納米技術(shù)在當代畜牧業(yè)中的應用

文│李文剛（山西農(nóng)科院畜牧獸醫(yī)研究所）

納米技術(shù)是以0.1～100納米材料為研究對象的新科學，納米材料以其獨特的物理、化學、生物學特性在畜牧業(yè)中得到廣泛應用，在飼料添加劑、動植物品種改良、動物疫病防治、畜產(chǎn)品品質(zhì)提高、新型獸藥研發(fā)、飼養(yǎng)環(huán)境改善等方面發(fā)揮了很大的作用。

納米技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的一項應用現(xiàn)代物理或化學方法對材料進行微粉化的新技術(shù)，已廣泛應用于化工、醫(yī)藥、食品、農(nóng)業(yè)、農(nóng)藥、化妝品、染料、涂料、電子、航空航天等領(lǐng)域。納米技術(shù)作為一項新興技術(shù)勢必給畜牧業(yè)尤其是飼料行業(yè)帶來新的起點。

一、納米飼料的開發(fā)

隨著納米技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)品的批量生產(chǎn)，納米材料的成本將大幅降低。將納米技術(shù)引入飼料產(chǎn)品的研發(fā)，不僅能突破傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，實現(xiàn)傳統(tǒng)工藝、傳統(tǒng)產(chǎn)品的升級換代，提高產(chǎn)品的技術(shù)含量，而且還可以在納米飼料，納米添加劑制備技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化方面建立一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)、檢測手段和創(chuàng)新方法。目前，可利用資源的短缺始終是制約動物飼料業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸，提高營養(yǎng)物質(zhì)利用率及轉(zhuǎn)化效率和開辟新的飼料資源勢在必行。采用納米技術(shù)制造飼料、將飼料原料顆粒粉碎到納米水平后再加工成顆粒料，這樣，飼料攝食后與消化液的接觸面積比現(xiàn)在的飼料大數(shù)萬倍，可以提高畜禽腸胃吸收能力、吸收速度和吸收率，大大降低料肉比和料蛋比。

二、在微量元素添加劑中的應用

納米微量元素可以不通過離子交換而直接滲透被吸收，從而大大提高吸收的速度和利用率。結(jié)合目前納米材料的發(fā)展現(xiàn)狀，短期內(nèi)最有可能大規(guī)模實現(xiàn)納米化的添加劑就是微量元素添加劑。對飼料原料進行納米化處理后，可以使原料中那些動物不可缺少而又較難采食的營養(yǎng)成分充分地被動物體吸收，從而擴大飼料來源，并最大限度地提高飼料原料的生物利用率。筆者曾進行過生長豬喂養(yǎng)試驗，同樣配方顆粒飼料喂給平均約12.8千克體重的仔豬各10頭，同樣飼養(yǎng)條件下，實驗組在壓制顆粒前把配合好的飼料用立式超細粉碎機進行了超細加工粉碎（細度200目），一個月后實驗組較對照組每頭日增重提高101.03克，料肉比相差0.27，差異極顯著。

1.納米硒。硒是動物的必需微量元素，它的一個顯著特征是，營養(yǎng)劑量與毒性劑量之間范圍較窄。因此，開發(fā)利用低毒高效硒制品備受世界各國的重視。研究結(jié)果表明，與其他形態(tài) 硒相比，納米硒有較強的低毒高效優(yōu)勢。張勁松用昆明小鼠作試驗，驗證了納米紅色元素硒有護肝、抑瘤和免疫調(diào)節(jié)作用，是已發(fā)現(xiàn)的急性毒性最低的補硒制劑。

2.納米銅。高銅帶來的環(huán)境污染和食品殘留問題日益嚴重。研制高效的納米銅制劑成為解決這些問題的方法之一。納米銅可促進腸道有益微生物的增殖，保護黏膜上皮，使機體消化道內(nèi)環(huán)境得到明顯改善；納米銅還可提高血清生長激素水平，促進蛋白質(zhì)合成，產(chǎn)生促生長效應。

3.納米氧化鋅。納米氧化鋅是面向21世紀的新產(chǎn)品，是飼料行業(yè)中優(yōu)秀的氧化鋅產(chǎn)品，納米氧化鋅有極強的化學性，能與多種有機物發(fā)生氧化反應（包括細菌內(nèi)部的有機物），從而把大部分病菌和病毒殺死。研究表明，在飼料中添加納米氧化鋅，比一般氧化鋅的藥效高得多，并具有吸收率高、劑量小的特點，還可利用納米氧化鋅的強滲透性，避開胃腸吸收時體液環(huán)境與藥物反應引起的不良反應或造成的吸收不穩(wěn)定，提高吸收率。由此推之，其他的抑菌劑也可以做成納米粒子，更充分地發(fā)揮抑菌效果，減少原有抑菌劑的用量。

4.納米鉻。國內(nèi)外學者嘗試用各種不同化學形式的鉻（氯化鉻、酵母鉻、煙酸鉻、吡啶羧酸鉻、氨基酸鉻等）改善畜禽胴體組成的應用效果，取得了參差不齊的結(jié)果。一般而言，都認為有機鉻尤其是吡啶羧酸鉻的作用效果要優(yōu)于無機鉻。納米技術(shù)為鉻的利用提供了新的科研思路，浙江大學飼料研究所研制出了粒徑范圍在30～60納米之間的納米三價鉻。納米三價鉻可增加肌內(nèi)脂肪含量，提高豬肉的嫩度和風味；通過提高肌肉內(nèi)肌紅蛋白水平，增強紅色度；通過提高免疫球蛋白A和補體3水平，改善生長育肥豬的免疫機能。

