微量元素鉻的營養(yǎng)概況
晏家友,張純,張錦秀,鄺聲耀
(四川省畜科院動(dòng)物營養(yǎng)研究所四川省飼料科技研發(fā)中心,成都 610066)
摘要：鉻是動(dòng)物機(jī)體必需微量元素之一,它可以作為葡萄糖耐受因子的組成成分,協(xié)助胰島素發(fā)揮生理功能。作者主要綜述了鉻的理化性質(zhì)、形式和代謝、營養(yǎng)生理作用及缺乏和毒性。
關(guān)鍵詞：鉻、營養(yǎng)、綜述
中圖分類號(hào)：S816.72
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
文章編號(hào)：1671-7236(2010)07-0018-03
1959年,Schwarz首次從啤酒酵母中分離出含有鉻的葡萄糖耐受因子,并通過小鼠試驗(yàn)證實(shí),鉻可以促進(jìn)胰島素調(diào)節(jié)葡萄糖代謝和脂肪合成,由此掀起了微量元素鉻的研究熱潮。近年來,關(guān)于鉻在畜禽生產(chǎn)上應(yīng)用效果的研究報(bào)道日益豐富,大量研究結(jié)果表明,鉻作為動(dòng)物機(jī)體必需微量元素,具有促進(jìn)動(dòng)物生長、增強(qiáng)免疫功能、提高胴體品質(zhì)、改善繁殖性能。但由于人們對(duì)鉻的研究起步較晚,在配制動(dòng)物日糧時(shí),通常忽略了動(dòng)物對(duì)鉻的營養(yǎng)需要。作者主要就鉻的理化性質(zhì)、形式和代謝、營養(yǎng)生理作用、缺乏和毒性進(jìn)行了綜述,為實(shí)際生產(chǎn)中,鉻的進(jìn)一步開發(fā)和應(yīng)用提供理論參考。
1、鉻的理化性質(zhì)
鉻屬過渡元素,在元素周期表中位于第4周期、ⅥB族,原子序數(shù)24,相對(duì)原子質(zhì)量51.966。鉻為銀白色金屬,質(zhì)硬而軟,密度7.20g/cm3,熔點(diǎn)(1857±20)℃,沸點(diǎn)2672℃。鉻的化合物中,主要有鹵化物、氧化物和硫化物,常見的氧化態(tài)包括0、+2、+3、+6,并且隨著價(jià)態(tài)升高,氧化性逐漸增強(qiáng)。零價(jià)鉻不能天然存在于地殼中,并且無生物活性。二價(jià)鉻(Cr2+)是一種很強(qiáng)的還原劑,在空氣中容易被氧化成三價(jià)鉻(Cr3+)。六價(jià)鉻(Cr6+)在酸性介質(zhì)中是一種很強(qiáng)的氧化劑,容易與氧結(jié)合,形成具有強(qiáng)氧化性的鉻酸鹽(CrO2-4)或重鉻酸鹽(Cr2O2-7)。Cr6+極易穿過細(xì)胞膜,并與細(xì)胞中的蛋白質(zhì)成分和核酸發(fā)生反應(yīng),然后被還原成Cr3+。Cr3+是生物體內(nèi)最穩(wěn)定的氧化態(tài)形式,也是生物體內(nèi)鉻的主要存在形式。Cr3+容易形成多齒配位化合物,但Cr3+不容易穿過細(xì)胞膜,并且反應(yīng)活性很低。因此,許多三價(jià)鉻化合物(如Cr2O3)常被用作養(yǎng)分消化率測(cè)定的外源指示劑。
2、鉻的形式和代謝
鉻可以分為有機(jī)形態(tài)的鉻和無機(jī)形態(tài)的鉻兩種形式。無機(jī)鉻主要有CrCl3·6H2O、Cr2O3、Cr2(SO4)3等;有機(jī)鉻主要包括煙酸鉻、吡啶甲酸鉻、丙酸鉻、氨基酸螯合鉻和酵母鉻等。鉻廣泛分布于動(dòng)物體組織和器官中,其中肝臟、肺、腎臟、脾臟是動(dòng)物體內(nèi)的“鉻庫”。飼料中的鉻一般是以有機(jī)形態(tài)存在,并且新鮮飼料的鉻含量比干飼料更低。禾谷類、堅(jiān)果、豆類、植物油、奶制品、動(dòng)物肝臟等是天然有機(jī)鉻的主要來源。
