納米氧化鋅在動物營養中的應用前景

howlet · 發表于 2007-11-12 20:58:26

鋅是動物的必需元素，由于其在體內廣泛的生理生化功能而被稱為“生命元素”，鋅是體內40多種金屬酶的組成成分， 200多種酶的激活因子，參與核酸和蛋白質合成、能量代謝、氧化還原、細胞免疫和體液免疫過程。另外，有報道指出：鋅具有促進舌輪膜味蕾細胞的迅速再生，增強食欲的作用。缺鋅時，會導致體內物質代謝紊亂，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，因此在生產中造成高鋅的濫用，在當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揮著很大的作用，據了解，當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。飼料中礦物質過多，必將導致維生素的穩定性降低以及其它營養素效價降低等一系列問題，這無疑既增加了飼料配方設計中的難度、影響了飼料質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。目前大多數研究報道認為：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），對環境造成嚴重污染。據日本有關專家推測，如果所有豬糞中鋅都留在土壤中，鋅含量將在17年內超標（120mg／kg），被污染的土地將不再具有可耕性（于炎湖，2002）。
另外，其對飼料生產者有很大的危害，飼料生產人員長期接觸高劑量的礦物質元素，可導致皮膚損害，并誘發皮膚癌，甚至還繼發成肺癌；吸入大量氧化鋅粉塵后，可引起鋅中毒，一般吸入40mg鋅即可發作，吸入80mg以后明顯發作。
特別是在畜禽育肥后期，大多學者認為提高飼料中礦物質的量，動物在屠宰后易發生Fenton類反應，從而加快肉及肉制品的酸敗速度（文杰，2002）。
1．2有機鋅
在動物日糧中，通常以無機鹽的形式來補加鋅，然而，在體內發生作用的是鋅的有機物或螫合物，而不是游離的無機鋅離子。有機鋅更接近于其在體內的作用形式，生物學效價高于無機鋅，因此，無機鋅的生物學效價取決于其轉化成有生物學活性的有機鋅的能力。有機鋅在消化道中穩定存在，不會與其它物質形成阻礙吸收的復合物，能更有效的由小腸絨毛轉運到細胞上皮，然后轉化成具有生化功能的形式。Found（1974）認為，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，減少了礦物質向環境的排放以及礦物質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還是鋅原子的效應，仍有待探討。
l．3納米氧化鋅
納米材料是在納米量級（1～100nm）范圍內調控物質結構研制而成的具有優異理化性能的新材料。由于納米材料具有表面效應、體積效應、量子尺寸效應等一系列效應，而納米飼料添加劑除了具有自身營養促生長作用外，還具有納米物質的特殊效應，如提高飼料的抗氧化，防腐敗和殺菌能力，減少環境污染，去除農藥殘留等。其中飼料添加劑經納米技術處理后，因其龐大的比表面積，使鍵態嚴重失配，出現許多活性中心，表面出現非化學平衡，致使飼料添加劑的性質發生特異性變化，從而展現許多特有的性狀。
納米飼料添加劑在動物體內，可以通過被動擴散，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，減少礦物質鹽在飼料中的添加量，其還具有普通礦物質鹽的營養生理特性，可以解決目前飼料工業和養殖業中一些違章違規、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，改善動物產品品質，保護環境。
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：小尺寸效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應和表面效應，并具有產品活性高，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、熱穩定性又好，其粉末在陽光下，有極強的化學活性，能與多種有機物包括細菌內的有機物發生氧化反應，從而把大多數病菌和病毒殺死。納米氧化鋅與其它鋅源相比有如下優勢：
1．3．l  生物活性高
大分子營養物被料化成納米粒徑后，能穿透組織間隙，也可通過機體最小的毛細血管，且在體內分布面極廣，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活性。
l．3．2 吸收率高
  由于納米氧化鋅的粒度極細，當粒徑減少時，表面原子數迅速增加，從而可增加暴露在介
質中的表面積，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的化學活性，能與多種有機物包括細菌內的有機物發生氧化反應，而把大部分的細菌、病毒殺死。其主要作用機理為：納米氧化鋅在光照條件下會產生導帶電子和價帶空穴，可與表面吸附的H2O或OH-離子發生反應形成具有強氧化性的羥基，從而殺死細胞有關定量試驗表明：納米氧化鋅的濃度為1％時5min內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生的霉菌毒素，得動物即使采食了某些發霉的飼料，亦能在動胃腸道被吸附而并不出現病理情況。
1．3．5 免疫調節能力強
納米氧化鋅能顯著刺激生物體的細胞、體液、非特異性免疫功能，提高動物機體的防病抗病能力。
1．3．6  可減少環境污染，去除農藥殘留
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、有機磷農藥和廢水中有機物到其表面，并利用高強度吸收紫外光進行光催化降解這些物質，凈化養殖場空氣和廢水，很快地吸收并分解養殖場的臭氣，從而對周圍環境具有保護作用。
1．3．7 促進和調節動物機體代謝
納米氧化鋅通過其高效率的吸收利用，引發含鋅酶水平、與鋅有關的激素分泌和鋅指蛋白等的變化，而且生物體內許多生物活性物質的大小也在納米級，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，從而促進蛋白質的合成，提高動物對氮的利用效率，減少糞、尿氮的排泄，減少氮對環境的污染，可以較好的改善動物養殖的生產成績。
2 納米氧化鋅在動物生產中的應用前景
以上優勢以及初步的應用試驗表明，納米氧化鋅應用于動物生產中存在很多的優勢，具有相當大的應用前景。
2．l納米氧化鋅的穩定性能好
納米粒度的顆粒氧化鋅，流動性能好，便于儲存、運輸以及使用。
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用中添加量極少；加之隨著納米技術的研究和發展，加工制造工藝日益先進以及大批量生產，其制造成本也將日益降低，因此其在飼料中的應用成本也將相對降低。
2．3 保健作用
納米氧化鋅具有極強的吸附能力，能對導致物質腐敗的氧自由基以及產生異味的烷烴分子等均具有較強的俘獲能力，因而具有防腐功能；同時由于納米氧化鋅的強抗氧化性而具有很強的殺菌去毒能力，從而對動物體具有很好的保健作用。
2．4 對其它養分的促進作用
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 對動物生產性能積極影響
筆者試驗發現：納米鋅能顯著提高仔豬的生產性能，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，對環境的污染和動物產品質量影響相對比較小。
綜上所述，納米氧化鋅在動物營養中的應用前景一片光明，但仍需要我們就該領域進行更深入的研究，以得到更準確更詳盡的信息，以更好地為動物生產服務。

