微量元素铬对猪体的营养与免疫作用

微量元素铬对猪体的营养与免疫作用 动物营养 摘要:铬是葡萄糖耐量 因子(GTF)的重要组分.通过 GTF增强胰岛素的作用,影响 脂类,碳水化合物,蛋白质和核 酸代谢.进而影响动物的生长 发育,免疫,繁殖机能和胴体品 质.降低应激反应,改善机体免 疫机能.本文就铬的理化特性. 对猪的营养代谢,抗应激能力, 胴体品质的影响以 免疫机能, 及应用前景等作简要介绍. 关键词:铬;抗应激;免疫; 营养代谢;猪 一 直以来.人们把铬当作一 种有毒物质.直到1959年Mertz 和Schwarz才证实,铬为人和动物 的必需微量元索.1977年Jcejee— boy开始了铬在人体营养中的研 究.自20世纪90年代起,人们对 畜禽铬的营养研究日益活跃起 来.研究结果明:铬参与动物体 内糖,脂肪和蛋白质(氨基酸)等 的代谢;饲粮中添加铬对动物的 生长,繁殖,免疫和胴体品质等方 面都有显着的作用. 1铬的理化特性 铬是一种过渡元素.常见铬 的氧化态中cr"是最稳定的氧化 态,生物活性最高,毒性小,是动物 所必需的,生物体内最稳定,最常 见的一种.饲粮中添加的铬一般 可分为两类:一类是无机铬,主要 有CrC13?6H2O,Or(NO3)3,cr2o Or(OH),等;另一类是有机铬,主 要有酵母铬,氨基酸铬螯合物,吡 啶羧酸铬螯合物,烟酸铬螯合物 等. 2铬的生物学功能 21铬与葡萄糖耐量因子(GTF) 铬是GTF的必要活性成分, GTF是一种能够维持动物血液中 葡萄糖正常水平的物质,其化学 结构可能是以烟酸一铬一烟酸为 轴,含有谷氨酸,半胱氨酸,甘氨 酸配位体的络合物(Mertz. 1974).铬主要通过协同和增强胰 岛素的活性功效来发挥其生物学 功能. 2.2铬与糖代谢 铬能显着加强葡萄糖和其受 体的结合,因而能刺激组织对葡 萄糖的摄取.在给猪饲喂0.2mg/ 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 (Amoikon.1995).胰岛素能促进 糖原合成,降低血糖浓度,增强机 体对葡萄糖的耐受性,而铬的作 用就是协助和增强胰岛素的功 能. 23铬与脂类代谢 铬对脂类代谢的作用主要是 调节血液中胆固醇水平.影响脂 肪和胆固醇在肝中的合成与清 除,促进脂肪的重分配.刘明等 (1991)认为铬可能通过两个机制 调节脂类代谢:一方面,补铬可增 加胰岛素活性,胰岛素有助于调 节脂代谢.从而改善高血脂状况. 另一方面.铬增加血浆卵磷脂胆 固醇酰基转移酶(LCAT)和肝内 细胞酶(HEL)活性.铬也加强心 脏,脂肪组织和骨骼肌等脂蛋白 脂酶(LPL)的作用,从而促进高密 度脂蛋白(HDL)的生成.Page等 给饲喂玉米豆粕型饲粮的生长猪 补铬.猪的血清胆固醇水平降低. 2.4铬与蛋白质(氨基酸),核酸 代谢 铬对氨基酸的作用主要是促 进氨基酸进入细胞,从而提高蛋 白质合成能力,并参与核酸的稳 定和完善过程.Waker争(1959 年)报道,铬能保护RNA免受热 引起的变性作用.Kornegay等 (1997)报道,补充铬提高了氮的 吸收和干物质的消化率.Go{hi (1997)报道,当试猪日粮氨基酸 缺乏或临界缺乏时,补铬可改善 其生长性能. 2.5铬与激素的关系 铬可预防由生长激素处理猪 引发的高血胰岛素症和高血糖 症,井与猪生长激素(/'ST)同时使 用,可促进猪自身内源性生长激 素(GH)的分泌,尤其对肥育后期 猪的效果更为明显. 