納米技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖工程中的應(yīng)用研究

王玉軍

【摘? ?要】 納米技術(shù)是在納米尺度基礎(chǔ)上研究物質(zhì)的特性及相互作用，納米為毫微米，既十億分之一米，利用納米特性可解決實際生產(chǎn)中的多種問題。納米技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖工程中應(yīng)用正處于初級階段，和發(fā)達(dá)國家還存在明顯差異，故文章對納米技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖工程中的應(yīng)用詳細(xì)分析，旨在為實際水產(chǎn)養(yǎng)殖開展提供理論參考。

【關(guān)鍵詞】 納米技術(shù);水產(chǎn)養(yǎng)殖;工程;特性;處理

中圖分類號：S96? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)識別碼：A? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-1073（2020）01-0115-116

納米技術(shù)目前在水產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用不多，但是就納米技術(shù)近年來的高速發(fā)展而言，很可能對傳統(tǒng)水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)造成巨大改變及提高，簡化養(yǎng)殖中凈水工藝及裝備，減少成本、減少能源消耗。就已經(jīng)發(fā)展成熟的部分納米技術(shù)而言，其在水產(chǎn)養(yǎng)殖應(yīng)用體現(xiàn)在凈水材料、納米飼料、納米抗菌劑、納米診斷技術(shù)等。

1? 納米凈水材料

納米凈水材料包含凈水劑、納米過濾器。

凈水劑將納米材料以專業(yè)方式融入水處理劑，由于納米材料本身表面的巨大比（球形顆粒表面積與直徑平方成正比，體積與直徑立方成正比），表面活性好，結(jié)構(gòu)特殊，可改變凈化藥物分子理化性能，增加凈水絮凝劑效果，減少水處理劑量，也能達(dá)到良好的凈化效果。使用此方式，其凈化時間短、投入成本低，具有推廣價值。一般水產(chǎn)養(yǎng)殖采用氯氣對水產(chǎn)養(yǎng)殖有效處理，抑制水中細(xì)菌及病毒。但是采用氯氣殺菌后，會形成大量含氯有機(jī)物，這種有機(jī)物可能會引發(fā)癌癥。因此，可以采用納米過濾器對細(xì)菌有效處理，避免含氯有機(jī)物引發(fā)癌癥。對納米過濾器分析，其過濾器的水處理濾膜本身為多孔結(jié)構(gòu)，且孔洞較小，直徑僅僅為1納米，水中的水分子及礦物質(zhì)元素不受影響，但是細(xì)菌、病毒、農(nóng)藥及有機(jī)物均

無法通過，確保水質(zhì)高效凈化。此外，納米薄膜對鈣有親和性，過濾后水呈現(xiàn)軟水，后用于鍋爐用水不易出現(xiàn)結(jié)垢，也可將薄膜用于污水凈化。

納米TiO2光催化氧化技術(shù)介紹：納米TiO2光催化氧化技術(shù)應(yīng)用前景廣闊，其自身能耗較低，操作簡單，無二次污染，水中臭氧無法氧化的有機(jī)物都能有效降解。若水產(chǎn)養(yǎng)殖中，一些有機(jī)污染物濃度較高的，可采用納米TiO2光催化氧化技術(shù)有效過濾凈化。例如，水中六氯苯、四氯化碳、三氯甲烷等都屬于頑固性有機(jī)污染物，而通過納米TiO2光催化氧化技術(shù)，高效光催化，在水產(chǎn)養(yǎng)殖中具有良好發(fā)展前景。

2? 納米飼料及飼料添加劑

水產(chǎn)養(yǎng)殖中魚蝦腸胃較短，對常規(guī)飼料中營養(yǎng)物質(zhì)的吸收較差。但是，若將飼料中難溶消化道的成分納米化處理，可便于成分被魚蝦吸收，提高生物利用率。

