钙

一、化学结构与理化性质

钙（calcium）是一种碱性元素，位于周期表第Ⅱ族。分子量为40，CAS号为14452-75-6,是二价阳离子， 唯一的氧化态为+2。钙能与卤素、氧、氮、氢、硫等多种非金属反应生成相应的离子化合物，其与1价离子形成的卤化物和亚硝酸盐是易溶解的，而与2价阴离子组成的盐，很多是难溶解的，如硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐和草酸盐等。因此，肠道内钙盐的形式对其吸收有重要意义。钙离子可与12个以上氧原子形成共价键，这使钙成为能与肽键结合的阳离子，是体内钙能与细胞蛋白质结合并使之活化，发挥重要生理功能的基础。

食品工业主要钙原料包括：碳酸钙（分子式CaCO3，分子量 100.09，CAS 号为 471-34-1）、葡萄糖酸钙[分子式为Ca（C6H11O7）2，分子量430，CAS号为299-28-5]。碳酸轻钙[化学式Ca（HCO3）2，相对分子质量162.06]。其他还包括柠檬酸钙、DL-乳酸钙、L-乳酸钙、磷酸氢钙、苏糖酸钙、甘氨酸钙等。

二、主要来源与生产制备方法

主要来源  膳食中的钙主要来源于蔬菜、谷类等植物性食物。植物性食物中，甘蓝菜、花椰菜含钙较丰富且草酸含量较少，也是膳食钙的较好来源。而乳及乳类制品不仅含钙高（110mg/100g）,加上乳糖的作用吸收率也高，是优质的钙来源。此外，小虾皮、酥炸小鱼、芝麻酱也含钙较高。传统加工的豆制品由于加工时添加 钙剂作为凝固剂，其中含钙也较高，不失为钙的好来源。

生产制备方法  工业来源的碳酸钙常由天然石灰石或方解石获得，即用机械方法（用雷蒙磨或其他高压磨）直接粉碎天然的方解石就可以制得重质碳酸转（calcium carbonate, heavy）。轻质碳酸钙（calcium carbonate, light）也称为沉淀碳酸钙，简称轻钙。是将石灰石等原料煅烧生成石灰（主要成分为氧化钙）和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳（主要成分为氢氧化钙），然后再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀，最后经脱水、干燥和粉碎而制得。由于轻质碳酸钙的沉降体积（2.4～2.8ml/g）比重质碳酸钙的沉降体积（l.l～1.4ml/g）大，所以称之为轻质碳酸钙。

工业上制造将石灰岩石混入含二氧化碳的水形成“碳酸氢钙”。经过烘干、粉碎、包装等多道严格生产工艺组合而成的成品“碳酸氢钙”。

葡萄糖酸钙的制备利用淀粉乳用硫酸水解得到葡萄糖液（糖化液），加石灰乳、营养盐和黑霉菌种子营养液，进行发酵。发酵液加石灰乳中和，过滤，滤液减压浓缩，结晶得到粗品，经精制得到葡萄糖酸钙。

三、生理功能及作用

构成骨骼和牙齿  钙是构成骨骼的重要组分。钙对骨骼的正常生长发与和维持骨健康起着至关重要的作用。牙本质是牙的主体，化学组成类似骨。但组织结构和骨差别很大，牙本质没有细胞、血管和神经，因此牙齿中的矿物质无更新转换过程。

调节神经兴奋性  分布在体液和其他组织中的钙，虽然还不到体内总钙量的1%，但在机体内多方面的生理活动和生物化学过程中起着重要的调节作用。Ca2+2+参与调节神经、肌肉兴奋性，并介导和调节肌肉及细胞内微丝、微管等的收缩。Ca2+2+影响毛细血管通透性，并参与调节生物膜的完整性和质膜的通透性及其转换过程。维持钠、钾正常分布。

参与多种物质交换  Ca2+Ca2+参与调节多种激素和神经递质的释放。Ca2+Ca2+的重要作用之一是作为细胞内第二信使，介导激素的调节作用，直接参与脂肪酶、ATP酶等的活性调节。

