有機鉻在斷奶仔豬生產(chǎn)中應用的研究進展
王浩，王曉翠，許麗
(東北農(nóng)業(yè)大學動物科學技術學院，黑龍江哈爾濱150030)摘要：鉻是動物機體必需的微量元素之一，近年來，國內(nèi)外營養(yǎng)學家展開了大量的研究，尤其在斷奶仔豬飼養(yǎng)方面，應用效果較好。作者對有機鉻在動物體內(nèi)吸收、運輸及排泄的特點，以及參與糖、脂類及含氮物質代謝的生物學功能進行了介紹;并就其對斷奶仔豬生長性能、抗腹瀉和免疫功能等方面的影響，以及在斷奶仔豬養(yǎng)殖中的應用前景作一綜述。
關鍵詞：有機鉻、斷奶仔豬、應用
中圖分類號：S816．72
文獻標識碼：A
文章編號：1671-7236(2012)08-0128-04
仔豬早期斷奶，在提高母豬繁殖性能的同時也對仔豬自身、環(huán)境及營養(yǎng)等方面造成了較大的應激，引起仔豬消化不良、飼料利用率降低、腹瀉、抗病力下降，并導致其生長速度減緩。鉻作為一種微量過渡金屬元素，主要以Cr3+和Cr6+的形式存在，但大多數(shù)的Cr6+具有毒性，只有Cr3+才是動物所必需的，也是體內(nèi)最穩(wěn)定的形式。在動物營養(yǎng)領域的應用研究起始于20世紀90年代，目前，得出其對動物機體的作用主要體現(xiàn)在作為葡萄糖耐受因子(glucosetolerancefactor，GTF)的重要組成部分，增強胰島素的活性，調節(jié)機體的內(nèi)分泌和物質代謝(朱蓮珍，1994)。研究結果表明，仔豬日糧中合理補充鉻可增加機體的抗應激能力，同時也提高采食量和生長速度;但不同形式的鉻對斷奶仔豬的利用效果影響較大，以有機鉻的形式添加效果較好。作者就有機鉻在機體內(nèi)的吸收、代謝的特點、生物學功能及其在斷奶仔豬飼養(yǎng)中的應用效果作一綜述，旨在為有機鉻在斷奶仔豬飼養(yǎng)中的應用提供科學依據(jù)。
1、有機鉻在機體內(nèi)吸收、代謝的特點
1．1有機鉻的吸收特點鉻具有很強的形成配位化合物的能力，以有機鉻和無機鉻兩種形式存在，吸收效果與其存在形式及飼料中其他營養(yǎng)成分密切相關;其中有機鉻在動物體內(nèi)的吸收是借助肽或氨基酸的吸收途徑，以相對分子質量較低的有機鉻配合物形式，通過腸道黏膜而進入到機體內(nèi)，減少了與其他微量元素的吸收競爭。日糧中的氨基酸、維生素、草酸鹽、吡啶羧酸鹽和高水平的糖等養(yǎng)分還可提高機體對有機鉻的吸收(Mowat等，1997);而無機鉻(Cr(NO3)3、Cr2(SO4)3及CrCl3·6H2O)在胃腸道內(nèi)解離成Cr3+后與堿根作用生成難溶性的聚合物導致其吸收率低(呂宗友等，2011)。因此，有機鉻的吸收率遠高于無機鉻，研究結果證明前者為10%～25%，而后者僅為1%～3%或更低(陽艷林等，2011)。有機鉻以有機螯合物的形式存在，具有良好的生物利用率(Lindemann等，2008)。對此，在農(nóng)業(yè)部1126公告《飼料添加劑品種目錄》中明確規(guī)定，允許在飼料中使用的有機鉻源為酵母鉻、煙酸鉻、蛋氨酸鉻、丙酸鉻及吡啶甲酸鉻5種形式，且都是Cr3+的化合物。