Mertz(1969)認(rèn)為,鉻具有很強(qiáng)的形成配位化合物的能力,它很可能以低分子有機(jī)鉻配合物的形式,通過腸黏膜吸收入血。無機(jī)鉻在動(dòng)物胃腸道中很難被吸收,吸收率僅為0.4%~3.0%;而有機(jī)鉻的吸收率遠(yuǎn)高于無機(jī)鉻,可達(dá)10%~25%(Anderson,1987;Sano等,1997)。鉻被吸收以后,主要經(jīng)過腎小球?yàn)V過作用,從尿液中排出,也有一小部分鉻通過毛發(fā)、汗腺和膽汁排泄。當(dāng)動(dòng)物處于應(yīng)激狀態(tài)時(shí),體內(nèi)葡萄糖代謝加強(qiáng),加速鉻的動(dòng)員,因而鉻的排泄量可能會(huì)增加10~300倍(Minoia等,1988)。
3、有機(jī)鉻的營養(yǎng)生理作用
3.1 促進(jìn)動(dòng)物生長
大量研究結(jié)果表明,在動(dòng)物(尤其是豬和牛)日糧中補(bǔ)充有機(jī)鉻,能夠促進(jìn)動(dòng)物生長,提高生產(chǎn)性能。Page等(1993)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),在生長肥育豬日糧中添加0.05或0.2mg/kg吡啶甲酸鉻,與對(duì)照組相比,分別提高仔豬日增重4.09%、7.81%;分別降低料重比4.47%、5.50%。Lindemann等(2008)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),在生長豬日糧中添加5mg/kg(美國FDA規(guī)定鉻添加量0.2mg/kg)吡啶甲酸鉻、丙酸鉻、蛋氨酸鉻和酵母鉻,與對(duì)照組相比,可以提高仔豬日增重和日采食量,其中,酵母鉻可以提高仔豬日增重9.65%,并達(dá)顯著水平;但Lien等(2005)研究結(jié)果卻發(fā)現(xiàn),0.2mg/kg丙酸鉻對(duì)斷奶仔豬生產(chǎn)性能無影響,這可能與日糧鉻水平、仔豬機(jī)體鉻含量、日糧氨基酸及其他營養(yǎng)素水平有關(guān)。Moonsie-Shageer等(1993)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),在平均體重236kg的雜交牛日糧中添加0.2、0.5和1.0mg/kg酵母鉻,與對(duì)照組相比,分別提高牛日增重27.27%、6.06%和27.27%;降低料重比12.50%。Chen等(2001)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),在火雞日糧中添加1mg/kg煙酸鉻,與對(duì)照組相比,可以顯著提高火雞(9~18周齡生長階段)的日增重和采食量。
3.2 增強(qiáng)免疫功能
有機(jī)鉻可以增強(qiáng)動(dòng)物機(jī)體的免疫功能,并且在抵抗應(yīng)激時(shí),作用效果更加明顯。VanHeugten等(1997)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),在斷奶仔豬日糧中添加0.2mg/kg煙酸鉻,與對(duì)照組相比,可以顯著增加仔豬綿羊紅細(xì)胞抗體滴度(sheepredbloodcells,SRBC)。Lien等(2005)研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn),丙酸鉻可以顯著增加仔豬特異的綿羊紅細(xì)胞抗體滴度和血清球蛋白數(shù)量。Debski等(2004)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),在肉雞日糧中添加0.2mg/kg酵母鉻,可以增強(qiáng)肉雞免疫功能,降低死亡率。Burton等(1993)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),在奶牛日糧中添加0.5mg/kg有機(jī)螯合鉻,可以改善應(yīng)激奶牛的特異性免疫功能。Gatta等(2001)研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn),酵母鉻能夠增強(qiáng)虹鱒魚的免疫應(yīng)答能力。
3.3 提高胴體品質(zhì)
