微量元素鉻的營養概況
2011-04-12

微量元素鉻的營養概況


晏家友,張純,張錦秀,鄺聲耀

(四川省畜科院動物營養研究所四川省飼料科技研發中心,成都 610066)


摘要:鉻是動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,協助胰島素發揮生理功能。作者主要綜述了鉻的理化性質、形式和代謝、營養生理作用及缺乏和毒性。
關鍵詞:鉻、營養、綜述
中圖分類號: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,并通過小鼠試驗證實,鉻可以促進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,關于鉻在畜禽生產上應用效果的研究報道日益豐富,大量研究結果表明,鉻作為動物機體必需微量元素,具有促進動物生長、增強免疫功能、提高胴體品質、改善繁殖性能。但由于人們對鉻的研究起步較晚,在配制動物日糧時,通常忽略了動物對鉻的營養需要。作者主要就鉻的理化性質、形式和代謝、營養生理作用、缺乏和毒性進行了綜述,為實際生產中,鉻的進一步開發和應用提供理論參考。
  

1、鉻的理化性質
  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24,相對原子質量51.966。鉻為銀白色金屬,質硬而軟,密度7.20g/cm3,熔點(1857±20)℃,沸點2672℃。鉻的化合物中,主要有鹵化物、氧化物和硫化物,常見的氧化態包括0、+2、+3、+6,并且隨著價態升高,氧化性逐漸增強。零價鉻不能天然存在于地殼中,并且無生物活性。二價鉻(Cr2+)是一種很強的還原劑,在空氣中容易被氧化成三價鉻(Cr3+)。六價鉻(Cr6+)在酸性介質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+極易穿過細胞膜,并與細胞中的蛋白質成分和核酸發生反應,然后被還原成Cr3+。Cr3+是生物體內最穩定的氧化態形式,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+不容易穿過細胞膜,并且反應活性很低。因此,許多三價鉻化合物(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的鉻和無機形態的鉻兩種形式。無機鉻主要有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。鉻廣泛分布于動物體組織和器官中,其中肝臟、肺、腎臟、脾臟是動物體內的“鉻庫”。飼料中的鉻一般是以有機形態存在,并且新鮮飼料的鉻含量比干飼料更低。禾谷類、堅果、豆類、植物油、奶制品、動物肝臟等是天然有機鉻的主要來源。
  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,通過腸黏膜吸收入血。無機鉻在動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機鉻,可達10%~25%(Anderson,1987;Sano等,1997)。鉻被吸收以后,主要經過腎小球濾過作用,從尿液中排出,也有一小部分鉻通過毛發、汗腺和膽汁排泄。當動物處于應激狀態時,體內葡萄糖代謝加強,加速鉻的動員,因而鉻的排泄量可能會增加10~300倍(Minoia等,1988)。
  

3、有機鉻的營養生理作用
  3.1 促進動物生長 

  大量研究結果表明,在動物(尤其是豬和牛)日糧中補充有機鉻,能夠促進動物生長,提高生產性能。Page等(1993)研究結果發現,在生長肥育豬日糧中添加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)研究結果發現,在生長豬日糧中添加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%,并達顯著水平;但Lien等(2005)研究結果卻發現,0.2mg/kg丙酸鉻對斷奶仔豬生產性能無影響,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養素水平有關。Moonsie-Shageer等(1993)研究結果發現,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)研究結果發現,在火雞日糧中添加1mg/kg煙酸鉻,與對照組相比,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 增強免疫功能 

  有機鉻可以增強動物機體的免疫功能,并且在抵抗應激時,作用效果更加明顯。VanHeugten等(1997)研究結果發現,在斷奶仔豬日糧中添加0.2mg/kg煙酸鉻,與對照組相比,可以顯著增加仔豬綿羊紅細胞抗體滴度(sheepredbloodcells,SRBC)。Lien等(2005)研究結果也發現,丙酸鉻可以顯著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)研究結果還發現,酵母鉻能夠增強虹鱒魚的免疫應答能力。
  3.3 提高胴體品質 

  在動物(豬和雞)日糧中補充有機鉻,可以提高動物胴體品質,增加瘦肉率。VanMooney等(1997)研究結果發現,在生長豬日糧中添加0.2mg/kg吡啶甲酸鉻,與對照組和無機鉻組相比,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)研究結果發現,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;但關于有機鉻對其他動物(牛或羊)胴體品質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 

  有機鉻可以改善動物繁殖性能,提高生產效率。Lindemann等(2004)研究結果發現,在母豬日糧中添加0、200、600、1000ng/g吡啶甲酸鉻,母豬的窩產仔分別為10.34、11.13、11.76、11.11;產活仔數分別為9.49、9.82、10.94、10.07。Bryan等(2004)研究結果發現,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,可以顯著提高奶牛妊娠率27.55%。Devegowda等(1997)研究結果發現,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)研究結果還發現,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,由此容易導致動物產生超高胰島素血癥(hyperinsulinemia)。鉻的缺乏還可能會引起機體血液參數發生變化(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。動物缺鉻一般表現為生長受阻、繁殖性能下降,甚至出現神經癥狀。三價鉻的毒性很小,一般低于銅、碘、鋅、錳,尤其是硒。六價鉻比三價鉻更容易吸收,毒性是三價鉻的5倍以上(Barceloux等,1999)。動物鉻中毒的特點是肺、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。動物鉻中毒一般表現為接觸性皮炎、鼻中隔穿孔,甚至產生肺癌。
  

5、結語
  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、蛋白質和核酸代謝。在動物日糧中添加有機鉻以后,它可以通過各種不同的作用機制,進入到細胞當中,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物對鉻的營養需要量標準。因此,鉻的各項后續研究工作任重道遠。
  

參考文獻:略
  (本文發表于《中國畜牧獸醫》 2010年第37卷第7期)


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