富鉻酵母

通過人工開發的方式將酵母作為載體，培養出富集鉻元素功能的可食用功能性酵母。

基本介紹

• 中文名：富鉻酵母
• 時間：十八世紀末
• 發現人：法國化學家Louis Vauquelin
• 作用：機體糖代謝脂代謝中發揮特殊作用

鉻元素介紹

鉻是人體必需的微量元素之一，十八世紀末由法國化學家Louis Vauquelin首次發現並命名，在機體的糖代謝和脂代謝中發揮特殊作用。但在隨後的100多年中，這種礦物質元素被認為是一種有害元素，甚至是致癌物質，其套用也局限於印染、製革、化工等行業。直至1957年，Schwarz 和Mertz觀察到鉻在糖代謝中的作用，提出葡萄糖耐量因子假說,並通過實驗逐步證實，Cr³⁺是啤酒酵母中葡萄糖耐量因子(Glucose Tolerance Factor, GTF)的活性組成部分。隨後用鼠和人進行的大量研究表明：三價鉻主要通過GTF協同和增強胰島素的作用，從而影響糖類、脂類、蛋白質和核酸等的代謝，影響動物的生長、繁殖、產品品質及抗應激、抗病能力，並認為鉻(Cr³⁺)是人和動物機體必需的微量元素。

後來，Mertz證實了GTF是以尼克酸－三價鉻－尼克酸為軸心，谷氨酸、甘氨酸和半胱氨酸為配體的物質。他還證實了鉻的生物化學作用主要是作為胰島素的增強劑，通過胰島素影響糖、蛋白質、脂肪和核酸的代謝。從而證明了鉻是人和動物的必需微量元素之一。此後，許多學者對鉻的代謝、生物學功能及在養殖業中套用作了大量的研究，取得了一些積極的成果和可喜的發現。

人體內鉻幾乎都是3價的, 它很穩定, 人體內約含鉻6mg(毫克), 它廣泛地存在於人體骨骼、肌肉、頭髮、皮膚、皮下組織、主要器官(肺除外) 和體液之中。人體對無機鉻的吸收利用率極低，不到1%；人體對有機鉻的利用率可達10～25%。正常成人需求量20～50μg（微克）/日, 兒童、孕婦和老人為50～110μg /日 , 糖尿病患者和肥胖人群為50～200μg /日。

鉻在天然食品中的含量較低、均以三價的形式存在。啤酒酵母、廢糖蜜、乾酪、蛋、肝、蘋果皮、香蕉、牛肉、麵粉、雞以及馬鈴薯等為鉻的主要來源。人們主要從食物、飲水和空氣攝取一小部分鉻。

富鉻酵母

酵母菌是人類實踐中套用比較早的一類微生物，我國古代勞動人民就利用酵母菌釀酒；酵母菌的細胞里含有豐富的蛋白質和維生素，所以也可以做成高級營養品添加到食品中，或用作飼養動物的高級飼料。酵母菌在自然界中分布很廣，尤其喜歡在偏酸性且含糖較多的環境中生長，例如，在水果、蔬菜、花蜜的表面和在果園土壤中最為常見。

酵母菌一般有很高的營養價值，特別是含有較多蛋白質，很多B族維生素、核酸和礦物質，同時也能產生一些保健功能活性物質。維生素B群可控制人體的代謝功能，保持正常的神經作用。維生素B2與維生素B6對皮膚是很重要的維生素。維生素B₁₂有防止貧血的作用，且有促進腸內維生素合成的作用，所以對腸或肝功能不強的人有增強體力的效果。 另外，有人報告，酵母菌SH2發酵培養物用凝膠層析柱G-75分析，於280nm波長處進行蛋白質洗脫分離時，發現在其中有2個蛋白質洗脫峰對干擾素效價有增強作用，進而證明此物為核蛋白（蛋白比糖為3：1）。

鑒於酵母具有獨特的營養及保健價值，不僅直接被開發為營養食品，還可進一步製備成多種營養活性物質，作為營養食品的載體，進一步深加工則成為更具營養和保健價值的食品。酵母在食品領域中的套用歷史悠久，以釀酒和麵製品發酵為人們所熟悉，其套用已擴大到藥品、食品添加劑、保健食品、調味品、飼料、培養基成分等方面。市場上已經有了比較豐富的各類酵母食品。其中，酵母抽提物就是以酵母為原料開發的食品，它有著極其濃郁的肉香味，可改善食物的風味和口感，已經廣泛套用在調味品領域，因其營養豐富，也可用作營養補充劑。

