饲料中为何要添加纳米氧化锌

饲料中为何要添加纳米氧化锌张会强为了预防和控制腹泻，当前很多饲料企业在乳仔猪饲料中添加高剂量氧化锌是一种普遍行为，但是很多养殖者反应，高锌的使用虽然降低了乳仔猪腹泻率，但也对乳仔猪的生长和免疫机能产生了负面影响。锌是动物生命活动中必需的微量元素。生物体内锌的含量在微量元素中占第二位，而且在六大酶系中近300多种酶的活性与锌有关。它承担着20多种不同的生物功能，几乎涉及到生物体新陈代谢的各个方面。因此，锌元素是动物维持生命体正常运转的重要元素。而饲料中添加氧化锌，主要是为动物提供锌元素。从畜牧生产角度来看，锌的生理功能首先体现在对动物生长发育的影响。随着饲料锌水平的提高，动物日增重、采食量均提高，一般认为这与以下两方面因素有关：一方面通过增加食欲，提高采食量和饲料消化率而促进生长；另一方面，通过提高机体免疫力，增加机体抗氧化能力，增加某些酶蛋白的合成，促进胰岛素和胰岛素样生长因子I(IGF-I)等的合成和分泌，加强合成代谢，从而促进机体生长。锌对幼年动物的生长发育除了通过组成各种含锌酶以外，还能参与激素的合成及作用。因此各种动物缺锌的共同特征是生长停滞。锌对维持动物中枢免疫器官(胸腺、法氏囊)和外周免疫器官(淋巴结、脾脏、扁桃体)的结构和功能起着重要作用。适宜的锌水平可促进免疫细胞的发育、DNA合成和细胞分化增殖。缺锌可致使淋巴细胞增殖受抑制，可以引起免疫活性细胞形态结构发生变化，以及脾、胸腺等免疫相关组织器官重量下降，胸腺素分泌减少。锌对畜禽皮肤及毛发等的生长也有影响。动物缺锌时经常表现出：被毛粗乱并伴有不同程度的脱毛，甚至脱光；皮肤的损害，在口鼻四周、后肢膝部以下尤为明显；蹄、角异常。羔羊严重缺锌时，蹄壳脱落并裂开，角的正常环状结构消失，最终脱落。锌通过调节性腺活动和性激素的分泌来影响性器官正常发育、性机能正常发挥的。锌与磷脂及膜蛋白巯基相互作用来稳定生物膜。对生物膜的功能和结构起关键的作用。锌可以诱导产生锌金属硫蛋白(ZnMT)。保护膜蛋白的构象和抑制许多重金属诱导产生的自由基造成的过氧化作用。锌对畜禽骨骼，对动物大脑神经系统的发育也有影响。因此，在锌的使用上，现在乳仔猪料中氧化锌的使用达到了3kg/吨的水平，已经远远超出正常需求的近30倍。而且，使用的时间也比较长。这肯定会出问题。“高锌”对环境的危害非常严重，首先要了解一下猪对锌的吸收方式。正常情况下，猪具有自动调节锌吸收和排泄来维持体内锌稳定的能力。据推测，高剂量锌刺激小肠黏膜细胞MT合成，MT通过结合锌调控日粮锌吸收，过量Zn-MT复合物不易被吸收，在小肠上皮细胞内脱落随粪便排出体外。猪体内锌的排泄主要通过肠道随胰液、肠液排出，随尿排出的锌很少，粪中的锌大部分就是来自日粮中未被吸收的外源锌。饲喂高剂量锌（3kg/吨）通过猪体内消化吸收后，排泄粪中锌可高达16832.26mg/kg。研究表明，饲喂高剂量锌日粮的猪每日锌排出量是饲喂基础日粮猪的33倍，如此高剂量的锌经粪便排泄入环境中，使土壤锌积累而污染环境。据日本有关专家推测，如果所有猪粪中的锌停留在土壤中，锌含量将在17年内超标（120mg/kg），被污染的土地将不再具有可耕性。过量的锌经畜体排泄后，还会污染地下水，妨碍畜牧业的可持续发展。其次，高剂量锌会对猪只的生长造成不利影响。首先是对生长的抑制作用。何小佳等2008年研究发现，在仔猪断奶后3～5周内，日粮中添加3000mg/kg氧化锌或500mg/kg蛋氨酸锌能显着提高断奶仔猪的体重和日增重，改善生长性能；但长期饲喂高锌日粮，抑制断奶仔猪生长，降低日增重。类似的研究还有一些。大家如果有兴趣可以去检索一下。另外，从实际生产中发现，高剂量锌饲喂时间稍长，猪只就会出现皮肤苍白、被毛粗乱卷曲等现象。其次，试验饲粮中添加超过正常需要量30倍的锌（3kg/吨），由于锌与铁和铜的拮抗作用，降低了铁和铜的吸收，导致血红蛋白含量显着下降，动物贫血，进而长期使用导致大量猪的死亡，影响生产效益。