唐海燕，肖清貴，徐紅彬，張 懿（1.中國科學(xué)院過程工程研究所，北京100190；2.濕法冶金清潔生產(chǎn)技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室，北京100190；3.中國科學(xué)院綠色過程與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100190；4.中國科學(xué)院大學(xué)，北京100190）

有機(jī)鉻營養(yǎng)生物學(xué)研究進(jìn)展

唐海燕1，2，3，4，肖清貴1，2，3，*，徐紅彬1，2，3，張 懿1，2，3
（1.中國科學(xué)院過程工程研究所，北京100190；2.濕法冶金清潔生產(chǎn)技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室，北京100190；3.中國科學(xué)院綠色過程與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100190；4.中國科學(xué)院大學(xué)，北京100190）

三價(jià)鉻是人和動(dòng)物體必需的微量元素之一，對(duì)機(jī)體維持正常的生理機(jī)能有重要的作用。三價(jià)鉻產(chǎn)品分為無機(jī)和有機(jī)兩大類，與無機(jī)鉻相比，有機(jī)鉻的吸收率及生物活性均有明顯的提高。本文對(duì)有機(jī)鉻的理化特性，在動(dòng)物體內(nèi)的分布、吸收、運(yùn)輸、貯存與排泄，在人體健康與保健，動(dòng)物生長，生產(chǎn)性能上的作用，以及有機(jī)鉻的安全性等營養(yǎng)生物學(xué)方面的研究進(jìn)行了綜合闡述，并對(duì)其應(yīng)用前景及發(fā)展方向提出了展望。

有機(jī)鉻，營養(yǎng)，生物學(xué)

自1797年法國化學(xué)家Vauquelin發(fā)現(xiàn)金屬鉻后，它的生物化學(xué)研究一直存在著爭議。鉻在自然界中主要以0、+2、+3及+6價(jià)存在。六價(jià)鉻Cr（VI）在體內(nèi)會(huì)引起氧化應(yīng)激、DNA損害、細(xì)胞凋亡、基因突變[1]，并且具有致癌性和致突變作用[2]，所以鉻一直被認(rèn)為是有毒有害元素。直到20世紀(jì)50年代，Mertz和Schwartz提出三價(jià)鉻是葡萄糖耐量因子（GTF）的活性成分[3]，才提出三價(jià)鉻是動(dòng)物體必需的微量元素。隨后的研究表明三價(jià)鉻是人和動(dòng)物體必需的微量元素之一。作為GTF的活性成分，三價(jià)鉻通過增強(qiáng)胰島素的作用，進(jìn)而影響機(jī)體內(nèi)糖類、脂類、礦物代謝以及蛋白質(zhì)和核酸的合成，從而影響人和動(dòng)物體的健康，并改善畜禽的生長、繁殖及免疫性能。

自認(rèn)識(shí)到三價(jià)鉻的生物活性后，多種形式的三價(jià)鉻產(chǎn)品被用作添加劑應(yīng)用于食品、飼料以及醫(yī)藥保健品行業(yè)。三價(jià)鉻產(chǎn)品可分為無機(jī)和有機(jī)兩大類，無機(jī)鉻產(chǎn)品種類較多，但是它們有吸收率低、生物活性低的缺點(diǎn)，而有機(jī)的三價(jià)鉻配合物是最有效的，生物學(xué)利用率也最高。有機(jī)鉻以其低毒、高吸收和高生物活性而逐漸成為用于動(dòng)物生產(chǎn)的唯一鉻源[4]。

1 有機(jī)鉻的理化性質(zhì)

鉻是一種過渡金屬，其三價(jià)離子Cr3+是最穩(wěn)定的，毒性小，生物活性高，是人和動(dòng)物體所必需的。Cr3+具有d3的電子結(jié)構(gòu)，且其配合物基本上都是八面體配位的。它一般與含氧、氮的配體絡(luò)合。Cr3+本身是紫色離子，而其化合物多呈綠色或紫色。目前有機(jī)鉻產(chǎn)品主要有吡啶羧酸鉻、煙酸鉻、酵母鉻以及氨基酸鉻等種類。

吡啶羧酸鉻又稱為吡啶甲酸鉻、皮考啉酸鉻，分子量418.33，鉻含量為12.43%。吡啶羧酸鉻為紫紅色結(jié)晶性細(xì)小粉末，流動(dòng)性良好，常溫下穩(wěn)定，微溶于水，不溶于乙醇。吡啶羧酸鉻是目前使用最廣泛的飼料添加劑。國內(nèi)外對(duì)其合成方法、作用以及應(yīng)用的研究也最深入的。煙酸鉻，常溫下穩(wěn)定，是煙灰色細(xì)小粉末，不溶于水及乙醇，也是較常用的飼料添加劑。氨基酸鉻螯合物種類也很多，但是被我國農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)的可作為飼料添加劑的僅有蛋氨酸鉻（農(nóng)業(yè)部公告1126號(hào)）。蛋氨酸鉻，分子量為496.6，鉻含量為10.47%，紫紅色結(jié)晶性粉末，微溶于水、乙醇。酵母鉻又稱為富鉻酵母或高鉻酵母，是通過微生物發(fā)酵方法制備的，具有生物活性高、毒性小等特點(diǎn)。目前制備的富鉻酵母的鉻含量偏低，一般在500～2000μg/g之間。

