氧化鋅在動物生產中的作用和應用

齊慧 徐君 蔡景義 師筑俊

摘要：高劑量氧化鋅在幼齡動物生產中有著增加采食量、促進營養物質消化吸收、保護腸上皮屏障、影響腸道菌群等作用，通過一系列生理作用可實現抑制幼齡動物腹瀉，提高增重效率。對于禽類來說，氧化鋅同樣可以提高增重效率，提高產蛋品質。高劑量氧化鋅對動物的毒副作用和對環境的污染，可通過多孔氧化鋅、納米氧化鋅和包被氧化鋅等不同形式來降低氧化鋅的用量，同時又能保證其生理作用。

關鍵詞：氧化鋅;腹瀉;高劑量;多孔氧化鋅;納米氧化鋅;包被氧化鋅

中圖分類號：S816? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? 文章編號：1001-1463（2021）02-0078-05

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2021.02.020

Development Situation and Countermeasures of Barely Industry in Gansu

ZHAO Feng， PAN Yongdong， BAO Qijun， ZHANG Huayu， LIU Xiaoning， NIU Xiaoxia， XU yinping

（Institute of Economic Crop and Beer Material， Gansu Academy of Agricultural Science， Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract：This paper summarized the present situation of the development of the barley industry at domestic and foreign， and combined with the present situation of the development of barley industry in Gansu， analyzed the development of the barley industry in Gansu advantage and the existing problems of low level of mechanization， low standardization technology of quality and high-yield， and low level of industrialization， and from the increase of barley industry policy support， the framework of good barley supply and marketing system， strengthen the cultivation of new barley varieties， strengthen the research on cultivation techniques is proposed to promote Gansu barley industry development， the effective ways to help farmers out of poverty 'income.

Key words：Gansu;Barely industry;Quality;Yield

當今集約化養殖中，為了提高母畜的繁殖效率，通常采取早期斷奶技術。早期斷奶使生長發育不成熟，特別是消化免疫功能不健全的動物產生接觸心理、飼糧及環境等多種應激，引起采食量下降、消化不良、腹瀉死亡率增加及生長性能降低等現象，給養殖業帶來巨大經濟損失。鋅是動物必需的微量元素之一，具有廣泛的生理生化功能。研究發現，在斷奶仔豬日糧中添加氧化鋅2 500～4 000 mg/kg可顯著降低斷乳仔豬腹瀉率，并對仔豬生長有促進作用[1 ]。越來越多的研究都發現了高劑量氧化鋅對緩解動物斷奶應激的可靠效果。同時，學者也對禽類生產性能與氧化鋅的關系進行了研究，我們就氧化鋅對動物的生理作用和添加方式進行了探討。

1? ?氧化鋅對動物生長和健康的影響

1.1? ?增加動物采食量

早期斷奶帶來心理、飼糧及環境等諸多應激時，消化及免疫系統發育不完善的幼畜斷奶后采食量下降，并且引發一系列消化問題，由此造成的能量損失需要8～14 d才能恢復。Wang等[2 ]研究證實，日糧中添加? ? ? ?3 000 mg/kg氧化鋅可顯著提高仔豬日采食量并提高日增重。Li等[3 ]研究發現，在仔豬日糧中添加3 000 mg/kg氧化鋅可以增加斷奶仔豬的平均日采食量，并且提高了血清中的生長素（GH）的含量;日糧中添加氧化鋅可以通過提高血清中生長素含量來提高斷奶仔豬采食量，提高仔豬生長速度。可見日糧中添加高劑量氧化鋅可顯著緩解仔豬斷奶應激，提高早期斷奶動物的采食量。

1.2? ?促進營養物質消化吸收

早期斷奶的仔豬腸道內多種消化酶的活性降低，同時小腸絨毛萎縮，隱窩深度加深，進而導致仔豬腸道內營養物質的吸收利用率降低，產生腹瀉。Hedemann等[4 ]發現，斷奶仔豬日糧中添加2 500 mg/kg氧化鋅可顯著提高小腸中胰蛋白酶的活性。Li等[5 ]指出，高劑量的氧化鋅不僅能提高仔豬血液中胰島素樣生長因子IGF-1和胰島素樣生長因子-1受體IGF-IR的含量和豐度，也能提高其在小腸黏膜和上皮細胞中的含量，IGF-1有助于細胞的生長和成熟。Carlson? 等[6 ]研究發現，飼喂3 000 mg/kg氧化鋅可改善斷奶仔豬腸道形態，使十二指腸和空腸隱窩深度變淺，絨毛增長。Li等[3 ]也發現，添加3 000 mg/kg氧化鋅可以提高小腸毛高度、降低隱窩深度，提高絨隱比。