可在飼料中融入納米無機(jī)抗菌劑，避免魚由于攝入水中抗生素，易出現(xiàn)嚴(yán)重殘毒，破壞魚蝦體質(zhì)。通過采用納米技術(shù)，有利于提高魚蝦質(zhì)量，生產(chǎn)綠色水產(chǎn)品。通過納米飼料及飼料添加劑，對飼料進(jìn)一步處理，降低飼料顆粒，使飼料更容易在魚蝦消化道中停留，促進(jìn)水產(chǎn)動物更快生長。

3? 納米藥物及診斷技術(shù)

藥物吸收受藥物實際停留位置及溶出速度有直接影響，通過納米技術(shù)可減小藥物粒徑，增大暴露表面積，促進(jìn)藥物溶解，提高藥物吸收率。藥物大分子轉(zhuǎn)化為納米小顆粒分子，可穿透組織間隙，透過魚蝦毛細(xì)血管，迅速發(fā)揮藥物作用。水產(chǎn)養(yǎng)殖中動物疾病種類較多，且對動物危害較大，需快速診治。納米技術(shù)支持下有一種生物芯片，這種生物芯片是在較小幾何尺寸表面，裝配多種納米尺寸生物活性物質(zhì)，以微量采樣檢測并研究不同生物細(xì)胞及生物分子，了解魚蝦DNA特性，掌握其規(guī)律。生物芯片包含細(xì)胞、蛋白質(zhì)、基因芯片等，其自身可集成、并行、快速檢測，為動物疾病迅速檢測打下基礎(chǔ)。例如，納米探針為可探測單個活細(xì)胞的傳感器，其探頭尺寸為納米級，插入活細(xì)胞，可了解基因表達(dá)及靶細(xì)胞蛋白生成，為針對用藥奠定基礎(chǔ)。

4? 納米基因工程

納米生物學(xué)是在納米技術(shù)尺度基礎(chǔ)上，認(rèn)識生物大分子精細(xì)結(jié)構(gòu)及功能，按照實際需求，裁剪嫁接夠，和具有特殊功能生物大分子結(jié)合，形成納米技術(shù)，有效控制基因工程，按照市場需求生產(chǎn)更多個性化生物產(chǎn)品，改變水產(chǎn)養(yǎng)殖的現(xiàn)狀。通過納米基因工程，也可以增加觀賞魚種類及食用魚類。

魚肉富含蛋白質(zhì)，可補(bǔ)充人體所需蛋白質(zhì)。因此，水產(chǎn)養(yǎng)殖中始終分析生長速度快、喂食少、抗逆性強(qiáng)的養(yǎng)殖對象。而納米基因工程為進(jìn)一步實現(xiàn)該目標(biāo)提供技術(shù)支持，采用納米載體，在介導(dǎo)基因?qū)I(yè)上表現(xiàn)出多方面優(yōu)勢：（1）納米材料不屬生物材料，無免疫原性，不存在機(jī)體免疫反應(yīng)。（2）納米載體不同于病毒載體，其不具有遺傳毒性及細(xì)胞毒性，不存在細(xì)胞轉(zhuǎn)化及細(xì)胞死亡。（3）納米載體其結(jié)構(gòu)及表面電荷，其本身基因轉(zhuǎn)移效率高。（4）此外，以納米載體支持的先進(jìn)技術(shù)可介導(dǎo)外源基因宿主，將DNA及染色體優(yōu)化處理，開展科學(xué)的基因工程。（5）采用納米技術(shù)可有阿虎轉(zhuǎn)導(dǎo)基因，從而減少機(jī)體血漿、組織細(xì)胞補(bǔ)體及不同酶對水產(chǎn)養(yǎng)殖中魚蝦的影響。合理應(yīng)用納米技術(shù)，以基因傳導(dǎo)進(jìn)入靶細(xì)胞，發(fā)揮其最大化價值。

新時期伴隨人們逐漸加深對納米的認(rèn)識，對現(xiàn)代化技術(shù)的熟練掌握，未來納米技術(shù)將在水產(chǎn)養(yǎng)殖有更好的應(yīng)用。