2 三價(jià)鉻營養(yǎng)研究歷史

1955年Mertz等[5]給大鼠喂食釀母（torula yeast，一種不會(huì)引起酒精發(fā)酵的酵母菌）后，其葡萄糖耐量顯著降低，隨后對(duì)這些大鼠喂食啤酒酵母后糖耐量恢復(fù)，他們假定啤酒酵母中存在一種新的營養(yǎng)素，并將其命名為葡萄糖耐量因子[6]。1959年，Schwartz和Mertz[3]證實(shí)Cr3+是GTF的活性成分。1976年，Toepfer和Mertz等[7]從酵母中分離并合成出具有生物活性的GTF，并證實(shí)其分子中含鉻、煙酸、甘氨酸、谷氨酸和半胱氨酸。次年，Anderson等[8]認(rèn)為，鉻通過增強(qiáng)胰島素敏感性從而發(fā)揮其生理作用。20世紀(jì)70年代開始了將三價(jià)鉻應(yīng)用于家畜的研究，并于90年代實(shí)際應(yīng)用于家畜養(yǎng)殖中[9]。

1977年，Jeejeebhoy等[10]首先在一位全腸外營養(yǎng)5年的女性身上研究了三價(jià)鉻對(duì)人體的作用，從而開始了三價(jià)鉻在人體營養(yǎng)學(xué)方面的研究。1989年，Evans[11]首次報(bào)道了吡啶羧酸鉻對(duì)人體健康有利。1997年Vincent等[12]從豬腎中分離得到一種天然低分子量寡聚肽鉻（LMWCr），并認(rèn)為其是哺乳動(dòng)物體內(nèi)鉻的活性形式。因?yàn)榕c鈣調(diào)蛋白結(jié)構(gòu)相似，LMWCr又被稱為鉻調(diào)蛋白，其分子量為1500u，是一種多核配位化合物，由甘氨酸、谷氨酸、半胱氨酸、天冬氨酸鹽與四個(gè)三價(jià)鉻離子配位形成。迄今，LMWCr已從兔肝、牛肝、牛初乳、老鼠肺及狗肝中分離得到，且其在脾、腸、睪丸和腦組織中也有分布[13]。2000年，Vincent等[14]從分子水平上闡述了三價(jià)鉻的作用機(jī)理。LMWCr可能通過參與胰島素的信號(hào)的自放大功能而起作用。

3 有機(jī)鉻的分布、吸收、運(yùn)輸與排泄

3.1 有機(jī)鉻的分布與吸收

三價(jià)鉻在肝和腎臟中的含量最高，其次是脾臟、肌肉組織等，心臟、胰腺、肺、骨骼以及大腦組織中都有鉻的分布[15]。Hepburn等[16]的研究表明給雄性SD大鼠喂食吡啶羧酸鉻2周后，三價(jià)鉻的含量順序?yàn)椋焊闻K＞腎臟＞血液＞脂肪＞脾＞睪丸＞心臟＞胰腺＞肌肉。

不同三價(jià)鉻產(chǎn)品的吸收率不同，無機(jī)三價(jià)鉻化合物吸收率較低，約為0.4%～1.1%[15]，有機(jī)鉻的吸收率較高（＞2%），DiSilvestro[17]以及Anderson等[18]的研究均表明有機(jī)鉻的吸收率遠(yuǎn)高于無機(jī)鉻。三價(jià)鉻的吸收率還與攝入量成反比，若每日攝入10μg，吸收率為2%，而攝入40μg，吸收率就降至0.5%以下[19]。

三價(jià)鉻主要是通過腸粘膜吸收進(jìn)入血液的。小腸的中段是吸收三價(jià)鉻最活躍的地方，其次是回腸及十二指腸[20]。研究發(fā)現(xiàn)淀粉[21]、維生素C[22]、草酸鹽[20]以及一些藥物如阿司匹林等[23]均可增加三價(jià)鉻的吸收；而鋅、釩、鐵等礦物離子[24]以及抗酸劑[25]則會(huì)降低鉻的吸收。某些氨基酸在小腸的pH下能夠抑制三價(jià)鉻的沉淀，從而促進(jìn)三價(jià)鉻的吸收[26]。

3.2 有機(jī)鉻的運(yùn)輸與排泄

有機(jī)鉻在體內(nèi)是通過轉(zhuǎn)鐵蛋白進(jìn)行運(yùn)輸?shù)?，三價(jià)鉻連接在轉(zhuǎn)鐵蛋白的B端，而酪氨酸是鉻與轉(zhuǎn)鐵蛋白最合適的連接配體[27]。

有機(jī)鉻被吸收后，約有80%經(jīng)腎臟過濾，以尿液的形式排出體外[28]，還有一小部分通過毛發(fā)、汗腺以及膽汁排出[29]。鉻的排出量還與攝入的三價(jià)鉻的形式有關(guān)[30]。

