王 軒，杜道輝，李 津，劉素芬，馮前進(jìn)

（1.山西中醫(yī)學(xué)院，山西太原030024； 2.武漢市黃陂區(qū)人民醫(yī)院，湖北武漢430300）

隨著生活水平的提高及生活方式的改變，2型糖尿病及葡萄糖耐量減低（impaired glucose tolerance，IGT）患病率迅速上升。越來越多的研究表明，在IGT階段，大血管病變的因素已經(jīng)存在［1］。如何預(yù)防和干預(yù)IGT的發(fā)生和發(fā)展，是我國生命科學(xué)所面臨的嚴(yán)峻問題。課題組充分運(yùn)用奶牛的生物轉(zhuǎn)化功能，從富鉻酵母中轉(zhuǎn)化高活性葡萄糖耐量因子（glucose tolerance factor，GTF），避免了因 GTF的組成和結(jié)構(gòu)尚不能確定而帶來的GTF分離提純的難題，這種生物轉(zhuǎn)化性高GTF活性牛奶及生產(chǎn)方法已獲得國家發(fā)明專利［2］。本文通過實(shí)驗(yàn)探討了不同含量富鉻酵母對生物轉(zhuǎn)化性高GTF活性牛奶的產(chǎn)量及鉻含量的影響。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 由山西畜牧科技園提供健康新西蘭進(jìn)口純種奶牛40頭。預(yù)試期10 d，預(yù)試期觀察奶牛的精神狀態(tài)、產(chǎn)奶量、飲食情況，沒有發(fā)現(xiàn)異常情況即可開始實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)期內(nèi)奶牛自由飲水、自由活動(dòng)。定期飼喂，定量飼喂精料，飼喂精料前把富鉻酵母均勻拌入精料中。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)材料 富鉻酵母（鉻含量2 g/kg，湖北宜昌安琪酵母股份有限公司，生產(chǎn)批號：20080112），配成3個(gè)飼料鉻水平，分別為100 mg/d、200 mg/d、300 mg/d。

1.1.3 基礎(chǔ)飼料配方 玉米30%、大麥23%、青貯飼料8%、豆餅7.5%、礦物質(zhì)添加劑1%、田玉粉5%、食鹽1%、細(xì)草粉等其他飼料24.5%。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

供試奶牛隨機(jī)分為正常對照組、富鉻酵母添加小劑量組（小劑量組）、富鉻酵母添加中劑量組（中劑量組）和富鉻酵母添加大劑量組（大劑量組）4組，每組 10 頭。分別按 0 mg/d、100 mg/d、200 mg/d、300 mg/d飼料鉻含量水平連續(xù)喂養(yǎng)7 d，觀察各組奶牛行為學(xué)變化包括體重、活動(dòng)量、飲水、攝食、二便、毛發(fā)等一般情況的變化；喂養(yǎng)的第1、3、5、7天收集牛奶噴霧干燥成奶粉，編號密封保存，送山西食品工業(yè)研究所食品檢驗(yàn)科，用原子吸收法進(jìn)行奶粉鉻含量測定。擠奶后稱重并記錄日產(chǎn)奶量。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS12.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，計(jì)量資料采用組間t檢驗(yàn)（方差不齊時(shí)用t′檢驗(yàn)）。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般情況

與正常對照組相比，富鉻酵母添加各劑量組奶牛的體重、活動(dòng)量、二便、毛發(fā)、精神狀況等無明顯變化。

2.2 不同鉻含量飼料喂養(yǎng)對奶牛產(chǎn)奶量的影響

結(jié)果見表1。

表1 不同鉻含量飼料喂養(yǎng)對奶牛產(chǎn)奶量的影響 （±s）

表1 不同鉻含量飼料喂養(yǎng)對奶牛產(chǎn)奶量的影響 （±s）

喂養(yǎng)后產(chǎn)奶量（kg）第1天 第3天 第5天 第7天正常對照組 20.16±1.2520.06±1.0419.96±1.3220.12±1.1920.02±0.89小劑量組 20.08±1.3620.13±1.2520.00±1.2220.01±1.3119.97±1.01中劑量組 19.95±1.1720.17±1.2419.87±1.0419.90±1.2020.07±1.14大劑量組 19.91±1.2920.02±1.2020.07±1.2920.10±1.2320.00±1.10組別 喂養(yǎng)前產(chǎn)奶量（kg）

