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有機(jī)鉻對家禽的營養(yǎng)研究進(jìn)展
意大利威尼達(dá)公司技術(shù)部
近年來,隨著對動(dòng)物體內(nèi)微量元素的深入研究,鉻元素正在成為研究的熱點(diǎn)。鉻作為動(dòng)物體內(nèi)必需的微量元素,是體內(nèi)葡萄糖耐受因子(GTF)的重要組成成分,主要以Cr3+形式構(gòu)成GTF,GTF是一種能夠維持動(dòng)物血液正常葡萄糖水平的物質(zhì),其化學(xué)結(jié)構(gòu)是以煙酸一三價(jià)鉻一煙酸為軸連接有谷氨酸、甘氨酸、半胱氨酸配體的配體化合物,鉻主要通過GTF來增強(qiáng)胰島素活性,進(jìn)而參與并影響糖類、脂類、蛋白質(zhì)和核酸的代謝,平衡體內(nèi)激素,提高繁殖性能。
1有機(jī)鉻的生物學(xué)形式
鉻包括有機(jī)鉻和無機(jī)鉻兩種形式,無機(jī)鉻有氯化鉻(CrCl3•6H20)、三氧化二鉻(Cr203)等;有機(jī)鉻主要有吡啶羧酸鉻,煙酸鉻和酵母鉻等。一般典型飼料中含鉻量很少,并且主要是不易吸收的無機(jī)鉻,同時(shí),隨著排汗,排尿,年老等原因,動(dòng)物自身的鉻在不斷流失,因此,有機(jī)鉻作為飼料添加劑的補(bǔ)充十分必要。
2有機(jī)鉻的營養(yǎng)調(diào)控功能
鉻主要通過GTF來增強(qiáng)胰島素活性,進(jìn)而參與并影響糖類、脂類、蛋白質(zhì)和核酸的代謝以及體內(nèi)激素平衡。
2.1有機(jī)鉻與糖代謝
GTF作為鉻的活性形式,具有增強(qiáng)胰島素活性的作用。GTF通過啟動(dòng)胰島素和細(xì)胞膜之間的二硫鍵的形成而促進(jìn)胰島素與其特定受體的結(jié)合,刺激動(dòng)物機(jī)體對葡萄糖的吸收。當(dāng)胰島素與其特定受體結(jié)合后,細(xì)胞攝取循環(huán)中的葡萄糖、氨基酸的過程便得到加強(qiáng)。GTF可加快血糖的遷移速度,使葡萄糖很快由肝臟轉(zhuǎn)移到其它組織被利用,維持正常的血糖水平。鉻雖然能增強(qiáng)胰島素活性,但并不能完全取代胰島素。當(dāng)有機(jī)鉻存在時(shí),可引起相同生理反應(yīng)的胰島素水平的下降。
2.2有機(jī)鉻與脂肪代謝
鉻在脂肪代謝中的主要作用是維持血液膽固醇的體內(nèi)平衡。它通過兩條途徑影響脂類代謝:一是當(dāng)體內(nèi)缺鉻時(shí),胰島素活性降低,發(fā)生糖代謝紊亂進(jìn)而影響脂類代謝,而補(bǔ)鉻后增加了胰島素的活性,調(diào)節(jié)了脂類代謝,改善血脂狀況;二是鉻可以加快脂蛋白酶和卵磷脂膽固醇?;D(zhuǎn)移酶的活性,這兩種酶都參與高密度脂蛋白的合成。
2.3有機(jī)鉻與蛋白質(zhì)及核酸代謝
補(bǔ)鉻能促進(jìn)甘氨酸、絲氨酸、蛋氨酸等氨基酸合成蛋白質(zhì)。有研究表明,補(bǔ)飼吡啶羧酸鉻可促進(jìn)體內(nèi)氮的吸收,提高吸收氮合成蛋白質(zhì)的效率;同時(shí),鉻還能保護(hù)RNA的完整性,促進(jìn)核酸的合成。據(jù)報(bào)道,三價(jià)鉻離子具有改變和調(diào)節(jié)基因的功能。
2.4有機(jī)鉻與動(dòng)物的繁殖性能
