability.

Key words: fish bone powder; fish protein hydrolysates; fish bone powder particle size; calcium bioavailability

中图分类号:TS201.1;TS201.4 文献标志码:A 文章编号:1002-6630(2014)07-0211-06

doi:10.7506/spkx1002-6630-201407042

钙是人体中含量最多的矿物质元素,其代谢平衡对维持人体健康起着至关重要的作用[1]。我国的膳食营养结构以谷类为主,导致我国居民普遍缺钙[2],因此摄食补钙制剂是预防和治疗钙缺乏、骨质疏松的主要手段。目前主要有无机和有机钙盐类、生物骨钙类等两大类补钙制剂,其中无机、有机钙盐类包括碳酸钙、葡萄糖酸钙、乳酸钙等,这类钙制剂存在着水溶性不高、吸收率较低、且对肠胃有一定的刺激性的缺点,在第二类补钙产品中,有天然生物骨钙(鱼骨钙、牦牛骨钙)和螯合钙制剂(氨基酸螯合钙)[3-4]。生物骨钙中,有研究证明微细化鱼骨粉具有较高的钙吸收率和钙存留率[5],且显著高于相应剂量的碳酸钙[6]。

近年来,我国淡水鱼加工业发展迅速,其中鱼糜制品因其具有高蛋白、低脂肪、品种多样等特点深受消费者欢迎。白鲢是鱼糜制品主要的原料之一,其采肉率一般只有25%~30%,采肉剩余的鱼骨中含有丰富的钙、磷等矿物质,且其钙磷比接近人体最佳吸收比例,是一种良好的天然钙源[7-8]。已有报道证明,钙制剂的粒径对其钙吸收有明显影响[9-10],但鱼骨粉粒径对其钙吸收率影响的研究未见报道,本实验以采肉剩余的鲢鱼中骨为原料,通过酶解制成不同粒径的鱼骨粉,分别与鱼蛋白肽混合制备成鱼骨粉-鱼蛋白酶解物混合物,探究鱼骨粉粒径对鱼骨粉-鱼蛋白酶解物混合物中钙的吸收利用率的影响,为利用鱼骨粉-鱼蛋白酶解物混合物开发制备新型补钙产品提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲢鱼购于华中农业大学集贸市场。

鱼骨粉-鱼蛋白酶解物混合物,将酶解制得的鱼骨粉烘干,经不同程度粉碎后过筛,制得小粒径(d74 μm)、中粒径(d=165~74 μm)和大粒径(d=833~165 μm)3个粒径等级的鱼骨粉。酶解制得的酶解液经浓缩、冷冻干燥并粉碎后制得鱼蛋白酶解物(其水解度为25.80%,平均肽链长度为2.25个氨基酸),将不同粒径的鱼骨粉分别和鱼蛋白酶解物按一定比例混合,制得含有不同粒径鱼骨粉的鱼骨粉-鱼蛋白酶解物混合物(其蛋白质含量分别为(28.33±1.07)%、(29.00±0.72)%、(29.87±0.86)%;钙含量分别为:(25.48±0.06)%、(22.67±0.09)%、(21.75±0.20)%;磷含量分别为(9.57±0.03)%、(9.74±0.03)%、(9.90±0.00)%)。

木瓜蛋白酶(分析纯) 美国Sigma公司;实验中其他化学试剂均为分析纯,购于国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

AA-6300C原子吸收仪 日本岛津公司;TA.XT.plus质构分析仪 北京微讯超技仪器技术有限公司;BS-210型分析天平 德国Sartorius公司;DHG-9240A型电热恒温鼓风干燥箱 上海精宏实验设备有限公司;722型可见分光光度计 上海舜宇恒平科学仪器有限公司;游标卡尺(150mm×0.02mm) 上海量具刃具制造厂;Discovery A(S/N86171)骨密度仪 美国Hologic公司。

