锗的理化性质及其对畜禽的营养研究进展

1、锗的理化性质及其对畜禽的营养研究进展宋春玲1,计成13,荆向东2(1.中国农业大学动物科学技术学院,北京100094;2.沈阳市新城子区动物防疫站,辽宁沈阳110121摘要:大量试验研究表明,锗及锗化合物具有促生长、抗癌、抗氧化、清除自由基、刺激造血系统功能、抑菌及提高免疫力等广泛的生物学活性。本文就锗的理化性质、锗的分布和代谢、锗的生物学功能及其存在问题等方面进行了论述。关键词:畜牧学;饲料添加剂;综述;锗锗(germanium ,G e 元素是由德国化学家W inker于1886年首次从硫银矿中发现的,随后,C orner 等又相继从植物、动物体内检测出锗元素。1968年日本学者浅井一彦首

2、次人工合成了有机锗化合物22羧乙基锗倍半氧化物(132G e ,并发现它具有广泛的药理作用。1974年Ricce 等又合成了一种有机锗螺锗,同时证明了它具有抗癌活性。随着研究的不断深入,大量研究表明锗具有多种生物活性,对畜牧业的影响也越来越引起人们的重视。1锗的理化性质锗位于元素周期表中周期族,原子量为75.5,单质锗为灰白色脆性固体,具有金属和非金属双重性质。在形成化合物时,锗可呈+2价或+4价氧化态,2价锗不稳定,易被氧化成4价状态,也可与碳形成牢固的G e 2C 键。锗在常温下不能与氧反应,粉状的单质锗可在氯、溴中加热燃烧,也可为干燥的氯化氢所腐蚀。锗与热浓硫酸反应。在氢氧化收稿日期:2

3、004203218;修回日期:20042092093通讯作者钠或氢氧化钾的水溶液中,锗的作用很慢。自然界中锗以有机态和无机态存在,一般无机锗毒性大于有机锗毒性,目前研究较多的是有机锗化合物,而通常所说的有机锗化合物又指的是132G e ,它是一种多聚物,溶于水,不溶于有机溶剂,在饲料中添加安全性较好,具有广泛药理作用和生物活性。锗的地壳丰度很低(1.5g/g ,在土壤中的平均含量为0.2g/g ,在天然水中的含量为1.5×10-3g/g 。在硫砷铜矿和硫银锗锡矿等矿物质中含有较多的锗12。2锗在动物体内的分布与代谢途径锗在动物体内含量极少,但在动物体内的分布无选择性。动物体内的许多酶

4、如胍氨酸酶、细胞色素氧化酶、碳酸酐酶等和细胞壁、线粒体、染色体等亚细胞成分中均含有锗。动物体通过饮水、采食或皮下注射、肌肉注射等方式摄入锗,然后被盐酸或相应的酶溶解、消化吸收后经血液循环到达全身各组织器官,从而发挥其生物活性,吸收途径主要是胃肠黏膜,若直接注入血液,则可与血浆蛋白呈非结合态运转而吸收。机体吸收的锗主要是以尿的形式排出体外的,有一小部分锗Application of Photoperiod and Melatonin on Anim al Nutrition P artitioning W ANGLin 2feng 1,LU De 2xun 2,S UN Hai 2zhou 2,

5、SH AN Dan 2,ZH AO X iu 2ying 2(1.Institute of Animal Science ,Chinese Academy of Agriculture Sciences ,Beijing 100094,China ;2.Inner M ong olian Academy of Animal Science ,Inner M ong olian Huhhot 010030,China Abstract :This paper summerized the discovery ,metabolism and biological founction of mela

6、tonin which is synthesised by pineal gland cells in the brain and is regulated by photoperiod daily and seas onaly ,there is a rhythm concentration of melatonin in organic which depends on day and night ,it has many basic biological founctions in lives ,especially in ani 2mals.This review em phasize

7、d the nutritional partitioning role of melatonin and photoperiod on many animals and their us 2age to increase nitrogen partitioning to im prove the cashmere production in cashmere g oats.K ey w ords :animal science ;photoperiod ;a review ;melatonin ;nutritional partitioning role ;cashmere g oat46综述

8、中国畜牧杂志2005年第41卷第11期以粪便的形式排出体外。锗在体内不蓄积,一般在47d内由肾、直肠以尿、粪形式排出。3锗的生物学功能3.1锗能够提高畜禽的生产性能锗可通过提高碘和三碘甲状腺原氨酸(T3、四碘甲状腺素(T4含量,增强机体代谢功能,进而促进动物的生长。用无机锗粉饲喂7周龄鸡,在第812周内添加10mg/kg 和20mg/kg的锗对鸡生长有明显促进作用,并提高了饲料报酬和屠宰率。在Li(19933对2日龄罗斯鸡采用4种水平的二氧化锗0,1,10和100mg/kg的饲料进行试验,结果发现10mg/kg二氧化锗组饲料转化率提高7.5%、生长速度提高12%。Ha (19784发现G e2

9、132对30日龄后的雏鸡有良好的增重效果。另外,有机锗对动物的生殖内分泌有一定的影响,它能调节内分泌。唐兆新等(19955对35周龄蛋鸡饲喂50mg/kg132G e,结果蛋鸡的产蛋率及种蛋受精率和孵化率显著提高。Lee等(19946研究表明,在日粮中添加一定量的132G e有机锗化合物,能够提高蛋鸡产蛋率和改善蛋品质。3.2锗的抗癌作用许多学者对有机锗的抗癌功能进行了大量研究,证明其对多种动物移植肿瘤具有明显的抑制作用。研究表明,有机锗对小鼠S2180肉瘤,艾氏腹水癌、肝癌、Lewis肝癌、大鼠瓦克氏肉瘤及同系膀胱癌BC47等多种动物移植肿瘤,具有明显的抑制作用。Jao等(1990研究发现锗

