有機(jī)鉻制劑在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用及研究進(jìn)展

麥海因 · 發(fā)表于 2009-7-18 18:00:33

馮濤董亞維

西北農(nóng)林科技大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院楊陵 712100

摘要：鉻元素是豬體內(nèi)一種必需的微量元素。國內(nèi)外大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：有機(jī)鉻可以提高動(dòng)物的生長性能，減輕應(yīng)激反應(yīng)，促進(jìn)繁殖功能，提高機(jī)體免疫力。本文就有機(jī)鉻的作用機(jī)理，添加效果做一全面闡述。
關(guān)鍵詞：有機(jī)鉻養(yǎng)豬業(yè) 研究應(yīng)用

自從schwartz (1959) 首次從啤酒酵母中提取出含有鉻的葡萄糖耐量因子(glucose tolerance factor) 并證實(shí)了cr3+是GTF的重要活性成分后，人們才開始認(rèn)識(shí)到鉻是動(dòng)物所必需的微量元素。50年代末期，美國科學(xué)家Bunding在母豬日糧中添加無機(jī)鉻后，鉻制劑在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用才悄然興起。近年來，隨著無機(jī)鉻源生物學(xué)利用率低、毒性強(qiáng)、易產(chǎn)生應(yīng)激等缺點(diǎn)的暴露。人們的目光逐步轉(zhuǎn)移到有機(jī)鉻的開發(fā)和利用。本文就有機(jī)鉻的吸收與代謝、生物學(xué)功能、實(shí)踐效果等事項(xiàng)做一探討，旨在為有機(jī)鉻的進(jìn)一步研究發(fā)展提供參考。
1有機(jī)鉻的吸收和代謝
目前在飼料中使用的有機(jī)鉻主要為：甲基嘧啶鉻(crp)，煙酸鉻(crn)，螯合鉻(chromium chelate)和高鉻酵母(high-chromium yeast)。由于有機(jī)鉻在體內(nèi)以＋3的形式與配位體配位共價(jià)和離子鍵合而成，所以有機(jī)鉻呈現(xiàn)惰性，不活潑。因此它不像可溶無機(jī)鹽中的離子一樣可被陰離子沉淀。這樣，有機(jī)鉻源比無機(jī)鉻源在水溶液中較難解離。因而其具有較高的穩(wěn)定性和較高的生物學(xué)利用率。
鉻的吸收與其化學(xué)形式密切相關(guān)。Anderson等(1985)，Offenbucher等(1986) 報(bào)道，無機(jī)鉻難以被吸收，其利用率僅為0.4％～3％，并且它的吸收率與日糧攝入量成反比。而Seeley (1993) 認(rèn)為：有機(jī)鉻較易吸收，其利用率可達(dá)10～25％，其中以GTF-Cr （三價(jià)鉻以非毒性形式與谷氨酸、甘氨酸和胱氨酸配位并與兩個(gè)分子煙酸結(jié)合而成）最易吸收。Anderson(1983)的研究表明，有機(jī)鉻尤其是GTF中的鉻吸收率約為15～20％。并且他認(rèn)為，由于GTF是以氨基酸螯合物形式存在，故而避免了在小腸的吸收中與其它礦物元素相互競爭載體或吸收通道。促進(jìn)了GTF在小腸的吸收，避免了日糧中其它養(yǎng)分和它們產(chǎn)生不利生化反應(yīng)。
Polansky(1993)研究表明，有機(jī)鉻與血漿中的β-球蛋白結(jié)合，并按生理需要量運(yùn)至各組織，尤其是肝臟。鉻進(jìn)入組織后以不尋常的比例分布于亞細(xì)胞各組分中。其中4％的鉻濃縮在核中，23％的鉻在上清液中，其余2％的鉻分布于線粒體中和微粒體中。
組織中鉻的存留時(shí)間較長，血液進(jìn)入體內(nèi)的鉻主要隨尿液排出，部分隨糞便和乳汁排出，也有少量鉻隨毛脫落而損失。但鉻的主要排泄通道是尿液。當(dāng)動(dòng)物受到應(yīng)激和日糧中糖含量升高時(shí)，鉻的排泄量是正常值的10-300倍。因此在這兩種情況下，應(yīng)提高日糧中鉻的水平。
2有機(jī)鉻的生物學(xué)功能
2.1 鉻、葡萄糖、和胰島素之間的關(guān)系