5? 無機(jī)納米抗菌材料分析

納米TiO2、SiO2、銀系納米復(fù)合粉等都屬于無機(jī)納米抗菌材料，無機(jī)納米抗菌材料具有傳統(tǒng)抗菌劑所達(dá)不到的抗菌效果，其綜合抗菌效果在有機(jī)、天然抗菌劑之上。其中，納米TiO2為光催化的反應(yīng)，導(dǎo)致有機(jī)物分解，起到抵抗病菌作用。在陽光照射下，原本粒子中價帶電子受紫外線影響被激發(fā)躍遷到導(dǎo)帶，形成光生電子孔穴對，受環(huán)境電荷層電場影響，發(fā)生分離。粒子光催化對病菌有兩方面影響：一方面，其光生電子及光生孔穴及細(xì)胞膜、細(xì)胞內(nèi)組分反應(yīng)，會導(dǎo)致細(xì)胞死亡，起到殺菌作用;另一方面，光生電子、光生孔穴將和水、空氣發(fā)生氧反應(yīng)，生成O2、HO2、H2O2等，O2、HO2、H2O2等氧化能力較強(qiáng)，可對細(xì)胞內(nèi)組分發(fā)生生化反應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞死亡，起到殺菌租用。但是，近年來的研究發(fā)現(xiàn)，光催化作用的粒子還可以有效分解毒素，具有極高安全性，且效果持續(xù)時間長。

采用無機(jī)納米抗菌材料的塑料用于建設(shè)水產(chǎn)養(yǎng)殖場所，以此為輸送管道、容器，則無需臭氧、紫外線、超聲波等殺菌設(shè)備支持，可起到同等殺菌效果，也無需采用藥物殺菌。若大型水產(chǎn)養(yǎng)殖中在容器、池壁噴涂無機(jī)納米抗菌材料，并以此材料設(shè)置水泵、省去活性炭、去氯器等設(shè)備，有效降低養(yǎng)殖成本。

同時，也可以在合成纖維樹脂中融入納米SiO2、納米ZnO復(fù)配粉體材料，經(jīng)特殊處理后，可用作養(yǎng)殖殺菌、防霉、防臭等作用，制作該網(wǎng)片用作網(wǎng)箱，還可以有效避免菌藻等滋生。納米SiO2復(fù)合粉體其利用納米技術(shù)，在納米材料基礎(chǔ)上以離子交換方式制作抗菌劑，該抗菌劑安全性突出，其抗菌效果、抗菌時間等均優(yōu)于傳統(tǒng)銀系無機(jī)抗菌劑。納米SiO2復(fù)合粉體的抗菌原理是在納米粉中緩釋溶出銀離子，逐漸擴(kuò)散到水產(chǎn)養(yǎng)殖中的微生物細(xì)胞中，破壞細(xì)胞蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，造成細(xì)胞代謝障礙。

6? 結(jié)束語

綜上所述，納米技術(shù)是新時期科技前沿技術(shù)，伴隨納米技術(shù)不斷成熟，其在水產(chǎn)養(yǎng)殖中應(yīng)用前景廣闊，將對水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)造成巨大改變。但是，在應(yīng)用納米技術(shù)的過程中，需注意切勿盲目重視納米技術(shù)的優(yōu)勢，嚴(yán)禁隨意借用“納米”概念推廣產(chǎn)品。納米技術(shù)有利也有弊，其可能會成為對環(huán)境的二次污染物，其納米粒子、納米產(chǎn)品可能存在尚未發(fā)現(xiàn)的污染物，要謹(jǐn)慎使用。在納米技術(shù)應(yīng)用中，要做好其在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的基礎(chǔ)開發(fā)研究，多方探討納米技術(shù)的實際應(yīng)用原理、方式，了解其在水產(chǎn)養(yǎng)殖中應(yīng)用可能存在的風(fēng)險，為水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展打下堅實基礎(chǔ)。

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（編輯：李丹）