凹土在乳牛生產中的應用

林麗娟

福建省畜牧總站福州350003

凹土在乳牛生產中的應用

林麗娟

福建省畜牧總站福州350003

凹凸棒石黏土是一種結構性質獨特的硅酸鹽黏土礦物質，具有優(yōu)異的吸附、脫色、熱穩(wěn)定性、離子交換和抗鹽性等性能，可用作粘結劑或載體運用于飼料工業(yè)中，同時也可作為營養(yǎng)物質增強劑應用于養(yǎng)殖業(yè)中，促進動物對日糧養(yǎng)分的吸收。文中介紹凹土的結構及特性，綜述凹土作為添加劑在乳牛生產中的應用。

凹凸棒石黏土反芻動物生產

凹凸棒石黏土簡稱凹土（attapulgite），又名坡縷石（palygorskite），在礦物學上隸屬于海泡石族[1-2]。當pH值大于8，一定量的介質以及SiO2、Al2O3和MgO成一定比例時，可形成分子式為（Mg,Al,Fe）5Si8O20（OH）2（OH2）44H2O的天然非金屬黏土礦[3-4]。凹土具有較高的比表面積，具有優(yōu)異的吸附、脫色、熱穩(wěn)定性、離子交換和抗鹽性等性能，可用作粘結劑或載體運用于飼料工業(yè)中，同時也可作為營養(yǎng)物質增強劑應用于養(yǎng)殖業(yè)中，促進動物對日糧養(yǎng)分的吸收，具有巨大的潛在應用價值[5]。

1 凹土的結構及特性

凹土是一種層鏈狀硅酸鹽，由上下兩層Si-O四面體結構夾著中間一層Mg-O八面體結構組成的棒狀單晶體，許多單晶體聚集形成棒晶束，許多棒晶束堆砌形成聚集體[6-7]。凹凸棒石晶體呈棒狀和纖維狀，凹土呈致密塊狀和脈狀等。其形態(tài)變化與凹土形成原因有關，經過沉積形成致密塊狀，通過熱液形成脈狀。其顏色有白、淺灰、淺綠和淺褐色，隨雜質含量的變化而變化。凹土在含水情況下，具高可塑性；干燥后則收縮，很少出現裂紋。在水和鹽水中不易膨脹，但是在高溫時有相變等特征[5]。

1.1 吸附性凹土結構特殊，吸附性較大。凹土的層鏈狀結構使其具有較大的表面積，其中，外表面積可達23 m2/g，內表面積可達300～400 m2/g[8]，而物體

的吸附能力和物體表面積成正相關，故其具有較高的表面吸附能力。當凹土層鏈狀結構中發(fā)生等價類質（硅氧四面體內的置換）和非等價類質同象置換（Al3+或Fe3+對Mg2+的置換）及失去水分子時，可引起電荷不平衡，產生負電性吸附；當凹土層鏈狀結構中金屬陽離子（Mg2+）配位的水分子與吸附核形成氫鍵，或者Si-O斷裂后與被吸附的物質形成共價鍵，可產生化學吸附，從而吸附有害物質[9]。

1.2 離子交換性凹土由上下兩層Si-O-四面體結構和中間一層Mg-O八面體結構組成，其中的Si4+可少量被Fe3+、Al3+離子替代，Mg2+可少量被Fe2+、Fe3+、Al3+離子替代，導致凹土帶有少量的負電荷，此種電荷屬于結構電荷。凹土的Si-O發(fā)生水解破鍵和Al-O發(fā)生水解破鍵作用產生電荷，此種電荷屬于表面電荷。凹土顆粒的凈電荷是結構電荷與表面電荷的正、負電荷之代數和。當pH值約為5.5，凹凸棒石的膠體顆粒的凈電荷為零。當pH＜5.5時，凹土帶正電荷，凹土吸附陰離子；pH＞5.5時，黏土顆粒帶負電荷，凹土吸附陽離子，從而使離子得到交換[10]。溫度也會影響離子交換，當溫度升高時，有利于溶液中陽離子的交換。

1.3 吸水性凹土具有很強的吸水性，可吸附自重100%的水，且在較低的水分壓下仍具較高吸水能力[11]。凹土呈纖維狀或棒狀，通過吸水形成懸浮膠體，膠體互相連接，不斷吸水變濃稠。當凹土用其他陽離子或非離子表面活性劑分散時，也會表現出增稠和懸浮液特性。所以，動物采食了凹土與飼料的混合料，有助于延長營養(yǎng)物質在胃腸道中的滯留時間，提高養(yǎng)分消化率，有利于飼料利用率的提高[12]。