激活多种酶 （腺苷酸环化酶、鸟苷酸环化酶及钙调蛋白等）调节代谢过程及一系列细胞内生命活动。

钙作为第二信使也可以活化其他生理反应，包括视觉、糖原代谢等。

Ca2+Ca2+与细胞的吞噬、分泌、分化、增殖、运动和细胞间黏附等密切相关。

Ca2+Ca2+是血液凝固过程所必需的凝血因子，可使可溶性纤维蛋白原转变成纤维蛋白。

细胞外钙水平可通过存在于甲状旁腺、肾、肠、肺、脑、皮肤、骨髓、成骨细胞、乳腺及其他细胞中的G-蛋白耦联受体超家族成员之一的表面Ca2+Ca2+敏感受体（CaR）所感知。CaR允许Ca2+Ca2+在亲钙性激素的表现中行使细胞外第一信使的作用。如甲状旁腺可探知细胞外液Ca2+Ca2+浓度的微小变化，进而调节甲状旁腺素（PTH）释放入循环。CaR允许肾小管对钙重吸收的瞬间-瞬间调节。

其他  研究显示，增加钙和乳制品摄入量可能降低结肠癌的危险性，可能通过降低粪便中游离胆酸和游离脂肪酸的浓度从而降低细胞毒性。另外，膳食钙和维生素D也能预防乳腺癌和其他癌症，钙和维生素D的补充可逆转由高脂饲料所诱导的小鼠乳腺和前列腺上皮细胞的增生和分化。

观察性研究结果提示充足的膳食钙可降低肾结石的发病率，这可能是通过降低钙吸收从而降低尿草酸盐的水平。

充足的钙摄入量可能与预防数种其他异常有关。一项多中心的试验证实，持续3个月每天补充钙30mmol的钙补充显著降低经前综合征的症状达48%,相比较的安慰剂组30%。一项观察性研究显示，钙和维生素D对通常导致月经功能紊乱和不孕症的多囊卵巢综合征具有保护作用。能量校正的膳食钙可能对体重的管理由保护作用。所有这些相互关系可能是通过膳食钙对PTH 水平调控实现的。

四、安全性研究

人群资料

缺乏：钙缺乏症主要表现为骨骼的病变。儿童时期生长发育期，可引起生长迟缓，新骨结构异常，骨钙化不良，骨骼变形。佝偻病（rickets）常多见于2岁以下婴幼儿，特别是早产儿和挛生子。骨质疏松症（osteoporosis）表现为骨质含量（BMC）和骨质密度（BMD）降低，常见于中老年人，使骨脆性（frugility）和骨折危险性增加。

过量：长期摄入过量可能产生的不良影响包括通过导致髙尿钙增加肾结石的危险。奶碱综合征（milk-alkail syndrome, MAS）指大量碳酸氢钠、磷酸钙和奶形成的包括高钙血症、碱中毒、肾功能不全。症状有腹痛、高血压、头痛、组织钙化。也有报道一些患者服用含钙药物后出现奶碱综合征，如停止钙和碱的摄入，症状可有某些恢复和改善。过去，奶碱综合征常见于服用碱性物质和牛奶的男性，但是现在更常见于服用含钙药 物的女性[1]。公认的观点是2 500mg/d对所有人群的各个年龄阶段组均是安全的。

过量钙干扰其他矿物质的吸收和利用钙和铁、锌、镁和磷等元素存在着相互作用。高钙摄入能影响这些必需矿物质的生物利用率（bioavailability）。如钙可明显抑制铁、镁的吸收，并存在剂量-效应关系（dose-response relationship）。

代谢情况  人体内有一个灵敏的维持钙内环境稳定性的生物控制系统，甲状旁腺激素、维生素D和降钙素三者相互影响、相互协调，维持体内钙的动态平衡。当机体对钙的需要量较高时，或摄入量较低时，肠道主要通过主动吸收过程吸收钙，吸收部位为十二指肠上部，当摄入量较高时，大部分钙是通过需要1，25-（OH）2-维生素D参与的被动离子扩散方式被吸收。体内含钙重量约占体重的1.5%～2.0%,成人女性体内含有920～1 OOOg钙，成人男性体内含有约1 200g 钙，其中超过99%的钙存在于骨骼中。体内钙的排泄主要通过肠道和泌尿系统，也有少量经过汗液、皮肤、头发和指甲等排出。哺乳期妇女也有少量钙经乳汁排出。

急性毒性 Wistar大鼠每天给予口服2000mg/kg的丙酮酸钙，结果显示无死亡和临床症状及其他可见的毒性[2]。含苏氨酸盐的抗坏血酸钙和苏糖酸钙为低毒性物质。含苏氨酸盐的抗坏血酸钙的NOAEL为7 500mg/kg,苏糖酸钙的 NOAEL 为 5000mg/kg[3-5][3－5]。

遗传毒性  丙酮酸钙体外遗传毒性试验阴性。苏糖酸钙Ames试验阴性，无诱变性[6]。

亚慢性毒性  有产生组织钙化和生殖副作用的报道。

慢性毒性与致癌性  在Thomas and Hughes的成年雄性大鼠研究中，除苏糖酸钙组的肝重较低外，其余和对照组没有差别，对老年小鼠研究中，试验组和对照组小鼠平均寿命无差别[7]|7]。

