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沸石和麦饭石在畜禽养殖中有应用

发布时间:2020/09/10     浏览:

摘要:沸石和麦饭石均为新开发的矿物质添加剂,在畜牧生产过程中具有提高畜禽免疫力和生产性能的作用。先容了沸石和麦饭石矿物质添加剂的生物功能和作用机理,综述了其在畜禽养殖中的应用效果以及使用时的注意事项。

沸石和麦饭石在畜禽养殖中有应用

20世纪30年代,科学家研究发现,人类和畜禽在大范围内发生的营养性障碍,通常是由于在某些环境下摄取的矿物质及微量元素过剩或缺少所造成的。这为人类和动物的食品调节提供了依据,也为矿物饲料的研制开发创造了机遇。人们可以根据动物在不同生长期、不同环境中的需求来调整各种矿物质和微量元素,以保证其快速、健康生长。凡能促进畜禽生长发育和改善饲养条件的天然矿物统称为饲料矿物(或饲用矿物),将天然的饲料矿物经技术加工而成的工业产品称为矿物饲料。矿物饲料具有资源丰富、加工简单、运储方便、节粮增产,饲喂安全、价格低廉等优点。

沸石和麦饭石在畜禽养殖中有应用

天然矿物含有常量元素(P、Ca、K、Mg等)和微量元素(Mo、Fe、I、Zn等),这些元素是畜禽所需的,而且不能用其他营养成分替代。由于天然饲料的矿物质含量不足,或某些抵制矿物质吸取利用的因素存在,在畜禽的饲料中需添加一定比例的矿物质,以满足动物生长发育所需的营养元素。目前我国常规的矿物质饲料添加剂有食盐、碳酸钙、骨粉、贝壳粉、蛋壳粉等,新开发的矿物质添加剂有沸石,麦饭石、膨润土、稀土、凹凸棒石、海泡石、蛭石和泥炭等。本文主要先容了沸石和麦饭石作为天然饲用矿物质添加剂在畜牧生产中的研究及应用。

1、天然饲用矿物质添加剂的特征与功能

天然饲用矿物质按其作用可划分为营养性矿物质和非营养性矿物质。营养性矿物质指本身为动物生长发育所需或者有益的营养性元素;非营养性矿物质指利用其物理性质使其适宜于在饲料中作预混合载体粘合剂和抗结剂等。

作为天然矿物质饲料添加剂应具备以下特征:

(1)富含有利于禽畜吸取、生长的营养元素和微量元素;

(2)具有较高的分子孔隙,良好的吸附性、吸水性、膨胀性、流动性、可溶性,以及离子交换和催化性等物理性能;

(3)结构细,硬度低;

(4)不含有毒有害元素(如Pb、Cd、Hg、As、F等),或所含的有毒有害元素应在国家制定的饲料标准允许范围之内;(5)有效成分易于提取和加工。

天然饲用矿物质添加剂具有以下或其中几种功能:

(1)具有补充营养的作用;

(2)促进动物生长,改善生产性能,降低饲料成本,提高经济效益;

(3)增强畜禽免疫力、抗菌、抗病毒作用;

(4)调节血液及淋巴渗透压的恒定、维持血液酸碱平衡、活化酶和激素功能。

2、沸石

沸石(Zeolite)是一种硅铝酸盐矿物,其主要成分是SiO2(约含65%),另外还含有Al、Ca、Mg、K、Na、P、Fe、Mn、Cu、Zn、Se、Co、Mo等多种动物生长所需要的常量元素及微量元素,这些元素均是以可交换的离子状态存在,能被畜禽吸取利用。

1756年瑞典矿物学家Cronsred在玄武岩中发现沸石,由于其在加热至熔融状态时伴有沸腾现象,故称为沸石。沸石是50多种沸石族矿物的总称,有天然沸石和人工合成沸石两大类。目前发现的天然沸石有40多种,应用于养殖业的主要有斜发沸石和丝光沸石等,而加工成沸石粉的多为斜发沸石。我国从1972年在浙江省缙云县发现天然沸石矿床以来,相继在全国21个省、自治区内发现150多处沸石矿床。有许多学者进行了沸石饲喂畜禽的生产试验。

