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增加骨密度保健食品的评价 食品科学 1 3 增加骨密度保健食品评价方法 1 概述 2 常见的增加骨密度保健食品原料及产品 1 概述 1 1 骨的组成 骨组织的结构 骨膜 骨质 骨髓 骨组织的细胞 骨细胞 成骨细胞 破骨细胞 遍布于骨基质骨溶解功能骨重建功能调节矿物平衡 主要功能是产生胶原纤维 粘多糖和糖蛋白等 在细胞外形成骨的有机质 称为类骨质 随着类骨质增多 钙化 成骨细胞转化为骨细胞 主要功能是吸收骨 一个破骨细胞可以吸收100个成骨细胞所形成的骨质 骨组织的成份 无机物 有机物 通常称为骨盐 其中95 是固体钙和磷 90 为I型胶原蛋白其余为无定形的均质状物质 如 糖蛋白 唾液蛋白及少量脂质等 解释 1 2 骨的代谢 正常成熟骨的代谢主要以骨重建形式进行 在调节激素和局部细胞因子等的协调作用下 骨组织不断吸收旧骨 生长新骨 如此周而复始地循环进行 形成了体内骨转换的相对稳定状态 基本过程 去除旧骨 破骨 形成新骨 成骨 细胞基础 成骨细胞破骨细胞 钙的生理功能和代谢 钙是构成骨骼的主要无机成分 以羟基磷灰石结晶体Ca10 PO4 6 OH 2的形式存在的 约占人体体重1 2 其中99 的钙存在于骨骼中 它是保持骨骼坚硬的基本条件 正常人血钙和骨钙之间维持着一种动态平衡 这种平衡调节着骨的代谢 钙在人体中由肠道吸收和摄入 人体的大部分钙存储在骨骼 钙的代谢途径 是血液中钙和骨骼中的钙保持动态平衡 这个动态平衡是由体内激素调节完成 主要有甲状旁腺激素和降钙素 维生素D等 1 3 骨密度骨骼中的矿物元素含量 通常称之为骨密度 它是骨质量的一个重要指标 反应骨质疏松的程度 也是预测骨折危险性的重要指标和依据 骨密度异常的类型 骨密度异常 骨质减少 骨质疏松 轻到重 原发性 继发性 绝经后骨质疏松症 型 老年性骨质疏松症 型 特发性骨质疏松 包括青少年型 1 4 骨质疏松症的概念骨质疏松症是以骨组织显微结构受损 骨矿成分和骨基质等比例不断减少 骨质变薄 骨脆性增加和骨折危险性升高的一种全身骨代谢障碍的疾病 1 5 骨质疏松症的病因 凡可使骨的净吸收增加 促进骨微结构紊乱的因素都会促进骨质疏松症的发生 一 内分泌因素这是造成骨质疏松症的重要病因之一 与骨质疏松症有着直接关联的激素主要有4种 即雌激素 甲状旁腺激素 降钙素 活性维生素D 1 25 OH 2D3 1 雌激素 已知绝经后妇女卵巢功能衰退 雌激素水平显著下降 其骨矿物质加速丢失 作用机理 直接抑制破骨细胞 雌激素缺乏 破骨细胞活跃 骨骼的吸收 被破坏 作用加强 成骨细胞的活性下降 因已证实成骨细胞上有雌激素的受体 骨形成量减少 2 甲状旁腺激素 PTH PTH是由甲状旁腺主细胞分泌的 由84个氨基酸残基组成 它是调节血钙水平的主要激素 一般认为 PTH通过其分泌的骨吸收因子 如IL 6 IL 11等 促进破骨细胞的作用 使破骨细胞活跃 骨质溶解 骨钙释放入血 增加血钙 骨质钙 血钙 促进破骨细胞作用 3 降钙素 CT 它由甲状腺滤泡旁细胞分泌 是一种由32个氨基酸残基组成的肽类激素 也是一种重要的钙调节激素 降钙素主要是通过抑制骨质的吸收与促进骨中钙盐的沉积使血钙水平降低 这与PTH的作用正相反 二者形成一对拮抗激素 共同调节血钙水平 并抑制胃肠道和肾小管吸收钙离子 使血钙浓度降低 血钙 骨质钙 抑制破骨细胞作用 4 活性维生素D促进钙结合蛋白生成 增加肠钙吸收 活性维生素D缺乏 可伴有血清钙下降 导致骨盐动员加速 骨吸收增强 二 生活习惯1 长期钙质摄入量不足 导致体内形成负钙平衡 2 酗酒和抽烟 食用草酸含量高的食物 大量饮用含咖啡因的饮料 摄取过量的蛋白质 高盐饮食 维生素D摄人不足和光照减少等均为骨质疏松症的易发因素 3 长期缺少运动 足够的体力活动有助于提高PBM 成骨细胞和骨细胞具有接受应力 负重等力学机械刺激的接受体 故成年后的体力活动是刺激骨形成的一种基本方式 而活动过少者易于发生骨质疏松症 4 长期卧床和失重 如太空宇航员 也常导致骨质疏松 三 遗传因素骨质疏松性骨折决定于骨峰值和骨量丢失速率两个主要因素 