生殖与发育毒性  未査见相关文献资料。

其他  未查见相关文献资料。

五、常见使用方法与调査/推荐摄入量

常见使用方法

食品  钙天然存在于食物中，并可以作为食品添加剂或营养强化剂添加于食品中。钙可添加于动物饲料中。

保健食品  可应用于膳食补充剂和保健食品。中国保健食品的口服补充量大多为成人每次200～800mg钙。

其他  主要应用于预防和治疗骨质疏松和经前期综合征，还可预防结肠息肉、高血压、高胆固醇血症、多囊卵巢综合征、子痫前期、注意力集中障碍、偏头痛和牙周病等。

调查/推荐摄入量

调査摄入量  根据第四次全国营养调查，中国人膳食中的摄入量为388.8mg/d。

推荐摄入量  中国营养学会的成人推荐摄入量（RNl）为 800mg/d, UL 为2 000mg/d。NOAEL 为 4 000～5000mg。

美国制定了元素钙的DRI为：19-50岁成人1 000mg/d，51岁以上人群1 200mg/d，19岁以上的孕妇和乳母1000mg/d。美国制定钙的UL值为2.5g/d （1岁以上人群）。FNB评价了摄入过量钙后可能产生的各种不良作用，只有奶碱综合征有剂量-效应资料，可用于危险度的评定。针对这一作用，FNB将LOAEL定为5 000mg/d，UF定为2，得到成人UL值为2500mg/d。 FNB认为肾结石患者的数据对正常成人可能没有意义，因此没有采用Buris等1994年将LOAEL定为1685mg的资料。

欧盟SCF综合了摄入高钙后产生的所有已知的作用，指出2 500mg/d这一总摄入量没有不良作用。因此，欧盟SCF的NOAEL值为2 500mg。由于这一资料较为可靠，将UF值定为1，得到所有来源摄入的UL值为 2 500mg。

英国EVM认为现有的资料不足以制定钙补充剂的最高安全摄入量，故制定了钙补充剂摄入量的GL,以避免奶碱综合征、便秘和胀气的发生。钙补充剂量在1 600～2 OOO2000mg时很少发生副作用。根据英国膳食平均钙摄人量为830mg/d，英国EVM制定的钙补充剂的GL为I 5001500mg/d,认为这一补充剂量“估计不会引起任何不良作用”。

六、国际组织和各国政府评价、批准、认可情况

中国  我国批准钙为营养强化剂，允许的钙的化合物来源有16种，如L-苏糖酸钙（GB/T 17779-1999）、柠檬酸钙（GB 17203-1998）、碳酸钙（GB 1898-2007）,葡萄糖酸钙（GB 15571-1995）、抗坏血酸钙（GB15809-1995）、磷酸氢钙（GB 1889-2004）、生物碳酸钙（QB 1413-1999）、硫酸钙（GB 1892-2007）、氯化钙（GB 22214-2008）、乳酸钙（GB 6226-2005）、磷酸氢钙（HG 2927-1999）、乙酸钙（GB 15572-1995）、磷酸三钙（HG 2789-1996）等。允许将钙添加于奶中，范围和剂量见附录1。我国允许钙作为药品和保健食品、膳食补充剂使用。

美国  允许使用的钙的化合物形式包括醋酸钙、双醋酸钙、海藻酸钙、溴酸钙、溴化钙、抗坏血酸钙、酪朊酸钙、氯化钙、柠檬酸钙、环已磺酸钙、二氧化钙、EDTA 二钠钙、葡萄糖酸钙、六偏磷酸钙、氢氧化钙、次氯酸钙、碘酸钙、乳酸钙、乳糖醛酸钙、木素磺酸钙、木素磺化钙、正磷酸钙、氧化钙、泛酸钙、d-或DL-泛酸钙、过氧化钙、磷酸钙、丙酸钙、焦磷酸钙、脂肪酸钙盐、硅酸钙、山梨酸钙、硬脂酸钙、硬脂酰-2-乳酸钙、硫酸钙。其中被批准为GRAS物质的有醋酸钙（双醋酸钙）（21 CFR 184.1185），海藻酸钙（21 CFR 184.1187）,碳酸钙（21 CFR 182.5195,21 CFR 182.8195, 21 CFR 184.1191, 21 CFR Part 582.1191）,抗坏血酸钙（21 CFR 182.3189）,氯化钙 （21 CFR 184.1193，21 CFR 582.1193）,柠檬酸钙（21 CFR 182.5195，21 CFR 182.8195，21 CFR 184.1195, 21 CFR 582.1195）,葡萄糖酸钙（21 CFR 182.8201, 21 CFR 182.5201, 21 CFR 184.1199，21 CFR 582.1199）,氢氧化钙（21 CFR 184.1205，21 CFR 582.1205）,碘酸钙（21 CFR 184.1206）,乳酸钙（21 CFR 184.1207，21 CFR 582.1207）,氧化钙（21 CFR 182.5210, 21 CFR 182.8210，21 CFR 184.1210, 21 CFR 582.1210）,，泛酸钙

