李群杰 李慧蓮 王宗偉
(1.山東省壽光市羊口鎮(zhèn)畜牧獸醫(yī)工作站,山東淮坊 262700;2.山東省壽光市古城街道畜牧獸醫(yī)工作站,山東淮坊 262700;3.山東省壽光市政務(wù)服務(wù)中心,山東淮坊 262700)
鉻(Chromium,Cr)是畜禽機(jī)體的必需微量元素之一,鉻作為一種協(xié)同因子,通過(guò)促進(jìn)胰島素與特異受體和組織結(jié)合,從而強(qiáng)化胰島素在調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)代謝、能量代謝以及脂肪代謝、沉積和膽固醇利用等方面的功能,因此,鉻對(duì)于維持畜禽機(jī)體的正常生理功能以及三大物質(zhì)代謝都具有重要的調(diào)節(jié)作用。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn),在畜禽日糧中添加一定量的鉻能夠提高畜禽的生長(zhǎng)和生產(chǎn)性能,增強(qiáng)畜禽的免疫功能和抵抗熱應(yīng)激的能力等,本文對(duì)近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)鉻在畜禽營(yíng)養(yǎng)上的研究成果做一綜述。
鉻源包括無(wú)機(jī)鉻和有機(jī)鉻兩種形式。無(wú)機(jī)鉻主要有氯化鉻、三氧化二鉻等,有機(jī)鉻主要有丙酸鉻、酵母鉻和螯合鉻(煙酸鉻、蛋氨酸鉻、吡啶甲酸鉻、檸檬酸鉻)等。飼料中的鉻一般以有機(jī)鉻形式存在,含鉻最豐富的是啤酒酵母,此外禾谷類、堅(jiān)果、豆類、奶制品、動(dòng)物肝臟、胡蘿卜等也是天然有機(jī)鉻的來(lái)源。
無(wú)機(jī)鉻吸收率很低,約為0.4%~3%,并且與日糧采食量呈反比;有機(jī)鉻較易吸收,吸收率約為10%~25%[1]。Lin 等[2]在肉雞上的研究發(fā)現(xiàn)鉻的利用率高低分別為納米吡啶甲酸鉻>吡啶甲酸鉻>氯化鉻。Wang 等[3]在育肥豬日糧中添加不同形式的鉻,發(fā)現(xiàn)納米鉻在組織中沉積的效率要高于氯化鉻和吡啶甲酸鉻。
鉻在畜禽體內(nèi)以被動(dòng)擴(kuò)散的形式主要在小腸中部被吸收,其次在回腸和十二指腸被吸收。三價(jià)鉻離子在體內(nèi)是靠轉(zhuǎn)鐵蛋白等從血液中運(yùn)輸?shù)浇M織中[4]。鉻在腎臟中不能被重吸收,大部分的鉻都從尿中排出,少量由膽汁、糞便和皮膚排出。
糖代謝:鉻是葡萄糖耐量因子(glucose tolerance factor,GTF)的重要活性組成成分,GTF 能增強(qiáng)胰島素的生物學(xué)作用,加快畜禽機(jī)體對(duì)葡萄糖的利用,并促使葡萄糖轉(zhuǎn)化為脂肪。Wang 等[5]在日糧中添加400μg/kg 鉻(吡啶甲酸鉻)能夠顯著降低妊娠約克夏母豬血清中胰島素和血糖濃度。Leiva等[6]在超出奶牛能量需要(177%)的日糧中添加10mg/d 鉻(丙酸鉻)能夠降低干奶期奶牛[采食過(guò)量能量飼料(177%)]對(duì)胰島素的耐受性。
脂肪代謝:鉻參與脂肪代謝有兩個(gè)途徑,一是通過(guò)影響脂類代謝關(guān)鍵酶—脂蛋白脂酶(LPL) 等的活性來(lái)直接影響脂類代謝;二是通過(guò)增強(qiáng)胰島素生物學(xué)作用間接調(diào)節(jié)脂類代謝。Yang等[7]發(fā)現(xiàn)添加0.2~0.4μg/g 鉻(吡啶甲酸鉻),能夠顯著提高血清中高密度脂蛋白濃度含量,顯著降低仔豬血清膽固醇濃度,甘油三酯和低密度脂蛋白濃度輕微下降。但是,Tian 等[8]發(fā)現(xiàn)在生長(zhǎng)豬日糧中添加800μg/kg 鉻(蛋氨酸鉻)容易導(dǎo)致脂質(zhì)過(guò)氧化作用。
