铬的生理功能及在动物营养中的应用_微生物试验报告与运用_微生物知识

铬的生理功能及在动物营养中的应用

2020-07-15 16:22:23 点击：

铬在动物体内低浓度广泛分布于全身，主要分布在肝、血液、毛发、牙齿中。铬较常见的氧化态为0、+2、+3和+6，随着价态的升高，氧化性增强，Cr3+是最稳定的氧化态，也是生物体内铬的主要存在形式，Cr3+是葡萄糖耐量因子（GTF）的重要活性组成部分，它通过GTF协同胰岛素的作用，进而影响糖、脂类、蛋白质和核酸代谢，是人和动物所必需的微量元素。

铬的来源包括无机铬和有机铬两种形式。无机铬有CrCl3、Cr2(SO4)3等，有机铬有富铬酵母和螯合铬（如烟酸铬、吡啶铬）等。铬的吸收与其化学结合态有关，不同形式的铬的吸收率是不同的。研究表明，无机铬难以吸收，其吸收率约为1%～3%，有机铬则易吸收，其吸收率为10%～25%。目前，铬的应用日益受到重视，本文对铬的生理功能及其在动物营养中的应用做了简要论述。

1 铬的生理功能

1.1 铬与葡萄糖耐量因子

铬是葡萄糖耐量因子（GTF）的必要活性成分，GTF是一种能维持动物血液中葡萄糖水平正常的物质，经分析GTF含有铬、烟酸和谷氨酸、甘氨酸、半胱氨酸，普遍推测GTF是以烟酸-铬-烟酸为轴，连接上述3种氨基酸配体的络合物的结构，没有铬，GTF就没有活性。GTF在动物营养中的作用在于它能增加动物的葡萄糖耐受量和提高胰岛素的活性功能，促进胰岛素与细胞膜受体结合，进而刺激动物机体组织对葡萄糖的吸收。铬亦可保护正常胰脏B细胞对葡萄糖之敏感度及对胰岛素的制造有所补益。

1.2 铬与糖代谢

铬能显著加强葡萄糖和其受体的结合，因而能刺激组织对葡萄糖的提取。在给猪饲喂0.2mg/kg甲基吡啶铬后，葡萄糖的消失率提高，而半衰期缩短，证实铬提高了组织对胰岛素的敏感性。Mertz（1996）证实，在胰岛素存在时，用缺铬大鼠的附睾脂肪组织进行培养时，铬可以增加缺铬的附睾脂肪组织对葡萄糖的摄取量，使葡萄糖产生二氧化碳的能力增加。Anderson认为，有机铬改善代谢是通过胰岛素而发挥作用。血清减少时，GTF受损，组织胰岛素的反应降低，严重时出现尿糖。铬对糖代谢的调节可能是：一是通过激活胰岛素与细胞膜间的二硫键，从而提高胰岛素与特异受体结合力而发生作用；二是铬提高了细胞表面胰岛素受体的数量从而增强组织对胰岛素的敏感性；三是铬可提高机体糖原合成酶的活性，从而提高了糖原合成作用。总之，铬的作用就是协助和增强胰岛素的功能，而胰岛素能促进糖元合成，降低血糖浓度，增强机体对葡萄糖的耐受性。

1.3 铬与脂代谢

铬对脂代谢的作用主要是降低脂肪在动物机体内的沉积，影响脂肪和胆固醇在动物肝脏中的合成与清除，降低血清甘油三酯和总胆固醇的含量，提高血清中高密度脂蛋白胆固醇。Smith等（1984），Rowe等（1994）报道铬的添加致使胰岛素作用增强，导致脂肪细胞吸收和利用葡萄糖增加，脂肪合成速率加强。另外在反刍动物日粮中添加氨基酸螯合铬降低了皮下脂肪的厚度，但对脂肪合成途径的主要限制酶乙酰辅酶A羧化酶的活性无影响，说明铬能促进胴体中脂肪重分配（Gardner等1998）。刘明等（1991年）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，调节脂代谢，从而改善高血脂状况；另一方面，铬可以加强脂蛋白脂酶（LPL）和卵磷脂胆固醇酰基转移酶（LACT）活性，这两种酶参与HDL合成，体内缺铬时，LPL、LCAT活性下降，HDL合成减少，导致血HDL下降。

