微量元素鉻的營(yíng)養概況
晏家友,張純,張錦秀,鄺聲耀
(四川省畜科院動(dòng)物營(yíng)養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(yíng)養生理作用及缺乏和毒性。
關(guān)鍵詞：鉻、營(yíng)養、綜述
中圖分類(lèi)號：S816.72
文獻標識碼：B
文章編號：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(guò)小鼠試驗證實(shí),鉻可以促進(jìn)胰島素調節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(lái),關(guān)于鉻在畜禽生產(chǎn)上應用效果的研究報道日益豐富,大量研究結果表明,鉻作為動(dòng)物機體必需微量元素,具有促進(jìn)動(dòng)物生長(cháng)、增強免疫功能、提高胴體品質(zhì)、改善繁殖性能。但由于人們對鉻的研究起步較晚,在配制動(dòng)物日糧時(shí),通常忽略了動(dòng)物對鉻的營(yíng)養需要。作者主要就鉻的理化性質(zhì)、形式和代謝、營(yíng)養生理作用、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(kāi)發(fā)和應用提供理論參考。
1、鉻的理化性質(zhì)
鉻屬過(guò)渡元素,在元素周期表中位于第4周期、ⅥB族,原子序數24,相對原子質(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(jiàn)的氧化態(tài)包括0、+2、+3、+6,并且隨著(zhù)價(jià)態(tài)升高,氧化性逐漸增強。零價(jià)鉻不能天然存在于地殼中,并且無(wú)生物活性。二價(jià)鉻(Cr2+)是一種很強的還原劑,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)中是一種很強的氧化劑,容易與氧結合,形成具有強氧化性的鉻酸鹽(CrO2-4)或重鉻酸鹽(Cr2O2-7)。Cr6+極易穿過(guò)細胞膜,并與細胞中的蛋白質(zhì)成分和核酸發(fā)生反應,然后被還原成Cr3+。Cr3+是生物體內最穩定的氧化態(tài)形式,也是生物體內鉻的主要存在形式。Cr3+容易形成多齒配位化合物,但Cr3+不容易穿過(guò)細胞膜,并且反應活性很低。因此,許多三價(jià)鉻化合物(如Cr2O3)常被用作養分消化率測定的外源指示劑。
2、鉻的形式和代謝
鉻可以分為有機形態(tài)的鉻和無(wú)機形態(tài)的鉻兩種形式。無(wú)機鉻主要有CrCl3·6H2O、Cr2O3、Cr2(SO4)3等;有機鉻主要包括煙酸鉻、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)物體內的“鉻庫”。飼料中的鉻一般是以有機形態(tài)存在,并且新鮮飼料的鉻含量比干飼料更低。禾谷類(lèi)、堅果、豆類(lèi)、植物油、奶制品、動(dòng)物肝臟等是天然有機鉻的主要來(lái)源。
Mertz(1969)認為,鉻具有很強的形成配位化合物的能力,它很可能以低分子有機鉻配合物的形式,通過(guò)腸黏膜吸收入血。無(wú)機鉻在動(dòng)物胃腸道中很難被吸收,吸收率僅為0.4%~3.0%;而有機鉻的吸收率遠高于無(wú)機鉻,可達10%~25%(Anderson,1987;Sano等,1997)。鉻被吸收以后,主要經(jīng)過(guò)腎小球濾過(guò)作用,從尿液中排出,也有一小部分鉻通過(guò)毛發(fā)、汗腺和膽汁排泄。當動(dòng)物處于應激狀態(tài)時(shí),體內葡萄糖代謝加強,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、有機鉻的營(yíng)養生理作用
3.1 促進(jìn)動(dòng)物生長(cháng)