1．2有機鉻的運輸及排泄特點在動物體內(nèi)Cr3+可與運鐵蛋白的氨基端結合，由運鐵蛋白運往肝臟合成GTF，GTF再進入血液協(xié)同胰島素調節(jié)血糖。血液中鉻周轉代謝較快，進入體內(nèi)的鉻幾天內(nèi)就經(jīng)尿排出，少量通過糞排出，另外，毛發(fā)的脫落也會損失少量鉻。尿中排出的鉻含量可用于反映機體鉻的代謝和消耗，而動物的各種應激導致葡萄糖代謝增加，從而加強體內(nèi)鉻的動員，體內(nèi)的鉻一旦被動員，就不會被重新吸收，只能由尿中排出(Anderson等，1988)，因此，尿中的鉻含量也與動物的應激強度具有一定相關性。
2、有機鉻的生物學功能
有機鉻中的Cr3+是GTF的活性組成部分，主要通過GTF的形式協(xié)助、增強胰島素的作用，影響碳水化合物、脂類、蛋白質及核酸等營養(yǎng)物質的代謝，進而提高動物的生長性能、抗應激能力。
2．1參與糖代謝研究結果表明，Cr3+通過激活胰島素與細胞膜之間的二硫鍵，增強胰島素與特異性受體的結合力，進而增強胰島素的敏感性，加快血液中葡萄糖的清除率(黃志堅等，2002;Kegley等，2000)，降低血糖的水平(王敏奇等，2009)。郭時金等(2010)在日糧中添加0．2mg/kg甲基吡啶鉻對豬葡萄糖代謝的影響，結果發(fā)現(xiàn)，葡萄糖的消失率提高，半衰期縮短，并提高了組織對胰島素的敏感性。當畜禽采食富含有機鉻的飼料后，增強了胰島素的功能，加快了血液中葡萄糖的遷移速率，即可快速被組織利用;但鉻并不能取代胰島素，只能使引起相同生理反應所需的胰島素量減少。
2．2參與脂類代謝在飼料中合理添加有機鉻可降低血清總膽固醇和甘油三酯的含量。目前研究得出以下2種調節(jié)代謝機制:①Cr3+增強胰島素的活性，通過增加低密度脂蛋白(LDL)受體數(shù)量，與血漿中的LDL形成LDL-受體復合物，通過胞飲作用進入細胞內(nèi)使LDL降解，水解形成的膽固醇則對胞內(nèi)膽固醇含量進行調節(jié)，從而改善高血脂的狀況(康忠漢等，1995;周順伍，1999);②Cr3+加強膽固醇脂?；D移酶(LCAT)和脂蛋白酶(LPL)的活性，LCAT以高密度脂蛋白(HDL)為運載底物將游離膽固醇分子轉化為膽固醇參與肝臟代謝，并通過增強LCAT活性誘發(fā)血液中的HDL增多(袁林泉，1994);HDL通過膽固醇的逆向轉運，把外周組織中衰老細胞膜上及血漿中的膽固醇運回肝臟代謝，降低血液中膽固醇的含量(周順伍，1999);脂蛋白酶則會影響脂蛋白的分解，起到維持血液中膽固醇平衡的作用。Kim等(2010)研究結果發(fā)現(xiàn)，在豬高脂日糧中添加1000或2000μg/kg(以鉻計)吡啶羧酸鉻均能減弱高脂日糧對體脂沉積的影響，這在去勢公豬上表現(xiàn)的更加明顯。
2．3參與含氮物質的合成鉻對氨基酸的作用主要是促進氨基酸進入細胞，增強肌細胞對亮氨酸、胱氨酸、絲氨酸、蛋氨酸等氨基酸和葡萄糖的攝取，進而促進機體對蛋白質的合成代謝。孫曉剛(2002)在日糧中添加煙酸鉻，結果顯示谷丙轉氨酶(ALT/GPT)和谷草轉氨酶(AST/GOT)的活性顯著降低，并減少了氮的損失，顯著提高肌肉蛋白質的含量;此外，進入細胞的氨基酸，還參與核酸的穩(wěn)定和完善過程，進而影響核蛋白(Werser等，1969)、RNA(Okada等，1983)的合成，保護RNA免受熱變性，維持核酸的結構(Okada等，1981)。
3、有機鉻在斷奶仔豬生產(chǎn)中的應用效果
