鉻的生物學(xué)功能及應(yīng)用效果

007畜牧

　　鉻元素是人和動物必需微量元素之一，它在體內(nèi)含量少，但是作用大。鉻主要通過影響糖代謝、脂代謝及蛋白質(zhì)代謝等，調(diào)節(jié)機(jī)體生長繁殖性能及免疫功能。本文就鉻的生物學(xué)功能及應(yīng)用效果等做一簡要綜述。
　　

1、必需微量元素鉻的發(fā)現(xiàn)
　　鉻首先發(fā)現(xiàn)于 1797 年，此后較長時間內(nèi)都被認(rèn)為是有毒有害元素。直到 1954 年，uran 發(fā)現(xiàn)鉻可以提高大鼠肝臟合成膽固醇和脂肪酸的能力，并提出是動物必需微量元素的假說。1957 年，Schwarz和 Mertz 等人從啤酒酵母中分離出葡萄糖耐受因子 GTF) 后，進(jìn)一步研究證實(shí)鉻是 GTF 的活性組成部 分。1959 年， 鉻 被 確 定 為 人 和動物的必需微量元素。隨后的一系列研究表明，鉻參與糖、蛋白質(zhì)、脂的代謝，影響動物生長、繁殖、免疫功能。
　　
2、鉻分類及主要特性
　　鉻分為無機(jī)鉻和有機(jī)鉻。無機(jī)鉻包括氯化鉻 (CrCl·6H2O)，三氧化二鉻 (Cr2O3)，無機(jī)鉻吸收利用率低，只有 1% ～ 3%(Anderson 等，1988)。有機(jī)鉻包括酵母鉻、蛋氨酸鉻 ((C5H10NO2S)3·Cr) 和吡啶甲酸鉻 (Cr(C6H4NO2)3) 等。有機(jī)鉻利用率可達(dá)到 10% ～ 25%(Seerley 等，1993)，甚至更高。因此，生產(chǎn)中通常選用有機(jī)鉻。但是生產(chǎn)工藝決定不同有機(jī)鉻的質(zhì)量和使用效果不同。其中，酵母鉻的生產(chǎn)采用啤酒酵母在富含無機(jī)鉻的培養(yǎng)基中發(fā)酵，再分離得到。其生產(chǎn)方式可能導(dǎo)致產(chǎn)品中混入無機(jī)鉻。而且，酵母鉻的無機(jī)鉻結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其大分子結(jié)構(gòu)未被確定，因此，酵母鉻的有效含量無法通過科學(xué)可靠的方法檢測。使用者無法有效評估酵母鉻產(chǎn)品的含量和質(zhì)量 ( 姜海波等 )。氨基酸螯合鉻，其螯合工藝復(fù)雜，成本高。而且，氨基酸螯合鉻在腸道內(nèi)或酸性條件下很容易聚合在一起而影響吸收 ( 姜海波等 )。由于吡啶酸根是生化反應(yīng)中常見基團(tuán)，有大量相關(guān)的酶可以用來轉(zhuǎn)移利用吡啶酸根，三價鉻也在不同的組織內(nèi)通過不同的生化反應(yīng)發(fā)揮自身的作用。因此，生產(chǎn)中主要選用吡啶甲酸鉻作為鉻源。
　　

3、鉻的吸收及分布
　　鉻主要在小腸通過主動和被動兩種方式吸收。影響鉻吸收的因素較多。江波濤等 (2004) 報道，Cr5+的吸收要比 Cr3+ 高 3 ～ 5 倍，Cr3+的吸收受鐵離子、鋅離子及其它一些陰離子的影響，其中，草酸鹽提高鉻的吸收，植酸阻礙鉻吸收。Hunt等 (1996) 發(fā)現(xiàn)，氨基酸、維生素 C、高水平糖及阿司匹林對鉻的吸收有促進(jìn)作用，而抗酸藥物能降低血液和組織中鉻的水平。
　　鉻吸收進(jìn)入動物和人體后，主要分布于肝、腎、脾和骨中，肝臟和骨組織中鉻含量最高 (Borgs，1997)，在魚體，鉻主要富集于鰓、肝臟、肌肉。其中，肝中積累最多，其次為鰓，最少為肌肉。鉻在腎臟中不能被重吸收，體內(nèi)的鉻大部分從尿中排出，少量由膽汁、糞便、毛發(fā)和乳汁中排出 (Borgs，1997)。
　　