4 有機(jī)鉻在人體健康及保健中的應(yīng)用

4.1 有機(jī)鉻與糖尿病

有機(jī)鉻可以增強(qiáng)組織細(xì)胞膜對(duì)胰島素的敏感性，改善葡萄糖耐受不良，對(duì)II型、妊娠期及某些特殊類型糖尿病均具有良好的防治作用，而且能夠改善機(jī)體的葡萄糖耐量。Anderson等[31]指出補(bǔ)充有機(jī)鉻是防治II型糖尿病的有效手段。Jovanovic等[32]對(duì)30名患有妊娠期糖尿病的婦女進(jìn)行安慰劑對(duì)照研究，分別給她們補(bǔ)充吡啶羧酸鉻產(chǎn)品（4μg/kg）及安慰劑（8μg/kg），結(jié)果表明吡啶羧酸鉻產(chǎn)品能顯著地降低空腹血糖水平，其效果優(yōu)于安慰劑。Ravina等[33]給類固醇誘導(dǎo)性糖尿病患者補(bǔ)充劑量為600μg/d的吡啶羧酸鉻產(chǎn)品，研究發(fā)現(xiàn)這些患者的空腹血糖水平由250mg/dL降低為150mg/dL，而患者的降糖藥用量也相應(yīng)地較少了50%，說明有機(jī)鉻對(duì)特殊類型糖尿病如類固醇誘導(dǎo)性糖尿病具有很好的治療作用。大量臨床研究都表明補(bǔ)充有機(jī)鉻產(chǎn)品有利于糖尿病的防治及胰島功能的改善[34]。

4.2 有機(jī)鉻與心血管疾病

有機(jī)鉻的攝入對(duì)心血管疾病也有很大的影響。Davies等[35]研究了40872名患者的毛發(fā)、汗水以及血液中三價(jià)鉻含量隨年齡的變化關(guān)系，結(jié)果表明三價(jià)鉻的濃度隨年齡的增長而降低，而三價(jià)鉻濃度的降低會(huì)增加心血管疾病的發(fā)病率及死亡率。Vrtovec等[36]研究表明補(bǔ)充有機(jī)鉻可以縮短QTc間期，而QTc間期是反應(yīng)心臟去極化和復(fù)極作用的指標(biāo)，QTc間期縮短表示心臟復(fù)極加快，反應(yīng)了心電功能增強(qiáng)，說明補(bǔ)充三價(jià)鉻能夠降低糖尿病人患心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)。Rajpathak[37]及Guallar等[38]的研究都表明適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)充有機(jī)鉻對(duì)于糖尿病及心血管疾病的防治都有很重要的作用。

4.3 有機(jī)鉻與抑郁癥

有機(jī)鉻對(duì)其他疾病，尤其是精神方面的疾病如抑郁癥的影響一直是研究的興趣所在。抑郁癥與胰島素抵抗有關(guān)，胰島素的敏感性增加后會(huì)增強(qiáng)神經(jīng)中樞去甲腎上腺素及血清素的活性。三價(jià)鉻能夠引起后腦5-羥色胺受體的衰減調(diào)節(jié)，進(jìn)而增強(qiáng)胰島素的敏感性，減輕抑郁癥狀[39]。Davidson等[40]的研究表明有機(jī)鉻對(duì)于非典型性抑郁癥有良好的治療效果，且70%的患者都沒有出現(xiàn)副作用。Docherty等[41]指出有機(jī)鉻的作用主要是調(diào)節(jié)抑郁癥患者的食欲，進(jìn)而減輕抑郁，并指出600μg/d的鉻攝入量有利于減輕抑郁癥狀。

4.4 有機(jī)鉻與體重及體型

肥胖不僅影響形體美，而且給生活帶來不便，更重要是容易引起多種并發(fā)癥，加速衰老和死亡，肥胖還會(huì)增加II型糖尿病、高血壓及心血管疾病的發(fā)生。目前全球肥胖的問題日趨嚴(yán)重，減肥食品及藥物的研究勢在必行。多項(xiàng)研究都表明有機(jī)鉻產(chǎn)品能夠顯著地減輕身體的脂肪重量，增加肌肉重量，對(duì)減肥塑型有良好的促進(jìn)作用[42]。有機(jī)鉻的攝入不僅對(duì)糖尿病人的肥胖癥有效，對(duì)正常人甚至運(yùn)動(dòng)員體重及體型的保持也是有效的[43-44]。2003年，有機(jī)鉻產(chǎn)品作為減肥塑型劑在美國的銷售量達(dá)到了1億美元，占微量元素產(chǎn)品銷售量的6%，是微量元素中的第二位，僅次于鈣產(chǎn)品。

5 有機(jī)鉻在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用

5.1 有機(jī)鉻對(duì)動(dòng)物生長性能的影響

有機(jī)鉻產(chǎn)品對(duì)動(dòng)物的生長性能有顯著地效果，但受多種因素的影響，包括飼養(yǎng)條件、日糧組成以及生長環(huán)境等等。

Sahin等[45]研究了有機(jī)鉻對(duì)鵪鶉生長性能的影響。他們?cè)诋a(chǎn)卵期日本鵪鶉的日糧中添加吡啶羧酸鉻，添加量為200、400、800、1200μg Cr/kg日糧。結(jié)果表明，隨著日糧中有機(jī)鉻含量的增加，鵪鶉體重、進(jìn)食量、產(chǎn)蛋率以及飼料報(bào)酬都呈線性增加。鵪鶉蛋大小隨有機(jī)鉻添加量的增加而減小，但鵪鶉蛋的重量、蛋殼重量及厚度、蛋白及蛋黃的各項(xiàng)指標(biāo)都呈線性提高。所有這些都表明補(bǔ)充有機(jī)鉻能提高鵪鶉的生長性能、產(chǎn)蛋率及蛋的品質(zhì)。Zha等[46]對(duì)日糧中添加有機(jī)鉻納米粒對(duì)SD大鼠生長性能的影響進(jìn)行了研究。結(jié)果表明添加有機(jī)鉻對(duì)大鼠生長性能及體型具有良好的效果。