（21 CFR 182.5212， 21 CFR 184.1212），磷酸钙（21 CFR 182.5217，21 CFR 182.8217,21 CFR 582.1217），丙酸钙 （21 CFR 184.1221, 21 CFR 184.1784），焦磷酸钙（21 CFR 182.5223，21 CFR 182.8223），山梨酸钙（21 CFR 182.3225），硬脂酸钙（21 CFR 184.1229），磷酸甘油钙（21 CFR 184.1201），硫酸钙（21 CFR 184.1230）。

批准碳酸钙作为膳食补充剂，可以作为漂白剂应用于面粉中（21 CFR Part 137），可以应用于烘烤食品中（21 CFR Part 136），可以应用于动物饲料中（21 CFR Part 582.1191）。柠檬酸钙作为膳食补充剂，并可以应用于加工奶酪（21 CFR Part 133），人工加糖的水果酱（21 CFR Part 150），罐头蔬菜（21 CFR Part 155, 156）, 可以应用于饲料中。批准葡萄糖酸钙为膳食补充剂，还可以应用于添加人工甜味剂的果酱中（21 CFR Part 150）,可以添加于动物饲料中。批准泛酸钙为膳食补充剂。允许将磷酸钙作为膳食补充剂，并可应用于添加人工甜味剂的果酱中（21 CFR Part 150），谷物粉（21 CFR Part 137），面包（21 CFR Part 136）中。

批准将焦磷酸钙作为膳食补充剂。

普通食品强化另有许多法规，如醋酸钙（双醋酸钙）提供给消费者时，其最大量在烘烤食品中为0.2%,在奶酪中为0.02%，在凝胶、布丁和填充剂中为0.2%，在甜味剂、糖浆中为0.15%,其他食物类别中为0.0001%。允许海藻酸钙在下列食品类别中使用：烘烤食品（最大使用量0.002%），酒精性饮料（最大 使用量0.4%），甜点和糖霜（最大使用量0.4%），鸡蛋制品（最大使用量0.6%），脂肪和油类（最大使用量0.5%）,凝胶和布丁（最大使用量0.25%）,调味酱（最大使用量0.4%），果酱和果冻（最大使用量0.5%），甜味剂（最大使用量0.5%），其他食物类别（最大使用量0.3%），并且可以作为稳定剂和增稠剂应用于烘烤食品中。允许酪朊酸钙应用于冰冻甜点中（21 CFR Part 135），以及冰冻软干酪中（21 CFR Part 133）。批准氯化钙可以应用于浓缩牛奶、奶酪及其制品中（21 CFR Part 131，133，150，155，156），可以应用于饲料中 （21 CFR 582.1193）,可作为治疗产奶动物的乳腺炎的曽药使用（21 CFR 526.820）。允许将二氧化钙应用于烘烤食品中，使用量不超过面粉重量的0.0075%。

环己磺酸钙仅能应用于符合药品法规的产品中。

批准EDTA二钠钙应用于各食品中增色剂促进风味、保持纹理等。（21 CFR 172.120）

欧盟  允许将钙作为膳食补充剂，允许的钙的化合物来源为醋酸钙、L-抗坏血酸钙、二甘氨酸钙、碳酸钙、氯化钙、果酸钙、柠檬酸钙、葡萄糖酸钙、甘油磷酸钙、乳酸钙、丙酮酸钙、正磷酸钙、琥珀酸钙、 氢氧化钙、L-赖氨酸钙、苹果酸钙、氧化钙、L-吡咯烷酮酸钙、L-苏糖钙、硫酸钙（2002/46/EC）（EC NO 1170/2009）。

允许将钙作为食品添加剂添加于食品中，允许的钙的化合物来源为碳酸钙、氯化钙、梓檬酸钙、葡萄糖酸钙、甘油磷酸钙、乳酸钙、正磷酸钙、氢氧化钙、氧化钙、硫酸钙（EC NO 1925/2006） （EC NO 1170/2009）。