3铬对猪体的作用 31铬对生长肥育猪生产性能 的影响 page等(1995)报道.在以玉 米一豆粕为基础.赖氨酸水平为 NRC120%的日粮中添加02mg/ kg铬量的吡啶羧酸铬(CrP),对 生长肥育猪的生长速度,采食量 和饲料利用率没有影响,而补充 04,08mg/kg铬量的CrP,猪生 长速度和采食量下降,但饲料利 用率不受影响.Mim等(1995)报 道,在育成猪饲粮中添加04mg/ 的CrP,可使饲料转化率提高 288%.Steele等(1992)研究表明. 饲粮含Cr"10mg/kg和100mg/ , 能改善生长肥育猪的生长和 饲料报酬.但Page等(1992)报道, 源于CrC1,6HO和CrP中的铬 对生长肥育猪生长和饲料报酬无 影响.陈世江(1997)在生长肥育 猪饲粮中添加0:2rag/kg铬的 CrP,试验组猪平均日增重提高 51%,料重比降低58%,采食量稍 有下降,但差别不显着(P>005). 应注意的是,各家使用效果的差 异可能是猪种基因型,日粮蛋白 水平,试验条件等的不同而造成 的.应强调的是:铬只是一种营养 素而非治疗药物.因此只有在铬 缺乏时,补充铬的效果才明显. 32铬对母猪繁殖性能的影响 Lindemann(1995)提出,铬增 加组织对胰岛素的亲和力.再经 由下丘脑一垂体一卵巢轴传递信 息,提高动物繁殖机能.母猪繁殖 周期受上述轴的调控,下丘脑促 性腺激素释放激素刺激垂体释放 促黄体激素(LH),LH叉作用于 卵巢而影响断奶后的发情周期, 促进卵泡发育成熟并排卵,从而 最终能增加产仔数.试验表明,在 向稃与养硅2005?2213 微量元素铬对猪体的营养与免疫作用 杨晓玲周明安徽农业大学动物科技学院 动物营养 母猪13粮中分别添加200,500, 1000~g/kg的铬络合物,配种后 21d胎重,妊娠增重,产仔数,产 活仔数,产仔重,产活仔重等指标 都优于对照组. 另据报道,母猪连续3胎采 食含O.2mg/kg铬的饲粮,窝产活 仔数比对照组平均多20头,添 加组每窝仔猪21日龄存活数为 10.8头,也高于对照组的9.5头. 有报道指出,对分娩率低于82% 的母猪,补饲CrP,取得了显着的 经济效益;给第一,第二个繁殖周 期的初产和经产母猪补充CrP, 可使其分娩率从79%提高至 924%.因此,为了提高母猪的繁 殖机能,经产母猪和后备母猪在 其整个繁殖周期中,都需饲喂添 加铬的饲粮,添加量以O.2mg/kg 铬为宜. 313铬对猪的抗应激作用 应激可导致动物糖代谢,矿 物质代谢发生一系列改变,导致 糖原降解和糖异生作用加强.葡 萄糖利用加强会导致组织铬动员 加强,并最终通过尿将铬排出体 外.在应激情况下,补充铬可保护 动物不致因应激而损失某些微量 元素(如Zn,Cu,Mn,tZe等),减 少动物对Zn,Cu等重要微量元 素的需要量.补铬可减弱应激反 应,促进生长,降低应激动物血清 中皮质醇浓度,提高免疫球蛋白 I的浓度,并抑制高温引起的 蛋白质分解.起到缓解高温应激 的作用. 张敏红(1998)报道,高温促 进皮质醇释放,而使猪体蛋白质 分解和糖原异生作用加强.糖代 谢加强,致使组织中动员铬参与 反应,而后从尿中排出.猪的血浆 铬含量随着高温时间的延长而不 断下降,尿铬排出量与高温持续 时间之间呈"先强后弱"的相关 性. 给应激的猪补铬.