蛋白質(zhì)代謝:鉻能促進(jìn)RNA 的合成,鉻還影響氨基酸在體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn),并增加蛋白質(zhì)在體內(nèi)的沉積,促進(jìn)畜禽生長(zhǎng)。Yang 等發(fā)現(xiàn)[7]吡啶甲酸鉻能夠顯著提高仔豬肌肉中的總RNA含量。王敏奇等[9]研究報(bào)道,納米鉻能顯著降低豬血清尿素氮,提高血清總蛋白含量。Rajalekshmi 等[10]在雄性肉仔雞日糧中添加100~3200μg/kg 鉻(丙酸鉻),提高了肉仔雞血清總蛋白水平。
鉻能夠通過(guò)提高畜禽免疫球蛋白含量,增加淋巴細(xì)胞數(shù)量等方式,提高畜禽的免疫功能。Yasui 等[11]在日糧中添加8mg/d 丙酸鉻能夠提高臨產(chǎn)和泌乳早期荷斯坦奶牛產(chǎn)后子宮中的嗜中性粒細(xì)胞數(shù)量,有利于子宮的健康。Zha 等[12]飼喂150~450mg/kg 鉻(納米鉻),能夠增加熱應(yīng)激大鼠血清中胰島素樣生長(zhǎng)因子1 和IGg 濃度,提高了淋巴組織反應(yīng)、腹膜巨噬細(xì)胞吞噬活性、抗體滴度。Tian 等[8]發(fā)現(xiàn)豬血清中免疫球蛋白A、G、M 濃度隨著鉻添加量(400~800μg/kg)的增加而增加。但是Dallago 等[13]發(fā)現(xiàn)隨著鉻添加水平(0.250~0.500mg 吡啶甲酸鉻/頭/天)的增加,顯著降低了幼齡羊的細(xì)胞免疫水平。
鉻能夠通過(guò)提高畜禽機(jī)體超氧化物歧化酶和過(guò)氧化氫酶等,提高機(jī)體的抗氧化性。Toghyani 等[14]在1 日齡雄性肉雞(溫度33±2°C)日糧中分別添加500~1500μg/kg 鉻(煙酸鉻)、500~1500μg/kg 鉻(氯化鉻),發(fā)現(xiàn)所有鉻處理組都能提高冷凍雞肉的抗氧化性。Rao 等[15]在熱應(yīng)激環(huán)境中1 日齡肉雞日糧中添加100~400μg/kg 有機(jī)鉻,發(fā)現(xiàn)肉雞的脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)降低,血漿中的谷胱甘肽過(guò)氧化物酶和谷胱甘肽還原酶活性增加。
當(dāng)畜禽處于應(yīng)激時(shí),鉻能夠通過(guò)提高畜禽機(jī)體抗氧化性、免疫功能[16]等,提高畜禽的抗應(yīng)激能力;同時(shí)應(yīng)激常會(huì)導(dǎo)致鉻缺乏,這是因?yàn)榫駝?chuàng)傷、疾病和體力耗損都使葡萄糖的代謝增強(qiáng),而葡萄糖的代謝增強(qiáng)動(dòng)員了機(jī)體中鉻,因而使大量的鉻從尿液中損失[1],需要從日糧中大量補(bǔ)充鉻。Iskra 等[17]在日糧中添加氯化鉻能夠提高豬紅細(xì)胞中超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶含量,并認(rèn)為氯化鉻能夠提高集約化養(yǎng)殖過(guò)程中生豬的抗氧化性能。Perai 等[18]發(fā)現(xiàn)鉻[800~1200μg/kg 鉻(氯化鉻)] 能夠提高肉仔雞轉(zhuǎn)群前的抗氧化性能。
在豬日糧中添加鉻,能夠提高豬的生長(zhǎng)性能、免疫功能,提高懷孕母豬的健康水平。
