長期以來,微量元素鉻被認為是重要的化工原料,因其在印染、制革、冶金行業(yè)發(fā)揮了巨大作用。然而自從schwartz(1959)首次從啤酒酵母中提取出含有鉻的葡萄糖耐量因子并證實Cr3+是GTF的重要活性成分后,人們才開始認識到鉻是動物所必需的微量元素。五十年代末期,美國科學(xué)家Bunding在母豬日糧中添加無機鉻后,鉻制劑在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用才悄然興起.近年來,隨著無機鉻源生物學(xué)利用率低、毒性強、易產(chǎn)生應(yīng)激等缺點的暴露,人們的目光逐步轉(zhuǎn)移到有機鉻的開發(fā)和利用。本文旨在為有機鉻的進一步研究發(fā)展提供參考。
1 鉻的代謝
1.1 鉻的吸收與轉(zhuǎn)運
鉻主要經(jīng)腸道吸收。腸道對鉻的吸收機理尚不清楚,人們推測,鉻很可能以低分子量的有機鉻配合物通過腸道粘膜進入體內(nèi)。因為鉻具有很強的形成配位化合物的能力(Mertz等,1969),鉻的吸收與其化學(xué)形態(tài)密切相關(guān)。有機鉻的吸收率為10%~25%,無機鉻為1%~
3%或更低。
1.2 鉻的排泄
經(jīng)口攝入的鉻大部分隨糞便排出,被吸收的鉻主要隨尿液排出,少量經(jīng)過汗液和膽汁排出,毛發(fā)的脫落也損失少量的鉻。各種形態(tài)的應(yīng)激都能增加鉻的消耗,由于鉻不能在腎中被重吸收,因而使尿鉻含量明顯上升,而應(yīng)激的強度與排出的尿鉻量相關(guān)。當(dāng)動物受到應(yīng)激和日糧中血糖含量升高時,鉻的排出量是正常的得10~ 300倍(Anderson,1994)。
2 鉻的生物學(xué)功能
目前,對于鉻發(fā)揮生物學(xué)功能和營養(yǎng)作用的機理仍未明了。一般認為,三價鉻作為葡萄糖耐量因子(Glucose Tolerate Factor)的活性成分,其通過增強胰島素的功能而起作用。鉻的生理生化功能表現(xiàn)為以下幾個方面。
2.1 鉻與糖代謝
三價鉻可激活胰島素與細胞膜間的二硫鍵,提高胰島素與特異受體的結(jié)合力,促進葡萄糖運輸和肝糖元的合成。另外,鉻具有增加人體胰島素功能,預(yù)防糖尿病,控制冠心病和高血壓,促進人體健康和預(yù)防近視眼等作用。
2.2 鉻與脂類代謝
鉻對脂類代謝的作用主要是維持血液中膽固醇平衡。實驗表明,給兔子喂高膽固醇的日糧,兔子就會出現(xiàn)動脈粥樣硬化斑。如給兔子補鉻,動脈粥樣硬化斑縮小,膽固醇含量也顯著下降。一般認為鉻可能通過兩個機制調(diào)節(jié)脂類代謝。一方面機體缺鉻,胰島素活性降低,并通過糖代謝誘發(fā)脂類代謝紊亂。而補鉻后可以增加胰島素活性,調(diào)節(jié)脂類代謝,從而改善血脂狀況。另一方面,鉻可以加強LPL(脂蛋白酶)和LCAT(卵磷脂膽固醇?;D(zhuǎn)移酶)的活性(這兩種酶參與HDL合成)使血中HDL增多,脂合成加強。
2.3 鉻與蛋曰質(zhì)、核酸代謝
三價鉻可維持核酸結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)定性,有助于甘氨酸、絲氨酸、蛋氨酸等氨基酸在組織中的貯存;增強蛋白的合成作用;三價鉻對某些酶的活性有促進作用,參與機體膽固醇的平衡調(diào)節(jié)。
2.4 鉻與免疫及內(nèi)分泌的關(guān)系
