铬的营养研究及其在养猪生产中的应用

董冬华 陈冠军 杨维仁 （山东农业大学动物科技学院 山东 泰安 271000）

铬作为一种微量矿物元素，对提高猪生长性能，改善胴体品质，提高繁殖性能方面有重要作用，本文综述了铬制剂的生物活性、作用机理、吸收代谢及其在养猪生产中的应用研究现状，并展望未来铬营养的研究方向。

很长时间以来铬(Cr)被认为是有毒有害元素，甚至是致癌物质。1954年，Curan发现大鼠肝脏合成胆固醇和脂肪酸的能力因铬而增加，并提出铬可能是动物必需矿物元素的假说。1957年，Schwarz等[1]首先从啤酒酵母中分离出葡萄糖耐量因子(Glucose Tolerance Factor，GTF)，并进一步证实GTF的重要活性组成部分是三价铬。1959年，Cr被确定为人和动物的必需微量元素[2]。50年代末，Bunding在母猪日粮中添加无机铬后，铬制剂开始在养猪生产中的应用。

1 铬的理化特征

铬原子序数24，银白色金属，有+2～+6等多种化合价态，Cr2+是强还原剂，很不稳定，可被氧化成Cr3+。Cr6+主要与氧结合成铬酸盐和重铬酸盐，是一种很强的氧化剂，在酸性溶液中很容易被还原为Cr3+。Cr3+是最稳定的氧化态，也是生物体内最常见的一种形态[3]。

2 铬的来源及其在猪体内的分布

饲料中的铬一般以有机铬形式存在，典型饲料(禾谷类、坚果、豆类、植物油、肉奶类制品、动物肝脏)含有丰富的铬，饲料中含铬量最丰富的是啤酒酵母。但这些饲料中的铬含量，因植物种类、地区土壤条件等环境因素不同而变化。通常新鲜饲料比干饲料含铬低，如干的青贮饲料中铬含量比自然状态青贮料高3倍[4]。

表1 猪主要器官组织中铬含量 (%、mg/kg)

猪体内的铬广泛分布于各个组织器官，除肺外，铬在体内的含量随年龄增加而下降。不同地区的猪，铬含量也不同。猪器官和组织中的铬含量为0.100～0.692 mg/kg(湿重)，各器官和组织绝干物质铬的含量差异不大，其中以骨骼含量最高，肺、脾及心脏的含量最低。

3 铬的生物学功能

铬是GTF的必要活性成分[1]，GTF是维持动物血液中葡萄糖正常水平的一种物质，普遍认为这是一种含有烟酸、谷氨酸、半胱氨酸、甘氨酸和Cr3+的一种铬的烟酸螯合物。没有Cr，GTF便没有活性。铬对胰岛素的促进作用表现为:通过提高扩散系数增加葡萄糖进入细胞的数量；或与葡萄糖的运输有关，作为辅助因子，增加胰岛素与目标组织的结合；或在葡萄糖运输中加强巯基的氧化作用(程忠刚，1998)[6]；或增强组织对胰岛素的敏感性，提高胰岛素的作用效率[7，8]。

3.1 铬与糖代谢 GTF能通过激活胰岛素和细胞膜间的二硫键，从而提高胰岛素与其表面胰岛素受体的结合力，增加动物对葡萄糖的耐受量，提高胰岛素的活性功能，促进动物机体组织对葡萄糖的吸收。在生长激素和类胰岛素生长因子的作用下，细胞利用摄入的葡萄糖，驱动蛋白质的合成和肌肉组织的生长发育[9]。此外，铬还可提高葡萄糖转化为乙酰辅酶A的效率，缩短葡萄糖的半存活期[10]。同时，铬与镁协同可启动和增强葡萄糖变位酶的活性，促进葡萄在体内的酵解。

3.2 铬与蛋白质代谢 铬对蛋白质及核酸代谢的作用主要是促进氨基酸进入细胞，从而提高蛋白质的合成能力，并参与核酸的稳定和完善。因为铬可通过加强胰岛素的功能，促进胰岛素与其特异受体结合，使细胞对血液中氨基酸的摄入量增加。铬能通过影响甘氨酸、丝氨酸和蛋氨酸等氨基酸的代谢影响蛋白质的合成。补饲吡啶羧酸铬可降低猪体内血浆尿素氮的吸收，提高吸收氮合成蛋白质的效率[11,12]。

3.3 铬与脂类代谢 铬对维持血清胆固醇的体内平衡起着重要作用。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；铬可以加强脂蛋白脂酶(LPL)和卵磷脂胆固醇酰基转移酶(LCAT)，这两种酶参与高密度脂蛋白(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。补铬可降低血清中甘油三酯(TG)水平，提高血液中HDL含量，维持血液的正常胆固醇水平。铬可以通过降低血脂来防止脂质沉积，同时还可对血管内皮细胞起保护作用，减少血浆脂质进入血管壁，从而降低内皮细胞的通透性[13]。