自從GTF的概念提出后，研究人員就一直沒有間斷對(duì)生物活性鉻的研究。Mertz（1974）首先分離出具有活性的GTF，它能維持動(dòng)物血液中葡萄糖的正常水平。對(duì)胰島素注射無反應(yīng)的人在補(bǔ)加鉻后產(chǎn)生反應(yīng)（Jeebhoy等,1977），就此建立起葡萄糖、胰島素以及鉻之間的相互關(guān)系。鉻是GTF 的主要活性組成部分，而GTF對(duì)胰島素的低血糖功能即胰島素的敏感性有重要作用（steele等,1997）。受損的葡萄糖耐量可以由鉻的添加得到改善和修復(fù)。Steel等 (1981) 研究cr3+對(duì)肝臟利用葡萄糖的影響發(fā)現(xiàn)，Cr3+可以促進(jìn)葡萄糖的吸收。Evock-clover等（1993）首先研究了生長肥育豬日糧中添加有機(jī)鉻對(duì)葡萄糖胰島素的影響，與對(duì)照組相比，日糧中添加鉻確實(shí)可以降低血清胰島素和葡萄糖濃度（p<0.05）。Amoikon等（1995）報(bào)道了鉻可以促進(jìn)豬體組織胰島素敏感性。Gum（1997），Matthew等（1997）用丙酸鉻同樣證實(shí)了添加有機(jī)鉻對(duì)生長肥育豬胰島素的敏感性存在正面影響。Mertz也指出，動(dòng)物體內(nèi)缺鉻將導(dǎo)致胰島素過多的流通到血液并隨之排出體外，若不及時(shí)補(bǔ)充將會(huì)引起胰島素補(bǔ)償能力的枯竭，從而使胰島素依賴功能嚴(yán)重受損。此外還有些學(xué)者指出，Cr3+與Mg2+協(xié)同可以啟動(dòng)和增加葡萄糖磷酸變位酶的活性，促進(jìn)葡萄糖的糖酵解供能（在Ｍg2+缺乏時(shí)，Cr3+能單獨(dú)發(fā)揮這一功能）。Mn2+可作為Cr3+的協(xié)同因子參與糖的有氧氧化，并且Cr3+在一定程度上可激活琥珀酸脫氧酶―細(xì)胞色素系統(tǒng)。

2.2
鉻與脂類代謝的關(guān)系

David（1985）報(bào)道，大鼠飼喂低鉻食物將引起血清膽固醇以及動(dòng)脈脂升高，并出現(xiàn)動(dòng)脈斑。Abahant等（1991）研究表明，動(dòng)物脂肪代謝異常且鉻攝入量不足導(dǎo)致動(dòng)脈硬化時(shí)，在補(bǔ)給有機(jī)鉻后，動(dòng)脈硬化面積明顯減小。Page等（1993）對(duì)飼喂玉米-豆粕日糧的生長肥育豬補(bǔ)充嘧啶羧酸鉻，試驗(yàn)組豬的血清膽固醇水平明顯低于對(duì)照組（P<0.05）。Wong等（1989）、Abraham等（1990）分別報(bào)道，動(dòng)物日糧添加鉻可降低血清三酰甘油和總膽固醇，而且還可增加已經(jīng)沉積于主動(dòng)脈膽固醇的清除率。Evock-clover（1993）指出，鉻與生長激素有互補(bǔ)效應(yīng)，血清總膽固醇及膽固醇與HDL之比升高時(shí)，補(bǔ)鉻可降低膽固醇和膽固醇與HDL之比，并使血清總HDL含量升高。有學(xué)者認(rèn)為，有機(jī)鉻對(duì)脂類代謝影響的機(jī)理可能有兩點(diǎn)：一是胰島素可促進(jìn)進(jìn)入肝臟和脂肪、骨骼肌和脂肪細(xì)胞中的葡萄糖轉(zhuǎn)化為甘油三脂（Fisher,1990），當(dāng)日糧補(bǔ)充有機(jī)鉻后會(huì)明顯提高胰島素活性，從而調(diào)節(jié)脂類活性（田曉華等，1994）。二是Cr3+可以增強(qiáng)脂類代謝酶的活性而直接參與機(jī)體代謝（Fero，1987），Cr3+在體外均能增強(qiáng)脂血癥大鼠血漿卵磷脂膽固醇?；D(zhuǎn)移酶（LCAT）和肝內(nèi)皮細(xì)胞脂酶（HEL）的活性，且低、中濃度Cr3+能加強(qiáng)心臟、脂肪組織和骨骼肌脂蛋白酶（LPL）的作用（劉明等，1991）。而LCAT、HEL、LPL對(duì)于體內(nèi)合成HDL有著重要作用。

