有机铬在断奶仔猪生产中应用的研究进展
2013-09-25
有机铬在断奶仔猪生产中应用的研究进展

王浩,王晓翠,许丽
  (东北农业大学动物科学技术学院,黑龙江哈尔滨150030)摘要:铬是动物机体必需的微量元素之一,近年来,国内外营养学家展开了大量的研究,尤其在断奶仔猪饲养方面,应用效果较好。作者对有机铬在动物体内吸收、运输及排泄的特点,以及参与糖、脂类及含氮物质代谢的生物学功能进行了介绍;并就其对断奶仔猪生长性能、抗腹泻和免疫功能等方面的影响,以及在断奶仔猪养殖中的应用前景作一综述。

关键词:有机铬、断奶仔猪、应用
中图分类号:S816.72文献标识码:A文章编号:1671-7236(2012)08-0128-04  仔猪早期断奶,在提高母猪繁殖性能的同时也对仔猪自身、环境及营养等方面造成了较大的应激,引起仔猪消化不良、饲料利用率降低、腹泻、抗病力下降,并导致其生长速度减缓。铬作为一种微量过渡金属元素,主要以Cr3+和Cr6+的形式存在,但大多数的Cr6+具有毒性,只有Cr3+才是动物所必需的,也是体内最稳定的形式。在动物营养领域的应用研究起始于20世纪90年代,目前,得出其对动物机体的作用主要体现在作为葡萄糖耐受因子(glucosetolerancefactor,GTF)的重要组成部分,增强胰岛素的活性,调节机体的内分泌和物质代谢(朱莲珍,1994)。研究结果表明,仔猪日粮中合理补充铬可增加机体的抗应激能力,同时也提高采食量和生长速度;但不同形式的铬对断奶仔猪的利用效果影响较大,以有机铬的形式添加效果较好。作者就有机铬在机体内的吸收、代谢的特点、生物学功能及其在断奶仔猪饲养中的应用效果作一综述,旨在为有机铬在断奶仔猪饲养中的应用提供科学依据。
  
1、有机铬在机体内吸收、代谢的特点
  1.1有机铬的吸收特点铬具有很强的形成配位化合物的能力,以有机铬和无机铬两种形式存在,吸收效果与其存在形式及饲料中其他营养成分密切相关;其中有机铬在动物体内的吸收是借助肽或氨基酸的吸收途径,以相对分子质量较低的有机铬配合物形式,通过肠道黏膜而进入到机体内,减少了与其他微量元素的吸收竞争。日粮中的氨基酸、维生素、草酸盐、吡啶羧酸盐和高水平的糖等养分还可提高机体对有机铬的吸收(Mowat等,1997);而无机铬(Cr(NO3)3、Cr2(SO4)3及CrCl3·6H2O)在胃肠道内解离成Cr3+后与碱根作用生成难溶性的聚合物导致其吸收率低(吕宗友等,2011)。因此,有机铬的吸收率远高于无机铬,研究结果证明前者为10%~25%,而后者仅为1%~3%或更低(阳艳林等,2011)。有机铬以有机螯合物的形式存在,具有良好的生物利用率(Lindemann等,2008)。对此,在农业部1126公告《饲料添加剂品种目录》中明确规定,允许在饲料中使用的有机铬源为酵母铬、烟酸铬、蛋氨酸铬、丙酸铬及吡啶甲酸铬5种形式,且都是Cr3+的化合物。

  1.2有机铬的运输及排泄特点在动物体内Cr3+可与运铁蛋白的氨基端结合,由运铁蛋白运往肝脏合成GTF,GTF再进入血液协同胰岛素调节血糖。血液中铬周转代谢较快,进入体内的铬几天内就经尿排出,少量通过粪排出,另外,毛发的脱落也会损失少量铬。尿中排出的铬含量可用于反映机体铬的代谢和消耗,而动物的各种应激导致葡萄糖代谢增加,从而加强体内铬的动员,体内的铬一旦被动员,就不会被重新吸收,只能由尿中排出(Anderson等,1988),因此,尿中的铬含量也与动物的应激强度具有一定相关性。
  
2、有机铬的生物学功能
  有机铬中的Cr3+是GTF的活性组成部分,主要通过GTF的形式协助、增强胰岛素的作用,影响碳水化合物、脂类、蛋白质及核酸等营养物质的代谢,进而提高动物的生长性能、抗应激能力。

  2.1参与糖代谢研究结果表明,Cr3+通过激活胰岛素与细胞膜之间的二硫键,增强胰岛素与特异性受体的结合力,进而增强胰岛素的敏感性,加快血液中葡萄糖的清除率(黄志坚等,2002;Kegley等,2000),降低血糖的水平(王敏奇等,2009)。郭时金等(2010)在日粮中添加0.2mg/kg甲基吡啶铬对猪葡萄糖代谢的影响,结果发现,葡萄糖的消失率提高,半衰期缩短,并提高了组织对胰岛素的敏感性。当畜禽采食富含有机铬的饲料后,增强了胰岛素的功能,加快了血液中葡萄糖的迁移速率,即可快速被组织利用;但铬并不能取代胰岛素,只能使引起相同生理反应所需的胰岛素量减少。

