20世紀30年代 ,科學家研究發現,人類和畜禽在大范圍內發生的營養性障礙,通常是由于在某些環境下攝取的礦物質及微量元素過剩或缺少所造成的。這為人類和動物的食品調節提供了依據,也為礦物飼料的研制開發創造了機遇。人們可以根據動物在不同生長期、不同環境中的需求來調整各種礦物質和微量元素,以保證其快速、健康生長。凡能促進畜禽生長發育和改善飼養條件的天然礦物統稱為飼料礦物(或飼用礦物), 將天然飼料礦物(天然沸石等)經技術加工而成的工業產品稱為礦物飼料。礦物飼料具有資源豐富、加工簡單 、 運儲方便 、 節糧增產、飼喂安全、價格低廉等優點。
一、沸石生物功能和作用機理
沸石(Zeolite)是一種硅鋁酸鹽礦物,其主要成分是?SiO2(約含?65%),另外還含有?Al、Ca、Mg、K、Na、P、Fe、Mn、Cu、Zn、Se、Co、Mo?等多種動物生長所需要的常量元素及微量元素, 這些元素均是以可交換的離子狀態存在,能被畜禽吸收利用。1756年瑞典礦物學家Cronsred首次在玄武巖中發現沸石,由于其在加熱至熔融狀態時伴有沸騰現象,故稱為沸石。沸石是?50?多種沸石族礦物的總稱,有天然沸石和人工合成沸石兩大類。 目前發現的天然沸石有?40?多種,應用于養殖業的主要有斜發沸石和絲光沸石等,而加工成沸石粉的多為斜發沸石。我國從1972年在浙江省縉云縣發現天然沸石礦床以來,相繼在全國21個省、自治區內發現150多處沸石礦床。有許多學者進行了沸石飼喂畜禽的生產試驗。
天然沸石的性能及應用主要與其結構密切相關。沸石呈三維硅氧四面晶體及三維鋁氧四面晶體格架結構。晶體內部具有很多孔徑均勻一致的孔道和內表面積很大的孔穴,孔道和孔穴兩者的體積占沸石總體積的50%以上。通常情況下,晶體孔道和孔穴中吸附有可交換的金屬陽離子(一般是?Ca2+、Na+、K+)和脫附自由的水分子,加熱則水分子被除去,但仍保持原有的格架結構,因而具有吸附外來分子和離子的能力。凡是分子或離子小于晶體孔徑的物質均能被沸石吸附, 大于晶體孔徑的物質則被排除在外。因此,沸石具有選擇吸附性能。
二、沸石在畜禽養殖中的應用效果
沸石隨飼料進入動物體內后會吸水膨脹,增加食糜粘度,從而延長飼料在消化道內停留的時間,有利于營養物質消化吸收;沸石具有吸附性,沸石中的元素通過優先吸附或釋放陽離子來影響微生物和瘤胃代謝;沸石可以吸附消化道中過量的NH4+,然后在氨濃度變低時釋放出來,從而提高N的利用率。在50多種沸石中,斜發沸石吸附NH4+的能力最強, 而且熱穩定性最強,其吸附陽離子能力大小的順序為?NH4+>Pb2+>Na +>Cd2+>Cu2+、Zn2+, 斜發沸石發揮作用的最佳?pH值為4~5。McCollum等研究了在肉牛日糧中添加1.25%、2.5%、
5%斜發沸石對瘤胃發酵的影響,結果發現添加沸石能提高干物質、有機物、淀粉、粗蛋白的表觀消化率,其中2.5%沸石組的日糧淀粉表觀消化率和揮發酸的產量最高,并且揮發酸中丙酸比例最高;添加沸石影響了瘤胃的氨氮濃度,飼喂后3 h,5%沸石組的瘤胃氨氮濃度最低。
Zeolite在液體環境中可以釋放許多機體所需的礦物元素,這些元素具有營養功能,可以緩解由于畜禽飼料中相應礦物元素不足或拮抗物質的作用而導致的礦物質缺乏癥,并且可以提高礦物質的表觀消化率。Lang?等報道,添加沸石可以明顯提高馬屬動物血漿中的Si4+濃度,有利于骨骼的發育和健康,而且Si4+可以通過母乳供給促進幼畜成長。沸石釋放的元素除硅以外,以Al居多,釋放出來的Al可以提高動物骨骼的礦物濃度和羥脯氨酸濃度,加快骨細胞的更新。Papaioannou?等在懷孕母豬日糧中添加?2%沸石(斜發沸石含量為?85%),提高了仔豬出生重和斷奶前日增重。
沸石的添加可以解決一部分畜禽因營養上的不足而造成的免疫力低下及引發相關疾病的問題,?從而可以改善畜禽的生產性能。?但是沸石添加劑的營養成分并不是以動物機體的需要組合而成的,因此,今后對沸石添加劑的研究應綜合考慮畜禽的營養需要以及多種添加劑的組合效應,?從而更好的滿足畜禽群體快速健康生長的營養需要。