改善骨健康的组合物、食品及应用

摘要

本发明提供了一种改善骨健康的组合物、食品及应用。所述组合物包括原料组分：钙源、维生素D以及益生元，其中，所述益生元包括聚葡萄糖和低聚半乳糖，所述聚葡萄糖和所述低聚半乳糖的重量比为(1‑15)∶1。该组合物在改善成长期动物以及其他生长阶段钙摄入不足的动物的骨密度、骨钙含量、骨微观结构方面实现了显著逐级增效的技术效果。

权利要求

1.一种改善骨健康的组合物，所述组合物包括原料组分：钙源、维生素D以及益生元，其中所述益生元包括聚葡萄糖和低聚半乳糖，以所包含的有效物质计，所述聚葡萄糖和所述低聚半乳糖的重量比为3‑6：1；所述组合物包括如下重量份的营养成分：钙12万‑66万份，维生素D 1‑7份，聚葡萄糖266万‑2240万份和低聚半乳糖67万‑560万份。

2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述聚葡萄糖的平均聚合度为8‑16，纯度>90%。

3.包含权利要求1或2所述的组合物的食品。

4.根据权利要求3所述的食品，其中，所述食品选自乳品、保健食品和休闲食品中的至少一种。

5.权利要求1或2所述的组合物在制备改善动物的骨密度、骨钙含量和骨微观结构中一种或多种的食品中的应用。

6.根据权利要求5所述的应用，其中所述骨微观结构选自骨小梁数量、骨小梁分离度和骨体积分数中的至少一种。

7.根据权利要求5所述的应用，其中所述动物选自成长期动物以及其他生长阶段钙摄入不足的动物。

8.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述动物为哺乳动物。

9.根据权利要求7所述的应用，其中所述成长期动物为成长期儿童；所述其他生长阶段钙摄入不足的动物为钙摄入不足的人类。

10.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述其他生长阶段钙摄入不足的动物为钙摄入不足的中老年人群。

说明书

改善骨健康的组合物、食品及应用

技术领域

[0001] 本发明属于营养补充剂技术领域，具体涉及一种改善骨健康的组合物、食品及应用。

背景技术

[0002] 钙和维生素D有助骨骼健康的作用已纳入GB28050食品安全国家标准，是被公认的证据充足的健骨元素，想要在钙和维生素D的基础上达到进一步显著提高的效果是非常困
难的。目前我国儿童膳食模式中钙和维生素D摄入存在严重不足的情况。此外，钙营养状况
不良的其他人群，例如中国50‑64岁、65岁中老年人群钙摄入量平均为415mg和409mg，该年
龄段人群钙的RNI值为1000mg，意味着其钙摄入状况仅达需求量的1/3左右，即也存在钙摄
入严重不足的情况。因此，亟需研制一种新的能够显著改善骨健康的产品。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种改善骨健康的组合物，该组合物在改善成长期动物以及其他生长阶段钙摄入不足的动物骨密度、骨钙含量、骨微观结构方面实现了显著逐级增
效的技术效果。

[0004] 本发明的再一个目的在于提供一种包含上述组合物的食品。

[0005] 本发明的另一个目的在于提供上述组合物或食品在改善动物的骨密度、骨钙含量和骨微观结构中的一种或多种的应用。

[0006] 根据本发明的一个方面，提供一种改善骨健康的组合物，所述组合物包括原料组分：钙源、维生素D以及益生元，其中，所述益生元包括聚葡萄糖和低聚半乳糖，以所包含的
有效物质计，所述聚葡萄糖和所述低聚半乳糖的重量比为(1‑15)：1。