1.3? ?保護腸上皮屏障

早期斷奶仔豬由于腸道損傷，導致腸道屏障功能降低，容易造成病菌感染引發腹瀉及系統性疾病。Zhang等[7 ]研究發現，日糧中添加2 000 mg/kg氧化鋅可顯著提高仔豬日增重，降低腹瀉率，同時顯著降低了仔豬尿液中乳果糖與甘露醇的比值，說明氧化鋅提高了仔豬的腸道屏障功能。另有研究發現，添加氧化鋅可以提高腸道黏膜緊密連接蛋白Occludin和ZO-1的基因表達量，Occludin和ZO-1是構成腸上皮細胞間緊密連接的跨膜蛋白與胞質蛋白，它們對腸上皮細胞的屏障功能具有重要作用。腸道通透性是腸上皮屏障的直接反應指標，日糧中添加高劑量氧化鋅可通過增強腸粘膜上皮細胞緊密連接蛋白基因的表達，維持腸道正常的屏障功能，降低腸道通透性[8 ]。因此，保護腸上皮屏障可能是高劑量氧化鋅的抗腹瀉促生長作用機制之一。

1.4? ?影響動物腸道菌群

抗生素能夠殺滅腸道內有害菌，降低仔豬腹瀉率，進而促進仔豬生長。添加高劑量氧化鋅也可以起到類似抗生素的抑菌效果。Jensen等[9 ]體外研究發現，100 mg/kg氧化鋅可使仔豬小腸食糜中的大腸桿菌數量顯著降低，在斷奶仔豬日糧中添加2 500 mg/kg氧化鋅能夠降低仔豬的腹瀉率。但是Li等[3 ]發現日糧中添加3 000 mg/kg氧化鋅對斷奶2、4、7、9、11 d后的仔豬腸道內容物中大腸桿菌、乳酸菌、梭狀芽孢桿菌均無顯著影響。Roselli等[10 ]通過體外細胞試驗沒有發現，氧化鋅對大腸桿菌K88有殺滅作用，但可以降低大腸桿菌在caco-2細胞膜上的黏附率。Broom等[11 ]通過研究認為，氧化鋅不是通過降低腸道內容物中有害菌數量來改善動物腸道健康，而是通過抑制細菌移位降低動物感染致病菌的幾率。推測氧化鋅并不是通過抑制腸道內有害菌的數量從而降低動物腹瀉率的，而是Zn2+減少了有害菌在腸道的黏附。

魏婧雅等[12 ]指出，不同水平氧化鋅對新生犢牛生長性能、腹瀉率沒有顯著影響，犢牛血清免疫球蛋白含量和直腸中乳酸菌含量增加，直腸中大腸桿菌含量有所降低。

綜上可見，氧化鋅對于奶動物的作用機理包括血清中生長素（GH）的含量，改善消化酶活性、增加小腸黏膜絨毛高度，增強腸道消化吸收功能，保護腸上皮屏障，降低有害菌群在細胞膜上的黏附率，從而達到增加采食量，抑制腹瀉，提高增重效率等顯著效果。其添加計量都比較高，一般為2 500～ 3 000 mg/kg。

2? ?高劑量氧化鋅添加存在的問題及解決方法

高濃度的氧化鋅對于控制仔豬斷奶腹瀉具有非常好的效果，但高劑量氧化鋅容易造成多方面的危害。大量研究顯示，高劑量氧化鋅會影響動物營養吸收功能和機體免疫力下降，過量的氧化鋅通過糞便排泄到環境中，從而造成鋅源的浪費和環境污染。我國農業部修訂的《飼料添加劑安全使用規范》（中華人民共和國農業部公告第2625號）規定仔豬（≤5 kg）配合飼料中鋅元素的最高限量為110 mg/kg，但在仔豬斷奶后前兩周特定階段允許在此基礎上使用氧化鋅或堿式氯化鋅至1 600 mg/kg（以鋅元素計）。

為解決保證氧化鋅對畜禽的作用，又確保低毒副作用以及減輕對環境的污染，學者研究了氧化鋅的不同形式和添加方式。

2.1? ?多孔氧化鋅替代傳統氧化鋅

張津校等[13 ]研究指出，用多孔氧化鋅部分替代常規氧化鋅對斷奶仔豬生長和腹瀉的效用與添加3 000 mg/kg氧化鋅相當，而鋅的添加量卻大大減少。李小強等[14 ]指出，日糧添加多孔氧化鋅可以提高斷奶仔豬腸道有益微生物數量和改善腸道形態，對黏膜屏障的完整性起到防護作用，多孔氧化鋅具有替代藥物劑量普通氧化鋅的潛力。彭鵬等[15 ]研究認為，在斷奶仔豬飼糧中添加多孔氧化鋅能夠提高盲腸內容物中短鏈脂肪酸含量，有利于提高腸道菌群多樣性并改善腸道微生態環境。