動(dòng)物是由下丘腦-垂體-卵巢軸來調(diào)控其繁殖功能。下丘腦釋放促性腺激素釋放激素(GnRH),從而促進(jìn)垂體釋放促性腺激素,促性腺激素作用于卵巢受體,引起雌激素和孕酮分泌并影響生殖活動(dòng)。Lidemann等(1995)通過試驗(yàn)得出結(jié)論,鉻提高動(dòng)物繁殖性能的機(jī)理為:鉻增加了組織對胰島素的親合力,再經(jīng)由下丘腦-垂體-卵巢內(nèi)分泌軸傳遞信息而提高繁殖機(jī)能。
3有機(jī)鉻對肉雞生長性能的影響
3.1可降低應(yīng)激對肉雞的影響
應(yīng)激是機(jī)體對各種刺激所產(chǎn)生的非特異性應(yīng)答反應(yīng)的總和,它會(huì)對雞群造成嚴(yán)重的危害。Mertz(1969)認(rèn)為,有機(jī)鉻作為GTF的重要組成成分,具有增強(qiáng)胰島素活性的功能,而無機(jī)鉻卻沒有這種功能。許多應(yīng)激因素,如劇烈運(yùn)動(dòng)、噪音、溫度異常變化、疫病流行等,都可促進(jìn)腎上腺皮質(zhì)釋放糖皮質(zhì)激素,導(dǎo)致組織中蛋白質(zhì)和脂肪分解劇烈,使糖異生的能力增強(qiáng),動(dòng)物可以迅速動(dòng)用機(jī)體內(nèi)的能量貯備,糖元分解釋放葡萄糖(驚慌反應(yīng)階段)。然而,當(dāng)應(yīng)激持續(xù)存在,異化作用促進(jìn)機(jī)體不常用的系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)起來,代謝貯備大量耗竭,出現(xiàn)營養(yǎng)不良,體重下降,適應(yīng)機(jī)能破壞,導(dǎo)致家禽死亡或被淘汰(疲勞或衰竭階段)。而補(bǔ)充有機(jī)鉻可以促進(jìn)胰島素與胰島素受體結(jié)合,刺激胰島素敏感過程,從而降低持續(xù)應(yīng)激產(chǎn)生的雞體內(nèi)較高腎上腺皮質(zhì)激素對免疫系統(tǒng)的抑制作用,減弱糖異化反應(yīng),提高雞群的健康水平。所以補(bǔ)鉻可以緩解雞群的應(yīng)激。張敏紅(2000)報(bào)道,在25~33℃舍溫下,日糧添加0.6mg/kg的吡啶羧酸鉻,42日齡肉雞體重提高10.7%,日增重提高13.7%,而對采食量及料肉比無顯著影響。Sandsj.S.etal.,1999在25~42d對熱應(yīng)激肉雞添加400ppb的有機(jī)鉻,發(fā)現(xiàn)料肉比顯著降低(4.2%),對采食量沒有影響。王丹莉(2000)采用500只21日齡的肉仔雞,研究了高溫時(shí)日糧鉻水平對肉雞血液生理生化指標(biāo)和脂肪代謝的影響。結(jié)果表明:高溫下日糧添加吡啶羧酸鉻可以顯著降低8周齡肉雞腹脂率。意大利威尼達(dá)公司2001年在捷克的養(yǎng)殖試驗(yàn)結(jié)果,樣本為30000只左右的肉雞場,實(shí)驗(yàn)組使用420ppb的鉻精(主要成分為吡啶羧酸鉻),實(shí)驗(yàn)組在38天的死亡率相比對照組從2.67%降低到了2.37%,42天的出欄體重從2215克增加到2315克。王剛等(2002)研究了吡啶羧酸鉻對肉雞熱應(yīng)激的影響,結(jié)果表明,在飼糧中添加0.4mg/kg吡啶羧酸鉻顯著提高了肉雞胸肌率,腹脂占胴體比重的比率也有一定程度的下降。因此,應(yīng)激期間補(bǔ)鉻可大大緩解應(yīng)激對動(dòng)物造成的危害。
3.2可促進(jìn)肉雞肌肉組織蛋白質(zhì)合成和脂肪分解,改善胴體品質(zhì)