1.4 铬与蛋白质及核酸作用

铬对蛋白质作用主要是促进氨基酸进入细胞，从而促进蛋白质的合成能力，此外，铬在维持蛋白质三级结构中起重要作用。Roginski等研究表明，大鼠饲料中缺铬，可使甘氨酸、丝氨酸和蛋氨酸渗入心脏、肝脏中的蛋白质的能力受到损害，单独补以胰岛素，可使渗入能力得到轻度改变，若同时补充2mg/kg铬，则使渗入量明显增加。铬维持核酸结构的稳定和完整，并参与核酸代谢。

1.5 铬的缺乏与毒性

当日粮蛋白质水平及铬的含量降低或有其它影响铬吸收利用的因素存在时，均会导致动物铬营养不良，使生长受阻，缩短生命，以及葡萄糖、脂类及蛋白质代谢紊乱。Cr6+毒性最高，Cr3+毒性很低，一般认为无毒，而以酵母铬形式供给时则根本无毒，Lindemann（1996年）指出，实际上铬的毒性比铜、碘、锌、锰，特别是比硒的毒性还要低。因此，铬是一种高度安全性的微量元素。

2 铬在动物营养学方面的应用

2.1 铬与应激

集约化饲养的动物面临大量的应激，如营养应激（营养素不足或失衡）、环境(应激温度湿度过高过低等)、免疫应激（病原袭击、疫苗注射等）、代谢应激（高产、妊娠、运动等）。应激导致动物糖代谢、矿物质代谢紊乱及糖原降解和糖异生作用加强，葡萄糖利用的加强会导致组织铬动员加强，并最终通过尿排除

体外。人和大鼠的实验表明，应激导致铬排泄增加，遭受运输应激、禁食、牛呼吸道病毒感染的牛尿铬排泄增加。因此，应激导致铬的需求量增加，补充铬可提高动物的抗应激能力。

2.2 铬与免疫内分泌

加拿大Guelph大学第一次报道了铬能够影响免疫反应（包括对疫苗的反应）。补铬可以提高应激牛血清免疫球蛋白水平，降低直肠温度和提高对人工细胞抗体效价。研究表明，对小肉牛补铬，可以显著提高对IBR疫苗的效价，对哺乳奶牛补铬可以提高对一系列试验抗原的抗体反应。铬亦影响细胞免疫，Chang等（1994）通过直接向培养基或由日粮对应激牛补铬，发现铬均对外周淋巴细胞的增殖有加强作用。很明显，铬是某些特殊免疫反应的潜在的免疫调节因子。各种应激均可能增加血清皮质激素的含量，糖皮质激素抑制免疫系统的功能（Munck,1984）。铬可以降低动物的血清皮质醇，这是提高动物免疫球蛋白的机制所在。

2.3 铬与胴体品质

大量研究表明，铬可以增加瘦肉率，降低脂肪、改善胴体品质。Page等（1992）在生长肥育猪饲料中补加200ppb的吡啶羧酸铬，降低了第十肋背膘厚，显著提高了胴体品质和瘦肉率。Kichalog等（1993）饲喂羔羊吡啶羧酸铬，胴体指标有所变化。Anderson(1989)发现，补充一定量的铬，雏火鸡的胸肉量可显著提高。Boleman等（1995）报道表明，猪在肥育阶段补铬在改善胴体品质效果显著，而在生长肥育全期补铬效果不佳揭示铬改善胴体品质的作用具有阶段性。Page解释铬改善胴体品质的机制如下：一方面，已证实铬参与碳水化合物代谢并对胰岛素活性有协同作用，铬还影响氨基酸的吸收及核蛋白的RNA的合成；另一方面，亦发现生长激素浓度有上升趋势，这亦有可能是铬发生作用的一条途径。

2.4 铬与繁殖性能

研究表明，铬可以改善动物的繁殖性能。Lindemann等（1994）报道，从生长期到妊娠期给初产母猪补铬可增加产仔数（4.3%）和21日龄窝重，减少流产和降低自然死亡率。Lindemann等（1995）两次试验，分别证明了铬可提高窝产仔数和断奶活仔数。

铬的生理功能及在动物营养中的应用

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