有機(jī)鉻具有改善動(dòng)物生長性能及飼料利用率的原因是：三價(jià)鉻可與胰島素發(fā)生協(xié)同作用，參與動(dòng)物體內(nèi)的物質(zhì)代謝，促進(jìn)肌肉、肝臟和脂肪等組織中的同化作用，抑制異化作用，增強(qiáng)蛋白質(zhì)的合成。同時(shí)降低血液中膽固醇的含量，從而提高養(yǎng)分吸收率和沉淀率。

5.2 有機(jī)鉻對(duì)動(dòng)物肉質(zhì)的影響

優(yōu)良的胴體品質(zhì)及肉質(zhì)是動(dòng)物生產(chǎn)的目標(biāo)。上世紀(jì)90年代開始，動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)家就發(fā)現(xiàn)有機(jī)鉻具有提高胴體品質(zhì)及肉質(zhì)的功效。

Lein等[47]認(rèn)為，在日糧中添加吡啶羧酸鉻，特別是鉻攝入量為50μg/kg日糧時(shí)能夠抑制動(dòng)物前成脂肪細(xì)胞的增殖分化，從而影響動(dòng)物肉質(zhì)。許云賀等[48]將18頭70kg左右的杜長大三元雜交豬隨機(jī)分為兩組，分別喂養(yǎng)基礎(chǔ)日糧和實(shí)驗(yàn)日糧，實(shí)驗(yàn)日糧為基礎(chǔ)日糧中添加吡啶羧酸鉻，鉻添加量為200μg/kg日糧。研究結(jié)果表明，吡啶羧酸鉻能顯著提高肌肉組織中H-FABP（心臟型脂肪酸結(jié)合蛋白）基因表達(dá)量，減少血清游離脂肪酸含量，改善肉質(zhì)。

5.3 有機(jī)鉻對(duì)動(dòng)物免疫能力的影響

有機(jī)鉻能夠調(diào)節(jié)體液pH，維持血液中膽固醇平衡和滲透壓的穩(wěn)定，從而確保細(xì)胞膜、酶系統(tǒng)和激素功能的正常功能。鉻能夠調(diào)節(jié)免疫響應(yīng)，對(duì)T、B淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞以及細(xì)胞活素均有重要的影響[49]。大量研究報(bào)道，動(dòng)物日糧中補(bǔ)充有機(jī)鉻有助于改善其免疫機(jī)能[50]。

有機(jī)鉻改善動(dòng)物免疫性能的機(jī)制目前還不明確，其作用可能是通過提高疫苗的免疫效果，或通過降低血液中皮質(zhì)醇的濃度等來提高動(dòng)物機(jī)體的免疫能力[49]。

5.4 有機(jī)鉻的抗應(yīng)激作用

動(dòng)物機(jī)體在受到體內(nèi)及外界環(huán)境變化刺激時(shí)會(huì)產(chǎn)生一種適應(yīng)性反應(yīng)，這種反應(yīng)稱為應(yīng)激反應(yīng)。應(yīng)激反應(yīng)受多種因素影響，包括內(nèi)在的遺傳因素、生產(chǎn)繁殖因素、外界環(huán)境因素等?，F(xiàn)代規(guī)模化和集約化養(yǎng)殖生產(chǎn)存在中多種應(yīng)激源，這些應(yīng)激源會(huì)刺激動(dòng)物體并對(duì)其機(jī)體產(chǎn)生危害，造成不同程度的經(jīng)濟(jì)損失。所以在養(yǎng)殖過程中需要采取措施，減少或避免應(yīng)激反應(yīng)的發(fā)生，補(bǔ)充有機(jī)鉻是一種非常有效方法。補(bǔ)充有機(jī)鉻可以動(dòng)物減少應(yīng)激反應(yīng)，促進(jìn)其生長。

Samanta等[51]給肉用仔雞喂食0、0.5、1mg Cr/kg日糧的吡啶羧酸鉻，結(jié)果表明空白組血液中皮質(zhì)醇含量增加了2.3%，而喂食有機(jī)鉻的兩組血液中皮質(zhì)醇含量分別降低7.6%（0.5mg Cr）及14.3%（1mg Cr），從而減輕熱應(yīng)激反應(yīng)，提高肉雞的生長性能。Sundaram等[52]的研究表明有機(jī)鉻能夠減輕大鼠由高血糖引起的氧化應(yīng)激。

5.5 有機(jī)鉻對(duì)動(dòng)物繁殖性能的影響

動(dòng)物繁殖性能的高低是畜牧生產(chǎn)中一個(gè)非常重要的指標(biāo)。日糧中添加有機(jī)鉻產(chǎn)品能夠提高產(chǎn)仔率及配種率，而且還能提高新生及斷奶后動(dòng)物的成活率[53]。

黎雄才等[54]研究了有機(jī)鉻對(duì)SPF級(jí)新西蘭兔繁殖性能的影響。結(jié)果表明日糧中添加有機(jī)鉻可以提高新西蘭兔的繁殖能力，提高仔兔的成活率。初生窩重、斷奶仔數(shù)、斷奶窩重和斷奶成活率均隨著三價(jià)鉻的添加量呈線性增高趨勢，至0.4mg/kg日糧時(shí)達(dá)到最大值，再增加有機(jī)鉻的添加量，各項(xiàng)數(shù)據(jù)沒有明顯提高。Lindemann等[55]在研究有機(jī)鉻對(duì)母豬繁殖性能影響的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，有機(jī)鉻在增強(qiáng)胰島素功能影響糖脂代謝的同時(shí)，還能進(jìn)一步影響下丘腦-垂體-卵巢分泌軸，促進(jìn)黃體生成素（LH，促性腺激素的一種）釋放，提高血液中LH濃度，LH又作用于母豬卵巢，促進(jìn)卵泡發(fā)育成熟并排卵，從而增加產(chǎn)仔率。

