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微量元素铬的生物学特性与动物生产性能的作用

作者:来源:时间:2008-06-10 15:02点击:

   
 长期以来,微量元素铬被认为是重要的化工原料,因其在印染、制革、冶金行业发挥了巨大作用。然而自从schwartz(1959)首次从啤酒酵母中提取出含有铬的葡萄糖耐量因子并证实Cr3+是GTF的重要活性成分后,人们才开始认识到铬是动物所必需的微量元素。五十年代末期,美国科学家Bunding在母猪日粮中添加无机铬后,铬制剂在动物生产中的应用才悄然兴起.近年来,随着无机铬源生物学利用率低、毒性强、易产生应激等缺点的暴露,人们的目光逐步转移到有机铬的开发和利用。本文旨在为有机铬的进一步研究发展提供参考。
1 铬的代谢
1.1 铬的吸收与转运
铬主要经肠道吸收。肠道对铬的吸收机理尚不清楚,人们推测,铬很可能以低分子量的有机铬配合物通过肠道粘膜进入体内。因为铬具有很强的形成配位化合物的能力(Mertz等,1969),铬的吸收与其化学形态密切相关。有机铬的吸收率为10%~25%,无机铬为1%~
3%或更低。
1.2 铬的排泄
经口摄入的铬大部分随粪便排出,被吸收的铬主要随尿液排出,少量经过汗液和胆汁排出,毛发的脱落也损失少量的铬。各种形态的应激都能增加铬的消耗,由于铬不能在肾中被重吸收,因而使尿铬含量明显上升,而应激的强度与排出的尿铬量相关。当动物受到应激和日粮中血糖含量升高时,铬的排出量是正常的得10~ 300倍(Anderson,1994)。
2 铬的生物学功能
目前,对于铬发挥生物学功能和营养作用的机理仍未明了。一般认为,三价铬作为葡萄糖耐量因子(Glucose Tolerate Factor)的活性成分,其通过增强胰岛素的功能而起作用。铬的生理生化功能表现为以下几个方面。
2.1 铬与糖代谢
三价铬可激活胰岛素与细胞膜间的二硫键,提高胰岛素与特异受体的结合力,促进葡萄糖运输和肝糖元的合成。另外,铬具有增加人体胰岛素功能,预防糖尿病,控制冠心病和高血压,促进人体健康和预防近视眼等作用。
2.2 铬与脂类代谢
铬对脂类代谢的作用主要是维持血液中胆固醇平衡。实验表明,给兔子喂高胆固醇的日粮,兔子就会出现动脉粥样硬化斑。如给兔子补铬,动脉粥样硬化斑缩小,胆固醇含量也显著下降。一般认为铬可能通过两个机制调节脂类代谢。一方面机体缺铬,胰岛素活性降低,并通过糖代谢诱发脂类代谢紊乱。而补铬后可以增加胰岛素活性,调节脂类代谢,从而改善血脂状况。另一方面,铬可以加强LPL(脂蛋白酶)和LCAT(卵磷脂胆固醇酰基转移酶)的活性(这两种酶参与HDL合成)使血中HDL增多,脂合成加强。
2.3 铬与蛋曰质、核酸代谢
三价铬可维持核酸结构的完整性和稳定性,有助于甘氨酸、丝氨酸、蛋氨酸等氨基酸在组织中的贮存;增强蛋白的合成作用;三价铬对某些酶的活性有促进作用,参与机体胆固醇的平衡调节。
2.4 铬与免疫及内分泌的关系
三价铬可增强机体免疫功能和抗应激能力,并可刺激机体的造血功能。加拿大Guelpn大学首次报道铬能影响体液免疫反应,补铬可以提高应激中的血清免疫球蛋白水平,降低生长肉牛血清皮质醇的含量(Wright,1994;Chang,1992),降低直肠温度,提高了抗体效价。Bwton(1993)、Kogley(1996)证实,肉牛饲喂铬提高了传染性牛鼻气管炎弱毒苗免疫的抗体滴度,并指出泌乳早期奶牛补加有机铬,对各种抗原具有较高的抗体反应,而且体外试验细胞有丝分裂原对细胞介导免疫反应表现出更高促进作用;补铬提高了牛淋巴细胞对刀豆球蛋白的母细胞化反应及对卵清蛋白的抗体水平;但是Arithington等(1997)报道,对于接种牛疱疹病毒的牛,补充铬并未改善其应激反应。Heugten等(1997)试验表明,补充铬对于注射ACTH前后猪的淋巴细胞,细胞化反应并无影响,对猪的免疫应激无益。因此有必要强调的是,铬并非对所有的免疫反应均有效,其作用具有一定的范围,其细节有待于进一步研究。
2.5 铬与应激反应的关系
铬是处在应激状态下的动物所必需的一种营养物质,补充有机铬可提高应激动物的生产性能,调节内分泌。应激一般可导致动物矿物质代谢、糖代谢紊乱,及糖原酵解和异生作用加强,葡萄糖利用的加强会导致组织铬动员并排出体外(Anderson,1990)。0rr等(1990)、charg等(1990)试验,进一步证实了Anderson的这一结果。由此可见,应激可导致动物对铬的需要量进一步增加。张继红(2000)试验表明,给饲养在高温环境下的阉公猪补充吡啶羧酸铬可使猪血浆皮质醇不因高温而显著上升,总蛋白不因高汲而显著下降。在实验期的后2周,补铬组猪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)。这些数据表明,补充铬可以提高受高温应激猪群的生产性能,但铬这一作用的发挥需要一段时间。
3 铬对胴体品质作用
有资料报道,铬对改善肉用动物的胴体品质有积极作用。Britton等(1968)报道,补铬增加羔羊的氮存留。以CrCL3?6H20形式补铬可增加火鸡的胸肉产量(Anderson,R.A.1989)。由吡啶羧酸铬补铬促进执行健身计划的人的肌肉增长和体脂减少(Evans,G.W.,1989)。Page及其合作者(1992)在猪饲料中添加吡啶羧酸铬,结果胴体眼肌面积增大,瘦肉率提高,第10肋处脂肪厚度减小,血清脂肪含量下降.
4 铬对动物的影响
尽管多数营养学家认为,铬为动物最佳平衡营养所必需,但配制饲粮时,却基本未对铬含量给以关注。各国对动物铬的需要量还未有标准,现有的资料显示, 动物对铬的需要量大致为0.1~2 mg/(kg 饲料)。有关畜禽铬营养需要的研究资料还较少,这多因尚未证实采食实用日粮的动物会患铬缺乏证。NRC(1980)推荐,成人安全和适当的铬摄入量为50~290 μg/d。但也有人指出,大多数由植物性原料配成的猪日粮通常含铬量低(Schroeder,197l,Giri等,1990)。Steele等(1982)报道,日粮中分别添加10和200 ppb的Crg3+可提高生长肥育猪的增重速度和饲料效益。另有报道指出,以CrCl3?6H2O形式补铬改善了幼龄火鸡(Steele等,1979)和采食低蛋白日粮的大鼠(Mertz等,1969)的生长速率。但过量添加会带来不利影响。Page等(1993)以吡啶羧酸铬的形式对生长肥育猪分别补饲400和800μg/kg的铬,结果增重降低,采食量下降。可见,动物实用日粮中补饲一定量的铬是有必要的。 
 

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