可使猪血 浆铬含量和尿铬排出量不因高温 时间延长而显着下降,并可使猪 血浆皮质醇不因高温应激而增 加.高温提高猪血浆尿素氮水平, 降低血浆总蛋白和球蛋白水平. 而补铬使猪的血浆尿素氮水平, 血浆甘油三脂水平不因高温应激 而显着上升,总蛋白水平不因高 温应激而显着下降.补铬弥补了 机体每日因高温应激而动员并参 与代谢的铬量,使机体铬量充足. 这是补铬缓解高温应激,维持猪 在应激条件下生产性能的主要原 因 14镯移与券殖2005?22 高温环境中给猪补充吡啶羧 酸铬.在前2周,其日增重,日采 食量和饲料转化率没有显着影 响;但在后2周,补铬提高猪的日 采食量10.2%,日增重38.1%,料 重比下降20.5%(张敏红,2000). 这说明铬在缓解热应激,提高生 产性能方面需要一个时间过程. 3.4铬对猪免疫机能的影响及 其机理? 仔猪生产是猪生产中最关键 的环节,成为影响养猪生产效益 的重要因素.近年来,随着仔猪早 期断奶技术的推广应用,对仔猪 饲养管理的要求越来越高.但由 于仔猪的免疫机能不成熟等因 素,早期仔猪的生产性能受到限 制,甚至出现所谓的"仔猪早期断 奶综合症".因此研究早期仔猪免 疫机能的特点,以及日粮营养对 仔猪免疫的调控成为热点.有人 研究发现,铬对仔猪免疫有增强 和促进作用.Heugten(1997)发现 对于非应激仔猪补充铬可以改善 淋巴细胞增殖和生长性能,对应 激仔猪却无影响. 铬能调整体液pH值,维持 渗透压稳定和保证细胞膜,酶系 统以及激素功能的正常发挥.微 生物菌群的正常生长增殖也离不 开铬.体内铬的变化不仅影响动 物机体本身,而且影响体内微生 物生长增殖,代谢及毒素的产生. 机体缺铬,会降低动物对疾病的 抵抗力.铬对动物机体免疫功能 的影响主要表现在两个方面:一 是缺乏时会直接引起体内免疫器 改变或分 官,免疫细胞等的损伤, 化,导致免疫缺陷;二是通过影响 体内营养代谢,间接引起免疫功 能下降. Lee等(1997)给断奶仔猪补 充铬,进行为期7周的试验.结果 表明:补铬后血浆铬水平升高. 400VLg/kg铬提高了断奶后4周 的平均日增重和饲料转化率,6 周时的IgG水平,2,4,6周时的 IgM水平上升.因此,4oog/ 铬可增强断奶后4周以上仔猪的 免疫能力.在饲粮中添加铬,可刺 激淋巴细胞产生免疫物质,从而 提高动物的免疫力.Heugten (1997)发现,给非应激仔猪补充 铬,可改善淋巴细胞增殖和生长 性能,但对应激仔猪却无影响. 当机体受微生物侵袭与感染 时.机体内的"营养免疫"机制即 会启动,单核一巨噬细胞系统及 血液循环里的吞噬细胞被激活, 分泌类似内源致热原样物质,促 使血清铬降低,肝脾等器官对铬 的摄取量增加,导致血清铬水平 进一步下降.血清铬的降低,能增 强吞噬细胞的吞噬作用及杀菌能 力.另一方面,血清铬水平的降 低,使微生物得不到足够的铬,使 其生长,增殖等过程受到干扰,降 低其毒素的分泌.肝脏对铬摄取 量增加,有利于合成各种金属酶, DNA,KNA,核蛋白等,提供免疫 过程所需的物质.摄入高铬,免疫 系统被激活,促进淋巴细胞的增 生,产生大量的T细胞和B细 胞,提高外周组织对葡萄糖的利 用,加强乳酸和生糖氨基酸合成 糖原的速度,提高动物抗病能力. 铬可能提高疫苗的有效性,或通 过其它由免疫细胞设防的中间产 物来提高免疫机能.同时,含铬的 GTF增加胰岛素功能,同时又抑 制皮质醇的分泌.铬可促进免疫 器官的发育,调节细胞因子.