由表1可以看出，與正常對照組相比，小、中、大劑量組奶牛產(chǎn)奶量變化不明顯（P>0.05）。與喂養(yǎng)前產(chǎn)奶量相比，富鉻酵母添加各劑量組喂養(yǎng)的第1、3、5、7天之間奶牛產(chǎn)奶量比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），說明富鉻酵母添加喂養(yǎng)的時(shí)間對奶牛產(chǎn)奶量無顯著影響。

2.3 不同鉻含量飼料喂養(yǎng)對牛奶中鉻含量的影響

喂養(yǎng)前，小、中、大劑量組牛奶鉻含量與正常對照組比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），說明在飼料添加富鉻酵母喂養(yǎng)前牛奶鉻含量無明顯差異；喂養(yǎng)添加富鉻酵母飼料后，中、大劑量組牛奶鉻含量明顯高于小劑量組（P<0.01）；大劑量組牛奶鉻含量顯著高于中劑量組（P<0.01）。提示隨著在飼料中添加富鉻酵母劑量的增加，牛奶鉻含量升高，牛奶鉻含量與飼料中添加富鉻酵母劑量存在明顯的相關(guān)性。通過SPSS軟件進(jìn)行線性回歸分析，牛奶鉻含量與富鉻酵母添加劑量的線性回歸系數(shù)r=0.931，表明二者高度相關(guān)。結(jié)果見表2。

表2 不同鉻含量飼料喂養(yǎng)對牛奶中鉻含量的影響 （±s）

表2 不同鉻含量飼料喂養(yǎng)對牛奶中鉻含量的影響 （±s）

注：與正常對照組相比，1）P<0.01；與小劑量組相比，2）P<0.01；與中劑量組相比，3）P<0.01

喂養(yǎng)后牛奶鉻含量（mg/kg）第1天 第3天 第5天 第7天正常對照組 2.56±0.212.51±0.232.47±0.152.49±0.102.58±0.12小劑量組 2.59±0.183.97±0.271） 4.54±0.341） 4.93±0.451） 4.90±0.341）中劑量組 2.51±0.264.91±0.311）2） 6.25±0.431）2） 6.72±0.591）2） 6.75±0.481）2）大劑量組 2.48±0.235.15±0.411）2）3） 7.14±0.561）2）3） 8.45±0.681）2）3） 8.47±0.551）2）3）組別 喂養(yǎng)前牛奶鉻含量（mg/kg）

3 討 論

生物轉(zhuǎn)化是指利用酶或有機(jī)體（細(xì)胞、細(xì)胞器）作為催化劑實(shí)現(xiàn)化學(xué)轉(zhuǎn)化的過程，又稱生物催化，是生物體系（包括細(xì)菌、真菌、植物組織、動(dòng)物組織培養(yǎng)系或生物體系的酶制劑）對外源性化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)［3］。目前，運(yùn)用生物轉(zhuǎn)化技術(shù)，開發(fā)牛乳高端產(chǎn)品，為市場提供許多新型和特定功能的產(chǎn)品，以提高牛乳的附加值和擴(kuò)大市場份額，具有廣闊的市場前景。

雖然奶牛微量元素代謝研究早已表明，各種微量元素，除鐵和銅外，均能通過飼料移入乳中［4］，但本次實(shí)驗(yàn)期內(nèi)鉻元素向乳中轉(zhuǎn)化效率較低，提示奶牛體內(nèi)可能有較寬裕的鉻元素存留組織，鉻元素在奶牛體內(nèi)的遷移、流經(jīng)途徑、存留組織分布及代謝規(guī)律尚有待深入探討。

糖、脂代謝紊亂及人體鉻缺乏和糖尿病密切相關(guān)。1957年，Schwarz和Mertz發(fā)現(xiàn)在以Torula yeast為食物且糖耐受已受損的大鼠體內(nèi)存在一種與糖耐量密切相關(guān)的化合物，將其命名為GTF。1959年他們又提出Cr3+是葡萄糖耐量因子的中心活性成分［5］。人類缺鉻是由于食物中含鉻少、攝入不足或排泄過多造成的。人類對鉻的需要量國際上尚未制訂統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，我國亦未制訂對鉻的日需要量標(biāo)準(zhǔn)。美國營養(yǎng)需要量標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)推薦的安全和適宜的每日攝入量（estimated safe and adequate daily intake，ESADDI）為50 μg～200 μg［6］。