3．1提高采食量及平均日增重，改善生長性能相對于育肥豬而言，斷奶仔豬因其特殊的生理階段，營養(yǎng)物質在體內(nèi)的代謝及自身物質的合成要弱。而Cr3+作為GTF的活性成分與胰島素在生理功能方面發(fā)揮生理協(xié)同作用，參與物質的代謝，促進肌肉、肝臟及脂肪組織中的同化作用，抑制異化作用，增強了蛋白質合成，提高養(yǎng)分吸收率和沉淀率。研究結果表明，在日糧中合理補充有機鉻可以降低斷奶仔豬造成的不良影響，改善動物生產(chǎn)性能(Bunting等，2000;Lee等，2000)。孫鎏國等(2002)試驗結果表明，在斷奶仔豬日糧中添加吡啶甲酸鉻可提高平均日增重，且在一定范圍內(nèi)(5～10mg/kg)與飼喂劑量呈正相關。趙有紅等(2007)在斷奶仔豬日糧中分別添加0、100、150、200μg/kg煙酸鉻(以Cr3+計)，結果顯示，與對照組相比日增重分別提高8．2%、9．2%、8．2%，料重比分別提高了8．1%、9．2%、8．1%。萬成億等(2009)在斷奶仔豬日糧中添加煙酸鉻200μg/kg(以Cr3+計)，結果表明，日增重提高8．2%，料重比提高8．1%。此外，閆祥洲等(2005)給平均體重為9．16kg的健康斷奶仔豬飼喂含酵母鉻200μg/kg(以Cr3+計)的仔豬料，可顯著提高平均日增重，并有提高平均日采食量的趨勢。范明東等(2010)給28日齡斷奶仔豬飼喂添加200μg/kg(以鉻計)有機鉻的日糧，結果發(fā)現(xiàn)仔豬血清中葡萄糖水平降低，且采食量增加。聶紅巖等(2008)在仔豬日糧中添加200mg/kg酵母鉻，結果表明，與對照組相比顯著降低血清中葡萄糖(GLU)的含量;其原因可能是鉻增強了仔豬對葡萄糖的耐受量，刺激組織對葡萄糖的攝取，加快血液中葡萄糖的清除速率，降低血液中的葡萄糖水平，從而使仔豬采食量增加。但Lien等(2005)研究結果發(fā)現(xiàn)，有機鉻對斷奶仔豬生產(chǎn)性能無顯著影響，這可能與仔豬機體鉻含量、鉻的添加形式和水平、日糧氨基酸及其他營養(yǎng)素水平有關。
3．2有效降低腹瀉率孫鎏國等(2002)在斷奶仔豬日糧中添加吡啶甲酸鉻，顯著降低腹瀉率。馮濤等(2003)對5周斷奶的仔豬飼喂有機鉻制劑，可大幅度地降低腹瀉，有利于斷奶仔豬的健康。根據(jù)以上兩個試驗，不難看出在斷奶仔豬日糧中添加有機鉻，可降低仔豬的腹瀉率，其原因主要還是Cr3+作為胰島素的協(xié)同因子，通過調節(jié)糖類的代謝進而影響脂類、含氮物質的合成，使仔豬對斷奶后飼料適應的時間縮短，減少新飼料對斷奶后仔豬的應激影響，提高仔豬抗腹瀉能力。此外，體內(nèi)鉻的變化不僅影響機體本身，還會影響斷奶仔豬消化道內(nèi)微生物的增殖，減少一些致病菌毒素的產(chǎn)生，從病原因素上減少了腹瀉發(fā)生的幾率。
