納米氧化鋅在動物營養(yǎng)中的應(yīng)用前景

howlet · 發(fā)表于 2007-11-12 20:58:26

鋅是動物的必需元素，由于其在體內(nèi)廣泛的生理生化功能而被稱為“生命元素”，鋅是體內(nèi)40多種金屬酶的組成成分， 200多種酶的激活因子，參與核酸和蛋白質(zhì)合成、能量代謝、氧化還原、細(xì)胞免疫和體液免疫過程。另外，有報道指出：鋅具有促進(jìn)舌輪膜味蕾細(xì)胞的迅速再生，增強(qiáng)食欲的作用。缺鋅時，會導(dǎo)致體內(nèi)物質(zhì)代謝紊亂，影響動物的生長、免疫等。而高鋅主要用在幼齡畜禽日糧中，據(jù)報道，早期斷奶仔豬日糧中添加高鋅能減少仔豬下痢，提高日增重，改善飼料報酬。 1目前各種鋅源效用的比較
l．l 無機(jī)鋅
由于抗生素的使用越來越受到限制，鋅鹽雖然吸收利用率低，但是其有很好的抗菌抑菌作用，因此在生產(chǎn)中造成高鋅的濫用，在當(dāng)前幼齡畜禽特別是仔豬日糧中，高鋅對防止斷奶仔豬腹瀉發(fā)揮著很大的作用，據(jù)了解，當(dāng)前飼料廠家在斷奶仔豬日糧中大多使用高鋅以防仔豬下痢腹瀉，其添加量已超過動物正常需要量 20～30倍，達(dá)到藥理計量的高鋅水平 3000mg／kg氧化鋅甚至更高，這必然打破原有各種元素的平衡，必然加大其它微量元素的用量，因此一般廠家把銅、鐵添加量均提高到 160～250mg／kg。飼料中礦物質(zhì)過多，必將導(dǎo)致維生素的穩(wěn)定性降低以及其它營養(yǎng)素效價降低等一系列問題，這無疑既增加了飼料配方設(shè)計中的難度、影響了飼料質(zhì)量又增加了飼料成本。
Holm（1988）、Poulsen（1989）提出，氧化鋅源的藥物水平鋅（高鋅阿用于有效控制大腸桿菌。目前大多數(shù)研究報道認(rèn)為：僅氧化鋅來源的高鋅具有防腹瀉和促生長作用，但同時報道各種鋅源中氧化鋅的生物利用率最低，斷奶仔豬約為5％～10％，其中大部分從糞中排出，未被利用（Hoover等，1997），對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。據(jù)日本有關(guān)專家推測，如果所有豬糞中鋅都留在土壤中，鋅含量將在17年內(nèi)超標(biāo)（120mg／kg），被污染的土地將不再具有可耕性（于炎湖，2002）。
另外，其對飼料生產(chǎn)者有很大的危害，飼料生產(chǎn)人員長期接觸高劑量的礦物質(zhì)元素，可導(dǎo)致皮膚損害，并誘發(fā)皮膚癌，甚至還繼發(fā)成肺癌；吸入大量氧化鋅粉塵后，可引起鋅中毒，一般吸入40mg鋅即可發(fā)作，吸入80mg以后明顯發(fā)作。
特別是在畜禽育肥后期，大多學(xué)者認(rèn)為提高飼料中礦物質(zhì)的量，動物在屠宰后易發(fā)生Fenton類反應(yīng)，從而加快肉及肉制品的酸敗速度（文杰，2002）。
1．2有機(jī)鋅
在動物日糧中，通常以無機(jī)鹽的形式來補(bǔ)加鋅，然而，在體內(nèi)發(fā)生作用的是鋅的有機(jī)物或螫合物，而不是游離的無機(jī)鋅離子。有機(jī)鋅更接近于其在體內(nèi)的作用形式，生物學(xué)效價高于無機(jī)鋅，因此，無機(jī)鋅的生物學(xué)效價取決于其轉(zhuǎn)化成有生物學(xué)活性的有機(jī)鋅的能力。有機(jī)鋅在消化道中穩(wěn)定存在，不會與其它物質(zhì)形成阻礙吸收的復(fù)合物，能更有效的由小腸絨毛轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞上皮，然后轉(zhuǎn)化成具有生化功能的形式。Found（1974）認(rèn)為，所有螫合物都可能以氨基酸或肽的形式被吸收，微量元素螫合物提高了生物利用率，減少了礦物質(zhì)向環(huán)境的排放以及礦物質(zhì)與其它成分的相互作用，提高了飼料利用率（Marchetti，1995）。