三、納米獸藥

中草藥添加劑以綠色、環(huán)保、無殘留應用在畜牧業(yè)中備受青睞。但傳統(tǒng)中草藥在應用上存在配伍用量大、成本高、藥效慢的缺點，限制了中草藥添加劑在畜禽生產(chǎn)中的推廣應用。2000年，楊祥良等提出納米中藥的概念。納米中藥可以使中藥物質(zhì)核100%破壁，使各種有效成分充分釋放，大大改善或提高中藥的溶解度與生物有效性。納米中藥被吸收速率高，產(chǎn)生療效快，對胃腸道刺激小，在臨床上可以減少藥的用量，結(jié)合納米控釋技術(shù)進行靶向給藥或?qū)⒛承┧幬镏瞥删忈寗€可以達到特殊的治療目的。

納米技術(shù)還可使抗生素的殘留與耐藥性得到改善，并能使已禁用的抗生素重新得到使用。獸藥采用納米技術(shù)后，藥效能夠大幅度提高，使用劑量降低，可以在不換藥的前提下解決藥物殘留問題。某些物質(zhì)的納米級微粒會呈現(xiàn)出傳統(tǒng)概念上微粒所沒有的新生物學功能，這使開發(fā)新的藥物或老藥新用成為可能。應用納米技術(shù)以氟石和磷酸鹽為載體的無機銀離子抗菌藥具有抗菌力強、抗菌譜廣、不良反應少、無耐藥、理化性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點。國際上納米無機抗菌劑起步于20世紀80年代，日、美、德發(fā)展較快，我國自行研制的納米無機抗菌劑被證實對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等致病菌有強烈的抑制和殺滅作用。

四、在營養(yǎng)與環(huán)境方面

在畜禽飼養(yǎng)環(huán)境的控制中，用納米抗菌復合涂料粉刷的畜舍，不僅有殺菌、除臭的功效，還可以起到隔熱保溫的功能，這對畜舍溫度的控制有一定的意義；用納米光催化技術(shù)生產(chǎn)的空氣凈化器可大大降低空氣中有害氣體的濃度；用多孔小球組合光催化納米材料，能用于污水中有機物的降解；用納米技術(shù)處理飲用水，可提高水的質(zhì)量，這些都有利于畜禽生產(chǎn)。

五、在畜產(chǎn)品安全及功能方面

納米技術(shù)生產(chǎn)的藥物，由于其吸收、利用率高，且能起到控釋、緩釋等作用，大大提高了藥效，減少了用藥量，可解決使用普通藥物造成的藥物殘留問題，從而提高動物產(chǎn)品的質(zhì)量，保證了畜產(chǎn)品的安全性。把對人體有重要作用而普通食品中含量又十分有限的元素納米化后添加到飼料內(nèi)，通過過腹轉(zhuǎn)化，使畜產(chǎn)品成為對人類有重要作用的高營養(yǎng)價值食品，如富硒肉、高碘蛋等。用納米抗菌塑料袋包裝禽肉，用納米超微薄膜包裝禽蛋，可延長禽產(chǎn)品的保質(zhì)期。此外，還可將納米技術(shù)在動物營養(yǎng)研究中取得的成果用于人類功能性納米食品的開發(fā)，為其提供可靠的參數(shù)和經(jīng)驗。

六、納米技術(shù)用于動物遺傳育種

現(xiàn)在的遺傳工程育種方法（轉(zhuǎn)基因技術(shù)）是用限制性內(nèi)切酶將所要的目的基因片段切下，再連接到目的動物的DNA上。由于基因片段和DNA的連接點通常是隨機的，所以每次試驗成功的幾率都有所不同。而納米技術(shù)可先將DNA全部分解為單個基因，然后再根據(jù)人們的需要進行組裝，成功率可達100%。同時，利用納米技術(shù)，只要操縱DNA鏈上少數(shù)幾個氨基酸密碼甚至改變幾個原子的排列，就可以培養(yǎng)出新性狀品種乃至全新的物種。隨著納米科技的發(fā)展，掃描隧道顯微鏡（STM）和原子力顯微鏡（AFM）的出現(xiàn)，為研究生物大分子結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系及如何操作這些結(jié)構(gòu)提供了新的工具。利用STM的針尖與表面原子間的相互作用，可操作一個個原子，達到人們改良品種的目的。

七、疫病防疫與診斷

集約化畜禽養(yǎng)殖中，通常需要對畜禽群進行幾次多種易發(fā)性傳染病的防疫注射，以控制疫病的發(fā)生，降低疫病造成的損失。而用納米技術(shù)所制造的攜帶各種疫苗并能精確釋放的微芯片，只要一次性植入體內(nèi)，就可終身對各種傳染病免疫，這樣不但能避免現(xiàn)行多次免疫接種造成的應激給生產(chǎn)帶來損失，而且大大提高了免疫效果，能徹底改變現(xiàn)行免疫的程序。此外，納米技術(shù)在獸醫(yī)領(lǐng)域也有著廣泛的應用。

總之，納米技術(shù)使人類認識自然和改造自然的能力擴展到分子和原子領(lǐng)域，已成為全世界關(guān)注的熱點，納米技術(shù)在畜牧獸醫(yī)領(lǐng)域中的應用將更為廣泛。在提高飼料利用率、促進動物生長、增進畜禽健康、增強動物機體免疫力和新型飼料（飼料添加劑）與獸藥的研發(fā)等方面發(fā)揮著積極作用。

◎全國畜牧總站副站長鄭友民（右一）等領(lǐng)導和嘉賓為農(nóng)戶贈送“京紅1號”蛋雞