smith · 發表于 2007-11-13 15:28:55

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納米氧化鋅抗菌機理及整理工藝
納米ZnO粉體又稱超微細ZnO，是一種新型多功能精細無機材料．由于顆粒尺寸的細微化，使得納米ZnO粉體產生了本體材料所不具備的表面效應、小尺寸效應、量子效應和宏觀量子隧道效應，而展現出許多特殊的性質．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，已被成功應用于醫用、衛生、保健等多個領域的紡織品上，但對其抗菌機理的研究卻很少，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行抗菌整理，對3種不同氧化鋅粉體及經其整理后織物的抗菌機理進行了探討，發現納米氧化鋅的抗菌機理是光催化和金屬離子溶出共同作用的結果。
整理工藝：稱取3 g低聚丙烯酸鈉，用10％氨水調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，充分攪拌10min。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。
對不同細菌的抗菌性，所有樣品對金葡球菌的抗菌性普遍要強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境中，細菌均帶負電荷，尤以革蘭氏陽性菌所帶負電荷更多。納米氧化鋅表面是帶正電荷的，它容易將帶負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，俺現在還是持謹慎的態度，主要原因一個是這種東西并沒進行詳盡的試驗包括基礎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，青霉素剛發現時挽救了多少人的生命，但經過幾十年后，人們發現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品到底是否是納米的？如何驗證？這些好像都不是很明確。