凹土在乳牛生产中的应用

林丽娟

福建省畜牧总站福州350003

凹土在乳牛生产中的应用

林丽娟

福建省畜牧总站福州350003

凹凸棒石黏土是一种结构性质独特的硅酸盐黏土矿物质，具有优异的吸附、脱色、热稳定性、离子交换和抗盐性等性能，可用作粘结剂或载体运用于饲料工业中，同时也可作为营养物质增强剂应用于养殖业中，促进动物对日粮养分的吸收。文中介绍凹土的结构及特性，综述凹土作为添加剂在乳牛生产中的应用。

凹凸棒石黏土反刍动物生产

凹凸棒石黏土简称凹土（attapulgite），又名坡缕石（palygorskite），在矿物学上隶属于海泡石族[1-2]。当pH值大于8，一定量的介质以及SiO2、Al2O3和MgO成一定比例时，可形成分子式为（Mg,Al,Fe）5Si8O20（OH）2（OH2）44H2O的天然非金属黏土矿[3-4]。凹土具有较高的比表面积，具有优异的吸附、脱色、热稳定性、离子交换和抗盐性等性能，可用作粘结剂或载体运用于饲料工业中，同时也可作为营养物质增强剂应用于养殖业中，促进动物对日粮养分的吸收，具有巨大的潜在应用价值[5]。

1 凹土的结构及特性

凹土是一种层链状硅酸盐，由上下两层Si-O四面体结构夹着中间一层Mg-O八面体结构组成的棒状单晶体，许多单晶体聚集形成棒晶束，许多棒晶束堆砌形成聚集体[6-7]。凹凸棒石晶体呈棒状和纤维状，凹土呈致密块状和脉状等。其形态变化与凹土形成原因有关，经过沉积形成致密块状，通过热液形成脉状。其颜色有白、浅灰、浅绿和浅褐色，随杂质含量的变化而变化。凹土在含水情况下，具高可塑性；干燥后则收缩，很少出现裂纹。在水和盐水中不易膨胀，但是在高温时有相变等特征[5]。

1.1 吸附性凹土结构特殊，吸附性较大。凹土的层链状结构使其具有较大的表面积，其中，外表面积可达23 m2/g，内表面积可达300～400 m2/g[8]，而物体

的吸附能力和物体表面积成正相关，故其具有较高的表面吸附能力。当凹土层链状结构中发生等价类质（硅氧四面体内的置换）和非等价类质同象置换（Al3+或Fe3+对Mg2+的置换）及失去水分子时，可引起电荷不平衡，产生负电性吸附；当凹土层链状结构中金属阳离子（Mg2+）配位的水分子与吸附核形成氢键，或者Si-O断裂后与被吸附的物质形成共价键，可产生化学吸附，从而吸附有害物质[9]。

1.2 离子交换性凹土由上下两层Si-O-四面体结构和中间一层Mg-O八面体结构组成，其中的Si4+可少量被Fe3+、Al3+离子替代，Mg2+可少量被Fe2+、Fe3+、Al3+离子替代，导致凹土带有少量的负电荷，此种电荷属于结构电荷。凹土的Si-O发生水解破键和Al-O发生水解破键作用产生电荷，此种电荷属于表面电荷。凹土颗粒的净电荷是结构电荷与表面电荷的正、负电荷之代数和。当pH值约为5.5，凹凸棒石的胶体颗粒的净电荷为零。当pH＜5.5时，凹土带正电荷，凹土吸附阴离子；pH＞5.5时，黏土颗粒带负电荷，凹土吸附阳离子，从而使离子得到交换[10]。温度也会影响离子交换，当温度升高时，有利于溶液中阳离子的交换。

1.3 吸水性凹土具有很强的吸水性，可吸附自重100%的水，且在较低的水分压下仍具较高吸水能力[11]。凹土呈纤维状或棒状，通过吸水形成悬浮胶体，胶体互相连接，不断吸水变浓稠。当凹土用其他阳离子或非离子表面活性剂分散时，也会表现出增稠和悬浮液特性。所以，动物采食了凹土与饲料的混合料，有助于延长营养物质在胃肠道中的滞留时间，提高养分消化率，有利于饲料利用率的提高[12]。

