納米氧化鋅在斷奶仔豬生產(chǎn)中的作用

王曉佳

（撫順市農(nóng)業(yè)特產(chǎn)學(xué)校，遼寧 撫順 113123）

腹瀉是斷奶仔豬的一種重要應(yīng)激源，常導(dǎo)致生長(zhǎng)抑制和斷奶后腹瀉綜合征[1]。仔豬斷奶期間對(duì)大腸桿菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌這兩種最常見的致病因子敏感性較高，可能會(huì)增加斷奶仔豬腹瀉的發(fā)生率，降低其生長(zhǎng)發(fā)育[2]。作為抗生素的替代品，氧化鋅以高劑量（2 000～3 000 mg/kg飼糧）廣泛用于斷奶仔豬，以防止腸道炎癥，并促進(jìn)體重增加[3]。

鋅是動(dòng)物必需的微量元素，在營(yíng)養(yǎng)、生長(zhǎng)、免疫等方面起著重要作用?？紤]到鋅的效率和合理的價(jià)格，藥理學(xué)劑量的氧化鋅（ZnO）可作為處理仔豬斷奶后腹瀉（PWD）的有效工具，通過靶向腸道結(jié)構(gòu)、消化分泌物、抗氧化系統(tǒng)和免疫細(xì)胞等途徑，在整個(gè)胃腸道中發(fā)揮各種積極作用[4]。然而，從2022年開始，歐盟將禁止高濃度鋅的使用[5]，因?yàn)楦邉┝夸\沒有被動(dòng)物完全利用，會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染[6]，還會(huì)影響腸道微生物群，進(jìn)而導(dǎo)致大腸桿菌感染加劇[7]。因此需要研究具有抗菌性能的納米氧化鋅（ZnO NPs），在畜牧業(yè)中可作為抗菌劑和飼料添加劑，使其成為潛在的抗菌藥物，并顯著提高動(dòng)物的健康體況和生產(chǎn)性能。

1 納米氧化鋅的特點(diǎn)

氧化鋅是一種無機(jī)化合物，分子式為ZnO。它呈白色粉末，幾乎不溶于水。氧化鋅粉末被廣泛用作許多材料和產(chǎn)品的添加劑，被認(rèn)為是在納米領(lǐng)域上開發(fā)得最好的一種，具有重要的科學(xué)應(yīng)用價(jià)值。納米技術(shù)處理的納米粒子是原子或分子聚集，其特征是尺寸小于100 nm。它們實(shí)際上是通過改變?cè)氐脑雍头肿訉傩远玫降幕驹氐男揎椥问絒8]。納米技術(shù)是21世紀(jì)最具創(chuàng)新性的領(lǐng)域。氧化鋅納米顆粒由于在氣體傳感器、生物傳感器、化妝品、藥物傳遞系統(tǒng)等方面的應(yīng)用，在其他金屬納米顆粒中占有非常重要的地位。納米氧化鋅（ZnO NPs）還具有顯著的抗菌性能，對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌或真菌具有抗菌活性。生物合成的納米氧化鋅的生長(zhǎng)抑制比化學(xué)合成的納米氧化鋅和其他常見的抗菌劑都要高。這些小顆粒的生物活性增強(qiáng)歸因于較高的表面積與體積比。納米ZnO可構(gòu)成一種有效的抗病原微生物的抗菌劑。這些金屬氧化物顆粒產(chǎn)生的活性氧可能是其抑菌活性的主要機(jī)制。ZnO NPs的抗菌機(jī)理包括氧化鋅納米粒子與細(xì)胞膜表面直接相互作用影響細(xì)胞膜透性。隨后，這些納米顆粒進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞并誘導(dǎo)氧化應(yīng)激，從而抑制細(xì)胞生長(zhǎng)并最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。納米氧化鋅對(duì)致病菌（如大腸桿菌和金黃色葡萄球菌）具有毒性。因此在農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)方面有很大的潛力。納米氧化鋅的合成方法有化學(xué)合成法、沉淀法、蒸汽輸運(yùn)法、水熱法等多種化學(xué)方法。除此之外，利用不同植物提取物生物合成納米氧化鋅也很常見。與化學(xué)合成相比，這種綠色合成是相當(dāng)安全和綠色環(huán)保的。已有研究表明，豬營(yíng)養(yǎng)中添加納米氧化鋅可以減少60%的鋅使用，同時(shí)對(duì)腸道微生物群具有積極作用[9]。在斷奶仔豬中，低劑量的納米氧化鋅可替代常規(guī)高劑量的氧化鋅，并有助于減少環(huán)境污染[10]。