仔豬:Yang 等[7]將48 頭仔豬分為3 組,在日糧中分別添加0、200、400μg/kg 鉻(吡啶甲酸鉻),試驗(yàn)期80 天,發(fā)現(xiàn)在日糧中添加吡啶甲酸鉻提高了肌肉中RNA 的濃度,改善了膽固醇代謝,提高了胰島素敏感性。Zhang 等[19]給48 頭仔豬日糧中分別添加200~400μg/kg 鉻(吡啶甲酸鉻),試驗(yàn)期35天,結(jié)果發(fā)現(xiàn),吡啶甲酸鉻處理組的日增重顯著高于對(duì)照組,其中200μg/kg 鉻(吡啶甲酸鉻)處理組仔豬體重增加了3.86%,日增重增加了6.08%,肌肉顏色和眼肌面積有了顯著提高。
育肥豬:在育肥豬日糧中鉻添加量不能超過(guò)800μg/kg。Tian 等[8]研究發(fā)現(xiàn)在生長(zhǎng)豬日糧中添加鉻(蛋氨酸鉻)能夠降低血糖、IGF-I 的水平,其中400μg/kg 鉻(蛋氨酸鉻)提高了血清抗氧化水平,但是800μg/kg 鉻(蛋氨酸鉻)導(dǎo)致脂質(zhì)過(guò)氧化作用,降低了總抗氧化能力,顯著增加了丙二醛的含量。Wang 等[20]在雜種去勢(shì)公豬日糧中添加納米殼聚糖鉻100~400μg/kg,結(jié)果發(fā)現(xiàn),極顯著提高了免疫球蛋白A、M 含量。
母豬:Wang 等[5]將30 只受精約克母豬分為兩個(gè)處理,懷孕期間分別飼喂0、400μg/kg 鉻(吡啶甲酸鉻),110 d 妊娠,結(jié)果發(fā)現(xiàn),鉻處理組顯著增加了懷孕母豬的總重、小豬出生重、斷奶重,顯著降低血清中胰島素和血糖濃度。
肉雞:在肉雞日糧中添加鉻,能夠提高鉻在肉雞體內(nèi)的利用率,提高熱應(yīng)激下的免疫功能,改善肉雞脂肪代謝等作用,在日糧中添加800μg/kg 鉻(蛋氨酸鉻),能夠提高處于熱應(yīng)激條件下的免疫功能。Lin 等[2]研究發(fā)現(xiàn),與吡啶甲酸鉻和氯化鉻相比,納米吡啶甲酸鉻能夠提高肉雞體內(nèi)鉻的利用率。Rajalekshmi 等[10]將700 只柯布400 雄性肉仔雞分別飼喂100~3200μg/kg 鉻(丙酸鉻),結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨著鉻添加量的增加,胸肌重量顯著呈線性增加,新城疫抗體滴度極顯著呈二次方增加,免疫細(xì)胞數(shù)量增加。Ebrahimzadeh 等[16]研究發(fā)現(xiàn),將280 只雄性羅斯308 肉雞分別飼喂200~800μg/kg 鉻(蛋氨酸鉻),試驗(yàn)溫度(33±2)℃,結(jié)果發(fā)現(xiàn)蛋氨酸鉻能夠顯著提高新城疫和雞傳支抗體滴度,顯著降低血漿皮質(zhì)醇水平,增加淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)。
蛋雞:在蛋雞日糧中添加鉻,能夠提高蛋雞的免疫功能,提高蛋雞的生產(chǎn)性能以及雞蛋質(zhì)量等。Mirfendereski 等[21]在26 周齡蛋雞日糧中添加500~1000μg/kg 鉻(蛋氨酸鉻)能夠極顯著增加蛋重、蛋產(chǎn)量、飼料轉(zhuǎn)化率,與對(duì)照組(5 只/籠)相比,極顯著降低了應(yīng)激組(7 只/籠)蛋雞血漿胰島素和血糖水平,顯著降低應(yīng)激組的激素水平,提高新城疫抗體水平。Torki 等[22]在66~74 周蛋雞飼糧中添加200~400μg/kg 鉻(吡啶甲酸鉻),結(jié)果發(fā)現(xiàn),吡啶甲酸鉻能夠提高蛋殼質(zhì)量和厚度,降低蛋雞血漿中血糖、總膽固醇、甘油三酯濃度,提高的血清白蛋白和總蛋白濃度。Ma 等[23]將432 只處于產(chǎn)蛋晚期的母雞分別飼喂200~600μg/kg 鉻(丙酸鉻),試驗(yàn)期8 周,結(jié)果發(fā)現(xiàn),400μg/kg 鉻(丙酸鉻)極顯著增加了后四周雞蛋產(chǎn)量,600μg/kg 鉻(丙酸鉻)處理組顯著增加了蛋殼厚度。