2.3 鉻與蛋白質(zhì)代謝的關(guān)系
Mertz等（1969）報(bào)道，鉻有促進(jìn)氨基酸進(jìn)入細(xì)胞從而影響蛋白質(zhì)合成的能力。Mcoradiant和Morley（1987）也認(rèn)為，鉻可能是通過啟動(dòng)胰島素與細(xì)胞膜受體的二硫鍵連接而促進(jìn)葡萄糖與氨基酸進(jìn)入細(xì)胞、并在激素及生長激素及類胰島素生長因子I的作用下，促進(jìn)蛋白質(zhì)合成。補(bǔ)鉻有利于肌肉和其它組織蛋白質(zhì)的沉淀，能使肝臟中甘氨酸、絲氨酸和蛋氨酸等氨基酸利用合成蛋白質(zhì)的能力增強(qiáng)，促進(jìn)機(jī)體利用氨基酸合成蛋白質(zhì)的效率。Goihl等（1997）對(duì)生長育肥豬進(jìn)行補(bǔ)鉻試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，日糧蛋白質(zhì)缺乏或勉強(qiáng)滿足需要時(shí)，補(bǔ)鉻組豬群生長情況明顯好于對(duì)照組豬群。Lindemann（1995）研究了不同水平氨基酸與不同水平鉻源相互搭配使用對(duì)生長育肥豬的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)鉻與蛋白質(zhì)有互作效應(yīng)。補(bǔ)鉻后，試驗(yàn)組各處理豬群的背膘下降，背最長肌面積增加。有機(jī)鉻除了能提高氮的吸收和沉積，促進(jìn)蛋白質(zhì)合成以外，還可減少機(jī)體氨基酸代謝隨尿排出體外氮的數(shù)量。Lindemann等（1993），Page等（1993）試驗(yàn)證實(shí)，在豬日糧中補(bǔ)煙酸鉻可降低尿氮排出。Amoiken等（1985）的試驗(yàn)也證實(shí)，補(bǔ)鉻使尿中氮含量降低。Komegay等（1997）的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了這一結(jié)論。
2.4 鉻與核酸代謝的關(guān)系
鉻在核酸代謝中起著重要作用。在Weser（1969）報(bào)道鉻影響核蛋白合成之后，許多學(xué)者相繼進(jìn)行了進(jìn)一步的研究。Okoda等（1983），Ohba等（1986）報(bào)道，鉻進(jìn)入機(jī)體后結(jié)合到細(xì)胞染色體的DNA上，可以增加DNA復(fù)制的啟動(dòng)點(diǎn)。加快DNA復(fù)制時(shí)的速度。此外研究還表明鉻可以與應(yīng)答性基因啟動(dòng)子序列中的起始點(diǎn)上游一個(gè)或幾個(gè)金屬反應(yīng)元件作用，從而調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄，并進(jìn)而保護(hù)RNA的結(jié)構(gòu)完整性。Anderson（1987）報(bào)道認(rèn)為，鉻在細(xì)胞中的累積似乎揭示了鉻可以調(diào)節(jié)和改變基因。但是這種基因改變對(duì)于動(dòng)物來說是好是壞尚無定論，林慰慈和T.G.Rossomem（1992）就曾指出，高反應(yīng)活性的三價(jià)有機(jī)鉻可以引起DNA損傷。因此，有機(jī)鉻如何進(jìn)入宿主細(xì)胞及其致突變作用有待于進(jìn)一步研究。
2.5 鉻與應(yīng)激反應(yīng)的關(guān)系