由此可見，在發(fā)情周期和妊娠期給動(dòng)物喂食含有機(jī)鉻的日糧，不僅能夠增加產(chǎn)仔率、成活率，還能提高初生及斷奶后個(gè)體質(zhì)量，對(duì)動(dòng)物的繁殖性能的提高具有顯著的正效應(yīng)[56]。

6 有機(jī)鉻使用的安全性

1995年，Stearns等[57]首次報(bào)道了吡啶羧酸鉻的危害，其研究發(fā)現(xiàn)吡啶羧酸鉻會(huì)對(duì)中國倉鼠卵巢細(xì)胞的染色體造成損傷。隨后，又有大量報(bào)道吡啶羧酸鉻是有毒的。目前對(duì)有機(jī)鉻安全性的評(píng)價(jià)主要集中在吡啶羧酸鉻。雖然大量研究表明，補(bǔ)充吡啶羧酸鉻對(duì)生物體是有利的，但仍有文獻(xiàn)報(bào)道吡啶羧酸鉻是有毒的。研究發(fā)現(xiàn)吡啶羧酸鉻具有致突變性[58]，會(huì)破壞損傷DNA[59]，造成不孕[60]，影響視力[61]，還會(huì)導(dǎo)致淋巴細(xì)胞的胞質(zhì)自切[62]及凋亡[63]。

但是另有許多研究表明，吡啶羧酸鉻的使用并不存在明顯的危害[64-70]。吡啶羧酸鉻安全性研究存在爭議可能與其添加量、使用方式和研究方法等因素有關(guān)。目前一般認(rèn)為在適度的劑量下，吡啶羧酸鉻是安全的。

對(duì)于其他有機(jī)鉻的安全性也有相關(guān)的研究。Staniek等[71]對(duì)丙酸鉻的經(jīng)口急性毒性，基因毒性以及生殖毒性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明丙酸鉻的經(jīng)口半數(shù)致死量大于2000 mg/kg體重，不會(huì)造成大鼠遺傳性質(zhì)的改變，沒有基因毒性[72]及生殖毒性[73]。喬李娜等[74]對(duì)蘇氨酸鉻的安全性進(jìn)行了初步評(píng)估，結(jié)果表明蘇氨酸鉻對(duì)SD大鼠的臟器沒有明顯的損傷，它的使用是安全無毒的。

7 展望

三價(jià)鉻是人和動(dòng)物體必需的微量元素，有機(jī)鉻作為三價(jià)鉻產(chǎn)品的一種對(duì)機(jī)體糖、脂肪、礦物質(zhì)代謝以及蛋白質(zhì)和核酸的合成均具有重要的作用。動(dòng)物日糧中添加有機(jī)鉻，能夠促進(jìn)生長，改善胴體品質(zhì)及肉質(zhì)，增強(qiáng)免疫、繁殖能力，提高抗應(yīng)激能力。隨著人民生活水平及品質(zhì)要求的提高，有機(jī)鉻的使用無疑會(huì)為畜牧業(yè)及畜禽養(yǎng)殖業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)它對(duì)人體健康及保健也有著非常重要的作用，能為醫(yī)藥及食品行業(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。

目前，雖然國內(nèi)外對(duì)于有機(jī)鉻在人和動(dòng)物體內(nèi)的營養(yǎng)作用、生理生化方面的研究都取得了一定的進(jìn)展，但是對(duì)于添加有機(jī)鉻產(chǎn)品的效果還沒有形成一致的認(rèn)識(shí)，尤其是對(duì)吡啶羧酸鉻的作用存在很大的爭議，因此，新型具有生物活性有機(jī)鉻產(chǎn)品，如氨基酸鉻以及中藥活性成分與鉻的配合物[75]的合成及性能研究工作是非常有必要的。有機(jī)鉻的作用機(jī)制，不同有機(jī)鉻產(chǎn)品對(duì)不同動(dòng)物甚至人體在不同生長階段的影響都需要我們更加全面深入地研究探討。相信隨著研究工作的不斷深入，有機(jī)的三價(jià)鉻產(chǎn)品將會(huì)成為極有前景的食品、飼料及醫(yī)藥營養(yǎng)添加劑。

[1]Xie H，Wise SS，Holmes，AL，et al.Carcinogenic lead chromate induces DNA double-strand breaks in human lung cells[J].Mut Res，2005，586（2）：160-172.

[2]Bagchi D，Stohs SJ，Downs BW，et al.Cytotoxicity and oxidative mechanisms of different forms of chromium[J].Tocicology，2002，180（1）：5-22.

[3]Schwarz K，Mertz W.Chromium（III）and the glucose tolerance factor[J].Arch Biochem Biophys，1959，85（1）：292-295.

[4]唐利華，方熱軍.有機(jī)鉻的營養(yǎng)與生理作用研究進(jìn)展[J].動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)報(bào)，2010，22（5）：1186-1191.