[0007] 根据本发明的一个方面，其中，以所包含的有效物质计，所述聚葡萄糖和所述低聚半乳糖的重量比为(3‑6)：1。

[0008] 优选地，所述组合物包括如下重量份的营养成分：钙12万‑66万份，维生素D1‑7份，聚葡萄糖266万‑2240万份和低聚半乳糖67万‑560万份。

[0009] 优选地，所述钙源包括醋酸钙、酪蛋白钙、氯化钙、柠檬酸钙、柠檬酸钙、柠檬酸苹果酸钙、葡萄糖酸钙、乳酸钙、苹果酸钙、磷酸氢钙、磷酸二氢钙、磷酸钙、硫酸钙、抗坏血酸
钙、甘油磷酸钙和乳钙。

[0010] 优选地，所述聚葡萄糖符合食品安全国家标准GB25541‑2010。其中，所述聚葡萄糖的平均聚合度为8‑16，纯度＞90％。所述低聚半乳糖包含半乳低聚二糖到半乳低聚八糖，以
干基计，纯度＞57％。

[0011] 根据本发明的一个方面，提供了包含上述组合物的食品。

[0012] 优选地，所述食品选自乳品、保健食品和休闲食品中的至少一种。

[0013] 根据本发明的另一方面，提供了上述组合物或包含上述组合物的食品在改善动物的骨密度、骨钙含量和骨微观结构中的一种或多种的应用。

[0014] 优选地，所述骨微观结构选自骨小梁数量、骨小梁分离度和骨体积分数中的至少一种。

[0015] 优选地，所述动物选自成长期动物以及成长期以外其他生长阶段钙摄入不足的动物；优选地，所述动物为哺乳动物。

[0016] 优选地，所述成长期动物为成长期儿童；所述成长期以外其他生长阶段钙摄入不足的动物为钙摄入不足的人类，优选为钙摄入不足的中老年人群。

[0017] 本发明所提供的组合物中各组分：钙、维生素D、聚葡萄糖(PDX)和低聚半乳糖(GOX)以及各组分的含量及配比(钙含量、维生素含量、PDX+GOS总量及PDX+GOS中聚葡萄糖
和低聚半乳糖比例)取得了意料之外的健康效果，如增加成长期动物以及成长期以外其他
生长阶段钙摄入不足的动物的骨密度、增加骨钙含量、改善骨微观结构(增加骨小梁数量、
减少骨小梁分离度、增加骨体积分数)。

附图说明

[0018] 图1为本发明实施例1的大鼠骨密度成像示意图；

[0019] 图2为本发明实施例1的各组大鼠股骨远端的横断面MiCro‑CT代表性图像。

具体实施方式

[0020] 为了更加清楚地理解本发明的技术特征、目的和有益效果，现对本发明的技术方案进行进一步的详细说明。应理解，以下具体实施方式仅是示例性的，本发明的技术方案不
限于以下所列举的具体实施方式。

[0021] 本发明提供了一种改善骨健康的组合物，所述组合物包括原料组分：钙源、维生素D以及益生元。其中，所述益生元包括聚葡萄糖和低聚半乳糖，以所包含的有效物质计，所述
聚葡萄糖和所述低聚半乳糖的重量比为(1‑15)∶1，优选(3‑6)∶1，进一步优选为4∶1。

[0022] 上述钙源包括醋酸钙、酪蛋白钙、氯化钙、柠檬酸钙、柠檬酸钙、柠檬酸苹果酸钙、葡萄糖酸钙、乳酸钙、苹果酸钙、磷酸氢钙、磷酸二氢钙、磷酸钙、硫酸钙、抗坏血酸钙、甘油
磷酸钙和乳钙。

[0023] 上述聚葡萄糖符合食品安全国家标准GB25541‑2010。其中，所述聚葡萄糖的平均聚合度为8‑16，纯度＞90％。所述低聚半乳糖包含半乳低聚二糖到半乳低聚八糖，以干基
计，纯度＞57％。

[0024] 根据一个具体实施方式，所述组合物包括如下重量份的营养成分：钙12万‑66万份，维生素D1‑7份，聚葡萄糖266万‑2240万份和低聚半乳糖67万‑560万份。

