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蒙脱石在饲料中的应用与功效

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发表于 2017-4-24 09:19:41 | 显示全部楼层 |阅读模式
  一、饲料与养殖现状 据统计,全球有73%的饲料样品霉菌毒素超标。中国现有饲料加工企业12000多家,饲料产量不低于2亿吨。大部分地区,特别是长江以南地区,夏季高温潮湿,饲料霉变及受霉菌毒素污染的现象非常普遍,其危害已是大问题。常见的有:曲霉菌属(主要分泌黄曲霉毒素、赭曲霉毒素等)、青霉菌属(主要分泌桔霉素等)、麦角菌属(主要分泌麦角毒素)、梭菌属(主要分泌呕吐毒素、玉米赤霉烯酮、T- 2毒素、Fumonisin毒素等)。由于环境应激,霉菌毒素之间的联合作用及饲料营养不平衡等因素的存在,饲料中低含量的霉菌毒素即可对动物造成危害。例如, 当饲料中黄曲霉毒素含量为14 .0 g/ kg (低于美国鸡饲料黄曲霉毒素允许量20 g/ kg的卫生标准)时即可对肉仔鸡生产性能造成严重影响。
  二、蒙脱石的作用蒙脱石的名称来源于法国,法国做过一项动物研究,家兔回肠感染大肠杆菌后,服用蒙脱石可以减轻胃肠黏膜损伤,重建水电解质吸收,促进绒毛恢复正常形态,促进受损小肠黏膜上皮细胞的再生与修复。霉菌毒素及各种细菌对Caco-2细胞均有不同程度的黏附作用,从而伤害胃肠黏膜,而蒙脱石能够阻断这种黏附,并且对病原菌黏附Caco-2细胞的阻断作用,要明显大于其对益生菌的阻断效果。例如,对大肠杆菌鼠伤寒沙门氏菌、嗜水气单胞菌、副溶血弧菌黏附的阻断率,分别为54.22%48.41%60.53%50.64%, 而对两歧双歧杆菌、嗜酸乳杆菌黏附的阻断率,分别为25.64%和21.49%。结果显示:蒙脱石可有效阻断病原菌黏附胃肠道,从而防治肠道细菌感染和细菌移位,进而可以预防和治疗腹泻的发生。牛业来等应用十六角蒙脱石治疗消化性溃疡及上消化道出血,病例30例皆取得满意疗效。由于蒙脱石可吸附各种病毒细菌及其他各种霉菌毒素,治疗断奶仔猪腹泻综合症总有效率为94.74%,治愈率为42.11%,高于氟哌酸(氟哌酸治疗总有效率为66.67%,治愈率27.77%)。蒙脱石对猪,对人,对鸡鸭牛羊兔等动物的腹泻也有很好的疗效。在獭兔幼兔日粮中添加400g/t喹乙醇,与添3kg/t纳米蒙脱石,均有效减少了獭兔幼兔的腹泻次数,降低了腹泻率,效果上添加纳米蒙脱石组更明显。
  三、蒙脱石的作用机理
  1、概念粘土矿中蒙脱石含量大于80%就称为蒙脱石,蒙脱石为高纯度的膨润土,是膨润土的主要成分。这类矿物包括钠基蒙脱石、钙基蒙脱石、镁基蒙脱石、铁基蒙脱石、锂基蒙脱石以及铝蒙脱石等。蒙脱石硬度为2~2.5,相对密度2~2.7,甚柔软,有滑感。在电子显微镜下可见片状晶体,层与层之间可以滑动打开,层与层之间并不散乱分离,在水介质中可分散呈胶体状态,属酸性胶基,对强酸强碱具有一定的缓冲能力,因此能保持体系pH相对稳定。例如:蒙脱石在消化道延展,可形成连续的保护膜,与消化道黏液蛋白静电结合,可显著提高黏液的内聚力和弹性。( Girardeau,1987; Albengres等,1985)。