一般认为峰值骨密度受遗传和环境因素的影响分别占75 和25 骨质疏松症可能是多基因的疾病 现在发现的并认为可能的基因有以下几种 1 维生素D受体基因 2 骨钙素的维生素D启动区基因 3 型胶原基因 4 雌激素受体基因 四 其它如药物因素 一些药物及放化疗法也会造成骨质疏松症 年龄增加 骨质流失加剧 身体对钙质吸收能力也相应减弱 免疫因素 类风湿性关节炎所致的骨质疏松症是免疫反应所引起的典型病例 性别因素 男性骨矿物质含量明显高于女性等 1 6 骨质疏松症的危害 严重危害身体健康 骨质疏松症 冷酷的隐形杀手 骨质疏松症已成为我国一个严重的公共健康问题 2 常见的增加骨密度保健食品原料及产品 2 1原料 1 钙 钙是身体中矿物化组织 骨骼和牙齿的必需矿物质 是维系骨密度的基础营养 也是影响骨密度的一个重要膳食因素 当钙摄入或钙吸收不足时就会诱发甲状旁腺功能亢进 继而导致来自骨骼的骨动员 释放更多的钙以维持血清的钙稳定 骨丢失因此而发生 因此 钙在预防和治疗骨质疏松症中的地位是非常重要而无法替代的 奶类食品 海产品 豆制品 蔬菜类 干果类 2 维生素D 人体维生素D的水平与骨密度密切相关 维生素D是钙吸收的主要调节因素 可以帮助人体吸收钙 有效地提高人体骨密度 适当补充维生素D能够延缓骨质丢失 降低骨折发生率 肝脏 蛋黄 奶类食品 香菇 3 大豆异黄酮 大豆皂苷大豆异黄酮 大豆皂苷等物质与人体分泌的雌激素分子结构非常相似 能够与破骨细胞上的雌激素受体相结合 减少骨质流失 同时避免了补充雌激素可能诱发癌症的风险 此外 大豆异黄酮能增强机体对钙的利用 增加骨密度 4 磷及磷酸盐磷是人体必需的元素 磷与钙结合成骨矿物质 钙与磷的比值为2 1 合理的钙磷比例有利于磷的吸收 磷吸收不良引起的磷缺乏可导致骨量减少 最后发展为骨质疏松症 但同时需要注意的是 过量的磷会影响钙磷能被吸收的有效性 从而干扰钙的营养 在一般食物中 磷的含量往往比钙多 如肉 禽 鱼类中磷的含量比钙多12 20倍 而蛋 谷类 硬果类 干豆类中磷的含量比钙多1倍 大米中磷比钙多6 18倍 所以 以谷类膳食为主的人 往往磷的摄入多于钙 注意钙 磷的合适比值 以使钙 磷很好地被吸收并参与骨的形成 2 2市场上流通的产品 就目前市场产品品种来看 增加骨密度的保健食品大体分为两类 一类是含钙的 通过直接补充钙质而达到增加骨密度目的的保健食品 另一类是不含钙或者不以补钙为目的 而是通过调整内分泌而促进钙的吸收从而达到增加骨密度这一目的的保健食品 1 欣乐佳牌氨糖骨胶原软骨素片 标志性成分 碳酸钙 D 氨基葡萄糖盐酸盐 硫酸软骨素片 经动物功能试验证明 具有增加骨密度的保健功能 保健功能 增加骨密度适宜人群 中老年人 2 大豆异黄酮维E软胶囊 产品类别 保健食品批准文号 国食健字本品是以大豆异黄酮粉 维生素E等为主要原料制成的保健食品 经动物功能试验证明 具有增加骨密度的保健功能 3 安利纽崔莱钙镁片 产品类型 保健食品成分 碳酸钙 氧化镁 紫花苜蓿浓缩物 柠檬酸锌 柠檬酸锰 柠檬酸铜 适宜人群 需补充钙质人群 3 增加骨密度保健食品评价方法 我国目前执行的 保健食品管理办法 将 改善骨质疏松 列入21项保健食品功能 由于 保健食品管理办法 规定改善骨质疏松需要进行人体实验 检验 申报耗时长 费用高 所以此项功能少有企业申报 新颁布的保健食品27种功能取消了 改善骨质疏松 取而代之的是 增加骨密度 功能 动物试验分为方案一 补钙为主的受试物 和方案二 骨代谢有关的其它功效成份 如以内分泌调节等作用为主的不含钙或不以补钙为主的受试物 两种 方案二仅适用于每日钙摄入量在100mg以下的受试物 其它受试物均采用方案一 1 试验项目 a 体重b 骨干重c 骨钙含量d 骨密度e 骨组织病理形态 2 试验原则 a 根据受试样品作用原理的不同 方案一和方案二任选其一进行动物试验 b 所列指标均为必做项目 c 样品使用未批准用于食品的含钙化合物 必须进行钙吸收代谢试验 样品使用属营养强化剂范围内的钙源及来自普通食品的钙源 如可食动物的骨 奶等 可以不进行钙吸收代谢试验 方案一 1 1实验原理 1 2仪器和试剂 1 3实验方法 