但是，氨基酸螫含鋅如蛋氨酸鋅、賴氨酸鋅因其四或六個氨基酸螫合一個金屬原子，因此，市場價格比較高，另外，雖然螫合鋅的使用的確可以取得很好的效果，但尚有爭論的是，其到底為增加氨基酸添加量的效應(yīng)還是鋅原子的效應(yīng)，仍有待探討。
l．3納米氧化鋅
納米材料是在納米量級（1～100nm）范圍內(nèi)調(diào)控物質(zhì)結(jié)構(gòu)研制而成的具有優(yōu)異理化性能的新材料。由于納米材料具有表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)等一系列效應(yīng)，而納米飼料添加劑除了具有自身營養(yǎng)促生長作用外，還具有納米物質(zhì)的特殊效應(yīng)，如提高飼料的抗氧化，防腐敗和殺菌能力，減少環(huán)境污染，去除農(nóng)藥殘留等。其中飼料添加劑經(jīng)納米技術(shù)處理后，因其龐大的比表面積，使鍵態(tài)嚴(yán)重失配，出現(xiàn)許多活性中心，表面出現(xiàn)非化學(xué)平衡，致使飼料添加劑的性質(zhì)發(fā)生特異性變化，從而展現(xiàn)許多特有的性狀。
納米飼料添加劑在動物體內(nèi)，可以通過被動擴(kuò)散，減少對載體清8量的需要和消耗，不但可以提高其吸收利用效率，減少礦物質(zhì)鹽在飼料中的添加量，其還具有普通礦物質(zhì)鹽的營養(yǎng)生理特性，可以解決目前飼料工業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)中一些違章違規(guī)、損害動物健康和動物福利的行為，提高礦物元素的利用率，減少用量，改善動物產(chǎn)品品質(zhì)，保護(hù)環(huán)境。
納米氧化鋅既具有比表面積大、表面能高。表面原子所占比例大以及納米材料所特有的四大效應(yīng)：小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)和表面效應(yīng)，并具有產(chǎn)品活性高，有屏蔽紅外、紫外和殺菌的功能。納米氧化鋅粉末無毒、無味、對皮膚無刺激性、易分解、不易變質(zhì)、熱穩(wěn)定性又好，其粉末在陽光下，有極強(qiáng)的化學(xué)活性，能與多種有機(jī)物包括細(xì)菌內(nèi)的有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)，從而把大多數(shù)病菌和病毒殺死。納米氧化鋅與其它鋅源相比有如下優(yōu)勢：
1．3．l  生物活性高
大分子營養(yǎng)物被料化成納米粒徑后，能穿透組織間隙，也可通過機(jī)體最小的毛細(xì)血管，且在體內(nèi)分布面極廣，從而可很大限度的提高飼料原料的生物利用率。有研究表明，納米氧化鋅與其它幾種鋅源相比，具有更加高效的生物學(xué)活性。
l．3．2 吸收率高
  由于納米氧化鋅的粒度極細(xì)，當(dāng)粒徑減少時，表面原子數(shù)迅速增加，從而可增加暴露在介
質(zhì)中的表面積，提高動物對其的吸收利用率。De-sai小鼠研究實驗表明：100nm粒子比其它大粒子的吸收率高10～250倍。
1．3．3  抗氧化性能高