綜上所述，納米氧化鋅應(yīng)用較廣，合成方法較多，可抑制大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等致病菌的生長(zhǎng)，具有抗菌性能，且使用劑量小，利用率高，可減少環(huán)境污染。

2 納米氧化鋅對(duì)斷奶仔豬生產(chǎn)性能的作用

在斷奶仔豬飼糧中添加納米氧化鋅可提高仔豬生長(zhǎng)性能，降低腹瀉率，改善仔豬生長(zhǎng)發(fā)育，加強(qiáng)脂代謝，因此可替代抗生素和高鋅的使用[11]。因?yàn)樘砑蛹{米氧化鋅有助于植物細(xì)胞壁多糖和復(fù)合碳水化合物降解成短鏈脂肪酸的有益菌群的增值，而短鏈脂肪酸可以作為一種能量來源，防止腸道炎癥，從而提高生長(zhǎng)性能[12]。王彬等研究表明，飼糧添加納米氧化鋅顯著提高了斷奶仔豬的平均日采食量和平均日增重，降低了料重比和腹瀉率[13]。方桂友等給斷奶仔豬分別添加3 000 mg/kg普通飼料級(jí)氧化鋅、250 mg/kg納米氧化鋅、500 mg/kg納米氧化鋅，結(jié)果表明，添加500 mg/kg納米氧化鋅的斷奶仔豬日增重分別比前兩組提高5.41%和8.33%，且肉料比有所改善。添加納米氧化鋅（250 mg/kg、500 mg/kg）仔豬的糞鋅排出量比添加3 000 mg/kg普通飼料級(jí)氧化鋅分別降低91.47%、82.85%，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益[14]。宋軍帥等指出，添加納米氧化鋅的仔豬平均日增重、平均日采食量和料重比分別改善了13.54%、11.76%和1.56%，增重收益對(duì)比對(duì)照組高出8元以上[15]。由此可見，添加納米氧化鋅可以促進(jìn)斷奶仔豬的生長(zhǎng)性能。

低劑量納米氧化鋅可替代高劑量氧化鋅在斷奶仔豬生產(chǎn)上達(dá)到同樣的保健效果，并且在提高鋅的利用率和解決鋅污染問題上優(yōu)于高劑量氧化鋅[16]。魏可健研究表明，給斷奶仔豬添加1 000 mg/kg、1 500 mg/kg劑量的納米氧化鋅與3 000 mg/kg的高劑量普通氧化鋅獲得的效果差異不大[17]。納米顆粒因其更小的尺寸和更大的表面積而具有比傳統(tǒng)來源鋅更高的生物學(xué)潛力[18]。由此可見，添加低劑量的納米氧化鋅和高劑量氧化鋅對(duì)斷奶仔豬的保健效果無差異。與此同時(shí)，添加普通氧化鋅和不同水平的納米氧化鋅（500 mg/kg、1 000 mg/kg、1 500 mg/kg）還能改善斷奶仔豬腸道通透性，減少了結(jié)腸大腸桿菌數(shù)量[17]，進(jìn)而降低仔豬腹瀉率的發(fā)生。龍麗娜等給斷奶仔豬添加3 000 mg/kg 氧化鋅和500 mg/kg納米氧化鋅在試驗(yàn)前期、后期及全程仔豬的腹瀉率與空白對(duì)照組相比分別降低了47.33%和45.16%、46.85%和28.15%、46.34%和39.78%，試驗(yàn)后期及全程添加3 000 mg/kg 氧化鋅的仔豬腹瀉率低于納米氧化鋅組26.02%、10.89%[19]。宋軍帥等研究指出，添加納米氧化鋅斷奶仔豬的腹瀉頻率降低了48.91%，豬群整體健康水平有所升高[15]。除此之外，斷奶仔豬飼糧中添加納米氧化鋅顆粒不僅能增加斷奶仔豬回腸中的乳酸桿菌數(shù)量、降低腸道大腸桿菌群和梭菌數(shù)量，還能增加十二指腸和回腸絨毛高度，且納米氧化鋅顆粒的消化利用率更高[20]。Wang等報(bào)道亦表明，添加納米氧化鋅可改善斷奶仔豬腸道形態(tài)，增加十二指腸和回腸絨毛長(zhǎng)度、隱窩深度和絨毛表面積[21]。