2 凹土在乳牛生产中的应用

2.1 改善乳牛生产性能凹土含反刍动物必需的常量和微量元素，包括钙、镁、钾、钠、铜、锰、铁、锌、硒等[13]。凹土通过动物消化道时可溶于胃酸，释放出的锌、镁等金属离子在消化道中扩散吸收[14]。锌作为动物机体内多种酶和蛋白质的重要组成部分，具有催化和调节的功能，参与体内多种代谢反应，对动物的生长发育以及免疫有重要的影响，其中有机锌可以提高乳牛乳产量和乳品质[15-17]。镁是ATP酶的活化因子，也可催化或激活动物体内其他酶。不同钙、镁水平阴离子盐酸化日粮对乳牛产乳量的影响不大，但可以缓解产后疾病的发生[18]。可见，凹土有助于改善动物健康状况。夏伦志[19]（1996）试验发现，在乳牛日粮中添加100 g/d凹土使产乳量提高了8.9%，有益于改善牛群健康状况。这可能是凹土吸附饲料，延长消化吸收时间，释放自身的常量和微量元素，提高动物对饲料的利用率，从而改善动物生产性能。

2.2 有效吸附黄曲霉毒素乳牛采食被黄曲霉毒素B1污染后的饲料，体质下降，产乳量降低。因为乳牛瘤胃能降解毒素的菌群不足10%，大部分毒素随血液被转移到肝脏，生成黄曲霉毒素M1，直接进入牛乳中，由食物链进入人体，对人类健康造成巨大的威胁[20]。有研究发现，凹土对大肠杆菌毒素和黄曲霉毒素以及一些重金属等有害物质有明显的吸附效果[21-24]。这可能是因为凹土的比表面大，对毒素的吸附强度大。所以，凹土作为乳牛毒素吸附剂的应用有一定的可行性，具体添加量还需要动物试验验证。

2.3 改善乳牛生长环境凹土除了吸附霉菌毒素，还可以吸附其他有害物质：甲烷、氨、二氧化碳等气体以及一些重金属离子。这些有害物质由畜禽垫草和粪尿产生，会影响畜禽的生长环境，间接影响动物身体健康。刘飞等[25]发现硅烷偶联剂改性后凹土对甲烷气体的吸附效率较高，这可能是改性后凹土表面形成极性分子覆盖层，提高了凹土对甲烷气体的亲和力。周济元等[26]（2004）试验发现，40 g/m2凹土可使气体中的氨浓度显著下降。凹土的巨大表面比有利于吸附大量氨和水分，减缓有机物的分解速度，可以作为除味剂和干燥剂添加到乳牛垫料中，有利于改善乳牛的生长环境[27-29]。傅正强[30]发现凹土可通过离子交换作用、表面络合作用和静电作用吸附镉离子，降低饲料中镉离子的污染。刘云等[31]发现酸化凹土对铬离子的吸附效果显著，可达到电镀废水排放标准。

2.4 缓释非蛋白氮非蛋白氮的主要原料为尿素，给乳牛饲喂尿素是节约饲料成本一个有效方法。但是尿素适口性差，释放氨的速度快，易使乳牛中毒[32]。凹土可以有效的防止因尿素潮解、热解造成氮素的损失。凹土可以使种尿素进入乳牛消化道后形成胶体，减缓饲料的流动性，使尿素缓慢释放，提高氮的利用率。另外，凹土可以吸附消化道中多余的氨离子，在消化道氨离子浓度降低时，再将氨离子缓慢释放，起到吸氨保氮的作用。

2.5 饲料粘结剂与饲料载体凹土比表面积大，与水反应效率高，粘结性强，可用作颗粒饲料粘结剂。邱海剑等[33]（2009）报道，颗粒饲料中添加5%凹土有助于提高饲料的硬度，降低粒饲料含粉率和粉化率。此外，这种粘结性有利于凹土作为饲料载体的开发。凹土含有多种动物必需的矿物元素，承载能力强，性

质稳定，且密度与微量元素密度相近，有助于与微量元素均匀。因此凹土可以替代玉米粉和麦麸等成为新型饲料载体，也一种是良好的矿物元素添加剂载体[34]。

3 应用和展望

综上所述，凹土在乳牛生产上的应用有一定的研究基础，但是研究的成果在乳牛生产中的具体应用转化还是远远不够的，比如说凹土作为添加剂在乳牛饲料工业中的添加量还有待进一步探讨，否则不合适的添加量也会造成过度吸附，引起营养物质的流失，对生产性能造成负面影响。

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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