4、鉻的生物學(xué)功能
　　4.1 鉻參與糖代謝
　　早在 1966 年，Mertz 就報道鉻 可以有效改善糖尿病者耐糖量，降低對外源性胰島素的需求量。Steel等 (1981) 研究發(fā)現(xiàn)，鉻可以促進(jìn)肝 臟對葡萄糖的吸收。潘慶等 (2002)在奧尼羅非魚日糧中添加 2mg/kg有機(jī)鉻，結(jié)果表明，添加吡啶甲酸 鉻能夠促進(jìn)羅非魚對葡萄糖的利 用。鉻參與糖代謝，主要作用于細(xì) 胞上的胰島素敏感部位 ( 李高任譯，1986)，提高細(xì)胞表面胰島素數(shù)量或激活胰島素和膜受體之間的二硫鍵，加強(qiáng)兩者之間的協(xié)同作用，從而刺 激外周組織對葡萄糖的攝取，增加 葡萄糖的吸收，加快血清中葡萄糖 向外周組織的轉(zhuǎn)運(yùn)，維持血糖的正 常水平，增強(qiáng)動物體對葡萄糖的耐 受性 (Anderson，1987)。
　　4.2 鉻與蛋白質(zhì)代謝
　　鉻能夠保護(hù) RNA 避免受熱變 性，對維持其分子構(gòu)型起一定的作 用 (Jacques，1993)。還能與染色質(zhì) 結(jié)合使組織位點(diǎn)增加，導(dǎo)致 RNA 合成和蛋白質(zhì)凈生成量增加 (Sazzad)。Mcoradiant 和 Morley(1987) 認(rèn)為，鉻可能是通過啟動胰島素與細(xì)胞膜受體的二硫鍵鏈接而促進(jìn)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 作用下，促進(jìn)蛋 白質(zhì)合成。另有報道認(rèn)為，鉻能夠 促進(jìn)胰島素由血液向周圍組織轉(zhuǎn)移， 特別是能夠使肌肉細(xì)胞對胰島素的 內(nèi)化作用增強(qiáng)，進(jìn)而促進(jìn)蛋白質(zhì)的 合成代謝。
　　4.3 鉻與脂類代謝
　　Lindemann 等 (1995) 報道 ,日糧中添加 200μg/kg 的吡啶羧 酸鉻能明顯降低胴體的脂肪率。鉻 主要通過兩條途徑改善脂類代謝。 首先，通過增加胰島素活性，胰島 素有助于調(diào)節(jié)脂類代謝，從而改善 血脂狀況，第二，通過增強(qiáng)卵磷脂 膽固醇酰基轉(zhuǎn)移酶 (LCAT) 和肝內(nèi) 皮細(xì)胞酯酶 (HEL) 活性以及加強(qiáng) 心臟脂肪組織和骨骼肌等與蛋白質(zhì) 脂酶的作用，從而促進(jìn)高密度脂蛋 白的生成，改善體內(nèi)脂類代謝 ( 謝小利等，2008)。
　　

5、鉻應(yīng)用效果
　　5.1 抗應(yīng)激
　　研究發(fā)現(xiàn)，在斷奶仔豬飼糧中添加 400μg/kg 有機(jī)鉻能緩減斷奶仔豬應(yīng)激綜合征，降低腹瀉率，提高仔豬平均日增重和飼料轉(zhuǎn)化率 ( 馮濤等，2003)。高溫環(huán)境下 (21 ～ 37℃，相對濕度 62% ～ 92%)，奶牛日糧中添加吡啶甲酸鉻 300μg/kg 精料，42d 后，奶牛泌乳量提高 16.1%。蛋雞飼糧中補(bǔ)充 0.2mg/kg 和 0.4mg/kg 鉻，結(jié)果表明，蛋雞血清尿酸水平極顯著低于對照組 ( 常娟等，2006)。應(yīng)激使血清皮質(zhì)醇含量升高，糖皮質(zhì)激素含量隨之升高。糖 皮質(zhì)激素抑制細(xì)胞分裂素和抗體產(chǎn) 生，抑制淋巴細(xì)胞功能和白細(xì)胞增 殖。因此，應(yīng)激可降低動物生產(chǎn)性 能，增加動物易感性。微量元素鉻 能降低血清皮質(zhì)醇，減弱糖皮質(zhì)激 素對免疫系統(tǒng)的抑制作用，提高動 物免疫力。對雞而言，鉻通過增強(qiáng) 蛋白質(zhì)合成代謝，尿酸被利用作為 氨基酸、蛋白質(zhì)合成的氮源，從而 降低血清尿酸水平，提高血清總蛋 白含量，起到緩解高溫應(yīng)激的作用(Amoikon，1995)。
　