GTF作為鉻的活性形式,有協(xié)助胰島素調(diào)節(jié)血糖濃度的功能。添加一定量的有機(jī)鉻可加速蛋白質(zhì)的合成和脂肪的分解,提高瘦肉率,改善胴體品質(zhì)。目前,我國的肉雞飼料成分中絕大部分為植物性原料,但是植物性原料中含鉻極少,以玉米一豆粕型為基礎(chǔ)日糧的肉雞在環(huán)境溫度較高時(shí)會(huì)中度缺鉻。因此,要提高肉雞的生產(chǎn)性能和胴體品質(zhì)就必須添加生物利用率高的鉻源。大量研究表明,有機(jī)鉻為提高肉雞胸肉產(chǎn)量和胴體瘦肉率提供了一條非氮(no—nitrogenous)途徑。Word(1993)等研究發(fā)現(xiàn),在3周齡肉雞日糧中添加0.2mg/kg的吡啶羧酸鉻可增加肉雞胴體蛋白含量和減少脂肪含量。Hosstain等(1995)報(bào)道,在肉雞飼料中添加0.4mg/kg的有機(jī)鉻,結(jié)果顯著降低了肉雞胸肌脂肪重(P<O.05),提高了胴體瘦肉率,降低料肉比。這是因?yàn)椋阂环矫驺t可參與碳水化合物代謝,并對胰島素活性有協(xié)同作用。鉻還影響氨基酸的吸收和核蛋白的RNA合成:另一方面,鉻還有可能通過生長激素的途徑起作用。Choc等(1997)研究證實(shí),飼料中添加0.5mg/kg水平鉻可顯著降低肉仔雞胴體脂肪含量(P<0.05)。Hosstain等(1997)報(bào)道,在肉雞日糧中添加0.3mg的有機(jī)鉻,使肉雞胴體產(chǎn)量顯著提高,腹脂率下降,胸肌重和胸肌占胴體的百分?jǐn)?shù)顯著增加。彭秀麗(2000)向艾維茵肉仔雞飼糧中補(bǔ)加吡啶羧酸鉻,顯著降低了肉仔雞腹脂率,其中以0.2mg/kg添加量的效果最好。張偉(2000)對肉仔雞能量、蛋白質(zhì)和脂肪代謝進(jìn)行研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),肉仔雞蛋白質(zhì)沉積增加6.23%~10.O0%、脂肪沉積下降8.89%、腹脂率降低10.98%~12.48%。由于鉻對肉雞胴體的影響是一個(gè)累積的過程,因此,補(bǔ)鉻時(shí)間長短和上市日齡是影響添加效果的主要因素。
3.3可增強(qiáng)肉雞的抗病能力。提高免疫功能
動(dòng)物的免疫能力在強(qiáng)應(yīng)激狀態(tài)下會(huì)一定程度的降低,而且隨著應(yīng)激時(shí)間的延長,肉雞免疫器官發(fā)育受到阻礙。降低了胸腺、法氏囊和脾臟的相對重量。添加有機(jī)鉻可緩解應(yīng)激,增強(qiáng)機(jī)體的免疫能力,并緩和高溫下肉雞免疫器官的萎縮。羅緒剛等用肉仔雞所做的試驗(yàn)表明,在日糧中添加0.2mg/kg鉻,對肉仔雞的體液免疫功能有改善作用,而對細(xì)胞免疫功能可能無影響。咼于明(1998)報(bào)道,在高溫下補(bǔ)0.4mg/kg有機(jī)鉻顯著提高了肉仔雞抗原注射后4、6d的抗體水平,改善了肉仔雞因高溫而降低的體液免疫水平。陳勇(1999)總結(jié)前人的研究結(jié)果表明,添加有機(jī)鉻可降低肉雞的死亡率,其原因與免疫球蛋白提高有關(guān)。
3.4對肉雞血清生化指標(biāo)的影響
郭艷責(zé)等(1996)報(bào)道,鉻在清除血液葡萄糖、增強(qiáng)機(jī)體耐糖能力和降低血脂及膽固醇方面起著重要的作用。Kim等(1996)發(fā)現(xiàn),肉雞飼料中添加吡啶羧酸鉻可顯著降低血清中膽固醇水平,提高高密度脂蛋白(HDL)水平,而血清中胰島素、葡萄糖、三酰甘油及不飽和脂肪酸濃度不隨鉻量添加而呈線性遞增。Lien等(1999)報(bào)道,飼料中添加吡啶羧酸鉻可顯著提高高密度脂蛋白(HDL)含量,降低極低密度脂蛋白(VLDL)和低密度脂蛋白(LDL)含量,并能顯著降低血清中的尿酸濃度。尿酸是禽類氨基酸代謝的終產(chǎn)物和排泄物質(zhì),血清尿酸濃度可在一定程度上反映出機(jī)體蛋白質(zhì)的代謝狀況。添加鉻能顯著降低血清中尿酸濃度的結(jié)果顯示,鉻能促進(jìn)快速生長的肉雞體組織利用氨基酸合成體蛋白的效率,從而減少氨基酸代謝成尿酸隨尿排出體外的數(shù)量。