大量研究結果表明,在動(dòng)物(尤其是豬和牛)日糧中補充有機鉻,能夠促進(jìn)動(dòng)物生長(cháng),提高生產(chǎn)性能。Page等(1993)研究結果發(fā)現,在生長(cháng)肥育豬日糧中添加0.05或0.2mg/kg吡啶甲酸鉻,與對照組相比,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)研究結果發(fā)現,在生長(cháng)豬日糧中添加5mg/kg(美國FDA規定鉻添加量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%,并達顯著(zhù)水平;但Lien等(2005)研究結果卻發(fā)現,0.2mg/kg丙酸鉻對斷奶仔豬生產(chǎn)性能無(wú)影響,這可能與日糧鉻水平、仔豬機體鉻含量、日糧氨基酸及其他營(yíng)養素水平有關(guān)。Moonsie-Shageer等(1993)研究結果發(fā)現,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)研究結果發(fā)現,在火雞日糧中添加1mg/kg煙酸鉻,與對照組相比,可以顯著(zhù)提高火雞(9~18周齡生長(cháng)階段)的日增重和采食量。
3.2 增強免疫功能
有機鉻可以增強動(dòng)物機體的免疫功能,并且在抵抗應激時(shí),作用效果更加明顯。VanHeugten等(1997)研究結果發(fā)現,在斷奶仔豬日糧中添加0.2mg/kg煙酸鉻,與對照組相比,可以顯著(zhù)增加仔豬綿羊紅細胞抗體滴度(sheepredbloodcells,SRBC)。Lien等(2005)研究結果也發(fā)現,丙酸鉻可以顯著(zhù)增加仔豬特異的綿羊紅細胞抗體滴度和血清球蛋白數量。Debski等(2004)研究結果發(fā)現,在肉雞日糧中添加0.2mg/kg酵母鉻,可以增強肉雞免疫功能,降低死亡率。Burton等(1993)研究結果發(fā)現,在奶牛日糧中添加0.5mg/kg有機螯合鉻,可以改善應激奶牛的特異性免疫功能。Gatta等(2001)研究結果還發(fā)現,酵母鉻能夠增強虹鱒魚(yú)的免疫應答能力。
3.3 提高胴體品質(zhì)
在動(dòng)物(豬和雞)日糧中補充有機鉻,可以提高動(dòng)物胴體品質(zhì),增加瘦肉率。VanMooney等(1997)研究結果發(fā)現,在生長(cháng)豬日糧中添加0.2mg/kg吡啶甲酸鉻,與對照組和無(wú)機鉻組相比,可以降低生長(cháng)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)研究結果發(fā)現,酵母鉻可以提高肉雞胸肌率,并降低肌內脂肪和膽固醇含量;但關(guān)于有機鉻對其他動(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論。
3.4 改善繁殖性能
有機鉻可以改善動(dòng)物繁殖性能,提高生產(chǎn)效率。Lindemann等(2004)研究結果發(fā)現,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)活仔數分別為9.49、9.82、10.94、10.07。Bryan等(2004)研究結果發(fā)現,在奶牛日糧中添加蛋氨酸鉻(6.25mg/d),在奶牛配種后28d,與對照組相比,可以顯著(zhù)提高奶牛妊娠率27.55%。Devegowda等(1997)研究結果發(fā)現,在肉種雞日糧中添加0.2mg/kg酵母鉻,可以顯著(zhù)提高種雞孵化率4.68%。Anderson等(1981)研究結果還發(fā)現,雄性小鼠日糧中鉻含量不足(<100μg/kg),將導致精細胞數量減少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 )引起機體血液參數發(fā)生變化(如血紅蛋白、紅細胞壓積、紅細胞、白細胞和平均紅細胞容積)和總蛋白濃度增加。動(dòng)物缺鉻一般表現為生長(cháng)受阻、繁殖性能下降,甚至出現神經(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、腎臟和肝臟出現病理變化,如肺充血、糜爛和呼吸系統黏膜層炎癥。動(dòng)物鉻中毒一般表現為接觸性皮炎、鼻中隔穿孔,甚至產(chǎn)生肺癌。
5、結語(yǔ)
現有研究結果已表明,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)物日糧中添加有機鉻以后,它可以通過(guò)各種不同的作用機制,進(jìn)入到細胞當中,并最終被機體吸收利用,但其中的某些生理、生化調節過(guò)程仍不清楚。由于人們對鉻的重視不夠,甚至美國NRC等都尚未提出各種動(dòng)物對鉻的營(yíng)養需要量標準。因此,鉻的各項后續研究工作任重道遠。
參考文獻：略
?。ū疚陌l(fā)表于《中國畜牧獸醫》 2010年第37卷第7期）