　5.2 提高生產(chǎn)繁殖性能
　　育肥豬的研究發(fā)現(xiàn)，鉻能夠增加機(jī)體對胰島素的敏感性，降 低血液膽固醇含量，提高養(yǎng)分吸收 率和沉淀率，從而提高其生產(chǎn)性能(Knegag 等，1997)。 對 母豬 的 研究則表明，在飼糧中添加 200μg/kg 有機(jī)鉻，母豬繁殖性能提高，表現(xiàn)為繁殖周期縮短，母豬產(chǎn)仔數(shù)提高，仔豬生長發(fā)育改善，抗病毒力增強(qiáng) ( 黃志堅等，2001)。在蛋雞日糧中添加 0.4mg/kg 鉻 ( 吡啶甲酸鉻 )，顯著提高產(chǎn)蛋量 (Sahin 等，2002)。以上研究結(jié)果均表明，補(bǔ)鉻能夠提高畜禽生產(chǎn)繁殖性能。研究發(fā)現(xiàn)，鉻能夠提高機(jī)體細(xì)胞受體對胰島素的敏感性，可以影響下丘腦 - 垂體 - 卵巢內(nèi)分泌軸，增加促性腺激素釋放激素的釋放頻率，增加促黃體激素和促卵泡激素的釋放。促性腺激素作用于卵巢，促進(jìn)卵泡發(fā)育，提高排卵數(shù)及孕激素水平，有助于胚胎附植和發(fā)育，從而有助于提高產(chǎn)仔數(shù)和產(chǎn)蛋率。但是，過量鉻則通過影響其他養(yǎng)分的吸收而影響動物生產(chǎn)性能。郭艷麗等1996) 研究證實(shí)，高劑量鉻會降低產(chǎn)蛋率，因?yàn)楦邉┝裤t在腸道可能會通過干擾鐵、鋅等其他養(yǎng)分的吸收，從而降低產(chǎn)蛋率。因此，只有適宜的鉻水平才能改善動物生長生產(chǎn)性能。
　　

5.3 改善肉品質(zhì)
　　1993年，美國動物營養(yǎng)學(xué)家Page首次發(fā)現(xiàn)，在生長肥育豬日糧中以吡啶羧酸鉻形式添加200μg/kg 鉻，可以提高胴體瘦肉率和背最長肌面積，降低第十肋骨背膘厚。隨后的研究還發(fā)現(xiàn)，給生長豬添加酵母鉻能有效降低滴水損失率，改善肉色和肌肉大理石紋( 黃 志 堅，2002)。 肥育豬日糧中添加 200μg/kg 有機(jī)鉻能夠有效提高眼肌面積和瘦肉率 ( 陳代文，2002)，降低體脂肪，改善胴體品質(zhì) ( 夏中生，2002)。3 周齡肉雞日糧中添加 200μg/kg 吡啶甲酸鉻有增加胴體蛋白質(zhì)含量和減少脂肪含量的趨勢 (Ward 等，1993)。鉻通過調(diào)控脂肪代謝，降低脂肪合成，促進(jìn)蛋白質(zhì)合成，提高瘦肉率。此外，動物在運(yùn)輸、轉(zhuǎn)群及屠宰過程中發(fā)生應(yīng)激反應(yīng)后，機(jī)體分泌大量的腎上腺素，分解體內(nèi)肝糖原和肌糖原，從而影響屠宰后肉品的酸化速度和程度，對肉品質(zhì)產(chǎn)生不利影響。補(bǔ)充鉻能降低肌肉糖原消耗，減少乳酸生產(chǎn)，防止 PSE 肉的發(fā)生，改善肉品質(zhì)。
　　

6 鉻需要量
　　1980 年美國 RAD 建議人的鉻安全攝入量為 0.05 ～ 0.2mg/d，而 NRC 對畜禽沒有提供鉻的推薦用量。1996 年，美國食品與藥物管理局首次批準(zhǔn)可在豬全價料中添加不超過 0.2mg/kg 的三價有機(jī)鉻。Sazzad 和 Hossain(1998)指出，植物原料所含鉻極少，大多數(shù)畜禽日糧是由低鉻植物性飼料組成。據(jù)分析，常用的植物性飼料中鉻含量為 ：牧草0.1 ～ 0.55mg/kg，谷物籽實(shí)0.017 ～ 0.5mg/kg，葉草類0.035 ～ 0.182mg/kg，根芽類 0.022 ～ 0.277mg/kg，水生植物 0.02 ～ 0.5mg/kg( 禹愛兵，2006)。因此，有必要在畜禽飼糧中補(bǔ)充鉻，特別是動物處于斷奶、運(yùn)輸、高溫、感染、創(chuàng)傷等應(yīng)激中，只有充足的鉻才能保證動物較高的生產(chǎn)繁殖性能。
　　

      7 小結(jié)
　　微量元素鉻是人和動物必需微量元素之一。它能夠通過 GTF 調(diào)節(jié)機(jī)體糖代謝、脂代謝、蛋白質(zhì)代謝等。缺鉻將導(dǎo)致動物生長受阻，繁殖性能下降。鑒于以植物性飼料為主的多數(shù)豬、雞飼糧中鉻含量不足，建議飼糧中添加適量的鉻，以改善動物生長性能、提高免疫功能、增強(qiáng)抗應(yīng)激能力，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。（文章來源：吉隆達(dá)集團(tuán)技術(shù)中心　作者：羅曉蓉）


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