[0025] 本发明还提供了一种包含上述组合物的食品。将上述各组分混合后应用于各种食品如乳品、保健食品和休闲食品。具体为液态乳、调制乳、酸奶、奶酪、奶粉、固体饮料、方便
食品、糖果，和保健品中，从而实现改善中国儿童及钙摄入不足人群骨健康的技术效果。

[0026] 本发明还提供了上述组合物或包含上述组合物的食品在改善动物的骨密度、骨钙含量和骨微观结构中的一种或多种的应用。

[0027] 上述骨微观结构选自骨小梁数量、骨小梁分离度和骨体积分数中的至少一种。

[0028] 上述动物选自成长期动物以及成长期以外其他生长阶段钙摄入不足的动物；优选地，所述动物为哺乳动物。

[0029] 上述成长期动物为成长期儿童；所述成长期以外其他生长阶段钙摄入不足的动物为钙摄入不足的人类，优选为钙摄入不足的中老年人群。

[0030] 综上所述，本发明所提供的组合物具有以下优点：

[0031] 上述组合物中的各组分：钙+维生素D+聚葡萄糖+低聚半乳糖组合(聚葡萄糖∶低聚半乳糖＝4∶1)应用于成长期动物的效果显著优于更高剂量钙组、同剂量钙+维生素D组、其
他比例钙+维生素D+PDX+GOS组合(聚葡萄糖∶低聚半乳糖＝1∶1)组，效果体现在增加骨钙含
量、增加骨密度、增加骨小梁数量、减少骨小梁分离度、增加骨体积分数。

[0032] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明作进一步的详细说明。

[0033] 下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法，所用的试剂如无特别说明均为可商购的试剂。

[0034] 中国3‑6岁，7‑9岁，10‑13岁儿童钙摄入量平均只有318mg，334mg和390mg，而推荐摄入量(RNI)值分别为800mg，1000mg和1200mg。所以本发明构建了钙摄入量仅占推荐量1/3
的成长期动物模型，拟合中国儿童钙营养状况，经过3个月的低钙饲料喂养，代表从3‑12岁
的成长期，该模型动物显示出了低钙情况下对骨骼健康状况的负面影响，包括骨钙含量低、
骨密度低、骨体积分数低、骨小梁数量减少、骨小梁间距增大。

[0035] 本发明提供了高钙组对低钙营养状况下成长期动物的骨骼健康改善作用，高钙组钙剂量补充到了成长期动物的推荐理想剂量。

[0036] 本发明提供了钙+维生素D对低钙营养状况下成长期动物的骨骼健康改善作用，补充后钙剂量为高钙组的3/4，维生素D剂量为低钙组和高钙组的1.48倍。

[0037] 本发明提供了钙+维生素D+PDX+GOS组合(聚葡萄糖∶低聚半乳糖＝1∶1)对低钙营养状况下成长期动物的骨骼健康改善作用，补充后钙剂量为高钙组的3/4，维生素D剂量为
低钙组和高钙组的1.5倍，PDX+GOS组合中聚葡萄糖和低聚半乳糖重量比为1∶1，PDX+GOS儿
童使用剂量为0.3‑0.78g/kg.bw。

[0038] 本发明提供了钙+维生素D+PDX+GOS组合(聚葡萄糖∶低聚半乳糖＝4∶1)对低钙营养状况下成长期动物的骨骼健康改善作用，补充后钙剂量为高钙组的3/4，维生素D剂量为
低钙组和高钙组的1.5倍，PDX+GOS组合中聚葡萄糖和低聚半乳糖重量比为4∶1，PDX+GOS儿
童使用剂量为0.3‑0.78g/kg.bw。

[0039] 通过以上组别的对比，本发明钙+维生素D+PDX+GOS组合(聚葡萄糖∶低聚半乳糖＝4∶1)在提高骨钙含量、提高骨密度、提高骨小梁数量、减少骨小梁间距、增加骨体积分数方
面显著优于高钙组、钙+维生素D组、钙+维生素D+PDX+GOS组合(聚葡萄糖∶低聚半乳糖＝1∶
1)组。