[5]Mertz W，Schwarz K.Impaired intravenous glucose tolerance as an early sign of dietary necrotic liver degenerateion[J].Arch Biochem Biophys，1955，58（2）：504-506.

[6]Schwarz K，Mertz W.A glucose tolerance factor and its differentiation from factor 3[J].Arch Biochem Biophys，1957，72（2）：515-518.

[7]Toepfer EW，Mertz W，Polansky MM，et al.Preparation of chromium-containing material of glucose tolerance factor activity from brewer’s yeast extracts and by synthesis[J].J Agric Food Chem，1976，25（1）：162-166.

[8]Anderson RA，Mertz W.Glucose tolerance factor：an essential dietary agent[J].Trends Biochem Sci，1977，2（12）：277-279.

[9]Vincent JB.The nutritional biochemistry of chromium（III）[M].Oxford：Elsevier Press，2007：85.

[10]Jeejeebhoy KN，Chu RC，Marliss EB，et al.Chromium deficiency，glucose intolerance，and neuropathy reversed by chromium supplementation，in a patient receiving long-term total parenteral nutrition[J].Am J Clin Nutr，1977，30：531-538.

[11]Evans GW.The effect of chromium picolinate on insulin controlled parameters in humans[J].Int J Biosocial Med Res，1989，11：163-180.

[12]Davis CM，Vincent JB.Isolation and characterization of a biologically active chromium oligopeptide from bovine liver[J]. Arch Biochem Biophys，1997，339（2）：335-343.

[13]黃志堅(jiān)，林藩平.微量元素-鉻的營養(yǎng)作用及其營養(yǎng)[J].福建畜牧獸醫(yī)，2003，25（3）：6-8.

[14]Vincent JB.Elucidating a biological role for chromium at a molecular level[J].Acc Chem Res，2000，33（7）：503-510.

[15]Anderson RA，Bryden NA，Polansky MM，et al.Dietary chromium effectson tissue chromium concentrations and chromium absorption in rats[J].J Trace Elem Exp Med，1996，9（1）：11-25.

[16]Hepburn DDD，Vincent JB.In vivo distribution of chromium from chromium picolinate in rats and implications for the safty of the dietary supplement[J].Chem Res Toxicol，2002，15（2）：93-100.

[17]DiSilvestro RA，Dy E.Comparison of acute absorption of commercially available chromium supplements[J].J Trace Elem Med Biol，2007，21（2）：120-124.

[18]Anderson RA，Polansky MM，Bryden NA.Stability and absorption of chromium and absorption of chromium histidinate complexes by humans[J].Biol Trace Elem Res，2004，101（3）：211-218.

[19]Anderson RA，Kozlovsky AS.Chromium intake，absorption and excretion of subjects consuming self-selected diets[J].Am J Clin Nutr，1985，41（6）：1177-1183.

[20]Chen NS，Tsai A，Dyer IA.Effect of chelating agents on chromium absorption in rats[J].J Nutr，1973，103（8）：1182-1186.

[21]Seaborn CD，Stoecker BJ.Effects of starch，sucrose，fructose and glucose on chromium absorption and tissue concentrations in obese and lean mice[J].J Nutr，1989，119（10）：1444-1451.

[22]Offenbacher EG.Promotion of chromium absorption by ascorbic acid[J].Trace Elem Elect，1994，11：178-181.

[23]Davis ML，Seaborn CD，Stoecker BJ.Effects of over-thecounter drugs on 51chromium retention and urinary excretion in rats[J].Nutr Res，1995，15（2）：201-210.

[24]Prasad AS.Trace elements in human health and disease[M]. New York：Academic Press，1975：281-300.

[25]Kamath SM，Stoecker BJ，Davis-Whitenack ML，et al. Absorption，retention and urinary excretion of chromium-51 in rats pretreated with indomethacin and dosed with dimethylprostaglandin E2，misoprostol or prostacyclin[J].J Nutr，1997，127（3）：478-482.

[26]Mertz M，Roginski EE，Reba RC.Biological activity and fate of trace quantities of intravenous chromium in the rat[J].Am J Physiol，1965，209（3）：489-494.

[27]Clodfelder BJ，Emamaullee J，Hepburn DDD，et al.The trail of chromium（III）in vivo from the blood to the urine：the roles of transferrin and chromodulin[J].J Biol Inorg Chem，2001，6（5-6）：608-617.

[28]Ducros V.Chromium metabolism，a literature review[J].Biol Trace Elem Res，1992，32：65-77.

[29]Mertz M，Cornatzer WE.Newer trace element in nutrition [M].New York：Dekker，1971：155-168.

[30]Juturu V，Komorowski JR，Devine JP，et al.Absorption and excretion ofchromium from orally administered chromium chloride，chromium acetate and chromium oxide in rats[J].Trace Elem Elect，1988，20（1）：23-28.

[31]Anderson RA，Cheng N，Bryden NA，et al.Elevated intakes of supplemental chromium improves glucose and insulin variables in individuals with type 2 diabetes[J].Diabetes，1997，46（11）：1786-1791.

[32]Jovanovic L，Gutierrez M，Peterson CM.Chromium supplementation for women with gestational diabetes mellitus[J]. J Trace Elem Exp Med，1999，12（2）：91-97.

[33]Ravina A，Slezak L，Mirsky N，et al.Reversal of corticosteroid-induced diabetesmellituswith supplemental chromium[J].Diabet Med，1999，16（2）：164-167.