國內外酵母開發的方向主要有三個方面：一是對傳統酵母進一步研發，提高生產技術，降低生產成本和提高原料的利用率；二是通過酵母基因表達外源蛋白，發展生物製藥；三是開發富集功能因子的功能性酵母，將營養酵母和功能性酵母深加工後製成營養保健食品。此種營養保健品即以酵母為載體，補充一些微量營養素的保健食品和特殊營養食品，如富鐵酵母、富硒酵母、富鋅酵母等。即在生產酵母的培養基中，增加鐵、鋅、硒濃度，從而使酵母中含有較多的這些物質，供人食用。也可將富含某些營養物質的酵母摻入畜禽飼料，經再一步轉化，產生富含某些營養素的奶、蛋、肉類。

對一批超過10年病歷的二型糖尿病患者作臨床試驗，其結果令人相當吃驚：這些患者的血糖明顯地降低。但科學家們指出，如何去指導糖尿病患者合理攝取這種微量元素，而不致於產生另一種副作用，則成為一個新研究課題。而最安全、最有效的方法是採用葡萄糖耐量因子性鉻最安全，而酵母鉻是目前最安全的。

補鉻產品分類

一、無機鉻產品

種類較多，主要是將氯化鉻與奶粉混合，或與其他微量元素如碘、鋅、硒、鎂等混合而生產的產品。這些產品既為人們補鉻帶來了便利，也存在很多無法克服的問題：

(1) 吸收率低，一般都低於10%；

(2) 無生物活性，需要轉化成有生物活性的GTF鉻，才有調節代謝的作用。但糖尿病及冠心病患者的機體基本沒有這種轉化能力；

(3) 無機鉻的有害作用，在動物實驗中發現，被餵無機鉻的大鼠，其腹腔網膜上有大量的脂肪堆積，在腎臟的基底細胞有無機鉻聚集。而服無機鉻的腎衰患者在做透析時，發現其血液中無機鉻的濃度遠遠高於未服無機鉻者。

二、有機鉻產品

商品有機鉻有三種形式：吡啶鉻羧酸、煙酸鉻和酵母鉻。

⑴ 吡啶甲酸鉻(Chromium Picolinate)

有效成份:吡啶甲酸鉻(Chromium Picolinate)純品為玫瑰紅色結晶，微溶於水,溶於稀酸溶液，由於鉻離子與三個吡啶甲酸分子形成穩定的絡合物,而具有理想的穩定性並易為動物吸收。

作用機理：鉻是動物必需的微量元素之一，是動物葡萄糖耐量因子(GTF)中的活性成份，含三價鉻的複合物為胰島素的增強劑。能明顯促進胰島素與細胞受體的結合。進而刺激組織對機體對葡萄糖的攝取。鉻還參與蛋白質的合成和核酸、脂肪的代謝。

功效：它穩定性強，是脂溶性的，可順利通過細胞膜直接作用於組織細胞，是較易被人體吸收的有機鉻，可調節血糖，增強胰島素活性，改善人體糖代謝，從而預防和改善糖尿病乏力、多尿、口渴等症狀，可防止糖尿病合併症的產生。。提高瘦肉比例，降低胴體脂肪含量；提高抗應激能力，增強機體免疫功能；改善飼料報酬，促進動物生長；提高母豬產仔數；降低仔豬的死亡率。

用法用量：以預混劑形式添加，預混劑有效有機鉻含量為0.2%或0.1%，全價料每噸添加100～200克。

⑵ 煙酸鉻(chromium nicotinate)

性狀:純品為灰藍色粉末,微溶於水,易溶於稀酸,不溶於乙醇，其中鉻為三價。

分子式：Cr(C₆N₄NO₂)₃

作用機理：鉻是葡萄糖耐量因子的重要活性成份，含三價鉻的複合物為胰島素的增強劑。明顯促進胰島素與細胞受體的結合。進而促進蛋白質的合成和糖、脂肪的代謝，降低機體脂肪含量，提高瘦肉率。具有生物活性的Cr³⁺還可以增強動物免疫力、繁殖力、提高機體對不良狀況與應激的抵抗力。本品無毒、無殘留。