  2.2参与脂类代谢在饲料中合理添加有机铬可降低血清总胆固醇和甘油三酯的含量。目前研究得出以下2种调节代谢机制:①Cr3+增强胰岛素的活性,通过增加低密度脂蛋白(LDL)受体数量,与血浆中的LDL形成LDL-受体复合物,通过胞饮作用进入细胞内使LDL降解,水解形成的胆固醇则对胞内胆固醇含量进行调节,从而改善高血脂的状况(康忠汉等,1995;周顺伍,1999);②Cr3+加强胆固醇脂酰基转移酶(LCAT)和脂蛋白酶(LPL)的活性,LCAT以高密度脂蛋白(HDL)为运载底物将游离胆固醇分子转化为胆固醇参与肝脏代谢,并通过增强LCAT活性诱发血液中的HDL增多(袁林泉,1994);HDL通过胆固醇的逆向转运,把外周组织中衰老细胞膜上及血浆中的胆固醇运回肝脏代谢,降低血液中胆固醇的含量(周顺伍,1999);脂蛋白酶则会影响脂蛋白的分解,起到维持血液中胆固醇平衡的作用。Kim等(2010)研究结果发现,在猪高脂日粮中添加1000或2000μg/kg(以铬计)吡啶羧酸铬均能减弱高脂日粮对体脂沉积的影响,这在去势公猪上表现的更加明显。

  2.3参与含氮物质的合成铬对氨基酸的作用主要是促进氨基酸进入细胞,增强肌细胞对亮氨酸、胱氨酸、丝氨酸、蛋氨酸等氨基酸和葡萄糖的摄取,进而促进机体对蛋白质的合成代谢。孙晓刚(2002)在日粮中添加烟酸铬,结果显示谷丙转氨酶(ALT/GPT)和谷草转氨酶(AST/GOT)的活性显著降低,并减少了氮的损失,显著提高肌肉蛋白质的含量;此外,进入细胞的氨基酸,还参与核酸的稳定和完善过程,进而影响核蛋白(Werser等,1969)、RNA(Okada等,1983)的合成,保护RNA免受热变性,维持核酸的结构(Okada等,1981)。
  
3、有机铬在断奶仔猪生产中的应用效果
  3.1提高采食量及平均日增重,改善生长性能相对于育肥猪而言,断奶仔猪因其特殊的生理阶段,营养物质在体内的代谢及自身物质的合成要弱。而Cr3+作为GTF的活性成分与胰岛素在生理功能方面发挥生理协同作用,参与物质的代谢,促进肌肉、肝脏及脂肪组织中的同化作用,抑制异化作用,增强了蛋白质合成,提高养分吸收率和沉淀率。研究结果表明,在日粮中合理补充有机铬可以降低断奶仔猪造成的不良影响,改善动物生产性能(Bunting等,2000;Lee等,2000)。孙鎏国等(2002)试验结果表明,在断奶仔猪日粮中添加吡啶甲酸铬可提高平均日增重,且在一定范围内(5~10mg/kg)与饲喂剂量呈正相关。赵有红等(2007)在断奶仔猪日粮中分别添加0、100、150、200μg/kg烟酸铬(以Cr3+计),结果显示,与对照组相比日增重分别提高8.2%、9.2%、8.2%,料重比分别提高了8.1%、9.2%、8.1%。万成亿等(2009)在断奶仔猪日粮中添加烟酸铬200μg/kg(以Cr3+计),结果表明,日增重提高8.2%,料重比提高8.1%。此外,闫祥洲等(2005)给平均体重为9.16kg的健康断奶仔猪饲喂含酵母铬200μg/kg(以Cr3+计)的仔猪料,可显著提高平均日增重,并有提高平均日采食量的趋势。范明东等(2010)给28日龄断奶仔猪饲喂添加200μg/kg(以铬计)有机铬的日粮,结果发现仔猪血清中葡萄糖水平降低,且采食量增加。聂红岩等(2008)在仔猪日粮中添加200mg/kg酵母铬,结果表明,与对照组相比显著降低血清中葡萄糖(GLU)的含量;其原因可能是铬增强了仔猪对葡萄糖的耐受量,刺激组织对葡萄糖的摄取,加快血液中葡萄糖的清除速率,降低血液中的葡萄糖水平,从而使仔猪采食量增加。但Lien等(2005)研究结果发现,有机铬对断奶仔猪生产性能无显著影响,这可能与仔猪机体铬含量、铬的添加形式和水平、日粮氨基酸及其他营养素水平有关。