[34]Cefalu WT，Hu FB.Role of chromium in human and in diabetes[J].Diabetes Care，2004，27（11）：2742-2751.

[35]Davies S，Howard JM，Hunnisett A，et al.Age-related decreases in chromium levels in 51665 hair，sweat，and serum samples from 40872 patients—Implications for the prevention of cardiovascular disease and type II diabetes mellitus[J]. Metabolism，1997，46（5）：469-473.

[36]Vrtovec M，Vrtovec B，Briski A，et al.Chromium supplementation shortens QTc interaval duration in patients with type 2 diabetes mellitus[J].Am Heart J，2004，149（4）：632-635.

[37]Rajpathak S，Rimm EB，Li T，et al.Lower toenail chromium in men with diabetes and cardiovascular disease compared with healthy men[J].Diabetes Care，27（9）：2211-2216.

[38]Guallar E，Jiménez FJ，van’t Veer P，et al.Low toenail chromium concentration and increased risk of nonfatal myocardial infarction[J].Am J Epidemiol，2005，162（2）：157-164.

[39]Attenburrow MJ，Odontiadis J，Murray BJ，et al.Chromium treatment decreases the sensitivity of 5-HT2A receptors[J]. Psychopharmacology（Berl），2002，159（4）：432-436.

[40]Davidson JR，Abraham K，Connor KM，et al.Effectiveness of chromium in atypical depression：a placebo-controlled trail[J]. Biol Psychiatry，2003，53（3）：261-264.

[41]Docherty JP，Sack DA，Roffman M，et al.A double-blind，placebo-controlled，exploratory trail of chromium picolinate in atypical depression：effect on carbohydrate craving[J].J Psychiatr Pract，2005，11（5）：302-314.

[42]Lukashi HC.Effects of chromium（III）as a nutritional supplement[M]//Vincent JB.The nutritional biochemistry of chromium（III）[M].Oxford：Elsevier Press，2007：71-84.

[43]Volpe SL，Huang HW，Larpadisorn K，et al.Effect of chromium supplementation and exercise on body composition，resting metabolic rate and selected biochemical parameters in moderately obese women following an exercise program[J].J Am Coll Nutr，2001，20（4）：293-306.

[44]Bulbulian R，Pringle DD，Liddy MS.Chromium picolinate supplementation in male and female swimmers[J].Med Sci Sports Exerc，1996，28（5）：111.

[45]Sahin K，Kücük O，Sahin N，et al.Effects of dietary chromium picolinate supplementation on egg production，egg quality and serum concentrations of insulin，corticosterone，and some metabolites of Japanese quails[J].Nutr Res，2001，21（9）：1315-1321.

[46]Zha LY，Xu ZR，Wang MQ，et al.Effects of chromium nanoparticle dosage on growth，body composition，serum hormones and tissue chromium in Sprague-Dawley rats[J].J Zhejiang Univ Sci B，2007，8（5）：323-330.

[47]Lien TF，Wu CP，Horng YM.Chromium picolinate depressed proliferation and differentiation of 3T3-L1 preadipocytes[J].Nutr Res，2007，27（3）：176-180.

[48]許云賀，蘇玉虹，劉顯軍，等.微量元素鉻對(duì)豬肉質(zhì)性質(zhì)的影響[J].食品工業(yè)科技，2010，31（8）：92-94.

[49]Shrivastava R，Upreti RK，Seth PK，et al.Effects of chromium on the immune system[J].FEMS ImmunolMed Microbiol，2002，34（1）：1-7.

[50]van de Ligt JLG，Lindemann MD，Harmon RJ，et al.Effect of chromium tripicolinate supplementation on porcine immune response during the periparturient and neonatal period[J].J Anim Sci，2002，80（2）：456-466.

[51]Samanta S，Haldar S，Bahadur V，et al.Chromium picolinate can ameliorate the negative effects of heats stress and enhance performance，carcass and meat traits in broiler chickens by reducing the circulatory cortisol level[J].J Sci Food Agric，2008，88（5）：787-796.

[52]Sundaram B，Aggarwal A，Sandhir R.Chromium picolinate attenuates hyperglycemia-induced oxidative stress in streptozotocin-induced diabetic rats[J].J Trace Elem Med Biol，2013，27（2）：117-121.

[53]Real DE，Nelssen JL，Tokach MD，et al.Additive effects of L-carnitine and chromium picolinate on sow reproductive performance[J].Livest Sci，2008，116（1-3）：63-69.

[54]黎雄才，趙偉健，張富發(fā)，等.鉻對(duì)SPF級(jí)新西蘭兔繁殖性能的影響[J].實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)，2012，29（2）：26-28.

[55]Lindemann MD，Carter SD，Chiba LI，et al.A regional evaluation of chromium tripicolinate supplementation of diets fed to reproducing sows[J].J Anim Sci，2004，82（10）：2972-2977.

[56]王燕，王賢勇，李奎.不同有機(jī)鉻在畜牧生產(chǎn)中的研究進(jìn)展[J].飼料研究，2008（5）：40-43.

[57]Stearns DM，Wise JP，Patierno SR，et al.Chromium（III）picolinate produces chromosome damage in Chinese hamster ovary cells[J].FASEB J，1995，9（15）：1643-1648.

[58]Whittaker P，San RHC，Clarke JJ，et al.Mutagenicity of chromium picolinate and its components in Salmonella typhimurium and L5178Y mouse lymphoma cells[J].Food Chem Toxcol，2005，43（11）：1619-1625.