2.1生物功能和作用机理

天然沸石的性能及应用主要与其结构密切相关。沸石呈三维硅氧四面晶体及三维铝氧四面晶体格架结构。晶体内部具有很多孔径均匀一致的孔道和内表面积很大的孔穴,孔道和孔穴两者的体积占沸石总体积的50%以上。通常情况下,晶体孔道和孔穴中吸附有可交换的金属阳离子(一般是Ca2+、Na+、K+)和脱附自由的水分子,加热则水分子被除去,但仍保持原有的格架结构,因而具有吸附外来分子和离子的能力。凡是分子或离子小于晶体孔径的物质均能被沸石吸附,大于晶体孔径的物质则被排除在外。因此,沸石具有选择吸附性能。

沸石晶体格架中的阳离子由于与格架结合得比较弱,因此可被其他阳离子或极性分子置换替代。沸石内的金属阳离子可被NH3、H2S、CO2、H2O等极性分子置换,沸石由于离子的置换,晶体内电场发生了改变,从而提高了吸附性能和催化性能;此外,由于其所吸附的金属离子处于高度松散状态,可通过离子置换将活性金属Cu、Ni、Ag、Pt等载人孔穴内,从而提高了金属的利用率,而且增强了抗毒效应,即沸石具有很高的活性和抗毒性。

综上所述,沸石具有吸附性、分离性,离子变换性,离子选择性,催化性,多成分性以及很高的活性和抗毒性,是一种多功能多用途的矿物。

2.2在畜禽养殖中的应用效果

2.2.1促进营养物质消化、吸取,改善机体代谢

沸石随饲料进人动物体内后会吸水膨胀,增加食糜粘度,从而延长饲料在消化道内停留的时间,有利于营养物质消化吸取;沸石具有吸附性,沸石中的元素通过优先吸附或释放阳离子来影响微生物和瘤胃代谢;沸石可以吸附消化道中过量的NH4+,然后在氨浓度变低时释放出来,从而提高N的利用率。在50多种沸石中,斜发沸石吸附NH4+的能力强,而且热稳定性强,其吸附阳离子能力大小的顺序为NH4+>Pb2+>Na+>Cd2+>Cu2+、Zn2+,斜发沸石发挥作用的较佳pH值为4~5。McCollum等研究了在肉牛日粮中添加1.25%、2.5%、5%斜发沸石对瘤胃发酵的影响,结果发现添加沸石能提高干物质、有机物、淀粉、粗蛋白的表观消化率,其中2.5%沸石组的日粮淀粉表观消化率和挥发酸的产量高,并且挥发酸中丙酸比例高;添加沸石影响了瘤胃的氨氮浓度,饲喂后3h,5%沸石组的瘤胃氨氮浓度低。

2.2.2补充畜禽矿物质需要,提高生产性能

沸石在液体环境中可以释放许多机体所需的矿物元素,这些元素具有营养功能,可以缓解由于畜禽饲料中相应矿物元素不足或拮抗物质的作用而导致的矿物质缺乏症,并且可以提高矿物质的表观消化率。Lang等报道,添加沸石可以明显提高马属动物血浆中的Si4+浓度,有利于骨骼的发育和健康,而且Si4+可以通过母乳供给促进幼畜成长。沸石释放的元素除硅以外,以Al居多,释放出来的Al可以提高动物骨骼的矿物浓度叫和羟脯氨酸浓度,加快骨细胞的更新。Papaioannou等叫在怀孕母猪日粮中添加2%沸石(斜发沸石含量为85%),提高了仔猪出生重和断奶前日增重。