正因为高剂量氧化锌存在危害，这才是饲料添加高剂量锌的症结所在。如果只是为了满足生长需求，那么前人的试验表明，生长猪饲粮中锌的需要量为大概在110-120mg/kg，肥育猪为80-90mg/kg这个范围内即可。现在饲料企业和大型养殖场对氧化锌的添加剂量普遍在3kg/吨，也就是3000mg/kg左右。为什么这么大剂量？用老百姓的话说，就是大剂量的氧化锌能“把干”，能降低腹泻率。但是，体外试验表明，普通氧化锌无抑菌作用。体内试验证明，普通氧化锌对肠道内的大肠杆菌也无显着影响。拿普通氧化锌当收敛剂使用，这就与氧化锌的营养学功能无关了。如果能找到一种解决断奶仔猪应激性腹泻的有效方法，我相信就没有多少企业愿意在饲料中添加高剂量的锌了。就在现代生猪养殖模式中，早期断奶是提高经济效益的一种重要措施。但仔猪断奶应激问题始终困扰着养殖者。对于断奶应激的发生机制，国内外的学者做过许多系统的研究。归纳起来，仔猪肠道对饲料抗原过敏是断奶仔猪腹泻的最终原因。其作用模式为：过敏——肠道损伤（包括黏膜免疫损伤）——养分消化下降——腹泻——菌群紊乱——致病性细菌增殖、固着，产生毒素——肠道后端细菌分解未消化蛋白质或氨基酸——组胺休克——仔猪生产性能下降，甚至死亡。从这里可以看出，腹泻和菌群紊乱之间的的因果关系。因此，在出现仔猪断奶腹泻时，武断的认为是由于大肠杆菌感染而引发腹泻，大量使用抗生素效果有时并不确定，也就不足为奇了。氧化锌的使用其实也只是为了强力抑制腹泻的症状，但对造成腹泻的原因——肠道损伤以及养分的消化吸收机能下降并没有起到解决作用。所以说，抗生素和普通氧化锌的使用只是治标不治本的措施，带有一定的盲目性，高锌并不能解决乳猪的断奶应激问题。断奶应激的核心是抗原性过敏损伤。这就给我们提供了一定的思路。首先是减小或者消除饲料的抗原性。在这方面，国内外的学者做了很多的尝试，譬如膨化大豆，水解蛋白，乳清粉等的使用。但是从目前看，这些措施效果并不特别理想，因为，这些物质的蛋白结构与乳蛋白结构相比还是太复杂了，还是会引起仔猪肠道的抗原性过敏反应，与常规蛋白质饲料的区别可能只是反应的强弱而已。另外，这些产品的成本也是一个很重要的因素。如果不能彻底解决饲料的抗原性问题，那么解决过敏损伤可能是另一条可行的思路。这里有两个关键点：一个是如何消除由断奶应激、过敏（炎症反应）等引发的自由基造成的氧化损伤问题。关于自由基对肠道组织的影响机制问题，我曾经在你们这里做过一个《关注看不见的损失》的报告，由于时间关系，就不细说了。另一个关键点是解决损伤发生后的修复问题。损伤的修复，意味着养分消化能力的恢复和提高，可以有效缓解腹泻的发生。对于这两点，目前也有一些研究成果。比如在饲料中添加一定剂量的维生素C，维生素E还有硒元素可以提高机体的抗氧化能力。不过遗憾的是，这些物质不具备促进黏膜细胞增殖的能力。另外，维生素C，维生素E在饲料中能起到抗氧化作用的添加剂量，其成本又是个大问题。研究证实，谷氨酰胺、精氨酸、表皮生长因子、胰岛素样生长因子-1、锌等都具有促进肠道黏膜上皮细胞增殖，修复黏膜损伤的功能，但它们又不具备抗氧化能力。这些物质中除了锌，其余的大部分停留在实验室研究阶段，还没有实现产业化。如果能找到一类既具有抗氧化能力，又具有促进肠道黏膜上皮细胞增殖能力的物质，还能将其产业化，就有可能更好的解决仔猪断奶应激问题。目前，普通氧化锌的取代产品纳米氧化锌就值得关注。这里我详细介绍一下饲料添加纳米氧化锌的优点（1）饲料中添加纳米氧化锌可使生物活性高纳米氧化锌由于其颗粒尺度小，能穿透组织间隙，也可通过机体的最小毛细血管，且在体内分布面极广，从而可以很大限度提高饲料原料的生物利用率。与其他锌源相比，纳米氧化锌具有更加高效的生物学活性。（2）饲料中添加纳米氧化锌可使吸收率高由于纳米氧化锌的粒度及细，当粒径减小时，表面原子数迅速增加，从而可增加暴露在介质中的表面积，提高动物对其的吸收利用率。De-sai小鼠研究实验表明：100nm粒子比其它大粒子的吸收率高10-250倍。