1.3 方法

1.3.1 动物饲料的配制

动物饲料配方参照AIN-93标准配制[11],小粒径组、中粒径组、大粒径组饲料的钙源分别为添加了小粒径、中粒径、大粒径鱼骨粉的鱼骨粉-鱼蛋白酶解物混合物。各组饲料配方除钙源不同外,其他成分均保持一致。动物饲料的配方均为食用级物质,均由江苏特洛菲实验动物饲料高科技平台加工制作。小粒径、中粒径、大粒径组大鼠饲料及碳酸钙对照组、低钙对照组大鼠饲料中钙的含量分别为(0.68±0.02)%、(0.67±0.04)%、(0.71±0.03)%、(0.68±0.04)%、(0.23±0.00)%。
AIN-93配方中,蛋白质、碳水化合物、脂肪酸、矿物质、维生素含量分别为20.0%、64.0%、7.0%、3.5%、1.0%,具体成分见表1。

表 1 AIN-93配方标准

Table 1 The AIN-93 formula standard

具体成分

酪蛋白

L-半胱氨酸

玉米淀粉

麦芽糊精

蔗糖

纤维素

大豆油

TBHQ

酒石酸氢胆碱

Mineral Mix S10022G

Vitamin Mix V10037

含量/(g/kg)

200

2

397

132

100

50

70

0.014

2.5

35

10

 

注:钙含量为0.5%。

 

1.3.2 动物的分组和饲养

4周龄的Wistar雄性大鼠40只(购于湖北省实验动物研究中心,动物合格证号:SCXK(鄂)2008-0005),随机分为5组[12],即小粒径组、中粒径组、大粒径组、碳酸钙对照组和低钙对照组(即空白对照组),每组8只,在武汉大学动物实验中心饲养(该中心所有动物实验设施和环境条件符合国家标准),自由进食、饮水,定时更换垫料,每周称量体质量,代谢期收集大鼠粪便和尿液,记录摄食量,代谢期结束后采用颈椎脱臼处死法处死大鼠,解剖观察大鼠内脏,收集双侧股骨。整个实验过程中保持室内环境温度为18~29℃,日温差≤3℃,相对湿度达40%~70%[13]。

1.3.3 动物骨矿物盐含量的测定

实验结束后处死大鼠,取大鼠左侧股骨,剔除骨上软组织,采用高温灼烧称质量法测骨矿物盐含量。

1.3.4 动物骨密度的测定

实验结束后处死大鼠,分离其右侧股骨,剔除骨上软组织,用骨密度仪测其骨密度[2]。

1.3.5 动物骨长度的测定

实验结束后处死大鼠,取大鼠左侧股骨,剔除骨上软组织,用游标卡尺直接量取股骨长度。

1.3.6 钙含量的测定

采用原子吸收法,参照参考文献[14]。

1.3.7 磷含量的测定

采用分光光度法,参照参考文献[15]。

1.3.8 动物钙表观吸收率的测定

测定代谢期期间大鼠的钙摄入量X1,粪便中含钙量X2,按式(1)计算钙表观吸收率[2]。

585768.jpg (1)

1.3.9 动物钙存留率的测定

测定代谢期期间大鼠的钙摄入量X1、粪便中含钙量X2、尿液中钙含量X3,按式(2)计算钙存留率[16]。

585788.jpg (2)

1.3.10 动物骨生物力学指标的测定

实验动物处死后立即取出试件,剔除骨上的软组织,将纱布用生理盐水浸透后,包裹在试件上,放入塑料袋中存放在-20℃的冰箱中,实验时将其自然解冻。实验时参数设置为:最大荷载20kg;跨距15cm;加载速率5mm/min,加载时,注意试件横截面短轴方向与加载力方向保持一致,记录载荷-变形曲线,读出实验试件的结构力学指标(最大载荷、最大挠度、弹性载荷、弹性挠度、韧性)。

用游标卡尺测量大鼠股骨空心椭圆的外长轴B,空心椭圆的内长轴b、空心椭圆的外短轴H、空心椭圆的内短轴h。试件长轴壁厚、短轴壁厚、骨皮质面积[17] 计算分别见式(3)~(5),横截面对其形心轴的惯性矩、最大应力、弹性应力、能量吸收计算分别见式(6)~(9)。

585807.jpg (3)

585877.jpg (4)

589860.jpg (5)

589852.jpg (6)

585906.jpg (7)

585920.jpg (8)

能量吸收=0.5×弹性载荷×弹性挠度 (9)

测量支座间的距离L,读出曲线线性范围内相应点的载荷P和跨中挠度f,按式(10)计算试件的弹性模量[18]。

585935.jpg (10)