2.2.3抗菌消毒,增强畜禽免疫力

沸石具有生物活性,但是这种生物活性有双重作用,其中抗菌、抗病毒作用是主要的积极作用。如果沸石中重金属(Pb、Cd等)含量过高,就会对机体产生慢性毒性。沸石对某些重金属和霉菌毒素具有特异的吸附作用。Grce等研究报道,12mg/mL沸石粉可以抵制腺病毒、疱疹病毒和肠道病毒的增殖。沸石可以增强畜禽的被动免疫机能,减少疾病的发生机会。由于沸石具有特殊的阳离子交换作用,可以影响肠腔内的渗透压,还可以吸附一些肠毒素(如埃希氏菌属),减少毒素与肠壁细胞膜受体和营养物质的接触机会,从而提高畜禽免疫力。Sadeghi等叫研究报道,在临产荷斯坦母牛日粮中按每千克体重添加1.0g斜发沸石,产犊后犊牛采食初乳,腹泻率降低;而当添加量超过1.0g时,对被动免疫有副作用。

2.2.4吸附有毒有害物质,提高饲料安全性

饲料中的霉菌毒素一直是威胁饲料安全的重要因素之一,其中霉枝毒素是真菌毒素中毒性较大的二级代谢产物,在饲料中广泛存在,目前尚无有效的方法可以消除其毒性。水合钙、钠、硅、矽酸岩是从天然沸石中提取出来的非营养性新型吸附剂,对霉枝毒素具有较高的吸附力,添加到动物饲料中可有效防止霉枝毒素中毒,其原因可能是这种吸附剂吸附毒素后形成的混合物不易通过肠壁粘膜,因此很难被动物吸取。

2.2.5用作微量元素预混料载体

沸石化学性质稳定,表面积大,具有较强的承载能力,含水量低,pH值为中性,加工性好,粒度可任意加工。因此,沸石是理想的微量元素预混料载体。

2.3应用中的注意事项

2.3.1品位问题

沸石品位是反映沸石饲用价值的主要指标。沸石的饲用效果与其品位高低密切相关,品位越低,饲用效果越差。一些国外的报道认为,高质量的商品饲用沸石一般由85%的斜发沸石组成,阳离子总交换容量不少于150meq/100g,且在pH值为2.0的酸性环境中稳定。虽然我国沸石资源丰富,种类以适合饲用的斜发沸石和丝光沸石为主,但品位一般为40%~50%。国内学者研究证明,斜发沸石品位不低于40%时仍具有较好的饲用开发价值。

2.3.2添加量问题

沸石除含有一些矿物元素外,基本不含有其他营养物质,添加量过大时势必降低饲粮的营养水平,影响动物的生长发育和生长性能;添加量过小,则难以很好地发挥沸石的作用。此外,沸石的加工工艺不同,其有效营养成分含量不一。目前生产中饲喂效果报道不一,其原因之一是添加量问题,因此在应用时,要检测沸石的矿物质含量以确定适宜添加量。

3、麦饭石

麦饭石(Maifanite)是外观颇似握紧麦饭团的天然矿石,为非金属矿,以半风化的黑云母石英二长斑岩为主,具有多孔性,其主要成分是SiO2和Al2O3,两者含量占70%以上,其中SiO2占60%以上。此外麦饭石还含有Cu、Fe、Ca、Mg、Na、K、Mn、Zn、Co、Sr、Se、Ge等数十种对生物体有益的常量元素、微量元素和稀土元素。麦饭石在宋代苏颂的《图经本草》已有记载,《本草纲目》中也记载此药:“甘、温、无毒”,主治“一切痈疽发背”。我国1921年出版的《中国医学大辞典》、1953年出版的《普济方》、1957年出版的《本草纲目的矿物史料》、1969年出版的《中华药学大辞典》和近年出版的《李时珍研究》等书籍中,对麦饭石均有记载。近年,麦饭石传到国外,日本称其为“健康石”,南朝鲜称其为“矿泉药石”,我国台湾称其为“长寿石”。