因為納米氧化鋅有極強(qiáng)的化學(xué)活性，能與多種有機(jī)物包括細(xì)菌內(nèi)的有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)，而把大部分的細(xì)菌、病毒殺死。其主要作用機(jī)理為：納米氧化鋅在光照條件下會產(chǎn)生導(dǎo)帶電子和價帶空穴，可與表面吸附的H2O或OH-離子發(fā)生反應(yīng)形成具有強(qiáng)氧化性的羥基，從而殺死細(xì)胞有關(guān)定量試驗表明：納米氧化鋅的濃度為1％時5min內(nèi)其對金黃色葡萄球菌的殺菌率98．86％，對大腸桿菌的殺菌率為 99．93％。
1．3．4  安全性高
納米微粒飼料添加劑，不但其本身銅喂動并不會使其產(chǎn)生耐藥性，其還能依靠大的表面積，吸附飼料霉變等過程中產(chǎn)生的霉菌毒素，得動物即使采食了某些發(fā)霉的飼料，亦能在動胃腸道被吸附而并不出現(xiàn)病理情況。
1．3．5 免疫調(diào)節(jié)能力強(qiáng)
納米氧化鋅能顯著刺激生物體的細(xì)胞、體液、非特異性免疫功能，提高動物機(jī)體的防病抗病能力。
1．3．6  可減少環(huán)境污染，去除農(nóng)藥殘留
由于納米氧化鋅比表面積大，1g納米氧化鋅的比表面積約為80m2，能吸附氨氣、二氧化硫、甲烷、有機(jī)磷農(nóng)藥和廢水中有機(jī)物到其表面，并利用高強(qiáng)度吸收紫外光進(jìn)行光催化降解這些物質(zhì)，凈化養(yǎng)殖場空氣和廢水，很快地吸收并分解養(yǎng)殖場的臭氣，從而對周圍環(huán)境具有保護(hù)作用。
1．3．7 促進(jìn)和調(diào)節(jié)動物機(jī)體代謝
納米氧化鋅通過其高效率的吸收利用，引發(fā)含鋅酶水平、與鋅有關(guān)的激素分泌和鋅指蛋白等的變化，而且生物體內(nèi)許多生物活性物質(zhì)的大小也在納米級，如 RNA的大小為 15～30nm，納米氧化鋅可通過影響胰島素、性激素、鋅指蛋白的合成和水平，從而促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成，提高動物對氮的利用效率，減少糞、尿氮的排泄，減少氮對環(huán)境的污染，可以較好的改善動物養(yǎng)殖的生產(chǎn)成績。
2 納米氧化鋅在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用前景
以上優(yōu)勢以及初步的應(yīng)用試驗表明，納米氧化鋅應(yīng)用于動物生產(chǎn)中存在很多的優(yōu)勢，具有相當(dāng)大的應(yīng)用前景。
2．l納米氧化鋅的穩(wěn)定性能好
納米粒度的顆粒氧化鋅，流動性能好，便于儲存、運(yùn)輸以及使用。
2.2  成本相對較低
由于納米氧化鋅的吸收利用率、生物活性均很高，因此決定了其在實際應(yīng)用中添加量極少；加之隨著納米技術(shù)的研究和發(fā)展，加工制造工藝日益先進(jìn)以及大批量生產(chǎn)，其制造成本也將日益降低，因此其在飼料中的應(yīng)用成本也將相對降低。
2．3 保健作用
納米氧化鋅具有極強(qiáng)的吸附能力，能對導(dǎo)致物質(zhì)腐敗的氧自由基以及產(chǎn)生異味的烷烴分子等均具有較強(qiáng)的俘獲能力，因而具有防腐功能；同時由于納米氧化鋅的強(qiáng)抗氧化性而具有很強(qiáng)的殺菌去毒能力，從而對動物體具有很好的保健作用。
2．4 對其它養(yǎng)分的促進(jìn)作用
納米氧化鋅因其吸收利用率高，故在飼料中的添加量很少，可減少其對其它礦物質(zhì)元素的桔抗，并通過影響激素和鋅指蛋白的合成水平，提高動物對氮的吸收利用。
2．5 對動物生產(chǎn)性能積極影響