綜上所述，添加納米氧化鋅可促進(jìn)斷奶仔豬生長(zhǎng)性能和腸道發(fā)育，抑制腸道致病菌，減少斷奶仔豬腹瀉率，且低劑量納米氧化鋅可替代高劑量氧化鋅達(dá)到同樣的保健效果，降低環(huán)境污染。

3 納米氧化鋅對(duì)斷奶仔豬抗氧化及免疫功能的影響

鋅是一種免疫調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)素，在促進(jìn)免疫系統(tǒng)發(fā)育和調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)方面具有多種功能作用，能夠有利于免疫系統(tǒng)（包括B細(xì)胞、單核細(xì)胞和粒細(xì)胞）的發(fā)育[22]，調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞產(chǎn)生免疫調(diào)節(jié)分子，并促進(jìn)免疫細(xì)胞中化學(xué)引誘劑的分泌和促炎因子（TNFα）、白細(xì)胞介素-6（IL-6）和白細(xì)胞介素1β（IL-1β）的表達(dá)[23]。氧化鋅對(duì)仔豬的先天性和適應(yīng)性免疫反應(yīng)均有調(diào)節(jié)作用，是仔豬強(qiáng)大的免疫調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)素，其有效性取決于氧化鋅的水平。而納米氧化鋅可替代氧化鋅，并促進(jìn)鋅的利用和仔豬的腸道免疫功能[12]。仲召鑫等報(bào)道指出，在斷奶仔豬飼糧中添加凹土納米氧化鋅一定程度上有利于仔豬肝臟免疫功能和脂代謝[24]。毛俊舟等在斷奶仔豬飼糧中添加適量凹土納米氧化鋅能夠提高血清、肝臟和腸道中抗氧化酶的活性，增強(qiáng)仔豬的抗氧化性能[25]。同時(shí)，添加納米氧化鋅還可以提高斷奶仔豬脾臟的器官指數(shù)及細(xì)胞粒徑、提高抗氧化功能酶的活性、減少促炎因子含量、增加抗炎因子含量[26]。由此可見，飼糧添加納米氧化鋅可增強(qiáng)斷奶仔豬的免疫以及抗氧化功能。研究表明，飼糧中添加納米氧化鋅和普通氧化鋅均能顯著提高斷奶仔豬血清中免疫球蛋白A、白細(xì)胞介素-6和腫瘤壞死因子α的含量，顯著降低血清尿素氮含量。由此再次證明添加納米氧化鋅具有替代普通氧化鋅的潛在應(yīng)用價(jià)值[13]。

綜上所述，飼糧添加納米氧化鋅有利于免疫系統(tǒng)發(fā)育、增強(qiáng)斷奶仔豬的免疫以及抗氧化功能。

4 小結(jié)

鋅是生物體中重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是動(dòng)物體內(nèi)大多數(shù)生物功能所必需的微量元素。氧化鋅（ZnO）具有預(yù)防腹瀉的作用，是早期斷奶仔豬飼糧中廣泛使用的產(chǎn)品。然而，它作為治療藥物使用的劑量（3 000 mg/kg）遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于添加劑的允許劑量（150 mg/kg）。這種劑量使用的氧化鋅引起了環(huán)境方面的負(fù)擔(dān)，所以研究其替代產(chǎn)品成為必然。納米氧化鋅具有抗菌性能，能促進(jìn)斷奶仔豬生長(zhǎng)性能和腸道發(fā)育，減少斷奶仔豬腹瀉率，增強(qiáng)免疫以及抗氧化功能，且使用劑量小，利用率高，減少了環(huán)境污染，可成為氧化鋅的潛在替代品。然而，關(guān)于納米顆粒及其代謝產(chǎn)物對(duì)動(dòng)物的安全性以及對(duì)環(huán)境的影響，仍存在許多問題。例如，已經(jīng)有研究表明，一些納米顆?？赡軙?huì)損害水生植物的生長(zhǎng)[27]，這需要在今后進(jìn)行更深入的研究。