3.1生物功能和作用机理

3.1.1吸附性

麦饭石特殊的多孔性海绵状结构及溶于水而形成带负电荷的酸根离子,使麦饭石能进行物理和化学吸附,可减少病原菌、有害重金属等对动物消化吸取的干扰,有利于肠道正常菌群、酸碱环境及各种酶的活性稳定,增强机体抗病力,促进养分消化吸取,提高饲料利用率。

3.1.2 营养成分溶出性

麦饭石含有大量溶出性好的常量及微量元素,并且多为动物所需的元素,麦饭石随饲料进人动物消化道后,在酸性环境中释放出多种机体所需的无机营养元素,这些元素是机体内酶、激素或生物活性物质的组分,因此其可以促进体内代谢并发挥多种生物效应。试验证明,在动物饲料中添加麦饭石,可增加肝脏中粗面内质网、糖原颗粒、线粒体数量。DNA、RNA、粗面内质网是蛋白质合成所需的成分,因此麦饭石可促进蛋白质的合成;糖原颗粒可为肝脏活动提供能量;线粒体增多可增强肝脏,对糖、脂肪、蛋白质的氧化功能、肝脏代谢解毒功能等。

3.1.3 免疫调节性

麦饭石可以溶出许多营养成分,促进机体生长发育,新陈代谢,增强机体的免疫能力,可以明显提高动物血红蛋白的含量以及T淋巴细胞、γ-球蛋白和白细胞的数量。此外,麦饭石本身具有抑菌杀毒的作用。

3.1.4水质调节性

麦饭石能够调整和净化水质。麦饭石具有离子交换能力,在酸性条件下,麦饭石中的Al元素以Al(OH)2+形式存在,在碱性条件下,以H2AlO3-形式存在,调节水中的pH值至中性状态,能使硬水软化。

3.2在畜禽养殖中的应用效果

3.2.1改善生产性能,提高饲料报酬

在液体中,麦饭石所含的各种有益元素易释放,并可将畜禽体内的有毒物质吸取后排出体外,增强饲料和消化道之间的物质交换能力,改善胃肠道内环境,增强胃肠机能,有利于营养物质的消化吸取及动物机体健康。麦饭石属于粘土矿物,添加于饲料中还可增加食物在消化道内的粘滞性,延长饲料通过消化道的时间,使养分能更充分地被吸取利用。

3.2.2提高机体的免疫能力和抗病能力

麦饭石独特的化学吸附特点使其与活性炭一样具有一定的收敛作用,可减少病原菌、毒素及有害金属对畜禽消化吸取的干扰,维持肠道正常菌系、酸碱环境及促进各种酶的稳定性,增强机体抗病力,提高饲料利用率。

3.3应用中的注意事项

麦饭石作为一种重要的饲料添加剂在我国畜牧业已经广泛使用。但由于麦饭石是天然矿物,其所含的多种矿物质元素与动物需要并不一致,因此麦饭石不可能代替矿物质添加剂。据报道单独添加麦饭石还可能干扰动物体内Ca、P的代谢,使动物骨骼发生异常,蛋壳变薄,腿骨病增加2%~5%,蛋壳破损率增加10%~49%。因此,在饲喂时要根据麦饭石原矿的检测结果,将其与一些矿物质元素科学搭配进行添加,从而克服这些缺陷,更好地促进动物生长。

4、结语

矿物质的添加可以解决一部分畜禽因营养上的不足而造成的免疫力低下及引发相关疾病的问题,从而可以改善畜禽的生产性能。但是天然矿物添加剂的营养成分并不是以动物机体的需要组合而成的,因此,今后对天然矿物添加剂的研究应综合考虑畜禽的营养需要以及多种添加剂的组合效应,从而更好的满足畜禽群体快速健康生长的营养需要。

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