功 效：降低背膘厚度，提高瘦肉比例；提高母豬產仔數，活仔數、改善繁殖性能；提高抗應激能力，增強機體免疫功能； 改善飼料報酬，促進動物生長；

建議用量：本產品以預混劑形式添加，預混劑有效有機鉻含量為0.1%或0.2%，仔豬、肥育豬和種豬全價料每噸添加100～200克。

⑶ 酵母鉻（富鉻酵母）

天然血糖調控劑，在機體糖代謝和脂代謝中發揮特殊作用的人體必需微量元素-鉻激活胰島素活性，調節血糖，抑制糖轉化為脂肪。

富鉻酵母主要功用

增強胰島素活性，控制血糖。能調節脂肪儲存量，幫助減重。降低血中膽固醇和甘油三酯的含量，預防心血管病。

① 降低糖尿病患者的血糖，也可以改善其低血糖反應，具有對血糖的雙重調節作用，能有效控制糖尿病，消除葡萄糖耐量方面的異常現象。

② 能明顯降胝血清膽固醇水平，減輕動脈硬化症狀。

③ 能糾正缺鉻兒童和長期腸外營養患者的糖耐量異常。

④ 能有效增加人體肌肉，減少脂肪。

⑤ 在生長/肥育豬日糧中添加鉻可顯著提高胴體瘦肉率，提高飼料轉化率，降低背脂厚度，還可以提高母豬的繁育性能和仔豬的成活率。

⑥ 能增加蛋雞的產蛋率，降低雞蛋膽固醇，也可增加肉雞生長速度，降低胸肌脂肪含量。

⑦ 能改善動物內分泌，增強抗應激能力。

富鉻酵母最佳劑量

日常養生保健劑量100微克/日，若為治療目的，則以200微克/日為宜。釀酒活性乾酵母是最好的攝取方式。研究指出，每日200微克酵母鉻，血糖平均可降低18%。每日補充200微克以上的酵母鉻膽固醇會大為降低。

富鉻酵母的優點

① 通過毒性試驗證實酵母鉻食用安全，無毒性。

② 酵母鉻含有的生物活性鉻的人體吸收率高，其吸收率是甲基吡啶鉻的311%，氯化鉻的672%。

③ 酵母鉻本身富含蛋白質、糖類和B族維生素，除可作為鉻源使用外，還同時提供其他有益營養。

④ 酵母鉻能進行大規模工業化生產，生產和服用成本低，易於推廣普及。

富鉻酵母套用範圍

① 可作為補鉻保健食品和藥品的原料

② 可作為營養強化食品中鉻營養素強化的原料

③ 可用於畜牧養殖業，作為飼料中鉻營養素強化的原料

④ 其他需要強化鉻營養素的產品

鉻的作用機制

鉻與脂代謝

鉻與脂類代謝的關係，國內外都做過廣泛的研究：補鉻可通過調節各種脂蛋白含量和膽固醇的代謝而對機體的脂類代謝產生有益的調節和改善作用；動物日糧補鉻可降低血清甘油三酯和總膽固醇的含量，並提高高密度脂蛋白（HDL）的含量。鉻可能通過兩種機制調節脂類代謝，一是日糧補鉻可提高胰島素活性（缺鉻時活性降低，並通過糖代謝誘發脂類代謝紊亂），調節脂類代謝、改善機體血脂狀況，因而和人類冠心病、高脂血症及動脈硬化等的發生有關；二是鉻可加強脂蛋白酶（LPL）和卵磷脂膽固醇醯基轉移酶（LCAT）的活性，LPL和LCAT對於合成HDL有重要作用，機體缺鉻則HDL的合成減少，含量下降。

