钙

发现

1808年，英国的戴维、瑞典的贝采利乌斯、法国的蓬丁，使用汞阴极电解石灰石制得在电解质，在阴极的汞齐中提出金属钙。

从此钙被确定为元素，并被命名为Calcium，元素符号是Ca。Calcium来自拉丁文中表示生石灰的词calx。

钙的焰色

制备

有电解法及还原法两种方式。

其中电解法是拉特瑙（W.Rathenau）于1904年首先应用的，所用的电解质为CaCl 2和CaF 2的混合物。电解槽阳极用石墨等作内衬，阴极用钢制成。电解析出的钙漂浮在电解质表面，同钢制阴极接触而冷凝在阴极上。

还原法是生产金属钙的主要方法。通常用石灰石为原料，经烧成氧化钙，以铝粉作还原剂。粉碎的氧化钙与铝粉按一定比例混合均匀，压制成块。

钙在常温下即可与水作用放出氢气

钙与水作用生成氢氧化钙

用途

钙可用作合金的脱氧剂，以及油类的脱水剂等。

自然界的钙

通常水中含钙镁离子即称之为硬水。而硬度是由水溶液中的矿物质含量多寡而决定，而且会特别指CaCO 3 、MgCO 3 含量。常用ppm (CaCO 3 )或mgCaCO 3 /L H 2 O表示。

对人体的影响

钙是人体必需的矿物质营养素，所有的细胞都需要钙。钙离子Ca 在生物体中是许多生化过程及生理过程的触发器，如触发肌肉收缩、释放激素、传递脉冲、促进血液凝结、调节心律和分泌乳汁等等。Ca 尤为各种高级生物体所必需。 现代医学研究表明，钙营养与体内免疫、神经、内分泌、消化、循环、运动、生殖等十多个系统的功能密切相关，钙离子参与生命进化及生命运动的全过程。基础医学临床医学的研究已证实钙离子对生命的影响巨大，也就是说人类健康离不开钙 。

人体的含量与分布

人体的钙含量约1～1.25kg，占体重1.5～2％，钙原子数目仅次于C、H、O、N等四种非金属元素。每千克非脂肪组织中平均约含钙20～25g。体内钙99％以上都分布在骨骼和牙齿中，其余不足1％的钙分布在体液及全身各组织器官中，是多种生理活动的参与者。这1%在人体的组织及血液中钙的浓度必需保持恒定，不能太高也不能太低，否则会威胁生命安全。

骨骼钙

钙是骨骼、牙齿和细胞壁形成时的必需结构成分。骨钙的组成主要是羟磷灰石结晶，占骨骼重量40％以上，其次是碳酸盐、柠檬酸盐以及少量氯化物和氟化物的形式。骨钙对维持血钙的浓度极为重要，被称作人体钙元素的“储存库”。当血钙浓度降低时，可迅速动员骨钙补充，此过程即为骨质分解；反之钙则在骨骼“暂存”。

牙齿钙

牙齿的化学组成大部分与骨一致，牙齿的表层为牙釉质（又称珐琅质），除了5％水外，全部由嵌入有机基质中的无机物（羟磷灰石及 氟磷灰石 （ 英语 ： fluorapatite ） ）组成。其中羟磷灰石所占比例超过98％，结构非常严密，成为人体中最硬的部分，对牙齿咀嚼、磨碎食物具有重要意义。牙本质中羟磷灰石占70％左右，牙骨质中约占40％，它们的结构与骨类似。牙齿一旦形成和钙化后，新陈代谢就降到最低程度。维生素A、C、D的摄取，对牙的正常发育及钙化是必不可少的。缺少维生素A会导致牙的不完全钙化，使其硬度小；缺少维生素C影响牙中有机基质的形成；维生素D不但能帮助钙的吸收而且明显地促使钙、磷在牙中的沉积。

血钙

血浆中的钙有48%为离子形式，46%与蛋白质结合，3%为复合物形式（Complex），还有3%未被确认。血浆中钙浓度大约为10～11 mg／100 mL，无年龄、性别差异。钙离子对神经组织有特殊且重要的影响，如果血钙离子浓度下降，神经组织会过度兴奋，导致手足抽搐；另一方面，高血钙抑制神经兴奋，短期引致尿毒症，如多尿、水肿、头痛、头晕、夜尿、腰痛、眼蒙，长远导致肾结石、骨骼早闭即停高、肾功能受损及肾衰竭。血钙的浓度相当稳定，由副甲状腺素（PTH）精密控制，使骨钙和血钙处于平衡之中。血钙浓度低，则由骨钙补充；反之，血钙浓度高，则将钙沉积于骨中储存，或经肾脏于尿中排出体外。

