仔猪日粮添加纳米氧化锌的益处

付亚楠 译自Piglets，2019，№8：29～31

潘雪男 校 何 闪 制图表

锌是动物机体中多种金属酶和消化酶的组成部分，也是一种必需微量元素。氧化锌可改善断奶仔猪的生长性能，抑制肠道炎症反应。然而，由于仔猪对氧化锌的消化率低，日粮中高剂量地添加氧化锌会显著增加锌的排泄量，造成环境污染。过去几十年，纳米技术迅速发展，为寻找断奶仔猪日粮中常规添加浓度的氧化锌的替代品提供了一个新的维度。由于颗粒直径减小、表面积加大、化学稳定性提高以及反应活性增强等特点，纳米氧化锌具有很大的发展潜力。

早期断奶仍然是猪生长中的一个关键时期，并且会引发大量的问题，如消化系统紊乱、生长速度减慢、腹泻增多以及发病率和死亡率提高等，这些问题都会给养猪业造成重大的经济损失。人们通常建议在断奶前两周给仔猪补充氧化锌(日粮中锌的添加量通常为2 500 mg/kg)。这对预防仔猪断奶后腹泻(甚至死亡)和偶发性水肿病至关重要，这两种疾病都与大肠杆菌感染相关。预防仔猪发病确实能显著改善动物的生长性能和饲料转化率。

由于猪对氧化锌的吸收较差，因而摄入体内的氧化锌约80%会随粪便排出，导致环境显著恶化。因此，人们越来越担忧粪便中的锌会污染环境以及影响环境中微生物的多样性。

1 什么是纳米氧化锌

在未批准将氧化锌用于治疗仔猪腹泻的国家或地区，人们通常用抗生素来控制仔猪断奶后的大肠杆菌感染。然而，由于细菌会对抗生素产生耐药性，很多国家和地区已禁止使用抗生素。纳米氧化锌能替代仔猪日粮中的氧化锌吗？化工业和制药业常用的纳米氧化锌是指颗粒直径小于100 nm的氧化锌。与断奶仔猪日粮中通常以药理学水平添加的氧化锌相比，纳米氧化锌的粒径更小，单位质量的颗粒数更多，拥有的表面积更大，且在动物生化系统中的活性更强。

动物营养上所用的氧化锌产品在理化特性上与纳米氧化锌存在很大的差异，这说明氧化锌产品在动物体内会产生不同的生物利用率和抗菌作用。纳米氧化锌特定的粒径(是传统氧化锌的10～15倍)和形状增加了其与细菌接触的表面积。此外，纳米氧化锌的高孔隙率提高了它的抗菌活性。在断奶仔猪日粮中，用低剂量的纳米氧化锌替代高剂量的传统氧化锌是切实可行的，可以减少对环境的污染。

2 营养利用率和生长性能

多项研究报道了用纳米氧化锌替代仔猪日粮中传统氧化锌的效果。如表1所示，Pei等评估了在日粮中添加纳米氧化锌对断奶仔猪生长性能和腹泻发生率的影响。与不添加锌的对照日粮相比，添加纳米氧化锌和传统氧化锌的试验日粮能够提高仔猪的平均日增重、每日平均采食量、增重与耗料比以及十二指肠和空肠的绒毛高度与隐窝深度的比值，且可以降低腹泻的发生率。

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比较纳米氧化锌和传统氧化锌对仔猪生产性能的影响后发现，仔猪采食添加了300 mg/kg纳米氧化锌或450 mg/kg纳米氧化锌的日粮后，其生长性能显著高于采食日粮中添加3 000 mg/kg传统氧化锌的仔猪。Milani等研究发现，与在日粮中添加3 000 mg/kg的传统氧化锌相比，添加60 mg/kg的纳米氧化锌不足以显著提高仔猪的生长性能；然而，与添加浓度低至15 mg/kg的纳米氧化锌所产生的影响相比，营养物质(蛋白质和能量)的消化率在数值上有所改善，不过无统计学意义上的显著差异(表2)。

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图1显示了纳米氧化锌对断奶仔猪肠道形态的影响。在日粮中添加450 mg/kg的纳米氧化锌和3 000 mg/kg的传统氧化锌，仔猪十二指肠、空肠和回肠绒毛的病理损伤均得到了减轻(图1未显示结果)；仔猪十二指肠、空肠和回肠的绒毛高度均有所提高。与添加3 000 mg/kg的传统氧化锌相比，添加450 mg/kg的纳米氧化锌后，仔猪肠道绒毛高度和隐窝深度均有所增加。该结果表明，锌的纳米颗粒能够促进仔猪肠道黏膜的生长，并能够增强肠上皮细胞的再生，从而可以改善肠道发育。因此，纳米氧化锌可以增加用于吸收和利用养分的表面积，进而提高仔猪的生长性能。

3 对肠道微生物区系的影响

纳米氧化锌(450 mg/kg)对断奶仔猪大肠微生物组成的影响表明，盲肠、直肠和结肠中大肠杆菌的数量显著减小。与传统氧化锌(3 000 mg/kg)相比，这种减少在结肠中更为明显。但与不添加锌的日粮相比，纳米氧化锌对断奶仔猪肠道中沙门菌、乳酸菌和双歧杆菌丰度的影响不显著。血清免疫指标显示，与传统氧化锌(3 000 mg/kg)相比，在仔猪日粮中添加纳米氧化锌(450 mg/kg)可提高血液中免疫球蛋白A、细胞因子IL-6和TNF-α的浓度，这些结果表明纳米氧化锌可通过改变血清中抗体的浓度展现抗炎能力。在一项类似的研究中，Li等发现纳米氧化锌可以提高断奶仔猪血清中的IgG水平，并能增强动物的免疫应答能力。

一般建议在测试动物日粮中纳米氧化锌的作用之前解决一些挑战性问题：如使用恰当的分析方法对产品定性、从实验室样品生产到工业化规模化产品生产、ADME(在动物体内的吸收、分布、代谢和排泄)、对动物的毒性水平、工人和环境的安全性以及遵守当地法律。

4 结语

综上所述，与按3 000 mg/kg水平添加的传统氧化锌相比，按适当浓度(尤其是添加量为450 mg/kg时)添加纳米氧化锌可改善仔猪的增重、采食量和增重与耗料比。添加量低至60 mg/kg时，纳米氧化锌也能提高营养物质的消化率，但未能达到统计学意义上的显著差异。与传统的氧化锌相比，纳米氧化锌可以改善仔猪对锌的吸收，减少粪便中锌的排泄量。与按3 000 mg/kg浓度添加的传统氧化锌相比，日粮中添加450 mg/kg的纳米氧化锌后，仔猪粪便和尿液中锌的排泄量有所减少(分别减少为55.41%和46.24%)。与传统氧化锌相比，低浓度添加的纳米氧化锌(450 mg/kg)能更有效地降低仔猪腹泻的发生率，改善肠道形态，减少肠道中大肠杆菌的丰度。