1 4观察测量指标 1 5数据处理 1 6结果判断原则 1 1实验原理动物若摄入钙量不足会影响机体和骨骼的生长发育 生长期大鼠在摄食低钙饲料的基础上分别补充碳酸钙 对照组 或受试含钙产品 实验组 比较两者在促进机体及骨骼的生长发育 增加骨矿物质含量和增加骨密度上的差异 从而对受试物 增加骨密度的功能 进行评价 1 2仪器和试剂原子吸收分光光度计 骨密度仪 双能X线骨骨密度仪或固体密度仪 精准卡尺 动物解剖器械 105 烘箱 钙含量测定所需试剂 硝酸 高氯酸 氧化镧等 双能X线骨密度仪 1 3实验方法 实验动物 出生4周左右的断乳SD大鼠 体重约60 80克 同一性别 每组至少10只 基础饲料 用此基础饲料配制低钙对照组 钙含量150mg 100g 动物分组及剂量设置 实验设三个剂量组 以人体推荐剂量的10倍为其中的一个剂量组 另设两个剂量组 同时设一个低钙对照组 150mg 100g饲料 和与相应剂量受试物钙水平相同的碳酸钙对照组 如仅设一个碳酸钙对照组 推荐设立与高剂量钙水平相 同的碳酸钙对照组 用低钙对照组饲料配制受试样品各剂量组和碳酸钙对照组 受试物给予途径及时间 经口灌胃给予受试物 低钙对照组灌胃给予配样溶剂 去离子水 受试样品给予时间4周 实验步骤 出生4周的断乳大鼠经适应3 5天后 禁食16小时 称体重 按体重随机分组 分笼饲养 并自由饮水 去离子水 以避免从饮水中获得钙 1 4观察测量指标 生长发育指标 试验初 禁食16小时后 测定体重 量身长 以后 每周测量体重 身长一次 记录一周摄食量 计算食物利用率 实验末 处死动物 剥离出双侧股骨 取其中双侧股骨 于105 烤箱中烤至恒重 称量骨干重 骨密度测定 单光子骨密度仪法 双能X线骨密度仪法 固体密度仪测定法 新方法简单 易操作 不需要大型仪器 骨钙含量测定 用原子吸收法或化学法对恒重的左侧股骨进行消化测定 骨组织病理形态学检查取股骨或肱骨 经脱钙切片制片 染色后 镜下观察 HE常规染色 观察骨结构完整性 观察指标 骨板及骨小梁 数量减少 变薄变细 间隙增宽 疏松断裂 破骨细胞 增多 减少 成骨细胞 增多 减少 及其他改变 茜素红染色 观察钙沉积情况钙质沉积呈橘红色 其它呈复染色 淡绿色 按评分标准打分 1 6数据处理实验数据采用方差分析 1 7结果判断原则 a 生长发育指标 体重 身长 股骨干重 中至少一项显著高于低钙对照组 b 股骨骨钙含量或骨密度显著高于低钙对照组 且病理学上 骨组织学结构或钙沉积 两方面结果中的任一方面优于低钙对照组 c 进行钙吸收试验时 钙吸收率显著高于低钙对照组 且高剂量组不低于相应钙含量的碳酸钙对照组 例 润欣牌骨乐胶囊增加骨密度的动物实验研究 润欣牌骨乐胶囊人体推荐量33 33mg kg bw 该样品实测钙离子为205g kg样品 由此推算人体每日摄入钙离子为409mg 属于以补钙为主的保健食品 方案二 2 1实验原理雌性成年大鼠切除卵巢后 骨代谢增强 并发生骨重吸收 破骨 作用大于骨生成 成骨 作用的变化 这种变化表现为骨量丢失 经过一定时间的积累 可以造成骨密度降低模型 在建立模型的同时或模型建立之后给模型实验组大鼠补充受试物 通过受试物抑制破骨或促进成骨等骨代谢调节作用 观察其在增加骨密度 骨钙含量 骨重量等的效果 从而对受试样品增加骨密度的功能进行评价 2 2实验动物3月龄SD成年雌性大鼠 实验前适应3 5天 2 3仪器和试剂同方案一2 4实验设计和实验剂量 去卵巢骨密度降低模型大鼠经腹腔注射30mg kg bw的戊巴比妥钠溶液麻醉 摘除双侧卵巢 动物分组大鼠经适应性饲养后分组 实验动物按体重随机分组为假手术组 切除卵巢组 溶剂组 切除卵巢 低剂量受试物组 切除卵巢 中剂量受试物组 切除卵巢 高剂量受试物组 必要时设切除卵巢 阳性对照组 具雌激素活性的物质 每组动物8 12只 受试物给予和实验周期三个剂量组灌胃给予受试物 溶剂对照组和假手术组灌胃给予溶剂 去离子水 动物自由饮水和基础饲料 喂养时间为12周 试验末取大鼠双侧股骨测定 2 5观察指标 同方案一 体重 股骨干重 骨钙测定 骨密度测定 骨组织病理学检测 2 6数据处理实验数据采用方差分析 2 7结果判断