4有機(jī)鉻對蛋雞生產(chǎn)性能的影響
4.1提高蛋種雞免疫水平,提高生產(chǎn)性能
蛋(種)母雞日糧中添加有機(jī)鉻可以提高其體液和細(xì)胞免疫功能,楊民紅等對種母雞添加有機(jī)鉻發(fā)現(xiàn)不同水平的有機(jī)鉻添加糧可使海蘭灰種母雞的死淘率降低,這與前人的報(bào)道結(jié)果一致(Glisman,1996;Kim等,1996;Kim等,1997),同時(shí),對于種母雞細(xì)胞免疫影響的研究,發(fā)現(xiàn)補(bǔ)鉻10d和20d,日糧鉻對全血T淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率沒有影響;到30d,日糧中添加0.4~1.0mg/kg的鉻顯著提高了全血T淋巴細(xì)胞的轉(zhuǎn)化率,這似乎說明有機(jī)鉻在動(dòng)物體內(nèi)發(fā)揮功能有一個(gè)累積過程,而且跟添加量也有一定的關(guān)系。大量研究表明,應(yīng)激和疾病增加了鉻的排泄(張敏紅,1998;Anderson,1998).對于處于臨界鉻缺乏的畜禽,應(yīng)激會(huì)增加其鉻缺乏的壓力。羅緒剛等(2002)對熱應(yīng)激產(chǎn)蛋雞日糧添加吡啶羧酸鉻,結(jié)果明顯提高了熱應(yīng)激產(chǎn)蛋雞全血T淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率,這說明,玉米-豆粕型飼用日糧中固有的含鉻量不能滿足產(chǎn)蛋雞達(dá)到最大細(xì)胞免疫對鉻的要求,日糧補(bǔ)充鉻能提高蛋雞的細(xì)胞免疫。詹凱等,2002對30C下27周產(chǎn)蛋雞使用吡啶羧酸鉻10周,發(fā)現(xiàn)在8周的試驗(yàn)期內(nèi),添加量為0.8mg.kg的實(shí)驗(yàn)組比對照組平均產(chǎn)蛋率增加了6.7%。WangLietAl.2002對54周齡的蛋雞添加有機(jī)鉻8周,在5周的試驗(yàn)期內(nèi),添加0.6~1.0mg/kg的實(shí)驗(yàn)組效果最好,相比對照組,產(chǎn)蛋率3.8%,NPU提高26%,料蛋比下降3.4%。由于鉻對蛋雞的影響是一個(gè)累積過程,因此補(bǔ)鉻時(shí)間長短和使用劑量是影響鉻添加效果的主要因素。
4.2鉻對禽蛋組成的影響
補(bǔ)鉻可以改善禽蛋營養(yǎng)成分,有機(jī)鉻可能使禽蛋中鉻濃度顯著升高而使膽固醇水平顯著下降;鉻作為蛋白結(jié)構(gòu)參與蛋白連接,是卵粘蛋白合成所必需的營養(yǎng)素,促進(jìn)陽離子(可能是鎂)轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入雞蛋蛋白,因此,鉻對維持雞蛋蛋白正常生理狀況有重要作用。Anderson等(1989)在種火雞日糧添加鉻,結(jié)果表明補(bǔ)鉻使蛋黃鉻濃度呈線性增加,對蛋白鉻濃度影響較小,蛋黃鉻濃度在濕重和干重時(shí)分別是蛋白的10倍和2~3倍。當(dāng)種雞不添加鉻時(shí),體組織中鉻含量下降。Anderson等(1989)認(rèn)為,產(chǎn)蛋應(yīng)激是引起體組織鉻下降的原因。Page等(1991)給產(chǎn)蛋雞飼喂200ppb吡啶羧酸鉻32周后,血液中膽固醇減少,Nakue等(1997)對青年產(chǎn)蛋雞(22~38周)和成年產(chǎn)蛋雞(75~95周)分別添加0.200和800ppb吡啶羧酸鉻,飼喂200ppb和800ppb的青年種雞的雞蛋中膽固醇水平顯著下降,成年產(chǎn)蛋雞膽固醇有下降的趨勢。