一些證據表明，鉻能增加膽固醇的分解和排泄。Abraham等（1980）證明鉻不僅能降低兔主動脈上膽固醇的沉積，而且能清除沉積於主動脈上的膽固醇。Page（1993）在生長肥育豬日糧中添加不同水平的吡啶羧酸鉻（PicolinateChromium），豬血清中膽固醇水平顯著降低。Lein（1996）在生長豬飼糧中添加200ppb的鉻（GrPic），血清甘油三脂和低密度脂蛋白膽固醇顯著下降（P<0．05），肌酸肝和高密度脂蛋白（HDL）顯著提高（P<0．05）。Pahe等（1991）報導在產蛋雞日糧中添加200pp吡啶羧酸鉻，血液中膽固醇減少，但蛋黃中膽固醇未發生變化。綜合有關研究結果，鉻可能通過兩個途徑調節脂類代謝，一方面當動物體缺鉻時，胰島素的生物學活性降低，糖耐量受損，且通過糖代謝引發脂類代謝紊亂，補鉻後胰島素活性增強，降低主動脈上膽固醇的沉積，調節脂類代謝，從而改善血脂狀況；另一方面，鉻能夠增強脂蛋白酶和卵磷脂膽固醇醯基轉移酶的活性，從而增強了高密度脂蛋白的合成，動物體缺鉻時，上述兩種酶的活性降低，高密度脂蛋白合成減少，導致血液中高密度脂蛋白下降。

老年人缺鉻時易患糖尿病和動脈粥樣硬化，還可引起高血脂病、動脈粥狀硬化, 生長遲緩以及縮短壽命等。補鉻有逆轉上述現象的作用。

鉻的降糖作用

大量研究表明，機體內三價鉻會導致糖、脂代謝紊亂，人體鉻缺乏和糖尿病及其併發症的發生密切相關。認為鉻的作用機制是可增加胰島紊與受體的結合力、增加胰島紊受體數量、增加胰島紊受體的磷酸化等。此外，在機體的葡萄糖攝入、葡萄糖氧化成CO：和葡萄糖轉換為脂肪等方面，以及在依賴胰島紊的糖、蛋白質和脂肪代謝中，鉻主要是協助胰島紊發揮作用。發現的天然低分子量的鉻結合物質(Low molecular weight chromium bindingsubstance，LMWCr)在調節胰島紊方面的作用被人們逐漸認識。鉻可激活胰島紊受體激酶(insulin eceptor kinase)的活性，在胰島紊的存在下，LMWC,-可刺激激酶活性增加8倍，而將鉻從其中分離，就會使其增加酶活性的作用消失。鉻也可抑制磷酸化酪氨磷

酸酶(Phosphotyrosine phosphatase)，該酶可減除胰島紊受體的活性。

鉻對胰島紊受體激酶的激活作用和對胰島紊受體酪氨酸磷酸酯酶的抑制作用導致胰島紊受體的磷酸化作用增加及胰島紊敏感性增強。

國際上推薦每日鉻攝取標準為50－200微克。研究表明，補鉻對治療不同類型的糖病(包括2型糖尿病、1型糖尿病、妊娠糖尿病和類固醇引起的糖尿病等)均有效。糖尿病人存在缺鉻狀態。使用有機鉻的效果比無機鉻好，常見的有機鉻有吡啶甲酸鉻、煙酸鉻、酵母鉻等。

富鉻酵母套用展望

隨著人們生活水平的不斷提高, 動物性食品攝入不斷增加, 導致糖尿病、高脂血症、冠心病發病率不斷升高, 適量補充鉻元素可以預防和治療上述疾病。作為人體必需微量元素鉻的生物活性製劑, 酵母鉻不僅具有良好的降血糖、降血脂的效果, 還能避免無機鉻鹽的毒性, 調節人體糖、脂類和蛋白質代謝, 是一種安全而高效的鉻補充劑。由此可見, 今後酵母鉻必將得到更為廣泛的套用。