[0040] 实施例

[0041] 实施例1

[0042] 试验动物与分组：

[0043] SPF级断乳SD大鼠144只，雄性，体重45g～65g，购自北京维通利华实验动物技术有限公司，动物合格证号SCXK(京)2016‑0006。动物饲养于四川大学华西公共卫生学院屏障级
动物房，合格证号SYXK(川)2018‑011。饲养中保证动物自由饮水和充分进食，饮水为灭菌纯
水。大鼠饲养在底部为无锈钢铁丝的笼具中，动物房内保持安静、清洁、通风和适宜光照状
态，20‑26℃，湿度40％～70％，明暗交替周期为12h。

[0044] 大鼠由AIN‑93G标准饲料(南通特诺菲饲料科技有限公司，生产许可证号：苏饲证((2019)06092)适应性喂养2周。将大鼠按体重随机分成5组，每组12只。钙、维生素D3、低聚
半乳糖(GOS)、聚葡萄糖(PDX)的给予均采用拌饲的方式，实验分组见表1，各组饲料配方见
表2。所有拌饲处理均在动物适应性喂养后连续进行93天，于实验第93天处死动物并进行各
指标检测。

[0045] 表1

[0046]

[0047] 注：1μg维生素D3＝40IU维生素D3，上述各组分均以各组分纯度重量计。

[0048] 表2

[0049]

[0050] 注：表2中维生素D3的重量以原料重量计，原料中维生素D3的纯度为0.25％。

[0051] 关于上述各组分的每日摄入量与重量份之间的换算方式如下：

[0052] 1重量份＝0.78ug/天摄入量，具体到如下每个组分的每日摄入量为：

[0053] (1)实施例1中低钙组为正常钙组1/3，拟合中国3‑12岁儿童钙营养状况，干预组中钙的补充量为补充至正常需要量的3/4达到了超出预期的效果。以3‑12岁儿童计，每日钙的
补充量为282‑510mg/d，以1‑3次/天计，钙的范围为：94mg‑510mg/d。此数值以纯钙计，若钙
源不同，则需根据钙源的纯度及含钙量再计算，本发明不限钙源，故只以纯钙量进行保护。

[0054] (2)实施例1中维生素D3的补充量为膳食摄入量的1.48倍。中国儿童3‑6、7‑9、10‑12岁儿童膳食维生素D3的摄入量为5.24ug、4.89ug、5.85ug。以3‑12岁儿童计，每日维生素
D3的补充量为2.35‑5ug/d，以1‑3次/天计，维生素D3的范围为：0.78‑5ug/d。

[0055] (3)根据实施例1大鼠体重、摄食量换算，益生元(PDX+GOS)的人体摄食剂量为0.52g/kg.bw。需要说明的是，实验初期饲料设置益生元剂量为5g/100g膳食，大鼠出现腹泻
情况，故0.52g/kg.bw为发现腹泻后饲料下调了1/3益生元剂量，根据大鼠生长过程中体重、
摄食量换算，益生元剂量保护范围为0.3‑0.78g/kg.bw。中国3‑12岁儿童体重均值范围约
15‑42kg，故益生元优选剂量为：7.8g‑21.8g/d，以1‑3次/天计，益生元总剂量为2.6g‑
21.8g/d，其中PDX∶GOS重量比为4∶1。需要说明的是益生元剂量以PDX和GOS纯品计。

[0056] 实验方法

[0057] 动物处理及样品收集

[0058] 最后一次灌胃后，大鼠禁食16h，水自由饮用。大鼠经麻醉后，腹腔静脉取血。用断颈法处死大鼠。血液样本经4℃，3500r/min离心10min分离血清后吸取上清液。血清存于‑80
℃，待测试时取出。

[0059] 将大鼠处死后，分离双侧股骨，剔除骨表面附着的肌肉和软组织等，剥离出双侧股骨。左侧股骨于105℃烘箱中烘干。右侧股骨用4％多聚甲醛固定36h，然后浸泡于70％的酒
精保存于4℃冰箱直至CT扫描。