允许将钙添加于婴幼儿配方奶粉和较大婴儿配方奶粉中，允许的钙的化合物来源为碳酸钙、氯化钙、柠檬酸钙、葡萄糖酸钙、甘油磷酸钙、乳酸钙、正磷酸钙、氢氧化钙，允许的添加量为12～33mg/100kJ或50～140mg/100kcal（2006/141/EC）。

允许将钙添加于婴幼儿谷物加工制品，一般最大添加量为80mg/100kcal，添加高蛋白的谷物制品中的钙的含量不少于20mg/100kJ （80mg/100kcal）,最大添加量为180mg/100kcal，添加于牛奶中及其制品的钙的含量不少于12mg/100kJ （50mg/100kcal）,最大添加量为100mg/100kcal,允许的韩的化合物来源是碳酸韩、氯化钙、柠檬酸钙、葡萄糖酸钙、甘油磷酸钙、乳酸钙、正磷酸钙、氢氧化钙、氧化钙（2006/125/EC）。

允许钙应用于具有特殊营养作用的食品中，允许的钙的化合物来源是碳酸钙、氯化钙、柠檬酸钙、葡萄糖酸钙、甘油磷酸钙、乳酸钙、正磷酸钙、氢氧化钙、氧化钙（2001/15/EC）。

澳/新 允许将钙作为营养强化剂添加于食 品中，允许添加的食品类别和添加量如下表所示 （STANDARD 1.3.2）：

钙在食品中的添加量

允许将钙应用于婴儿配方食品中，允许的含量为至少12mg/100kJ，允许的钙的化合物来源为碳酸钙、氯化钙、柠檬酸钙、葡萄糖酸钙、磷酸甘油钙、氢氧化钙、乳酸钙、氧化钙、二磷酸钙、单磷酸钙、三磷酸钙、硫酸钙（STANDARD 2.9.1）。

允许将钙添加于婴儿食品中，RDI值为550mg（STANDARD 2.9.2）。

允许将钙应用于代餐和配方补充食品，每份代餐的最大声称量为400mg,儿童配方补充食品的最大声称量为350mg，成人配方补充食品的最大声称量为400mg（STANDARD 2.9.3）。

允许将钙应用于一般性运动配方补充食品，每天从中摄入的钙的最大声称量为1600mg,允许的钙的化合物来源为氢氧化钙、氧化钙、硫酸钙（STANDARD 2.9.4）。

将钙的膳食补充剂作为补充药品管理。

CODEX允许将钙作为食品添加剂，允许的钙的化合物来源为醋酸钙、海藻酸钙、硅酸铝钙、抗坏血酸钙、苯酸钙、碳酸钙、氯化钙、柠檬酸钙、环己磺酸钙、二磷酸二氢钙、磷酸二氢钙、L-谷氨酸钙、EDTA二钠钙、葡萄糖酸钙、5’ -鸟苷酸钙、磷酸氢钙、氢 氧化钙、5-肌苷酸钙、乳酸钙、木素磺化钙、DL-苹果酸钙、氧化钙、丙酸钙、5’ -核苷酸钙、山梨酸钙、硬脂酰-2-乳酸钙、硫酸钙（CAC/MISC 6-2010）。

婴幼儿特殊膳食用食品中允许的钙的化合物来源为碳酸钙、氯化钙、柠檬酸钙、葡萄糖酸钙、甘油磷酸钙、L-乳酸钙、氢氧化钙、氧化钙、磷酸氢钙、碳酸二氢钙、二磷酸三钙、硫酸钙（CAC/GL 10-1979）。

允许将钙添加到婴儿配方食品和特殊医学用途的婴儿配方食品中，允许的添加量为50～140mg/100kcal或12～35mg/100 kJ （CODEX STAN 72-1981）。

允许将钙添加到较大婴儿配方食品中，允许的添加量为 >90mg/100kcal或>22mg/100kJ （CODEX STAN 156-1987）。

允许将钙添加到谷基类婴幼儿加工食品中，含有牛奶的饼干或干面包中钙的含量不应少于12mg/100 kJ（50mg/100kcal）（CODEX 74-1981，REV 1-2006）。

允许将钙添加到罐装婴儿食品中（CODEXSTAN 73-1981）。

七、注意事项和禁忌

不适宜人群  未查见相关文献资料。

禁忌  未査见相关文献资料。

与药物相互作用  过量高钙影响铁、锌、镁的吸收利用，减少磷的吸收。

其他  未査见相关文献资料。