1.4 数据处理

所有实验均重复3次,取其平均值,采用Microsoft Excel、SAS软件进行数据处理[19]。

2 结果与分析

2.1 饲喂不同粒径鱼骨粉-鱼蛋白酶解物混合物的大鼠体质量的变化

585959.jpg 

图 1 实验期间各组大鼠体质量变化曲线

Fig.1 Changes in body weight of rats during the experiment

585977.jpg 

图 2 实验期间各组大鼠体质量增长总值

Fig.2 Gross weight gain of rats during the experiment

实验期间,各组大鼠生长发育情况良好,活动正常,饮食稳定。每周记录大鼠的体质量,绘得大鼠体质量增长曲线如图1所示。各组大鼠在第1~10生长周期间体质量均呈稳定上升趋势,第11生长周后大鼠被移入代谢笼进行代谢实验,新的环境对大部分大鼠食欲造成一定的影响,使其摄食量减小,体质量降低,因此除低钙对照组大鼠体质量生长正常外,其他4组大鼠均出现体质量轻微下降的现象,代谢期结束后,大鼠被移回饲养笼,体质量增长恢复正常。经计算,得出实验期间各组大鼠体质量增长总值如图2所示,低钙对照组大鼠体质量增长总值最大(346.69±41.15)g,中粒径组大鼠体质量增长总值最小(318.44±34.66)g,但5组大鼠体质量增长总值之间不存在显著性差异,说明鱼骨粉的粒径、钙制剂的种类和剂量对其能量物质的吸收代谢没有显著性影响。

2.2 饲喂不同粒径鱼骨粉-鱼蛋白酶解物混合物的大鼠内脏质量的差异

大鼠生长及代谢实验进行完后,采用断颈的方法处死大鼠,解剖大鼠,观察大鼠内脏,并分别记录大鼠的肝、脾、肾的质量,求得大鼠肝、脾、肾与处死前大鼠体质量的比值,结果见表2。

表 2 不同粒径鱼骨粉-鱼蛋白酶解物混合物对大鼠肝体比、脾体比、肾体比的影响(

x

581974.jpg

±s, n=8)

Table 2 Effects of feeding mixtures of fish protein hydrolysate and hydrolyzed fish bone powders with different particle sizes on liver index, spleen index, kidney index of rats (

x

582020.jpg

±s, n = 8)

组别

肝体比/%

脾体比/%

肾体比/%

小粒径组

4.96±0.18A

0.17±0.01A

1.40±0.05A

中粒径组

4.97±0.16A

0.19±0.02A

1.37±0.16A

大粒径组

4.94±0.14A

0.19±0.03A

1.43±0.18A

碳酸钙对照组

5.07±0.05A

0.20±0.04A

1.34±0.05A

低钙对照组

5.01±0.05A

0.22±0.03A

1.46±0.12A

 

注:同列数据上标字母不同,表示差异显著(P<0.05);字母相同,表示差异不显著。下同。

 

由表2可知,各组大鼠的肝体比、脾体比、肾体比之间均无显著性差异(P>0.05),且大鼠解剖后观察,未见肝脏、脾、肾脏、肺脏、心脏等器官出现异常,说明各组大鼠均生长正常,未发生重要器官病变或疾病感染,实验期间采集的所有数据均科学有效。

2.3 饲喂不同粒径鱼骨粉-鱼蛋白酶解物混合物的大鼠钙表观吸收率、钙存留率的差异

大鼠代谢期间,按时记录每只大鼠的摄食量,收集每只大鼠的粪便和尿液,测定各组大鼠的饲料、粪便和尿液中的钙含量,计算出各组大鼠的钙表观吸收率、钙存留率,结果见表3。

表 3 饲喂不同粒径鱼骨粉-鱼蛋白酶解物混合物的大鼠钙表观吸收率、钙存留率的差异(

x

582080.jpg

±s, n=8)

Table 3 Effects of feeding mixtures of fish protein hydrolysate and hydrolyzed fish bone powders with different particle sizes on calcium apparent absorption rate and calcium retention rate of rats (

x

582108.jpg

±s, n = 8)