[0060] 股骨重、股骨长、骨钙和骨密度测定

[0061] 股骨重和股骨长测定

[0062] 左侧股骨于105℃烘箱中烘干至恒重后，记录股骨干重，测量股骨长。

[0063] 骨钙测定

[0064] 烘干至恒重的左侧股骨置于坩埚中，小火加热，炭化至无烟，转移至马弗炉中，于550℃灰化3h～4h。冷却，取出用浓硝酸消解，定容至25mL，取40uL至10mL比色管，加1mL的
20％硝酸镧溶液，定容到10mL，摇匀后，用火焰原子吸收光谱仪测定。

[0065] 骨密度测定

[0066] Micro‑CT扫描结束后的大鼠右侧股骨，采用德国Bruker DXS PRO型小动物全自动高分辨率X光机测定每只大鼠股骨中端的骨密度，每次同时成像10根大鼠股骨，像素分辨率
为10μm，X射线灯管电压为45kVp，曝光时间设为1min。扫描结果如图1所示。

[0067] Micro‑CT检测

[0068] 大鼠右侧股骨采用美国PerkinElmer公司的小动物活体Micro‑CT影像系统扫描。采用Quantum GX microCT Imaging System软件分析。扫描参数设置如下：设置视野为
36mm，体素72μm，能量80kV，强度100μA，扫描时间14min。扫描数据经三维重建后，对同一个
样品扫描获得512张不同截面的图片后，设置感兴趣区域(ROI)为从生长层以下0.5mm起50
张)。将扫描数据用软件重建后进行参数进行分析。骨密度的校正采用PerkinElmer公司提
供的树脂包埋羟基磷灰石固体校准模型进行，分别计算ROI区域内的皮质骨、骨松质及所有
骨密度。其他分析参数包括骨体积分数(bone volume/total volume，BV/TV)、骨小梁厚度
(trabecular thickness，Tb.Th)、骨小梁数量(trabecular number，Tb.N)和骨小梁分离度
(trabecular separation，Tb.SP)。

[0069] 数据处理和结果判定

[0070] 所有数据用均数士标准差(Mean±SD)表示。采用SPSS 26.0统计软件进行单因素方差分析。分析前先进行方差齐性检验，方差齐，计算F值。若F值＜F0.05，P＞0.05，表示各
组均数差异无统计学意义；若F值＞F0.05，P＜0.05，表明各组均数间差异有统计学意义。多
个实验组和对照组之间均数的两两比较方法除体重采用Dunnett‑t的比较方法之外，其余
采用LSD进行分析。

[0071] 实验结果

[0072] 图2示出了各组大鼠股骨远端的横断面Micro‑CT代表性图像；表3示出了各组股骨微观结构Micro‑CT扫描结果；表4示出了各受试物股骨常规指标的影响(Mean+SD)。图2中胫
骨骨骺线下方白色网状部分为骨小梁。低钙组即第1组骨小梁数量最少，最为稀疏，骨小梁
间距增宽。正常组(2)和各干预组(3‑5)的骨小梁相互连接成网络，小梁间距减少，具体数据
在表3中体现。

[0073] 表3

[0074]

[0075] 表4

[0076]

[0077] 由图2，表3和表4实验结果可以看出，本发明所述组合物钙+维生素D+PDX+GOS优选比例组合(PDX∶GOS＝4∶1)可以显著改善成长期动物骨健康状况，包括增加骨钙含量、增加
骨密度、增加骨小梁数量、减少骨小梁间距、增加骨体积分数，其效果显著优于高钙剂量组、
同剂量钙+维生素D组、同剂量钙+维生素D+PDX+GOS组合(PDX∶GOS＝1∶1)组。

[0078] 以上所述仅仅是本发明的优选实施方式。应当指出的是，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，本领域技术人员可对本发明的细节和特征进行各种修改、组合、变更或替
换。这些修改、组合、变更或替换也应理解为包括在本发明要求保护的范围之内。