在動(dòng)物(豬和雞)日糧中補(bǔ)充有機(jī)鉻,可以提高動(dòng)物胴體品質(zhì),增加瘦肉率。VanMooney等(1997)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),在生長豬日糧中添加0.2mg/kg吡啶甲酸鉻,與對(duì)照組和無機(jī)鉻組相比,可以降低生長豬胴體脂肪和第十肋背膘厚;提高眼肌面積和瘦肉率。Debski等(2004)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),酵母鉻可以提高肉雞胸肌率,并降低肌內(nèi)脂肪和膽固醇含量;但關(guān)于有機(jī)鉻對(duì)其他動(dòng)物(?；蜓?胴體品質(zhì)的改善是否存在積極作用,目前尚未得到一致結(jié)論。
3.4 改善繁殖性能
有機(jī)鉻可以改善動(dòng)物繁殖性能,提高生產(chǎn)效率。Lindemann等(2004)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),在母豬日糧中添加0、200、600、1000ng/g吡啶甲酸鉻,母豬的窩產(chǎn)仔分別為10.34、11.13、11.76、11.11;產(chǎn)活仔數(shù)分別為9.49、9.82、10.94、10.07。Bryan等(2004)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),在奶牛日糧中添加蛋氨酸鉻(6.25mg/d),在奶牛配種后28d,與對(duì)照組相比,可以顯著提高奶牛妊娠率27.55%。Devegowda等(1997)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),在肉種雞日糧中添加0.2mg/kg酵母鉻,可以顯著提高種雞孵化率4.68%。Anderson等(1981)研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn),雄性小鼠日糧中鉻含量不足(<100μg/kg),將導(dǎo)致精細(xì)胞數(shù)量減少50%;繁殖性能下降25%。
4、鉻的缺乏和毒性
動(dòng)物缺鉻將引起葡萄糖耐受量降低,而血液中胰島素水平增加,由此容易導(dǎo)致動(dòng)物產(chǎn)生超高胰島素血癥(hyperinsulinemia)。鉻的缺乏還可能會(huì)引起機(jī)體血液參數(shù)發(fā)生變化(如血紅蛋白、紅細(xì)胞壓積、紅細(xì)胞、白細(xì)胞和平均紅細(xì)胞容積)和總蛋白濃度增加。動(dòng)物缺鉻一般表現(xiàn)為生長受阻、繁殖性能下降,甚至出現(xiàn)神經(jīng)癥狀。三價(jià)鉻的毒性很小,一般低于銅、碘、鋅、錳,尤其是硒。六價(jià)鉻比三價(jià)鉻更容易吸收,毒性是三價(jià)鉻的5倍以上(Barceloux等,1999)。動(dòng)物鉻中毒的特點(diǎn)是肺、腎臟和肝臟出現(xiàn)病理變化,如肺充血、糜爛和呼吸系統(tǒng)黏膜層炎癥。動(dòng)物鉻中毒一般表現(xiàn)為接觸性皮炎、鼻中隔穿孔,甚至產(chǎn)生肺癌。
5、結(jié)語
現(xiàn)有研究結(jié)果已表明,微量元素鉻作為葡萄糖耐受因子的重要活性成分,可以增強(qiáng)胰島素活性,參與碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)和核酸代謝。在動(dòng)物日糧中添加有機(jī)鉻以后,它可以通過各種不同的作用機(jī)制,進(jìn)入到細(xì)胞當(dāng)中,并最終被機(jī)體吸收利用,但其中的某些生理、生化調(diào)節(jié)過程仍不清楚。由于人們對(duì)鉻的重視不夠,甚至美國NRC等都尚未提出各種動(dòng)物對(duì)鉻的營養(yǎng)需要量標(biāo)準(zhǔn)。因此,鉻的各項(xiàng)后續(xù)研究工作任重道遠(yuǎn)。
參考文獻(xiàn)：略
（本文發(fā)表于《中國畜牧獸醫(yī)》 2010年第37卷第7期）