2 凹土在乳牛生產中的應用

2.1 改善乳牛生產性能凹土含反芻動物必需的常量和微量元素，包括鈣、鎂、鉀、鈉、銅、錳、鐵、鋅、硒等[13]。凹土通過動物消化道時可溶于胃酸，釋放出的鋅、鎂等金屬離子在消化道中擴散吸收[14]。鋅作為動物機體內多種酶和蛋白質的重要組成部分，具有催化和調節(jié)的功能，參與體內多種代謝反應，對動物的生長發(fā)育以及免疫有重要的影響，其中有機鋅可以提高乳牛乳產量和乳品質[15-17]。鎂是ATP酶的活化因子，也可催化或激活動物體內其他酶。不同鈣、鎂水平陰離子鹽酸化日糧對乳牛產乳量的影響不大，但可以緩解產后疾病的發(fā)生[18]。可見，凹土有助于改善動物健康狀況。夏倫志[19]（1996）試驗發(fā)現，在乳牛日糧中添加100 g/d凹土使產乳量提高了8.9%，有益于改善牛群健康狀況。這可能是凹土吸附飼料，延長消化吸收時間，釋放自身的常量和微量元素，提高動物對飼料的利用率，從而改善動物生產性能。

2.2 有效吸附黃曲霉毒素乳牛采食被黃曲霉毒素B1污染后的飼料，體質下降，產乳量降低。因為乳牛瘤胃能降解毒素的菌群不足10%，大部分毒素隨血液被轉移到肝臟，生成黃曲霉毒素M1，直接進入牛乳中，由食物鏈進入人體，對人類健康造成巨大的威脅[20]。有研究發(fā)現，凹土對大腸桿菌毒素和黃曲霉毒素以及一些重金屬等有害物質有明顯的吸附效果[21-24]。這可能是因為凹土的比表面大，對毒素的吸附強度大。所以，凹土作為乳牛毒素吸附劑的應用有一定的可行性，具體添加量還需要動物試驗驗證。

2.3 改善乳牛生長環(huán)境凹土除了吸附霉菌毒素，還可以吸附其他有害物質：甲烷、氨、二氧化碳等氣體以及一些重金屬離子。這些有害物質由畜禽墊草和糞尿產生，會影響畜禽的生長環(huán)境，間接影響動物身體健康。劉飛等[25]發(fā)現硅烷偶聯(lián)劑改性后凹土對甲烷氣體的吸附效率較高，這可能是改性后凹土表面形成極性分子覆蓋層，提高了凹土對甲烷氣體的親和力。周濟元等[26]（2004）試驗發(fā)現，40 g/m2凹土可使氣體中的氨濃度顯著下降。凹土的巨大表面比有利于吸附大量氨和水分，減緩有機物的分解速度，可以作為除味劑和干燥劑添加到乳牛墊料中，有利于改善乳牛的生長環(huán)境[27-29]。傅正強[30]發(fā)現凹土可通過離子交換作用、表面絡合作用和靜電作用吸附鎘離子，降低飼料中鎘離子的污染。劉云等[31]發(fā)現酸化凹土對鉻離子的吸附效果顯著，可達到電鍍廢水排放標準。

2.4 緩釋非蛋白氮非蛋白氮的主要原料為尿素，給乳牛飼喂尿素是節(jié)約飼料成本一個有效方法。但是尿素適口性差，釋放氨的速度快，易使乳牛中毒[32]。凹土可以有效的防止因尿素潮解、熱解造成氮素的損失。凹土可以使種尿素進入乳牛消化道后形成膠體，減緩飼料的流動性，使尿素緩慢釋放，提高氮的利用率。另外，凹土可以吸附消化道中多余的氨離子，在消化道氨離子濃度降低時，再將氨離子緩慢釋放，起到吸氨保氮的作用。

2.5 飼料粘結劑與飼料載體凹土比表面積大，與水反應效率高，粘結性強，可用作顆粒飼料粘結劑。邱海劍等[33]（2009）報道，顆粒飼料中添加5%凹土有助于提高飼料的硬度，降低粒飼料含粉率和粉化率。此外，這種粘結性有利于凹土作為飼料載體的開發(fā)。凹土含有多種動物必需的礦物元素，承載能力強，性

質穩(wěn)定，且密度與微量元素密度相近，有助于與微量元素均勻。因此凹土可以替代玉米粉和麥麩等成為新型飼料載體，也一種是良好的礦物元素添加劑載體[34]。

3 應用和展望

綜上所述，凹土在乳牛生產上的應用有一定的研究基礎，但是研究的成果在乳牛生產中的具體應用轉化還是遠遠不夠的，比如說凹土作為添加劑在乳牛飼料工業(yè)中的添加量還有待進一步探討，否則不合適的添加量也會造成過度吸附，引起營養(yǎng)物質的流失，對生產性能造成負面影響。

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Attapulgite application in cow dairy production

Lin Lijuan
(Fujian Provincial General Station of Animal Husbandry,Fuzhou 350003)

Attapulgite is a kind of unique structural properties of silicate clay minerals.Attapulgite has the properties of adsorption, decolorization,thermal stability,ion exchange and salt resistance,which can be used as a binder or carrier in the feed industry.Attapulgite can promote the absorption of nutrients in animal diets,which can be used as nutrient reinforcing agent in aquaculture.This paper introduced the structure and properties of attapulgite,which were reviewed as additives in the ruminant production.

Attapulgite Ruminants Production

A

1003-4331（2016）06-0031-03