  2、结构蒙脱石ontmorillonite,是天然硅铝酸盐,由二层共顶联接的硅氧四面体片,夹一层共棱联接的铝镁氧氢氧八面体片,构成2∶1型结构。晶层表面都是氧原子,没有氢氧原子组,晶层间没有氢键结合力,晶层间距为0. 96 ~ 2 . 14 nm,水分子和交换性阳离子可以进入层间,使晶格底面间距增大,蒙脱石体积膨大。例如:美国西部的钠基蒙脱石类粘土,其甲基蓝吸附能力(仅表示阳离子交换能力)可以高达15 0 meq,遇水膨胀系数可以达到其遇水前体积的2 0倍。在蒙脱石形成过程中,蒙脱石分子硅氧四面体中的S i4+可被Al3+替换,铝氧八面体片中的Al3+可被Mg2+或Fe2 +替换。这种置换,经常造成八面体畸变,进而迫使四面体片作出旋转、伸长、歪扭等形式,来予以调正,直至出现断键,使多面体核心阳离子裸露,使晶层间产生永久性负电荷,为了平衡电荷,蒙脱石必须吸附环境中的阳离子到层间,而发生我们看到的离子交换作用,主要阳离子如Na+、Ca2+、K+、Mg2+、Li+、H+、Al3+等(杨献忠等,2003)。正是这种离子交换特性大大增强了蒙脱石吸附霉菌毒素的功能。
  3、负电吸附特性蒙脱石晶层间的永久性负电荷,产生静电引力和非稳态电位固定效应,使蒙脱石吸附具有选择性,即有效吸附各种霉菌毒素,而吸附弱极性的营养成分甚微。许多霉菌毒素,如黄曲霉毒素、 玉米赤霉稀酮等的分子结构中含有极性基团,如: O H, C O,N H2,或含有可极化的基团,如:  C C , C6H5等,能被蒙脱石优先吸附。例如:呈刚性平面分子结构的黄曲霉毒素,能进入蒙脱石的内表面,与晶层间可交换性阳离子产生强烈的相互作用,并且不易解吸,表现出较高的吸附效率和吸附稳定性。吸附量随黄曲霉毒素含量的增加而增加,两者呈直线相关。当吸附反应体系中赖氨酸含量为0.2%—0.4%时,不影响蒙脱石对黄曲霉毒素的吸附。蒙脱石矿物层间区域具有层间交换、 层间吸附、 层间催化、 层间聚合、层间柱撑等特性。霉菌毒素分子在蒙脱石矿物层间区域可发生分子吸附、 氢键吸附、 不可逆交换吸附、 质子化吸附及吸附分解模式。例如,蒙脱石边面上未完全配位的铝离子能与黄曲霉毒素上的-羰基进行化学吸附而形成稳定复合物,因而降低了黄曲霉毒素的生物有效性。并且,透射电镜分析表明吸附原毒素前后蒙脱石的粒径没有明显改变,XRD分析证实,吸附原毒素后蒙脱石层间距没有发生变化。“车厢式”结构的蒙脱石,将毒素固定到蒙脱石分子的“车厢”中,从而使毒素在体内失活。
  4、表面吸附力蒙脱石颗粒细小,0.2~1 m,颗粒表面积巨大,颗粒遇液体分散后引起有效表面积进一步增大,蒙脱石每克粉剂可覆盖100~110m2消化道表面,由于层间域的存在,不仅具有巨大的外表面积,也有巨大的内表面积,其比表面积可达600 ~800 m,2/ g。所以蒙脱石比表面积大,表面能很高,表面吸附力超强。
  四、总结 饲料蒙脱石能增加消化道黏液的质和量,加强黏膜的屏障作用,保护和修复消化道黏膜;能吸附并固定消化道黏膜上的病原微生物于分子内,使其破裂脱水以至灭活;同时能在胃肠道中吸附其所产生的毒素,随粪便排出体外。

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