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微量元素铬的研究

  作者: 来源: 日期:2005-03-07  
     铬俗名源自希腊文Chroma,意为颜色。1749年法国化学家Vanqual在研究一种富铬酸铅的红铅矿石时发现了铬。这种元素以多种不同颜色的化合物存在,这些化合物很久以来被用作印染和制革工业的色素。20世纪初,铬又成为抗锈金属的一种重要原料[1]。同时由于铬化合物颜色鲜艳,一直以来人们把铬当作一种有毒的物质。直到1959年Swarts和Merts才发现了铬的生物活性。通过多次实验证实Cr3+是GTF(葡萄糖耐量因子)的重要活性组成部分,提出铬可能是人和动物所必需的微量元素的假设[2]。此后,营养学家、医药学家开始对铬发生兴趣,证实了它是人和动物所必需的微量元素。近些年来,对铬以及有机铬特别是富铬酵母的研究,已成为一个热门课题。本文将就铬的理化性质、铬的来源分布、铬在生物体内的代谢、铬的生物学特性、铬的缺乏与毒性、富铬酵母的优点、富铬酵母的制备工艺方法和研究前景等方面概述。

     1.铬的理化性质 铬属于第一过渡系ⅥB族,原子量51.996,原子序数24。铬是银白色金属,质硬而脆,其密度为7.20g/cm3,熔点(1857±20)℃,沸点2672℃。较常见的氧化态为Cr2+、Cr3+和Cr6+,随着价态的升高,氧化性增强。Cr2+是强还原剂,在空气中不稳定,可被氧化成Cr3+。因此,Cr2+在生物体内存在的可能性很小。Cr3+是最稳定的氧化态,也是生物体内铬的主要存在形式。Cr6+主要与氧结合成铬酸盐和重铬酸盐,是一种很强的氧化剂,而在酸性溶液中很容易被还原为Cr3+ [3]。

     2.铬的来源与分布 铬的来源包括无机铬和有机铬两种形式。无机铬有CrCl3°6H2O、Cr2(SO4)3等。有机铬有富铬酵母和螯合铬(如烟酸铬、吡啶铬)等。在饲料中含铬最丰富的是啤酒酵母。此外,禾谷类、坚果、豆类、植物油、肉类、奶制品、动物肝脏、胡萝卜、螃蟹等也是天然有机铬的来源。铬在动物体内低浓度广泛分布与全身,存在形式为Cr3+,主要分布在肝、血液、毛发、牙齿中[3] 。

    3.铬在动物体内的代谢 铬的吸收与其化学结合态有关。铬主要由肠道吸收,Chen等报道铬在大鼠小肠中部吸收最多,其次是回肠和十二指肠。无机铬的吸收很差,一般为1%左右。有机铬较无机铬易被吸收,吸收率约10%-25%。另外,铬的吸收还受其它金属的以及一些阳离子的影响[2]。体内铬主要经尿排泄,少量经胆汁进入肠道随粪排出。饲料中高糖、泌乳、疾病、急剧运动、创伤等应激都会导致尿铬的排泄增加[4]。

     4.铬的生物学性质

    4.1.铬与葡萄糖耐量因子(GTF) 铬是GTF的必要活性成分,GTF是一种能维持动物血液中葡萄糖水平正常的物质[5]。其化学结构目前尚不完全清楚,经分析GTF含有铬、烟酸和谷氨酸、甘氨酸、半胱氨酸,普遍推测GTF是以烟酸-铬-烟酸为轴,连接上述3种氨基酸配体的络合物的结构[6]。

    4.2.铬与糖代谢 Anderson(1983年)认为,有机铬改善代谢是通过胰岛素而发挥作用。血清减少时,GTF受损,组织胰岛素的反应降低,严重时出现尿糖。铬对糖代谢的调节可能是:一是通过激活胰岛素与细胞膜间的二硫键,从而提高胰岛素与特异受体结合力而发生作用;二是铬提高了细胞表面胰岛素受体的数量从而增强组织对胰岛素的敏感性;三是铬可提高机体糖原合成酶的活性,从而提高了糖原合成作用。 肖浩平,江南大学食品学院,研究生,214036,无锡市惠河路170号

    4.3.铬与脂代谢 铬对脂类代谢的作用主要是降低脂肪在动物机体内的沉积,影响脂肪和胆固醇在动物肝脏中的合成与清除,降低血清甘油三酯和总胆固醇的含量,提高血清中高密度脂蛋白胆固醇。刘明等(1991年)认为,铬可能通过两个机制调节脂类代谢:一方面,机体缺铬,胰岛素活性降低,并通过糖代谢诱发脂类代谢紊乱,而补铬后可以增加胰岛素活性,调节脂代谢,从而改善高血脂状况;另一方面,铬可以加强LPL(脂蛋白脂酶)和LACT(卵磷脂胆固醇酰基转移酶)活性,这两种酶参与HDL合成,体内缺铬时,LPL、LCAT活性下降,HDL合成减少,导致血HDL下降。

    4.4.铬与蛋白质及核酸作用 铬对蛋白质和核酸代谢的作用主要是促进氨基酸进入细胞,从而促进蛋白质的合成能力,参与核酸代谢,维持核酸的稳定和完整。铬对糖、脂类和蛋白质、核酸代谢的影响是通过胰岛素的作用而发挥功能。

 
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