對提取的GTF進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，其主要成分為鉻、尼克酸、甘氨酸、谷氨酸和胱氨酸，相對分子質(zhì)量為300～500。該類物質(zhì)是水溶性的，可用乙醇等溶劑提取，它具有陽離子的特征，在260 nm處有最大紫外吸收。Bell G L等［7］在牛初乳中曾獲得了純化的GTF樣活性低分子量鉻結(jié)合物（M-LMWCR），通過色譜分析，發(fā)現(xiàn)該類物質(zhì)含有天門冬氨酸、脯氨酸、甘氨酸及胱氨酸，其結(jié)構(gòu)比例為 5∶4∶2∶1。雖然從提取物中未測到尼克酸，但該物質(zhì)在260 nm處也出現(xiàn)了紫外吸收峰。從動(dòng)物肝臟分離出的分子量鉻結(jié)合物L(fēng)MWCR，其結(jié)構(gòu)中每分子含有4個(gè)鉻離子，該寡肽分子中一半以上的氨基酸是谷氨酸和天冬氨酸。與M-LMWCR不同的只是鉻與末端氨基剩余量的比利不同，前者為 0.25∶1，后者為 4∶1。

當(dāng)前國內(nèi)外主要研究含鉻有機(jī)化合物和無機(jī)鉻化合物兩種形式的鉻，無機(jī)鉻化合物有CrCl3·6H2O、Cr2（SO4）3等，含鉻有機(jī)化合物有高鉻酵母和鰲合鉻（如煙酸鉻、吡啶羧酸鉻）等。在飼料原料中含鉻最豐富的是啤酒酵母。此外，禾谷類、堅(jiān)果、豆類、植物油、肉類、奶制品、動(dòng)物肝臟、胡蘿卜、螃蟹等也是天然含鉻有機(jī)化合物的來源。鉻在動(dòng)物體內(nèi)以低濃度廣泛分布于全身，存在形式為Cr3+，主要分布在肝、血液、毛發(fā)、牙齒中。鉻主要經(jīng)腸道吸收，含鉻有機(jī)化合物吸收率高于無機(jī)鉻化合物，含鉻有機(jī)化合物的吸收率為10%～25%，無機(jī)鉻化合物為1%～3%或更低［8］。所以，我們急需開發(fā)含鉻有機(jī)化合物制劑產(chǎn)品，開發(fā)應(yīng)用鉻制劑作為飼料添加劑的綜合配套適用技術(shù)，使鉻的獨(dú)特作用更好發(fā)揮，推動(dòng)健康產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

［1］郭儀，石巖.葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 4 轉(zhuǎn)位與胰島素抵抗［J］.遼寧中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，9（4）：63-66.

［2］馮前進(jìn)，李津，劉亞明，等.一種生物轉(zhuǎn)化性高GTF活性牛奶及其生產(chǎn)方法.中國，ZL200910091531.5［P］.2012-08-22.

［3］Haffner S M，Kennedy E，Gonzalez C，et al.A prospective analysis of the HOMA model：the mexico city diabetes study［J］.Diabetes Care，1996，19（10）：1138-1141.

［4］Joost H G，Thorens B.The extended GLUT-family of sugar/polyol transport facilitators：nomenclature，sequence，characteristics，and potential function of its novel members［J］.Mol Membr Biol，2001，18（4）：247-256.

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［6］Watson R T，Pessin J E.Intracellular organization of insulin signaling and GLUT4 translocation［J］.Recent Prog Horm Res，2001，56（2）：175-193.

［7］Bell G L，Po1onsky K S.Diabetes mellitus and genetically programmed defects in beta-cell function［J］.Nature，2001，414（6865）：788-791.

［8］Mueckler M，Caruso C，Baldwin S A，et al.Sequence and structure of a human glucose transporter［J］.Science，1985，229（4717）：941-945.