筆者試驗發(fā)現(xiàn)：納米鋅能顯著提高仔豬的生產(chǎn)性能，納米氧化鋅375mg/kg能顯著提高仔豬的日增重(P＜0．05)，與對照組（氧化鋅常規(guī)劑量組）相比提高  18．13％，并可以在日增重、料肉比、仔豬腹瀉率等考察指標(biāo)上替代高鋅日糧（3000mg／kg）（P＞0．05），日增重相對于高鋅組提高  4．07％（p＞0．05）。
2．6  安全性能好
與無機(jī)高鋅日糧比，納米氧化鋅利用效率高，使用劑量少，排出量少，對環(huán)境的污染和動物產(chǎn)品質(zhì)量影響相對比較小。
綜上所述，納米氧化鋅在動物營養(yǎng)中的應(yīng)用前景一片光明，但仍需要我們就該領(lǐng)域進(jìn)行更深入的研究，以得到更準(zhǔn)確更詳盡的信息，以更好地為動物生產(chǎn)服務(wù)。

smith · 發(fā)表于 2007-11-13 15:28:55

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納米氧化鋅抗菌機(jī)理及整理工藝
納米ZnO粉體又稱超微細(xì)ZnO，是一種新型多功能精細(xì)無機(jī)材料．由于顆粒尺寸的細(xì)微化，使得納米ZnO粉體產(chǎn)生了本體材料所不具備的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，而展現(xiàn)出許多特殊的性質(zhì)．如無毒、非遷移性、熒光性、壓電性、抗菌除臭、吸收和散射紫外線等．納米ZnO在科技領(lǐng)域許多新的用途。如制造氣體傳感器、熒光體、抗菌材料、紫外線遮蔽材料、變阻器、圖像紀(jì)錄材料、壓電材料、壓敏材料、壓敏電阻、高效催化劑、磁性材料和塑料薄膜等。
隨著對納米氧化鋅研究的不斷深人，已被成功應(yīng)用于醫(yī)用、衛(wèi)生、保健等多個領(lǐng)域的紡織品上，但對其抗菌機(jī)理的研究卻很少，本實驗利用自制的2種納米氧化鋅及普通氧化鋅對純棉織物進(jìn)行抗菌整理，對3種不同氧化鋅粉體及經(jīng)其整理后織物的抗菌機(jī)理進(jìn)行了探討，發(fā)現(xiàn)納米氧化鋅的抗菌機(jī)理是光催化和金屬離子溶出共同作用的結(jié)果。
整理工藝：稱取3 g低聚丙烯酸鈉，用10％氨水調(diào)pH為9～10，加人80 g水和1．5 g普通氧化鋅或納米氧化鋅，劇烈攪拌10min，將混合溶液放人超聲波振蕩器中充分震蕩2 h，加入1 g水性聚氨酯粘合劑和15g蒸餾水，充分?jǐn)嚢?0min。將純棉漂白布，加人到所配制的整理液中，兩浸兩軋，軋余率80％，100℃烘干。
對不同細(xì)菌的抗菌性，所有樣品對金葡球菌的抗菌性普遍要強(qiáng)于其對大腸桿菌的抗菌性。原因是金葡球菌是屬于革蘭氏陽性菌pI等電點值為2～3，大腸桿菌是屬于革蘭氏陰性菌pI等電點值為4～5，故在近中性或弱堿性環(huán)境中，細(xì)菌均帶負(fù)電荷，尤以革蘭氏陽性菌所帶負(fù)電荷更多。納米氧化鋅表面是帶正電荷的，它容易將帶負(fù)電荷較多的革蘭氏陽性菌——金葡球菌吸附到其表面，從而將其殺死。

俺的評論：對于納米的東西，俺現(xiàn)在還是持謹(jǐn)慎的態(tài)度，主要原因一個是這種東西并沒進(jìn)行詳盡的試驗包括基礎(chǔ)方面的研究還不夠成熟，對人類的長期影響到底怎樣？就像抗生素，青霉素剛發(fā)現(xiàn)時挽救了多少人的生命，但經(jīng)過幾十年后，人們發(fā)現(xiàn)抗生素還有不利的一面；另一個就是市場比較混亂，市場上宣稱的納米產(chǎn)品到底是否是納米的？如何驗證？這些好像都不是很明確。