组别

钙表观吸收率/%

钙存留率/%

小粒径组

47.84±3.90A

44.94±3.01BA

中粒径组

41.33±0.96B

39.75±3.66BC

大粒径组

37.89±2.05BC

37.16±3.07DC

碳酸钙对照组

31.92±3.22B

31.78±5.99D

低钙对照组

50.86±9.00A

50.24±9.29A

 

 

由表3可知,在3个实验组之间,大鼠的钙表观吸收率随着鱼骨粉粒径的减小呈显著增大趋势,说明鱼骨粉粒径对鱼骨粉-鱼蛋白酶解物混合物中钙的吸收有一定的影响,粒径减小增大了与消化液的接触面积,进而提高了大鼠对其的吸收利用率。经肠道吸收的钙进入血液循环后,大部分会沉积在骨骼中,当血液中钙浓度降低时,骨骼中的钙就会释放出来维持机体钙平衡[20],受试大鼠血液中的钙在实验期间保持平衡状态,因此3个实验组的钙存留率变化趋势同钙表观吸收率一致。鱼骨中钙的主要存在形式为羟基磷灰石晶体(Ca10(PO4)6(OH)2)和无定型磷酸氢钙(CaHPO4),由表3可知,小粒径组大鼠的钙表观吸收率和钙存留率均显著高于碳酸钙对照组,且小粒径组大鼠饲料和碳酸钙对照组饲料的钙含量没有显著性差异(分别为(0.68±0.02)%、(0.68±0.04)%),钙磷比均接近21,说明该粒径范围鱼骨粉中的羟基磷灰石晶体和无定型磷酸氢钙经酶解后其吸收利用率优于同剂量的碳酸钙。机体对钙的吸收具有适应性,当钙摄入量过多时,机体对钙的主动转运过程将会达到饱和,此时钙主要以被动扩散过程吸收,钙的吸收率降低,当钙摄入量较少时,机体主要以主动转运过程完成对钙的吸收,其钙吸收率增高[21]。低钙对照组大鼠的钙表观吸收率,钙存留率均显著高于其他4组,这可能是由于饲料中的钙含量较低,机体对钙的摄入量长期不足,机体对钙的吸收主要以主动转运过程为主,导致对钙的吸收也会显著增加。

2.4 饲喂不同粒径鱼骨粉-鱼蛋白酶解物混合物的大鼠股骨理化性质的差异

实验结束后,将大鼠处死,取出大鼠右侧股骨,去除其结缔组织后测各组大鼠股骨的湿骨质量、干骨质量、骨密度、矿物盐含量、骨钙含量和骨磷含量,结果见表4。

表 4 饲喂不同粒径鱼骨粉-鱼蛋白酶解物混合物的大鼠股骨理化性质的差异(

x

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±s, n=8)

Table 4 Effects of feeding mixtures of fish protein hydrolysate and hydrolyzed fish bone powders with different particle sizes on the physical and chemical properties of the rat femur (

x

582224.jpg

±s, n = 8)

组别

湿骨质量/g

干骨质量/g

骨密度/(g/cm2)

矿物盐含量/%

骨钙含量/%

骨磷含量/%

小粒径组

1.04±0.11A

0.67±0.08A

0.28±0.02A

65.62±0.64A

24.18±0.01A

0.97±0.00A

中粒径组

1.05±0.12A

0.69±0.08A

0.26±0.01BA

64.28±0.85B

23.93±0.01A

0.81±0.00A

大粒径组

1.01±0.06A

0.67±0.04A

0.26±0.00BA

64.17±0.80B

21.21±0.01B

0.81±0.00A

碳酸钙对照组

1.03±0.07A

0.66±0.05A

0.28±0.01A

64.31±0.17B

23.39±0.02A

0.87±0.00A

低钙对照组

1.05±0.03A

0.66±0.03A

0.25±0.02B

62.32±1.27C

17.84±0.01C

0.87±0.00A

 

 