[59]Hepburn DDD，Burney JM，Woski SA，et al.The nutritional supplementchromium picolinate generates oxidative DNA damage and peroxidized lipids in vivo[J].Polyhedron，2003，22（3）：455-463.

[60]Hepburn DDD，Xiao JR，Bindom S，et al.Nutritional supplement chromium picolinate causes sterility and lethal mutations in Drosophilamelanogaster[J].Proc Nati Acad Sci USA，2003，100（7）：3766-3771.

[61]Mahmoud AA，Karam SH，Abdel-Wahhab MA.Chromiumpicolinate induced ocular changes：Protective role of ascorbic acid[J].Toxicology，2006，226（2-3）：143-151.

[62]Jana M，Rajaram R，Rajaram A.Autoschizis of T-cells is induced by the nutritional supplement，Cr（III）picolinate[J]. Toxicol in Vitro，2010，24（2）：586-596.

[63]Jana M，Rajaram A，Rajaram R.Chromium picolinate induced apoptosis of lymphocytes and the signaling mechanisms thereof [J].Toxicol Appl Phatmacol，2009，237（3）：331-344.

[64]Rhodes MC，Hebert CD，Herbert RA，et al.Absence of toxic effects in F344/N rats and B6C3F1 mice following subchronic administration of chromium picolinate monohydrate[J].Food Chem Toxicol，2005，43（1）：21-29.

[65]Slesinski RS，Clarke JJ，San RHC，et al.Lack of mutagenicity ofchromium picolinate in the hypoxanthine phosphoribosyltransferase gene mutation assay in Chinese hamster ovary cells[J].Mutat Res/Gen Toxicol En Mutagen，2005，585（1-2）：86-95.

[66]Gudi R，Slesinski RS，Clarke JJ，et al.Chromium picolinate does not produce chromosome damage in CHO cells[J].Mutat Res/Gen Toxicol En Mutagen，2005，587（1-2）：140-146.

[67]Hininger I，Benaraba R，Osman M，et al.Safety of trivalent chromium complexes：No evidence for DNA damage in human HaCaT keratinocytes[J].Free Radic Biol Med，2007，42（12）：1759-1765.

[68]Komorowski JR，Greenberg D，Juturu V.Chromium picolinate does not produce chromosome damage[J].Toxicol in Vitro，2008，22（3）：819-826.

[69]Stout MD，Nyska A，Collins BJ，et al.Chronic toxicity and carcinogenicity studies of chromium picolinate monohydrate administered in feed to F344/N rats and B6C3F1 mice for 2 years[J].Food Chem Toxicol，2009，47（4）：729-733.

[70]Mozaffari MS，Baban B，Abdelsayed R，et al.Renal and glycemic effects of high-dose chromium picolinate in db/db mice：assessment of DNA damage[J].J Nutr Biochem，2012，23（8）：977-985.

[71]Staniek H，Krejpcio Z.The effects of tricentric chromium（III）propionate complex supplementation on pregnancy outcome and maternal and foetal mineral status in rat[J].Food Chem Toxicol，2009，47（10）：2673-2678.

[72]Staniek H，Krejpcio Z，Iwanik K.Evaluation of the acute oraltoxicity classoftricentric chromium（III） propionate complex in rat[J].Food Chem Toxicol，2010，48（3）：859-864.

[73]Staniek H，Kostraewska-Poczekaj M，Arndt M，et al. Genotoxicity assessment of chromium（III）propionate complex in the rat model using the comet assay[J].Food Chem Toxicol，2010，48（1）：89-92.

[74]喬李娜，胡曉波，聶少平，等.蘇氨酸鉻的安全性初步評(píng)價(jià)[J].食品工業(yè)科技，2012，33（17）：368-372.

[75]黃建東，王建中，孟阿會(huì)，等.蘆丁鉻的合成及其輔助降血糖作用觀察[J].食品工業(yè)科技，2011，32（6）：376-379.

Research progress in the nutritional biology of organic trivalent chromium

TANG Hai-yan1，2，3，4，XIAO Qing-gui1，2，3，*，XU Hong-bin1，2，3，ZHANG Yi1，2，3
（1.Institute of Process Engineering，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100190，China；2.National Engineering Laboratory for Hydrometallurgical Cleaner Production Technology，Beijing 100190，China；3.Key Laboratory of Green Process and Engineering，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100190，China；4.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100190，China）

Trivalent chromium is an essential trace element for both human and animals and it plays a vital role in proper physiological functions for mammals.Trivalent chromium products can be divided into two groups：inorganic and organic forms.Compared to inorganic forms，organic forms are easier to be utilized by the mammals and have higher biological activity.In this paper，the physical and chemical character，the distribution，absorption，transportation，storage and excretion in vivo of organic chromium were introduced.The effects of organic chromium supplementation on human and animal health，animal growth and reproductive performance，and the safety of organic chromium were also summarized.Besides，some suggestions were proposed for the future development of organic chromium.

organic chromium；nutrition；biology

TQ266.2

A

1002-0306（2014）12-0378-06

10.13386/j.issn1002-0306.2014.12.074

2013－10－11 *通訊聯(lián)系人

唐海燕（1984-），女，博士研究生，研究方向：清潔工藝，綠色過程與工程。

國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（2011AA060702）；國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（2013CB632600）；國家自然基金（21376251）。