2.2? ?納米氧化鋅替代傳統氧化鋅

納米技術是指在1～100 nm范圍內研究原子、分子的結構及相互作用的技術，氧化鋅通過納米技術改良后將表現出新的物理、化學和生物學特性[16 ]。納米氧化鋅在豬等單胃動物體內的效果明顯優于普通氧化鋅。王彬等[17 ]發現，納米氧化鋅比傳統氧化鋅對仔豬斷奶應激更有效果，納米氧化鋅更容易吸收并且吸收快，而且能夠提高斷奶仔豬日增重、降低腹瀉率，且添加量明顯降低。仲召鑫等[18 ]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，且以700 mg/kg的添加量效果最佳。添加納米氧化鋅能夠增加仔豬血清高密度脂蛋白（HDL）含量，并促進脂代謝。喻兵權等[19 ]等研究發現，納米氧化鋅對金黃色葡萄球菌的抑制作用高于對大腸桿菌的抑菌作用，且納米氧化鋅的抑菌性能強于普通氧化鋅。

在禽類養殖中，納米氧化鋅相比普通氧化鋅也已有較深入的研究。納米氧化鋅可影響肉仔雞血清谷草轉氨酶活性和膽固醇含 量[20 ]。田麗娜等[21 ]發現，納米氧化鋅在40 mg/kg的添加水平下對提高肉雞生長性能和屠宰性能效果最佳。納米氧化鋅在40～80 mg/kg添加水平時能較顯著的增強肉雞的免疫能力，提高組織中鋅含量[22 ]。陳偉等[23 ]研究認為，飼糧中添加納米氧化鋅能提高產蛋雞鋅的沉積、蛋殼厚度、血漿碳酸酐酶活性以及血漿生長激素濃度。相比常規氧化鋅，納米氧化鋅能增強鋅在蛋雞小腸中的吸收。

對納米氧化鋅和常規氧化鋅比較，由于納米氧化鋅粒度更小，更容易被動物吸收利用，從而降低腹瀉，提高增重和產蛋效率，對免疫力和脂代謝都有明顯提升，同時其抑菌作用也明顯提高，對環境污染也大大減少。

2.3? ?包被氧化鋅替代傳統氧化鋅

包被技術是一種成膜材料把固體或液體包覆起來，使其有效活性成分受到保護并且提升使用效果的新型技術。由于氧化鋅發揮抗腹瀉作用主要位點是在腸道，因此可以通過包被技術讓氧化鋅到達動物腸道后才開始發揮作用。申俊華等[24 ]指出，適宜用量包被氧化鋅（250～570 mg/kg）可顯著降低糞便鋅含量，且不影響肝、腎鋅水平。包被氧化鋅與高劑量氧化鋅一樣，可促進腸上皮細胞生長發育，顯著增加十二指腸、空腸、回腸腸絨毛高度，降低隱窩深度，增加絨毛高度隱窩深度比值。

陳炳鈿等[25 ]研究指出，海藻膠復配其他植物膠作為凝膠物，氧化鋅作為填充物制備的腸溶氧化鋅，在仔豬日糧中只需添加500 mg/kg便可顯著提高斷奶仔豬生長性能，降低腹瀉率，可替代1 600 mg/kg氧化鋅使用。趙必遷等[26 ]指出，添加500 mg/kg的腸溶型氧化鋅，采用低溫制粒和高劑量的普通氧化鋅都能顯著提高斷奶仔豬的日增重、降低料重比，極顯著降低腹瀉率、腹瀉頻率和腹瀉指數，且低劑量腸溶型氧化鋅比普通氧化鋅改善斷奶仔豬生產性能的效果好，用量少。

梁恒之等[27 ]指出，低劑量添加的脂肪包被氧化鋅（包被氧化鋅含量為1 000 mg/kg，鋅添加量為580 mg/kg）可以提高35～49日齡仔豬的生長性能和營養物質消化率。朱宇旌等[28 ]研究指出，添加2 400 mg/kg C-ZnO（包被氧化鋅）可顯著提高斷奶仔豬的生長性能，改善營養物質消化狀況，有效控制仔豬腹瀉;1 800 mg/kg C-ZnO可替代2 400 mg/kg ZnO。李方方等[29 ]指出，飼糧中添加復合抗菌肽（C-AMPs）與包被氧化鋅（C-ZnO）可調節斷奶仔豬相關免疫因子，調節腸道菌群平衡。張曉明等[30 ]指出，飼糧添加380～760 mg/kg的包被氧化鋅，既能像高濃度氧化鋅一樣可顯著提高仔豬肌內脂肪含量以及FAS、ACC、H-FABP、A-FABP基因的表達水平，又能節約鋅源、減少環境污染。

3? ?結語

綜上認為，氧化鋅不僅可以改善仔豬腹瀉問題，也可以促進增重，改善腸道菌群，保護腸上皮屏障。通過對氧化鋅添加方式的改良，可以在保證生產水平的前提下降低其添加量，減少對環境污染和對動物的毒副作用。但是，當前對氧化鋅的生理作用和應用研究主要集中在斷奶仔豬，關于高劑量氧化鋅在其他動物中的應用研究較少。例如，家兔作為草食性單胃動物，其消化特點與一般家畜有很大的差別。對于仔兔的研究目前僅見劉海江[31 ]報道。氧化鋅在家兔等草食動物，禽類和水產動物上的使用效果及添加劑量的試驗數據依然比較少。

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（本文責編：陳? ? 偉）