骨骼的生长发育过程表现为一定程度的骨量增加或保持骨量[22],由表4可知,各实验组和对照组之间湿骨质量、干骨质量都不存在显著性差异,说明各组大鼠骨骼发育正常。骨密度和骨矿物盐含量的测量是评价骨质量的最好方法,间接用于评价钙的营养状况[23],低钙对照组大鼠股骨骨密度、骨矿物盐含量和骨钙含量均显著低于其他4组,说明鱼骨粉和碳酸钙中的钙均有较好的沉积效果,有利于骨密度的增加。随着鱼骨粉粒径的减小,大鼠股骨的骨密度、骨矿物盐含量和骨钙含量均增大,其中大粒径组大鼠和中粒径组大鼠股骨的骨密度和骨矿盐含量差异没有显著性,中粒径组大鼠和小粒径组大鼠股骨的骨钙含量差异没有显著性。小粒径组大鼠与碳酸钙对照组大鼠股骨的骨密度和骨钙含量同处于最高水平,说明该粒径范围内的鱼骨粉和碳酸钙中钙的沉积效果相同,对应大鼠的骨营养情况均较好。各组大鼠股骨磷含量没有显著性差异,说明鱼骨粉的粒径,钙源的种类以及钙的摄入量对大鼠股骨磷含量的影响不显著。

2.5 饲喂不同粒径鱼骨粉-鱼蛋白酶解物混合物的大鼠股骨力学性质的差异

表 5 饲喂不同粒径鱼骨粉-鱼蛋白酶解物混合物的大鼠股骨结构的
差异(

x

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±s, n=8)

Table 5 Effects of feeding mixtures of fish protein hydrolysate and hydrolyzed fish bone powders with different particle sizes on the structure of the rat femur (

x

582285.jpg

±s, n = 8)

组别

长轴壁厚/mm

短轴壁厚/mm

骨皮质面积/mm2

小粒径组

1.12±0.08A

0.78±0.08A

5.52±0.44A

中粒径组

0.81±0.08B

0.66±0.08BA

4.89±0.43BA

大粒径组

0.72±0.05B

0.63±0.05B

5.17±0.4BA

碳酸钙对照组

1.03±0.12A

0.76±0.12BA

4.97±1.86BA

低钙对照组

0.82±0.07B

0.63±0.07B

4.38±0.71B

 

 

骨标本的结构力学性质与其形状大小有关[17],皮质骨越薄,骨组织总量越小,越容易发生骨质疏松症或骨折[24],因此实验样本的长、短轴厚度及骨皮质面积可以反映样品的强度和刚度。由表5可知,随着鱼骨粉粒径的减小,大鼠股骨的长、短轴壁厚均呈上升趋势,小粒径组大鼠股骨的长、短轴壁厚,骨皮质面积均高于其他粒径组和碳酸钙对照组、低钙对照组,说明该粒径范围内的鱼骨粉更有利于大鼠股骨的生长发育,骨皮质厚度和骨皮质面积的增加,使大鼠股骨强度和刚度较好,发生骨折的概率相对较小。

表 6 饲喂不同粒径鱼骨粉-鱼蛋白酶解物混合物的大鼠股骨结构力学性质的差异(

x

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±s, n=8)

Table 6 Effects of feeding mixtures of fish protein hydrolysate and hydrolyzed fish bone powders with different particle sizes on the structural mechanical properties of the rat femur (

x

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±s, n = 8)

组别

最大载荷/kg

最大挠度/mm

能量吸收/(kg•mm)

弹性载荷/kg

弹性挠度/mm

小粒径组

15.33±0.65A

1.58±0.10A

7.52±0.48A

9.48±6.33A

1.19±0.03A

中粒径组

11.05±0.62B

1.39±0.06B

4.71±0.33B

9.57±0.53B

0.99±0.07B

大粒径组

13.18±2.55BA

1.44±0.05BA

4.15±0.48CB

9.02±0.84CB

0.92±0.04CB

碳酸钙对照组

11.48±1.16B

1.42±0.18BA

3.78±0.31C

8.76±0.67CB

0.86±0.01C

低钙对照组

10.98±0.64B

1.40±0.04B

3.62±0.4C

8.38±0.36C

0.86±0.06C

 

 

由表6可知,小、中、大粒径组大鼠其股骨最大载荷和最大挠度随着鱼骨粉粒径的减小虽存在明显差异,但并未呈现一定的规律性,能量吸收随着鱼骨粉粒径的减小,对应实验组大鼠股骨的能量吸收呈显著上升趋势,其中小粒径组大鼠股骨的最大载荷、最大挠度和能量吸收均显著高于其他粒径组,以及碳酸钙对照组和最低水平的低钙对照组,说明小粒径组大鼠股骨的骨骼力学强度最大,发生骨折的几率相对最低。低钙对照组大鼠由于长期缺钙,股骨结构疏松,致使股骨抗压能力减小,容易发生骨折。