（3）饲料中添加纳米氧化锌可使抗氧化性能高因为纳米氧化锌有极强的化学活性，能与多种有机物包括细菌内的有机物发生氧化反应，而把大部分的细菌、病毒杀死。其主要作用机理为：纳米氧化锌在光照条件下会产生导带电子和价带空穴，可与表面吸附的H2O或OH-离子反应生成具有强氧化性的羟基，从而杀死细胞。有关定性试验表明：纳米氧化锌浓度为1%时，5min内对金黄色葡萄糖球菌的杀菌率为98.86%，对大肠杆菌杀菌率为99.93%。（4）饲料中添加纳米氧化锌可使安全性高纳米氧化锌饲料添加剂，不仅其本身饲喂动物不会产生耐药性，还能依靠其本身的大比表面积，吸附饲料霉变等过程中产生的霉菌毒素，使得动物即便采食了某些发霉的饲料，亦能在动物的胃肠道被吸附，而不会出现病理情况。（5）饲料中添加纳米氧化锌可使免疫调节能力强纳米氧化锌能显著刺激生物体的细胞、体液、非特异性免疫功能，提高动物机体的防病抗病功能。（6）饲料中添加纳米氧化锌可使可减少环境污染，去除农药残留由于纳米氧化锌的比表面积大，能有效地吸附氨气、二氧化硫、甲烷、有机磷农药和废水中的有机物到其表面，并利用高强度吸收的紫外光进行光催化降解这些物质，净化养殖场的空气和废水，很快的吸收并分解养殖场的臭气，从而对周围环境具有保护作用。（7）饲料中添加纳米氧化锌可使促进和调节动物机体代谢纳米氧化锌通过其高效率的吸收利用，引发含锌酶水平、与锌有关的激素分泌和锌脂蛋白等的变化。可通过影响胰岛素、性激素、锌指蛋白的合成和水平，促进蛋白质的合成，提高动物对氮的利用效率，减少粪、尿氮的排泄，减少氮对环境的污染，可以较好地改善动物养殖的生产成绩。2、纳米氧化锌在动物生产中的应用前景以上的优势及初步的应用试验表明，纳米氧化锌作为添加剂用于动物的生产中具有很多优势和相当大的应用前景。（1）纳米氧化锌的稳定性好纳米粒度的颗粒氧化锌，流动性能好，易于均匀分散到饲料中，便于生产加工。其稳定性好，便于储存、运输及使用。（2）饲料中添加纳米氧化锌相对成本较低由于纳米氧化锌的使用量减少，相对降低了饲料成本。如仔猪饲料中普通氧化锌的添加量为3000mg/kg，而纳米氧化锌的添加量只需300mg/kg。降低了10倍的添加量，使饲料的成本相对降低。（3）保质、保健作用纳米氧化锌具有极强的吸附能力，能对导致物质腐败的氧自由基以及产生异味的烷烃分子等具有较强的俘获能力，因此具有防腐功能，从而提高了饲料的保质能力，改善了饲料的口感；同时由于纳米氧化锌的强抗氧化性具有很强的杀菌去毒能力，从而对动物具有很好的保健作用。（4）对其它养分的促进作用纳米氧化锌因其吸收利用率高，故在饲料添加量减少，可减小对其它矿物质元素的拮抗，并通过影响激素和锌指蛋白的合成水平，提高动物对氮的吸收利用率。（5）对动物生产性能的积极影响作用通过纳米氧化锌作为饲料添加剂对仔猪的饲喂试验发现：纳米氧化锌能显著地提高仔猪的生产性能，添加纳米氧化锌300mg/kg能显著提高仔猪的日增重（P＜0.05），与对照组（普通氧化锌常规剂量组3000mg/kg）相比提高12%，料重比则降低12.68%。而在仔猪腹泻率、造血功能、血清免疫球蛋白等考察指标上替代高锌日粮，无明显差异。（6）安全性能好与无机高锌日粮相比，纳米氧化锌利用效率高，使用剂量少，排出量大幅度减小，减少了重金属对环境的污染。同时用量的减小也使有害重金属在动物体内的残留减小，有利于动物产品的质量。特别是使用本公司的纳米氧化锌，有害重金属的含量更低，使动物体内的残留更少。对于食品安全，减少由食品带入人体的重金属沉积有着重要的意义。（7）纳米氧化锌有又分为一维和零维氧化锌，其中零维纳米氧化锌具有一维纳米氧化锌无法比拟的使用效果，目前市场上做的比较好的零维纳米氧化锌有辽阳华路催化技术研发有限公司等。（8）在养殖现场，使用纳米氧化锌替代饲料中的高剂量锌，仔猪的腹泻症状同样得到缓解，后期生长要好于使用高剂量锌的仔猪。同时还解决了对环境的污染问题。这一点难能可贵。