鉻是處在應(yīng)激狀態(tài)下的動(dòng)物所必需的一種營養(yǎng)物質(zhì)，補(bǔ)充有機(jī)鉻可提高應(yīng)激動(dòng)物的生產(chǎn)性能，調(diào)節(jié)內(nèi)分泌。應(yīng)激一般可導(dǎo)致動(dòng)物礦物質(zhì)代謝、糖代謝紊亂及糖原酵解和異生作用加強(qiáng)，葡萄糖利用的加強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致組織鉻動(dòng)員并排出體外（Anderson,1990）。Orr等（1990），Charg等（1990）試驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)了Anderson的這一結(jié)果。由此可見應(yīng)激可導(dǎo)致動(dòng)物對(duì)鉻的需要量進(jìn)一步增加。張繼紅（2000）試驗(yàn)表明，給飼養(yǎng)在高溫環(huán)境下的閹割公豬補(bǔ)充嘧啶羧酸鉻可使豬血漿皮質(zhì)醇不因高溫而顯著上升，總蛋白不因高溫而顯著下降。在實(shí)驗(yàn)期的后兩周，補(bǔ)鉻組豬群的日采食量提高了10.2%（p<0.05），日增重提高了38.1%（p<0.01），料肉比下降了20.5%（p<0.01）。這些數(shù)據(jù)表明，補(bǔ)充鉻可以提高受高溫應(yīng)激豬群的生產(chǎn)性能，但鉻這一作用的發(fā)揮需要一段時(shí)間。
2.6 鉻與免疫功能的關(guān)系

近年來，許多學(xué)者對(duì)鉻與畜禽免疫的關(guān)系進(jìn)行了大量試驗(yàn)研究，證實(shí)了鉻能有效地提高機(jī)體免疫水平。研究人員認(rèn)為，豬在各種應(yīng)激源作用下，血清皮質(zhì)醇含量升高，糖皮質(zhì)激素的含量也隨之升高。糖皮質(zhì)激素可以抑制細(xì)胞分裂素和抗體的產(chǎn)生，抑制淋巴細(xì)胞功能和白細(xì)胞增殖。日糧中補(bǔ)充鉻可以明顯降低血清中的皮質(zhì)醇，減弱糖皮質(zhì)激素對(duì)免疫系統(tǒng)的抑制作用，進(jìn)而提高免疫效果。Wright等（1994）發(fā)現(xiàn)，使用疫苗和鉻都使直腸溫度下降，但鉻與疫苗搭配使用時(shí)，鉻可以促進(jìn)疫苗的功效。免疫系統(tǒng)被鉻激活后可以促進(jìn)淋巴細(xì)胞的增生速度，產(chǎn)生大量T細(xì)胞和B細(xì)胞，并提高外周組織對(duì)葡萄糖的利用，加快乳酸和生糖氨基酸的糖原合成速度（Gronfeld等，1992）。Chung等（1992）認(rèn)為免疫球蛋白的生產(chǎn)受到一系列以微量元素為中心的酶的調(diào)節(jié)，鉻可能是參與酶調(diào)節(jié)而增強(qiáng)免疫球蛋白活性的微量元素，或是它影響銅和鋅的代謝從而間接地參與了免疫球蛋白的合成。
3　有機(jī)鉻在生產(chǎn)中的應(yīng)用
3.1 斷奶仔豬

目前關(guān)于有機(jī)鉻在斷奶仔豬上應(yīng)用的報(bào)道不多。但是從已掌握的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，有機(jī)鉻在仔豬上的應(yīng)用應(yīng)該有巨大的發(fā)展空間。孫鎏國等（2002）的試驗(yàn)表明，添加嘧啶甲酸鉻的試驗(yàn)組（添加量分別為5mg/kg、10mg/kg、20mg/kg、40mg/kg）平均日增重分別提高了11.02%、13.81%、13.92%、14.06%。腹瀉率分別下降了9.52%、14/28%、15.48%、14.29%。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)（1999）的試驗(yàn)也表明，酵母鉻（奧特奇公司產(chǎn)品）可提高斷奶仔豬的生長速度（p<0.06），改善飼料轉(zhuǎn)化率。該試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)酵母鉻組豬群體內(nèi)的豬瘟抗體OD值有上升的趨勢(shì)。這表明酵母鉻可提高豬瘟抗體水平。
3.2 生長肥育豬