3．3增強仔豬的免疫功能，提高抵抗力大量的試驗研究結果發(fā)現(xiàn)，有機鉻可增強機體免疫應答的反應能力(Kegley等，1996)，尤其在動物處于應激狀態(tài)時，作用效果更加明顯，從而減少抗生素的使用。Heugean等(1997)在21日齡斷奶仔豬日糧中添加200μg/kg(以鉻元素計)鉻化合物，結果顯示，甲基吡啶鉻可以增加淋巴細胞轉化率，煙酸鉻可以提高紅細胞抗體效價。Lee等(1997)將甲基吡啶鉻(鉻元素為400μg/kg)添加到仔豬日糧中，發(fā)現(xiàn)可提高4周齡斷奶仔豬的免疫機能，有機鉻提高了仔豬偽狂犬病病毒抗體的效價，同時協(xié)同植物凝集素(PHA)刺激淋巴細胞增殖及提高血液中IgG和IgM含量。Lien等(2005)在斷奶仔豬日糧中添加0．20mg/kg丙酸鉻研究對仔豬免疫功能的影響，結果顯示，添加有機鉻提高了血清抗體滴度，在大腸桿菌脂多糖應激后提高了血清中白細胞、免疫球蛋白的水平。馬秀亮等(2006)在日糧中補充200mg/kg吡啶甲酸鉻(日糧中鉻的測定值為374μg/kg)使仔豬血清中的球蛋白濃度提高，緩解斷奶仔豬的應激，糾正體內(nèi)代謝紊亂，有助于提高體液免疫能力，這與Lee等(2000)的研究結果是一致的。Van等(2002)在母豬日糧中添加200μg/L有機鉻，結果顯示，乳汁中免疫球蛋白的含量顯著增加，并增強了仔豬抵抗力。通過以上研究結果可以看出，合理的補充有機鉻可提高斷奶仔豬免疫能力，提高抵抗力。同時，皮質醇是一種抑制機體生長和免疫功能的類固醇激素，使免疫系統(tǒng)受到抑制。Kim等(2009)在斷奶仔豬日糧中添加1000或2000μg/kg(以鉻計)吡啶甲酸鉻，結果顯示，在高溫環(huán)境下仔豬的血漿皮質醇濃度減少;此后，Kim等(2010)研究結果發(fā)現(xiàn)，高濃度吡啶羧酸鉻能夠抑制腎上腺皮質細胞合成皮質醇;而接下來的研究卻顯示了不同的結果，Kim等(2010)對體重為26kg的豬注射內(nèi)毒素進行免疫應激試驗，同時，補充1000或2000μg/kg(以鉻計)吡啶甲酸鉻，結果顯示，血漿皮質醇濃度增加，補充吡啶甲酸鉻未能改善免疫應激對豬產(chǎn)生的影響。
4、有機鉻在斷奶仔豬生產(chǎn)中的應用前景
斷奶后的仔豬面臨著飼喂形式、營養(yǎng)及外界環(huán)境等變化所產(chǎn)生的應激，是豬生長及養(yǎng)豬生產(chǎn)的一個重要時期。合理應對可減少對仔豬生產(chǎn)性能的影響，避免畜牧業(yè)主遭受經(jīng)濟損失。鉻作為畜禽生長必需的微量礦物元素之一，在斷奶應激狀態(tài)下合理補充鉻，對仔豬而言可在很多方面減少應激對仔豬生產(chǎn)性能的影響，提高經(jīng)濟效益:①補充有機鉻可保護仔豬不致于因應激而過多的損失鋅、銅、鐵和錳等微量元素;②鉻通過改善機體內(nèi)糖類、脂類的代謝而減少了斷奶仔豬的應激反應，提高了仔豬的生長速度;并通過促進免疫球蛋白的產(chǎn)生顯著增強免疫力，提高仔豬對斷奶應激的抵抗能力，有助于克服抗生素濫用的現(xiàn)象，從根本上改善畜產(chǎn)品的安全性;③從經(jīng)濟角度上分析，根據(jù)美國、加拿大和澳大利亞等畜牧業(yè)發(fā)達的國家，使用有機鉻所帶來的經(jīng)濟效益分析得出，應用有機鉻的投入與產(chǎn)出比在1∶3左右(鄺聲耀等，2011)。到目前為止，鉻作為一種必需微量礦物元素在仔豬斷奶飼養(yǎng)階段的應用受到更多關注，將會給養(yǎng)豬業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益。
參考文獻：37篇（略）
【本文刊登于《中國畜牧獸醫(yī)》，2012（8）：128-131】