随着鱼骨粉粒径的减小,对应实验组大鼠股骨弹性挠度呈显著上升趋势,说明鱼骨粉的粒径对大鼠股骨弹力性质有一定影响,小粒径鱼骨粉对增强大鼠股骨弹力性质的效果最佳,且优于碳酸钙对照组,因此小粒径组大鼠的股骨在外力负荷作用下不易发生塑性变形,产生不可逆损伤的几率也相对较小[23]。在所有受试大鼠中,低钙对照组大鼠股骨的弹性载荷和弹性挠度均最低,说明鱼骨粉和碳酸钙对大鼠股骨弹力性质都有增强作用,其中鱼骨粉的效果更佳。

表 7 饲喂不同粒径鱼骨粉-鱼蛋白酶解物混合物的大鼠股骨材料力学性质的差异(

x

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±s, n=8)

Table 7 Effects of feeding mixtures of fish protein hydrolysate and hydrolyzed fish bone powders with different particle sizes on the material mechanical properties of the rat femur (

x

582461.jpg

±s, n = 8)

组别

骨截面惯

性矩/mm4

最大应力/

(kg/mm2)

弹性应力/

(kg/mm2)

弹性模量/

(kg/mm2)

韧性/

(g/mm)

小粒径组

7.48±0.44A

12.35±0.79BA

10.17±4.87A

98.08±4.87B

8.25±1.41A

中粒径组

5.53±0.43B

11.63±1.20B

10.06±19.39A

124.98±19.39BA

7.99±0.27A

大粒径组

4.91±0.40B

15.13±2.62A

10.42±18.13A

141.55±18.13A

8.66±1.28A

碳酸钙对照组

6.29±1.86BA

11.16±2.92B

8.45±35.96A

120.97±35.96BA

10.06±1.87A

低钙对照组

5.57±0.71B

11.62±0.91B

8.89±15.19A

124.31±15.19BA

8.12±0.59A

 

 

由表7可知,随着鱼骨粉粒径的减小,大鼠股骨的骨截面惯性矩呈上升趋势,说明鱼骨粉的粒径对大鼠股骨骨量围绕骨中轴的分布状态有显著影响,鱼骨粉粒径越小,对应受试大鼠股骨骨结构分布离中心越远,骨结构力学性能越优[23-25]。弹性模量随鱼骨粉粒径减小呈下降趋势,即鱼骨粉粒径越小,对应受试大鼠股骨对变形的阻力越小。鱼骨粉的粒径对大鼠股骨无机盐质量的影响没有一定规律,因此对应受试大鼠股骨的最大应力的变化未呈现一定规律。5组大鼠间股骨的弹性应力及韧性均无显著性差异,表明鱼骨粉的粒径,钙源的种类以及钙的摄入量对受试大鼠股骨有机相质量没有显著性影响[24]。小粒径组大鼠股骨的骨截面惯性矩、最大应力显著大于碳酸钙对照组,表明该粒径范围内的鱼骨粉对受试大鼠股骨无机相的形成和骨量分布的优化优于碳酸钙。

3 讨 论

我国市场上的补钙产品种类繁多,近几年来,钙制剂在品种、处方组成、剂型及钙盐合成方面均有很大的发展,有学者以Wistar大鼠为模型,研究了市场上具有代表性的碳酸钙制剂和氨基酸螯合钙制剂的吸收率和骨骼效应[2],发现在同等水平钙摄入量的情况下,氨基酸螯合钙组的钙吸收率达到了65.80%,显著高于对应剂量碳酸钙组的49.43%(P<0.05),这可能是由于氨基酸螯合钙属于复合补钙产品,其中的VD含量(200IU/g)高于碳酸钙(156IU/g),促进了钙的主动吸收,氨基酸螯合钙中的多种氨基酸,促进了钙的被动吸收所致。也有学者研究了淡水鱼骨粉的补钙效果,结果表明淡水鱼骨粉具有较高的钙吸收率(63.42%)和钙存留率(60.70%),且通过临床实验证明其纠正缺钙的效果优于一般钙剂[5]。
王晓峰等[26]研究比较了纳米螯合钙、苹果酸枸橼酸钙、L-天冬氨酸钙、牦牛骨钙、牛骨钙、珊瑚钙、鱼骨钙、碳酸钙共8种钙剂对大鼠钙吸收率的影响,结果表明,8种饲料钙水平相同的钙剂,其钙吸收率与钙储留率并无显著性差异(P>0.05),但均显著高于低钙组
P<0.05),说明元素钙在体内的吸收率受不同钙剂的物理性质和化学形式的影响不大。