很多學(xué)者認(rèn)為，豬全期補(bǔ)鉻不如育肥期補(bǔ)鉻效果好，生長育肥期補(bǔ)鉻的豬日增重和采食量都明顯提高。Steele等（1982）在生長育肥豬日糧中添加10ug/kg和100ug/kg的鉻提高了豬的生長速度和飼料報(bào)酬。Lindemann和Weed等（1993）的試驗(yàn)結(jié)果表明，在兩種賴氨酸水平（100％、120％NRC）下添加200ug/kg鉻，對(duì)日采食量（p<0.05）和飼料報(bào)酬（p<0.02）均有明顯地影響。泰國Kaseteart大學(xué)進(jìn)行的試驗(yàn)也表明，補(bǔ)鉻的豬采食量顯著提高了17.1%.日增重提高22.7%，每kg增重少耗料0.16kg，降低了4.6%。Savoini（1996）在所做的育肥豬試驗(yàn)中添加酵母鉻也得到了相似的結(jié)果。Knegag等（1997）認(rèn)為，育肥豬生產(chǎn)性能的提高可能是由于機(jī)體對(duì)胰島素和添加鉻的敏感性提高，同時(shí)血液中膽固醇的含量降低，從而導(dǎo)致養(yǎng)分吸收率和沉淀率提高的結(jié)果。

有機(jī)鉻除了能提高育肥豬的生產(chǎn)性能外，在改善眮體品質(zhì)上也有顯著的效果。Page等（1993）在生長育肥豬日糧中添加嘧啶羧酸鉻，結(jié)果顯著提高了眼肌面積（19％）和瘦肉率（17％），并且使的第十肋骨背膘厚度由3.07cm降到2.39cm。Boleman（1995），Jon.tilley（1995）證實(shí)了這一結(jié)果。Mooney和Cron.well（1995）應(yīng)激發(fā)現(xiàn)育肥豬日糧中添加200ug/kg有機(jī)鉻提高了瘦肉率，降低鉻眮體脂肪含量。最近有人用1000頭PIC豬進(jìn)行的試驗(yàn)結(jié)果表明，在飼喂玉米-豆粕日糧的條件下補(bǔ)鉻，豬的瘦肉率比例從51.82％增加到53.28%。此外值得注意的是，嘧啶羧酸鉻對(duì)生長性能和眮體組成的作用受日糧蛋白質(zhì)水平的影響，日糧蛋白質(zhì)水平較低時(shí)，生長肥育豬的第十肋骨處背膘厚度及眼肌面積對(duì)嘧啶羧酸鉻的反應(yīng)更為強(qiáng)烈。
3.3 繁殖母豬

日糧中的鉻，可以通過提高窩均產(chǎn)子數(shù)和分娩率而提高母豬的繁殖性能。鉻對(duì)母豬繁殖性能的影響是通過胰島素的敏感性耐介導(dǎo)的。胰島素是聯(lián)系動(dòng)物代謝和生產(chǎn)狀況的關(guān)鍵激素，它作用與垂體，增強(qiáng)促性腺激素釋放激素（GnRH）的釋放頻率，增加促黃體素（LH）和卵泡促激素（FSH）的釋放，從而促進(jìn)卵泡發(fā)育，最終提高排卵個(gè)數(shù)和血清中雌激素和孕激素水平。

Lindemann等（1995）發(fā)現(xiàn)，鉻對(duì)提高窩均產(chǎn)子數(shù)和妊娠率有很大的作用。試驗(yàn)組1（200ug/kg甲基嘧啶鉻）平均窩產(chǎn)子數(shù)由9.8頭提高到11.82頭；試驗(yàn)組2（500ug/kg甲基嘧啶鉻）窩產(chǎn)子數(shù)僅提高了0.6頭。Pnne農(nóng)產(chǎn)品公司的Ken.porsor博士報(bào)道，在母豬日糧中添加200ug/kg有機(jī)鉻，連續(xù)使用10個(gè)月，其窩產(chǎn)子數(shù)得到了提高，第1、2個(gè)繁殖周期的母豬分娩率從79％提高至92.4％。Compbell(1996)給母豬在單一產(chǎn)期補(bǔ)飼有機(jī)鉻，產(chǎn)子數(shù)雖未提高，但是補(bǔ)鉻的母豬分娩能力有了很大的改善（p<0.01）。莫清川等（1999）也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)論。
4結(jié)語

雖然目前關(guān)于鉻的研究報(bào)道越來越多，而且人們也逐漸認(rèn)識(shí)到了鉻的添加效果并且在生產(chǎn)中陸續(xù)使用。但是有關(guān)鉻應(yīng)用的研究仍然很不夠深入。對(duì)于有機(jī)鉻在豬不同生長階段的最適添加量；以及如何確定日糧營養(yǎng)水平，以便更好的發(fā)揮有機(jī)鉻的生物學(xué)功能。這些問題都需要我們進(jìn)一步的研究探討。