4 铬的吸收代谢

Rygh等(1986)[14]大鼠试验表明，铬以被动扩散的形式在小肠内被吸收，空肠最易扩散，其次是回肠和十二直肠等部位；Anderson(1988)发现无机Cr3+吸收率极低，只有0.4%～3%，而且它的吸收率与日粮摄入量呈反比。食物GTF中的铬具有较大的生物学活性，且容易被吸收；饲料中有机铬吸收率为10%～25%(See-ley,1993)，甚至更高些；Cr6+的吸收要比Cr3+高3～5 倍，Cr3+的形式还受其它金属离子Fe2+、Zn2+和一些阴离子的影响，草酸盐能明显提高铬的吸收，而植酸盐则减少铬的吸收[15]。铬进入机体后经肠道吸收，被机体吸收的铬大部分与运铁球蛋白结合到各组织发挥功效，少部分与血液中小分子化合物蛋氨酸、丝氨酸等形成配合物随血液运输，在转运过程中Fe2+和Cr共用同一配体，相互存在，拮抗竞争。铬在肾脏中不能被重吸收，进入体内的铬大部分从尿中排出，少量的由胆汁、粪便、毛发和乳汁中排出[16]。

5 铬对猪的营养作用的研究进展

铬分为有机铬和无机铬两种形式，有机铬包括酵母铬和螯合铬(如烟酸铬、醋酸铬、草酸铬、吡啶羧酸铬、氨基酸铬、蛋白铬等)。无机铬有CrC13·6H2O、Cr2(SO4)3、Cr203、Cr(NO3)3等。有机铬的利用率高于无机铬。Page(1993)[10]认为猪饲料主要来源于植物性原料，其铬含量通常较低，因此，饲喂普通饲粮的猪可能处于中度铬缺乏状态，为了获得最大的瘦肉产出，应补充具有较好生物学利用率的有机铬。NRC(1998)没有提供猪饲粮的铬推荐添加量。中华人民共和国农业部颁布的 《饲料添加剂安全使用规范》中列举的微量元素铬的添加形式有烟酸铬和吡啶甲酸铬两种，且规定在生长育肥猪日粮中铬元素添加量不高于0.2mg/kg。这两种有机铬在猪生产中的应用现状见表2。

5.1 铬对生长性能的影响 添加有机铬可显著改善断奶仔猪和育肥猪的生长性能，提高育肥猪胴体品质。邝声耀等(2010)[31]在生长猪的日粮中，添加200 μg/kg烟酸铬是提高瘦肉率的有效方法。张建刚等(2012)[32]总结认为，在育肥猪饲粮中添加150～300 μg/kg的有机铬，平均日增重可以提高10%～15%，料重比下降5%～10%，同时可不同程度的提高屠宰率、瘦肉率和眼肌面积，降低背膘厚，改善肉色等。铬促进猪生长的原因可能有以下几点：（1）铬通过调节生长激素(GH)的含量来提高生长性能。添加外源铬能提高血清中GH的mRNA水平，促进机体生长激素分泌，从而促进猪的生长和提高蛋白质的合成。（2）铬降低了胰岛素含量，而胰岛素含量降低可减少脂肪的合成，提高饲料利用率。（3）铬也可使胰岛素样生长因子-I含量提高，而胰岛素样生长因子可提高猪的生长速度和营养成分的利用率。（4）铬作为GTF的活性成分与胰岛素发挥协同生理功能而参与机体碳水化合物、脂类和蛋白质的代谢。

表2 有机铬在猪生产中的应用效果

5.2 铬对繁殖性能的影响 添加有机铬可显著改善母猪和公猪的繁殖性能。铬改善母猪繁殖性能的可能机制：母猪是由下丘脑-垂体-卵巢轴控制繁殖功能的，下丘脑释放促性腺激素释放激素(GnRH)，从而促进垂体释放促性腺激素作用于卵巢受体，引起雌激素和孕酮的分泌并影响生殖活动。铬作为GTF活性因子，可以提高机体细胞受体对胰岛素的敏感性，胰岛素作用于垂体，增加GnRH释放，增加促黄体素和促卵泡素的释放，促进卵泡发育，最终提高排卵数，有利于提高母猪产仔数。Saner(1981)认为母猪在妊娠、分娩、泌乳和断奶等生理应激条件下对铬的需要量增加。樵星芳等(2006)[30]研究发现添加500μg/ kg有机铬，可显著提高公猪的活精子比率和精子活率。钱利纯等(2000)[26]发现，在单一一个妊娠期内添加有机铬，对母猪产仔数无显著影响。Lindermann等(1995)发现，有机铬对第一胎产仔数改善幅度只有0.4头，第二胎和第三胎分别提高了0.8、2头。这表明对于母猪繁殖性能的改善，需要较长时间的饲喂才能体现良好的效果。

6 结语

铬在动物体内对糖、脂肪、蛋白质代谢及核酸合成等方面起重要作用。在猪饲粮中补铬可显著提高猪的生产性能、改善猪肉品质、增强免疫力、提高抗应激作用，并提高公猪和母猪的繁殖力和。随着研究及应用的深入，铬必将在养猪生产中发挥出重要的作用。但目前的研究大都处于初期，主要以饲养对比试验为主，在今后的研究中，应重点集中在以下几方面：（1）确定不同有机铬制剂的添加方式、添加时间及最适添加量。（2）研究饲粮中补饲不同来源和不同水平的铬对与肉质有关的主要酶和功能蛋白基因表达的影响。（3）对铬作用机理的进一步深入探究。

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