合理选择钙制剂,需要综合考虑钙制剂的钙含量、吸收率、安全性及性价比等因素。尽管市场上的补钙产品的种类繁多,但碳酸钙仍然是目前应用最广的补钙制剂,新型补钙产品氨基酸螯合钙也逐渐受到消费者的欢迎。本实验制备的鱼骨粉-鱼蛋白酶解物混合物,其钙含量为23.30%左右,低于碳酸钙(40.8%)[26],与市售的乐力氨基酸螯合钙含量相当(23.25%);蛋白质含量为29.07%左右,显著高于碳酸钙和乐力氨基酸螯合钙(14.00%);钙表观吸收率为47.84%左右,高于碳酸钙(31.92%),低于乐力氨基酸螯合钙(50.40%)[7]。鱼骨粉-鱼蛋白酶解物混合物是经酶解、浓缩、干燥和物理粉碎获得,鱼骨上剩余的蛋白质被水解成小分子质量肽和氨基酸,有利于机体对蛋白质的吸收利用,且水解产物中含有一定量的血管紧张素转化酶抑制肽,具有降血压的活性[27]。相比与氨基酸螯合钙的制备工艺,鱼骨粉-鱼蛋白酶解物混合物省去了氨基酸溶解、加金属盐、螯合反应、有机溶剂沉淀产物、分离等工序[28],反应条件易控制,工艺简单,产率高,产物安全。本实验证明了鱼骨粉-鱼蛋白酶解物混合物钙吸收利用率随鱼骨粉粒径减小而增大的规律,在工业化生产中可考虑进一步将鱼骨粉进行纳米化,获得粒径更小的鱼骨粉,用以制备粉剂或者片剂的补钙产品。

4 结 论

鱼骨粉的粒径对大鼠的体质量、肝体比、脾体比、肾体比无显著影响(P>0.05),对鱼骨粉-鱼蛋白肽混合钙的钙吸收利用率有显著影响(P<0.05)。随着鱼骨粉粒径的减小,对应受试大鼠的钙表观吸收率、钙存留率、骨密度、骨矿物盐含量、骨皮质面积、股骨能量吸收等均呈显著增大的趋势,在添加了大、中、小3种粒径鱼骨粉的鱼骨粉-鱼蛋白酶解物混合物中,添加粒径74 μm鱼骨粉的鱼骨粉-鱼蛋白酶解物混合物各项评价指标均显著高于其他实验组和碳酸钙对照组及低钙对照组,其钙表观吸收率为(47.84±3.90)%,钙存留率为(44.94±3.01)%,骨钙含量为(24.18±0.01)%,能量吸收为(7.52±0.48)kgmm,其钙生物利用率最高。

参考文献:

[1] 汪学荣, 彭顺清, 吴峰. 钙代谢及生理功能研究进度[J]. 中国食品添加剂, 2005(2): 42-44.

[2] 赵晓红, 米生权, 刘岩. 两种市售补钙制剂对生长期大鼠生物利用率的研究[J]. 食品科学, 2006, 27(10): 521-524.

[3] COOK J D. Calcium supplementation: effect on iron absorption[J]. American Journal of Clinical Nutrition, 1991, 53: 106-109.

[4] LIYA Y, ANN P. The effect of longterm calcium supplementation on indices of iron zine and magnesium status in lactating Gambian women[J]. British Journal of Nutrition, 1996, 76: 821-825.

[5] 许顺干. 淡水鱼骨粉钙剂[J]. 上海水产大学学报, 1996, 5(4): 246-251.

[6] 赵要武, 张裕曾, 许继取, 等. 牦牛骨粉中钙表观吸收率实验研究[J]. 公共卫生与预防医学, 2005, 16(3): 30-31.