5鉻缺乏及過量對畜禽的影響
5.1缺鉻對畜禽的影響
日糧蛋白質(zhì)及鉻的含量低,或者其它因素影響了鉻的吸收,都會(huì)引起畜禽體內(nèi)缺鉻。缺鉻時(shí),畜禽表現(xiàn)為膽固醇或血糖相對升高,動(dòng)脈粥樣硬化,生長發(fā)育
受阻,生命縮短,營養(yǎng)物質(zhì)(如葡萄糖、脂類、蛋白質(zhì))代謝紊亂。蛋白質(zhì)和血糖代謝紊亂可能是畜禽缺鉻的標(biāo)志。雞缺鉻時(shí),羽毛大量脫落;飼喂缺鉻日糧的種公牛精液質(zhì)量下降,精子畸形率升高。
5.2鉻過量對畜禽的影響
當(dāng)鉻過量時(shí),會(huì)引起中毒。鉻中毒主要受兩個(gè)因素影響:化學(xué)形態(tài)和添加劑量。Cr6+的毒性比Cr2+的毒性強(qiáng)100倍,要嚴(yán)加杜絕。鉻中毒主要是在血液中形成氧化鉻,使血紅蛋白變?yōu)楦哞F血紅蛋白,紅細(xì)胞攜帶氧的初能發(fā)生障礙。血氧含量減少,發(fā)生內(nèi)窒息。雞日糧中添加重鉻酸鉀200mg/kg時(shí),引起雞大批死亡。因此添加鉻除考慮化學(xué)形態(tài)外,還要考慮用量,避免引起中毒。
6總結(jié)和討論
鉻作為動(dòng)物機(jī)體的一種必需微量元素已越來越受到廣泛重視。大量研究結(jié)果表明,它可增強(qiáng)動(dòng)物抗應(yīng)激能力,提高動(dòng)物的生長性能,提高繁殖性能,提高免疫機(jī)能。
目前,有機(jī)鉻對動(dòng)物營養(yǎng)的作用研究還處于起步階段。而且有機(jī)鉻的應(yīng)用效果受諸多因素的影響,但是有機(jī)鉻在家禽生產(chǎn)中的應(yīng)用價(jià)值已得到大多數(shù)試驗(yàn)的肯定。
我們必需注意到,有機(jī)鉻對動(dòng)物的作用機(jī)理是一種慢慢積累的營養(yǎng)途徑,因此,使用的階段同養(yǎng)殖效果表現(xiàn)一般來說是成正相關(guān)的。
同時(shí),我們注意到目前市供有機(jī)鉻產(chǎn)品都是不溶于水的,在動(dòng)物體內(nèi)的吸收效果不理想,Anderson等(1985)報(bào)道,當(dāng)動(dòng)物鉻攝入量低于40ug/d時(shí),鉻的吸收率魚攝入量呈負(fù)相關(guān)。當(dāng)攝入量為10ug/d時(shí),鉻的吸收率為2%;當(dāng)攝入量為40ug/d時(shí),鉻的吸收率僅為0.4~0.5%,這可能與鉻的吸收位點(diǎn)和機(jī)理有關(guān),即作為鉻轉(zhuǎn)運(yùn)重要載體的轉(zhuǎn)鐵蛋白同其他營養(yǎng)素的競爭性吸收。因此,開發(fā)高生物利用度,快速吸收的有機(jī)鉻劑型顯得十分必要,例如,隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展,使用納米包埋技術(shù)處理有機(jī)螯合態(tài)三價(jià)鉻,可以達(dá)到在動(dòng)物的消化道粘膜系統(tǒng)透皮吸收,從而大大改進(jìn)動(dòng)物補(bǔ)鉻的效率,是目前所知的生物有效率最高的鉻源。
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