在牛日糧中添加鉻,能夠提高牛的采食量、免疫功能及泌乳性能等。Spears 等[24]推薦在小母牛(平均體重291kg)日糧中添加鉻3mg/d。飼糧中添加過(guò)瘤胃膽堿和蛋氨酸鉻能夠改善圍產(chǎn)期奶牛能量供應(yīng),調(diào)節(jié)糖脂代謝,減輕脂肪過(guò)度沉積對(duì)肝臟造成的損傷,保護(hù)肝臟功能,改善機(jī)體能量負(fù)平衡狀態(tài)。
泌乳性能:Deka 等[25]在泌乳莫拉水牛日糧中添加0.5~1.5mg/kg 鉻(無(wú)機(jī)鉻),結(jié)果發(fā)現(xiàn),鉻能夠增加水牛的產(chǎn)奶量。Yasui 等[11]在臨產(chǎn)和泌乳早期荷斯坦奶牛日糧中添加8mg/d 鉻(丙酸鉻),結(jié)果發(fā)現(xiàn),丙酸鉻能夠提高臨產(chǎn)奶牛的干物質(zhì)采食量和降低血漿中非酯化脂肪酸濃度,降低產(chǎn)后血漿中的血糖濃度,提高產(chǎn)后子宮中的嗜中性粒細(xì)胞數(shù)量。Vargas-Rodriguez等[26]研究發(fā)現(xiàn),在荷斯坦奶牛日糧中添加8mg/d 丙酸鉻,結(jié)果發(fā)現(xiàn),丙酸鉻能夠增加奶牛產(chǎn)奶高峰期能量校正奶的產(chǎn)量。Kafilzadeh 等[27]在多產(chǎn)的分娩前期荷斯坦奶牛(體重682±33kg)飼喂鉻(蛋氨酸鉻)8mg/d,結(jié)果發(fā)現(xiàn),添加鉻有增加產(chǎn)奶量的趨勢(shì),乳糖含量極顯著增加。
免疫功能:Zhang 等[28]在炎熱環(huán)境中,在奶牛日糧中添加3.5mg/d 鉻(吡啶甲酸鉻)發(fā)現(xiàn)能夠通過(guò)增加IL-10 的產(chǎn)量以及提高外圍血液?jiǎn)魏肆馨图?xì)胞的作用,提高奶牛的抗炎作用。Yuan 等[29]在泌乳荷斯坦奶牛中添加8mg/d 鉻(丙酸鉻),試驗(yàn)期35d,結(jié)果發(fā)現(xiàn),丙酸鉻能夠增加血漿中IL-1β 的濃度,認(rèn)為能夠調(diào)節(jié)奶牛的非特異性免疫功能。Kafilzadeh 等[27]在分娩前期荷斯坦奶牛(體重682±33kg)日糧中添加8mg/d 鉻(蛋氨酸鉻),發(fā)現(xiàn)產(chǎn)前奶牛血清皮質(zhì)醇濃度顯著下降,顯著增加了嗜中性粒細(xì)胞/淋巴細(xì)胞比率。
肉質(zhì):對(duì)肉質(zhì)的研究結(jié)果不一致,這可能是試驗(yàn)條件不同的結(jié)果。Tokach 等[30]通過(guò)體外前體脂肪細(xì)胞培養(yǎng)發(fā)現(xiàn),丙酸鉻具有增大肉牛大理石花紋的潛在功能。但是,Kneeskern等[31]給肉牛飼喂3mg/d 鉻(丙酸鉻),降低了大理石花紋得分和肌內(nèi)脂肪含量。
大多數(shù)研究證明鉻具有改善畜禽機(jī)體三大代謝,提高免疫性能和抗氧化性能,增強(qiáng)畜禽的應(yīng)激能力等多種功能,對(duì)畜禽,尤其是處于熱應(yīng)激、免疫功能低下畜禽是理想的功能性飼料添加劑,但是由于鉻添加劑的種類多,畜禽種類不同,試驗(yàn)結(jié)果不統(tǒng)一,未來(lái)的研究可能集中在如何確定特定畜禽的最有效的鉻添加劑和添加量,以及進(jìn)一步研究鉻添加劑對(duì)畜禽生理功能的影響。