细胞 因子(CKs)是一组由多种细胞分 泌的非免疫球蛋白性质的糖蛋 白.它既是机体免疫应答的效应 因子,又是机体免疫系统内部以 及免疫系统与其它系统细胞间进 行信息传递的信号.添加铬可刺 激细胞因子的分泌,促进细胞因 子功能的发挥.铬还可提高免疫 球蛋白水平. 35铬可改善猪胴体品质 Lindemann等(1993)报道,给 生长肥育猪补充0.1或O.2mg/kg 铬(甲基吡啶铬),眼肌面积和瘦 肉率分别提高18%和7%0蛋白质 含量增加,脂肪含量减少,第十肋 骨处背膘厚下降21%.Gorela (1997)报道,生长肥育猪补铬后, 背膘厚度及后腿皮下脂肪显着降 低,后腿瘦肉率增加.Bokman等 (1995)分别给猪肥育期和生长全 期补充O2mg/kg铬(甲基吡啶 铬).结果表明:肥育期(572, 1064ks)与生长全期(191, 1064ks)相比,第十肋骨处背膘 厚度降低,肌间脂肪及皮下脂肪 下降11%和7%.同时发现:在肥 育期补铬可增加瘦肉率而降低脂 肪沉积,而在生长期补铬效果不 佳,说明了铬在改善胴体品质的 作用方面具有阶段性.Lien (2001)给杜长大生长肥育猪(平 均体重4665)饲喂添加0,0.2, O4mg/kg甲基吡啶铬饲粮9. 0d 后发现.加铬促进了其生长,提高 了日增重(P<005)和饲料采食 量,以添加0:2mg/kg铬的效果最 为明显.添加甲基吡啶铬降低了 背膘厚度和增加眼肌面积(P< 0o5).在饲粮中添加铬还能增加 猪胴体中不饱和脂肪酸含量(p< 005).脂肪氧化,影响肉品的贮 存,并直接影响肉的味道,颜色, 质地,营养价值及安全性.肉品的 氧化程度受屠宰前应激影响.给 即将屠宰的动物补铬,可改善其 胴体组成.原因是:铬增强了外周 组织对葡萄糖的有效利用,或减 少了蛋白质的降解(吕明斌译, 1993),或提高了生长激素的浓 度,从而减少了因屠宰前长时间 慢性应激所致DFD肉和短时间 急性应激所致PSE肉的产生. 4猪的铬缺乏与过量后果 41铬的缺乏 饲料中铬的生物学效价较 低,且诸多因子都会影响铬在猪 体内的活性(Andenson,1994).缺 铬一般会引起猪生长不良,生命 期缩短,葡萄糖,脂类和蛋白质代 谢紊乱,猪肉等动物产品品质下 降,对应激敏感,精液中精子含量 和受精率降低. 42铬的过量 所有铬化合物在体内浓度过 高时都有毒性.其中,cr的毒性 大大高于cr.铬中毒会使血红 蛋白变为高铁血红蛋白,血红蛋 白机能障碍,红细胞携氧机能减 退,血氧含量减少;线粒体ATP 的合成降低;肝和肾受损害;生长 被抑制.严重时猪等动物会窒息 而发生起死亡. 5展望 铬是动物体内一种必需的微 量元素,其作用效果受多种因素 影响.有机铬是一种很有前途的 新型饲料添加剂.据测算,应用有 机铬在提高肉质方面所产生的经 济效益是有机铬本身价值的3倍 以上.我国是养猪大国,使用有机 铬提高猪瘦肉率和经济效益,有 着广阔的市场前景.使用有机铬, 还可增强动物的抗应激能力和免 疫力,有望减少抗生素类饲料添 加剂用量,提高动物产品的安全 性.我国已经有烟酸铬,吡啶羧酸 铬等有机铬产品问世,为进一步 研究开发应用有机铬提供了条 件. 另外,在铬的应用基础研究 方面,如铬的作用机理,不同剂型 铬的生物学效价,不同剂型铬的 适宜添加量,铬对不同种类动物 在不同生理时期所产生的效果及 其差异等都有待于进一步研究. (通讯地址:安徽省合肥市长江西 路130号230036)