三價鉻可增強機體免疫功能和抗應(yīng)激能力,并可刺激機體的造血功能。加拿大Guelpn大學(xué)首次報道鉻能影響體液免疫反應(yīng),補鉻可以提高應(yīng)激中的血清免疫球蛋白水平,降低生長肉牛血清皮質(zhì)醇的含量(Wright,1994;Chang,1992),降低直腸溫度,提高了抗體效價。Bwton(1993)、Kogley(1996)證實,肉牛飼喂鉻提高了傳染性牛鼻氣管炎弱毒苗免疫的抗體滴度,并指出泌乳早期奶牛補加有機鉻,對各種抗原具有較高的抗體反應(yīng),而且體外試驗細胞有絲分裂原對細胞介導(dǎo)免疫反應(yīng)表現(xiàn)出更高促進作用;補鉻提高了牛淋巴細胞對刀豆球蛋白的母細胞化反應(yīng)及對卵清蛋白的抗體水平;但是Arithington等(1997)報道,對于接種牛皰疹病毒的牛,補充鉻并未改善其應(yīng)激反應(yīng)。Heugten等(1997)試驗表明,補充鉻對于注射ACTH前后豬的淋巴細胞,細胞化反應(yīng)并無影響,對豬的免疫應(yīng)激無益。因此有必要強調(diào)的是,鉻并非對所有的免疫反應(yīng)均有效,其作用具有一定的范圍,其細節(jié)有待于進一步研究。
2.5 鉻與應(yīng)激反應(yīng)的關(guān)系
鉻是處在應(yīng)激狀態(tài)下的動物所必需的一種營養(yǎng)物質(zhì),補充有機鉻可提高應(yīng)激動物的生產(chǎn)性能,調(diào)節(jié)內(nèi)分泌。應(yīng)激一般可導(dǎo)致動物礦物質(zhì)代謝、糖代謝紊亂,及糖原酵解和異生作用加強,葡萄糖利用的加強會導(dǎo)致組織鉻動員并排出體外(Anderson,1990)。0rr等(1990)、charg等(1990)試驗,進一步證實了Anderson的這一結(jié)果。由此可見,應(yīng)激可導(dǎo)致動物對鉻的需要量進一步增加。張繼紅(2000)試驗表明,給飼養(yǎng)在高溫環(huán)境下的閹公豬補充吡啶羧酸鉻可使豬血漿皮質(zhì)醇不因高溫而顯著上升,總蛋白不因高汲而顯著下降。在實驗期的后2周,補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)揮需要一段時間。
3 鉻對胴體品質(zhì)作用
有資料報道,鉻對改善肉用動物的胴體品質(zhì)有積極作用。Britton等(1968)報道,補鉻增加羔羊的氮存留。以CrCL3?6H20形式補鉻可增加火雞的胸肉產(chǎn)量(Anderson,R.A.1989)。由吡啶羧酸鉻補鉻促進執(zhí)行健身計劃的人的肌肉增長和體脂減少(Evans,G.W.,1989)。Page及其合作者(1992)在豬飼料中添加吡啶羧酸鉻,結(jié)果胴體眼肌面積增大,瘦肉率提高,第10肋處脂肪厚度減小,血清脂肪含量下降.
4 鉻對動物的影響
盡管多數(shù)營養(yǎng)學(xué)家認為,鉻為動物最佳平衡營養(yǎng)所必需,但配制飼糧時,卻基本未對鉻含量給以關(guān)注。各國對動物鉻的需要量還未有標(biāo)準(zhǔn),現(xiàn)有的資料顯示, 動物對鉻的需要量大致為0.1~2 mg/(kg 飼料)。有關(guān)畜禽鉻營養(yǎng)需要的研究資料還較少,這多因尚未證實采食實用日糧的動物會患鉻缺乏證。NRC(1980)推薦,成人安全和適當(dāng)?shù)你t攝入量為50~290 μg/d。但也有人指出,大多數(shù)由植物性原料配成的豬日糧通常含鉻量低(Schroeder,197l,Giri等,1990)。Steele等(1982)報道,日糧中分別添加10和200 ppb的Crg3+可提高生長肥育豬的增重速度和飼料效益。另有報道指出,以CrCl3?6H2O形式補鉻改善了幼齡火雞(Steele等,1979)和采食低蛋白日糧的大鼠(Mertz等,1969)的生長速率。但過量添加會帶來不利影響。Page等(1993)以吡啶羧酸鉻的形式對生長肥育豬分別補飼400和800μg/kg的鉻,結(jié)果增重降低,采食量下降。可見,動物實用日糧中補飼一定量的鉻是有必要的。