10、有抗大肠肿瘤的作用。陈越(19937在人工感染v M DV肉用雏鸡日粮中加入100mg/kg132G e显著降低了M D发病率、病死率和死亡率,表明132G e对M D及其肿瘤病变的发生、发展的抑制作用。金正男等(19958用132G e赖氨酸盐200mg/(kg.d×10d对移植S180荷瘤实体瘤H23肝癌实体瘤,LLC肺癌实体瘤进行试验,发现其抑制率分别为46.7%,42.5%和81.7%。3.3锗具有清除体内自由基,增强机体抗氧化功能试验证明,有机锗132G e是一种氧自由基清除剂,具有抗氧化活性,能增强动物机体的抗氧化功能9。Nakgawa(198710研究证实,体外试验显示

11、132G e对活性氧类的清除作用,它防止了活性氧对细胞产生损伤作用。唐兆新等(199711报道锗与仔鸡S OD (超氧化物歧化酶、G SH2PX(谷胱甘肽过氧化物酶活性和LPO9(脂质过氧化物含量的关系是:1日龄雏鸡血液LPO含量、G SH2PX和S OD的活性与蛋中锗含量呈明显的相关性,同时1日龄雏鸡血清LPO 含量与血清S OD活性和G SH2PX活性之间呈极显著的相关性;7日龄以后,与S OD的相关性仍呈显著水平,而与G SH2PX活性相关性不显著。从而说明,种蛋中的锗在1日龄主要依靠同时提高血液S OD和G SH2PX活性增强抗氧化功能,而1日龄后主要依赖提高血液S OD的活性增强抗氧

12、化功能。陈越(19937报道饲料中添加10×10-5132G e能明显降低人工感染vM DV雏鸡胸腺、法氏囊和脾组织中的自由基含量。3.4锗具有较强的抑菌作用试验研究表明,锗具有较强的抑菌作用。0.01m ol/L甲基氧化锗的营养液可刺激细菌繁殖。用锗、锡、铅化合物进行实验,发现这几种元素均可抑制细菌繁殖,其中以锗抑制细菌作用最强。三烷基乙酰基锗具有抗微生物作用,而抑制真菌的主要活性物质是乙基、丙基锗化合物,其链越长,抗菌活性越强。As o等(198012发现有机锗可抑制镰刀菌、艾氏大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草杆菌的生长繁殖。3.5锗参与动物机体免疫反应,增强抗病能力试验表明,锗具

13、有明显提高动物免疫能力的功能。有机锗参与免疫调节,其机制是有机锗诱使动物体细胞产生细胞介素,激活干扰素(IFN,同时能恢复体液中的T淋巴细胞和和B淋巴细胞的数量,提高自然杀伤细胞(NK和巨噬细胞的活性。Mizushima (198013报道,用132G e可使对免疫性降低的同龄鼠免疫反应正常化。132G e通过刺激T淋巴细胞产生淋巴因子如IFN等,从而进一步激活巨噬细胞,自然杀伤细胞(NK而产生抗病作用,但132G e对体液免疫影响不大。Fujii等(199314试验表明,132G e能够抑制小鼠骨强度的降低,同时也阻止由骨质疏松症引起的骨中矿物质含量的降低。3.6锗具有刺激动物机体造血功能的

14、作用锗对血液系统的作用主要是使血中红细胞R BC和血红蛋白H B的数量增加,另一方面刺激血小板生成细胞的形成,从而刺激造血功能。二氧化锗可以促进红细胞生成,对于贫血有一定的治疗作用。对家兔皮注1530 mg/kg二氧化锗时则有促进红细胞生成的作用,其数量可以增大到9×106个/mm3,时间持续几天;同时血红蛋白也增加50%左右。对幼鼠和对绵羊红细胞敏感的鼠施用有机锗化合物,结果发现有机锗化合物可刺激小鼠血小板生成细胞的形成。锗具有增加血液吸收氧的作用,由于它可与血细胞结合并直接由血管吸收,于是能促进红细胞的生成。3.7锗具有降低血清中胆固醇、血总酯、甘油三酯等酯类含量,影响脂类代谢锗

15、能降低血清中胆固醇总脂、甘油三酯等脂类物质的含量。研究应用无机锗(G e2O2和有机锗(132G e饲喂艾维菌肉仔鸡的效果,结果表明,无机锗和有机锗均能不同程度地减少肉仔鸡的肝脂和腹脂的沉积,添加锗还可降低血清总胆固醇、总脂、甘油三酯和胸肌胆固醇的含量。蛋鸡日粮中添加132G e后对脂类代谢产生一定的影响,使血总脂、甘油三酯和胆固醇含量均呈现不同程度的降低,并且显著降低了鸡蛋中胆固醇的含量。4存在的问题及展望4.1锗的毒性问题锗化合物的毒性很小,然而,锗化合物的毒性问题仍然不可忽视,在生产实践中转化成富锗动物产品之后,食用就比较安全,有研究报道锗化合物可作为鸡的饲料添加剂,可利用其生物富集作用

16、,生产富锗保健蛋,但锗的最适添加量等问题还有待于进一步研究。4.2展望近年来,虽然锗化合物在医药、化学及食品保健等方面取得了很大进展,但在畜牧生产中应用的研究较少,而且尽管锗已被证明具有广泛的生物活性,但至今仍不能证明它是动植物所必需的微量元素,因此对锗在动物机体内的代谢机理以及与其他常量和微量元素之间的关系等还有待于进一步研究。参考文献:1Zhang D Q,Ni Z M.Separation and determination of traceinorganic germanium in2carboxyethylgermanium sesquioxideby filtration chro

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