消化与吸收

维他命D在小肠对钙的吸收中扮演重要的角色，它可增加小肠细胞膜上和细胞质的钙结合蛋白质的总量。维他命D缺乏者会因为钙吸收不足而易患有软骨病（佝偻病）。

摄取量

世界各地区的钙摄取量有很大的差异，欧美等发达国家平均毎人每日摄取850毫克，而非洲、拉丁美洲及大部分发展中国家只有344毫克，相差一倍以上。因此钙摄取不足在发展中国家是个严重的健康议题 。

食物来源

自然的食品以牛奶和优酪乳所含的钙最多，其他食物如干豆类、鱼、豆腐、深色的蔬菜如花椰菜、甘蓝类蔬菜和芥兰菜等都含有丰富的钙。此外还有很多添加钙强化的食物，例如：橙汁、蔓越莓汁、早餐谷类食品等。也有人服用钙补充剂以补不足。然而摄取过量的钙后果非常严重会引致高血钙，继而肾结石。最新的膳食标准指出钙的上限摄取量是每天2500 mg；一般人每天只须从自然食物和补充剂中摄取1500 mg的钙，即一天500mg的的补充剂便相当足够。

钙补充剂

钙补充剂 （ 英语 ： Calcium supplement ） 的主要成分为钙化合物，如碳酸钙、柠檬酸钙、乳酸钙等 ，其中吸收率最高的为柠檬酸钙约35％，碳酸钙为27％，乳钙质为29％，磷酸钙为25％。碳酸钙取材于牡蛎壳或珍珠贝等，葡萄糖酸钙的溶解度较大。选购钙补充剂应注意钙离子的含量与钙的来源。

与其他营养素之关系

维生素D有利于钙质的吸收与利用。磷与钙会相互拮抗竞争，影响彼此的吸收。饮食的钙磷比例对婴儿非常重要，比例失调会导致抽筋，对儿童及成人则较无影响。理论上钙磷摄取是以1：1的比例最佳，但实际上有困难，因为钙只存在于少部分的食物，磷却几乎存在所有的食物。如果钙质摄取量偏低，又摄取大量的磷时（钙：磷＜１：３），血钙会下降，骨矿物质会分解释出钙，最终造成骨质流失；这种情形在老年人及停经妇女最为明显。当钙摄取不足时，食物中的蛋白质有利于钙质的吸收；不过钙摄取充足时，蛋白质就没有促进吸收的效果。过量的蛋白质与脂肪则会促进钙质的排泄，造成钙质的流失。钙质摄取过量会影响铁、锌等微量矿物的吸收。

钙与疾病预防

摄取足够钙质可以“预防”骨质疏松症、直肠癌、降低男性前列腺癌的风险、维持血压平衡。每天至少补充约800毫克的钙质是最有效预防直肠癌的钙摄取量，更年期妇女补充足够的钙质可以提高高密度脂蛋白（HDL）的浓度，这代表降低心血管疾病的风险与致命性。食用含钙多的食物，会使燃脂效果更佳，达到减肥效果。

摄取过量的钙也会引起骨质疏松

骨骼中的软组织（Soft tissue）含有镁与蛋白质等，借此赋予骨骼活动性以及抗脆性。实验结果显示补充镁可改善停经妇女的骨质疏松的问题，可增加其骨质密度（Bone mineral density），并且降低骨折概率。补充镁也会使副甲状腺素（Parathyroid hormone，PTH）的浓度下降，推论镁可以抑制骨质转换，降低骨质流失而维持骨质健康。 但镁与钙互相拮抗，摄取过量的钙会大幅降低镁的吸收，故钙只能预防。

钙信号

植物细胞能够探知病原体，从而激发一个让植物对感染产生抵抗力的防卫系统。植物防卫通道中一个最早的步骤涉及胞质溶解钙水平的增加。然而，Ca 信号导致有效植物免疫响应的机制尚不清楚。

参考文献

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