  3.2有效降低腹泻率孙鎏国等(2002)在断奶仔猪日粮中添加吡啶甲酸铬,显著降低腹泻率。冯涛等(2003)对5周断奶的仔猪饲喂有机铬制剂,可大幅度地降低腹泻,有利于断奶仔猪的健康。根据以上两个试验,不难看出在断奶仔猪日粮中添加有机铬,可降低仔猪的腹泻率,其原因主要还是Cr3+作为胰岛素的协同因子,通过调节糖类的代谢进而影响脂类、含氮物质的合成,使仔猪对断奶后饲料适应的时间缩短,减少新饲料对断奶后仔猪的应激影响,提高仔猪抗腹泻能力。此外,体内铬的变化不仅影响机体本身,还会影响断奶仔猪消化道内微生物的增殖,减少一些致病菌毒素的产生,从病原因素上减少了腹泻发生的几率。

  3.3增强仔猪的免疫功能,提高抵抗力大量的试验研究结果发现,有机铬可增强机体免疫应答的反应能力(Kegley等,1996),尤其在动物处于应激状态时,作用效果更加明显,从而减少抗生素的使用。Heugean等(1997)在21日龄断奶仔猪日粮中添加200μg/kg(以铬元素计)铬化合物,结果显示,甲基吡啶铬可以增加淋巴细胞转化率,烟酸铬可以提高红细胞抗体效价。Lee等(1997)将甲基吡啶铬(铬元素为400μg/kg)添加到仔猪日粮中,发现可提高4周龄断奶仔猪的免疫机能,有机铬提高了仔猪伪狂犬病病毒抗体的效价,同时协同植物凝集素(PHA)刺激淋巴细胞增殖及提高血液中IgG和IgM含量。Lien等(2005)在断奶仔猪日粮中添加0.20mg/kg丙酸铬研究对仔猪免疫功能的影响,结果显示,添加有机铬提高了血清抗体滴度,在大肠杆菌脂多糖应激后提高了血清中白细胞、免疫球蛋白的水平。马秀亮等(2006)在日粮中补充200mg/kg吡啶甲酸铬(日粮中铬的测定值为374μg/kg)使仔猪血清中的球蛋白浓度提高,缓解断奶仔猪的应激,纠正体内代谢紊乱,有助于提高体液免疫能力,这与Lee等(2000)的研究结果是一致的。Van等(2002)在母猪日粮中添加200μg/L有机铬,结果显示,乳汁中免疫球蛋白的含量显著增加,并增强了仔猪抵抗力。通过以上研究结果可以看出,合理的补充有机铬可提高断奶仔猪免疫能力,提高抵抗力。同时,皮质醇是一种抑制机体生长和免疫功能的类固醇激素,使免疫系统受到抑制。Kim等(2009)在断奶仔猪日粮中添加1000或2000μg/kg(以铬计)吡啶甲酸铬,结果显示,在高温环境下仔猪的血浆皮质醇浓度减少;此后,Kim等(2010)研究结果发现,高浓度吡啶羧酸铬能够抑制肾上腺皮质细胞合成皮质醇;而接下来的研究却显示了不同的结果,Kim等(2010)对体重为26kg的猪注射内毒素进行免疫应激试验,同时,补充1000或2000μg/kg(以铬计)吡啶甲酸铬,结果显示,血浆皮质醇浓度增加,补充吡啶甲酸铬未能改善免疫应激对猪产生的影响。
  
4、有机铬在断奶仔猪生产中的应用前景
  断奶后的仔猪面临着饲喂形式、营养及外界环境等变化所产生的应激,是猪生长及养猪生产的一个重要时期。合理应对可减少对仔猪生产性能的影响,避免畜牧业主遭受经济损失。铬作为畜禽生长必需的微量矿物元素之一,在断奶应激状态下合理补充铬,对仔猪而言可在很多方面减少应激对仔猪生产性能的影响,提高经济效益:①补充有机铬可保护仔猪不致于因应激而过多的损失锌、铜、铁和锰等微量元素;②铬通过改善机体内糖类、脂类的代谢而减少了断奶仔猪的应激反应,提高了仔猪的生长速度;并通过促进免疫球蛋白的产生显著增强免疫力,提高仔猪对断奶应激的抵抗能力,有助于克服抗生素滥用的现象,从根本上改善畜产品的安全性;③从经济角度上分析,根据美国、加拿大和澳大利亚等畜牧业发达的国家,使用有机铬所带来的经济效益分析得出,应用有机铬的投入与产出比在1∶3左右(邝声耀等,2011)。到目前为止,铬作为一种必需微量矿物元素在仔猪断奶饲养阶段的应用受到更多关注,将会给养猪业带来可观的经济效益。
 
 参考文献:37篇(略)
  【本文刊登于《中国畜牧兽医》,2012(8):128-131】
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