[7] 邓尚贵, 夏杏洲, 杨萍, 等. 青鳞鱼骨粉的食用营养价值及应用研究[J]. 农业工程学报, 2001, 17(6): 102-105.

[8] 薛长湖, 李兆杰, 孙成, 等. 由鳕鱼排制备活性钙[J]. 青岛海洋大学学报, 1995, 25(2): 173-178.

[9] 谭翔文, 许金华, 王宗保, 等. 纳米碳酸钙补钙效果的大鼠实验研究[J]. 临床和实验医学杂志, 2008, 7(3): 7-8.

[10] 马丹丹, 朱文丽, 龙珠, 等. 比较不同来源钙剂对大鼠骨密度的影响[J]. 中国食物与营养, 2010, 16(9) : 64-68.

[11] REEVES P G, NIELSEN F H, FAHEY J. AIN-93 Purified diets for laboratory rodents: final report of the american institute of nutrition ad hoc writing committee on the reformulation of the ain-76a rodent diet[J]. American Institute of Nutrition, 1993, 1939-1951.

[12] 赵伟, 孙国志. 常用实验动物随机分组方法[J]. 畜牧兽医科技信息, 2009(4): 61-62.

[13] 莫梅英. SPF实验动物饲育与管理[J]. 广东医学院学报, 2002, 20(1): 68-69.

[14] 赵榕, 尹燕亭, 王洋, 等. 肉与肉制品钙含量的测定: 中国, GB/T 9695.13-2009[P]. 2009-04-08.

[15] GB/T 5009.87—2003 食品中磷的测定[S].

[16] 王俊, 程薇, 文莉, 等. 复合氨基酸螯合钙对大鼠生物利用率的研究[J]. 湖北农业科学, 2008, 47(12): 1492-1494.

[17] 黄纪明, 白树民, 朱德兵. 质构仪在骨生物力学检测中的应用[J]. 中国骨质疏松杂志, 2003, 9(3): 276-278.

[18] 陈孟诗, 赖胜祥, 李良, 等. 大鼠的骨生物力学指标选取及测试[J]. 生物医学工程学杂志, 2001, 18(4): 547-551.

[19] 赵思明. 食品科学与工程中的计算机应用[M]. 北京: 化学工业出版社, 2005: 5-63.

[20] 汪学荣, 彭顺清, 吴峰. 钙代谢及生理功能研究进展[J]. 肉类研究, 2005, 19(2): 20-22.

[21] 赵淑霞. 钙的吸收及其影响因素[J]. 中国实用儿科杂志, 1999, 14(10): 580-581.

[22] 陈冬平, 李培静. 限制运动对大鼠股骨、胫骨物理性状、生物力学指标及骨形成蛋白2表达的影响[J]. 第四军医大学学报, 2007, 28(11): 964-967.

[23] 张玉华. 超微细鲜骨粉生物学功能的研究[J]. 食品科学, 2001, 22(4): 78-81.

[24] 丁桂芝, 曾天舒, 周勇, 等. 补肾中药对去势大鼠骨生物力学影响的研究[J]. 中国中医骨伤科, 1995, 3(1): 1-3.

[25] CUNRRY J D. The mechanical adaption of bone[M]. Princeton, NJ: Princaton University Press, 1984.

[26] 王晓峰, 朱文丽, 龙珠, 等. 多种钙剂对大鼠钙吸收的影响[J]. 现代预防医学, 2010, 37(9): 1632-1635.

[27] 黄艳春, 熊善柏, 赵思明, 等. 鲢肉酶解工艺及其产物对大鼠ACE抑制活性的研究[J]. 食品科学, 2006, 27(1): 203-206.

[28] 赵洪雷. 鲢鱼蛋白小肽螯合锌的制备及其生物活性研究[D]. 武汉: 华中农业大学, 2009.

 

收稿日期:2013-04-19

基金项目:国家现代农业(大宗淡水鱼)产业技术体系建设专项(CARS-46-23)

作者简介:谢雯雯(1988—),女,硕士研究生,研究方向为水产品加工及贮藏工程。E-mail:stop_dora@126.com

*通信作者:熊善柏(1963—),男,教授,硕士,研究方向为水产品加工及贮藏工程。E-mail:xiongsb@mail.hzau.edu.cn