早在1959年，Mery和Schroeder發現三價鉻是葡萄糖耐量因子(GTF)的活性成分，在體內協助胰島素髮揮生化作用，具有降低血糖和降血脂作用。[Schambelan M，Blake S，Sraer J，et al.Increased prostaglandin production by glomeruli isolated from rats with streptozotocin-induced diabetes mellitus.J Clin Invest，1985，57：404.]以後，科學工作者對鉻劑進行了廣泛的研究，發現糖尿病病人體內鉻量明顯降低。實驗證實人體缺鉻後胰島素的生物活性降低，靶組織對胰島素的效應下降，甚至不起反應，繼而糖耐量受損，嚴重時血糖升高，出現糖尿，空腹糖尿，發生糖尿病。用低效鉻(如氯化鉻)治療糖尿病，能改善病情。Levine(1968年)等證明，給糖尿病人補充鉻，150～1000μg/d，15～120d，糖耐量異常的病人有50%獲得改善。Vinson用鉻劑治療高血糖病人，治療兩個月後，病人糖化血蛋白明顯降低。1996年Glinaman用低效的氯化鉻治療糖尿病患者，有40%的病人改善了糖耐量。隨著進一步的深入研究和新型鉻劑的開發，有望對糖尿病的預防和治療做出積極的貢獻。

食品工業

酵母鉻不僅含鉻較高,還含有豐富蛋白質、核酸、糖原、脂肪、生物素、多種B族維生素、固醇和其它多種微量元素。如果製成活性酵母鉻,還含有多種消化酶、磷酸酶、生理活性物質,如谷胱甘肽等,其營養保健價值遠遠超過單純的三氯化鉻(僅含三價鉻離子) 。上述這些營養物質除具有一定營養保健作用外,還可用於食品工業中進行營養強化和食品加工。

它在食品工業上的套用主要有以下:

(1) 適於製作點心、麵包、餅乾等快餐食品的強化營養, 一般添加量2～ 3%。

(2) 改善點心、麵包、生麵團質量, 增加延展性, 便於操作, 添加量015～ 1%。

(3) 提高熟食品、冷凍食品的風味, 添加量2～ 3%。

(4) 對於含有較高脂肪和脂溶性維生素(A、D、E、K) 的食品, 添加鉻酵母能引起抗氧化作用, 添加量1%。

(5) 鉻酵母可提高肉類製品本身的粘合性和保水性, 並且能增加香味。添加量1～ 3%。

(6) 鉻酵母自溶或酶解液與一定量的果汁、調味汁等配成營養強化飲料與調味液(例鮮醬油、食醋)。也可與豆乳、牛乳混合噴霧乾燥為降糖豆乳粉和奶粉。

預防醫學

酵母鉻含有天然有機活性鉻,除了能夠顯著降低糖尿病人的血糖和高脂血症患者的TC、TG及LDL2C外,還能夠提高HDL2C預防粥樣動脈硬化,保護心肌,改善人體的糖代謝、脂肪代謝和蛋白質合成,維持核酸的三級結構,防止RNA受熱引起的變性作用,預防周圍或中樞神經系統發生病理變化。酵母鉻既可作為治療疾病的藥物,又是一種良好的預防保健品。此外,據國內外相關報導,補充酵母鉻還具有良好的減肥效果,可作為新一代的健康減肥食品。

畜牧業

鉻可提高動物的抗應激能力,影響免疫反應。作為飼料添加劑,鉻可提高飼料的利用率,促進生長,提高胴體品質,提高繁殖性能。在動物飼料中添加酵母鉻製劑,不僅可以降低無機鉻對動物機體的危害,還能有效的提高動物體蛋白質的合成能力,提高機體中肌蛋白合成過程中所需的各種酶蛋白的含量,促進肌蛋白合成,提高瘦肉率,降低脂肪沉積,從而改善畜肉品質。

人們臨床試驗發現: 服用鉻酵母不僅對降低II型糖尿病人對外源胰島素需要和對II型糖尿病人降血糖外, 冠心病患者總膽固醇降低10% , 高密度脂質(HDL ) 顯著增高14% , 總膽固醇與高密度脂質比值降低約17%。食物中添加高鉻酵母能預防和控制動脈粥狀硬化症狀發生。缺鉻也是動脈粥狀硬化病的病原因子。

所以, 微量元素之一的鉻對人和動物的健康起著重要作用。過去, 這方面宣傳太少, 許多人不太了解或者了解不深。希望廣大醫務工作者、科技工作者、營養學專家以及新聞媒介對我們的同胞和畜牧專業戶等多介紹一些有關微量元素方面的知識, 相信對提高全民體質和禽畜興旺將起到積極作用。