功能性貓砂研究進展

摘要：貓砂是都市養貓的必備用品之一。隨著消費者對貓砂性能的了解和需求提高，人們對貓砂功能的關注也相應增加。本綜述總結了貓砂的類型和功能性研究，特別關注了抑菌、除臭和健康監測等方面的研發工作。近年來，在新材料應用和貓砂結構改進方面取得了一些進展，但仍存在與消費者需求不符的問題。未來的研究需要不斷探索新的材料和技術，開發更高效、環保、抑菌、除臭、智能監測和可降解功能的貓砂。

關鍵詞：貓砂；類型；抑菌；除臭；可持續發展

截至2021年，中國城鎮家庭擁有的寵物貓數量已達到5 806萬只。多數家庭選擇使用貓砂來處理寵物的糞便和尿液，年均貓砂市場需求量已達700萬t以上。根據貓的排泄生理需求，貓砂需要具備優良的吸水性、結團性和較低的粉塵率等特性。目前市場上常見的貓砂材料主要包括礦物質、植物纖維和硅膠等[1]。研究表明，膨潤土的粉塵可導致人類和貓出現低鉀血癥和塵肺病[2-4]；水晶砂中的二氧化硅粉塵可能與貓的肺結節病有關[5]，對貓或人類的健康造成不利影響。因此，研究者對貓砂的舒適性、功能性和安全性進行了系統性的研究和探索。從環保和循環利用的角度考慮，研究主要集中在改進貓砂材料的結構和功能，以提供更好的使用體驗和循環經濟[6-7]。本綜述回顧和總結了不同類型的貓砂，包括它們各自的優缺點以及對貓砂品質的評價要求，重點關注消費者普遍關心的抑菌、除臭和健康監測三個方面。通過深入研究，未來的貓砂品質也將進一步提升，為貓和人類提供良好的共同生活環境和健康管理。

1 貓砂類型及優缺點

目前，貓砂的分類標準主要根據所使用的材料來劃分，包括礦物貓砂、植物貓砂、硅膠貓砂和混合貓砂等。

礦物貓砂由黏土、砂巖礦物或膨潤土制成。主要為膨潤土貓砂，通過小顆粒包裹貓排泄物，其吸水性較好，防臭效果好，價格低。但易出現粉塵，影響貓舒適性，礦物質貓砂的制造和使用過程對環境有一定影響[1，7-9]。植物纖維貓砂是一種使用植物性材料制成的貓砂產品，如豆腐、花生殼、竹纖維、谷物、秸稈等。具有環保、吸水性好，易于回收和處理等優點。植物貓砂（豆腐貓砂、木質貓砂）的粉塵率較高，除臭性一般、結團性較弱，而且不同類型間的功能差異較大[1，6-7，10]。硅膠貓砂是由硅膠、二氧化硅經酸化處理制得。吸水性較好、無粉塵等優點，但價格較高，不結團[1，11-12]。混合貓砂由植物性與礦物性材料混合而成，兼顧了各自優點，其吸濕性強、防臭效果好 [1，7，13]。

2 貓砂性能評價

對于貓砂性能的評價，需要綜合考慮吸水性能、結團性能、粉塵率、除臭性能和抑菌性能等方面。

2.1 吸水性能測定

吸水率指的是貓砂在膨脹過程中吸收水分的能力。貓砂的吸水率大小直接影響著其干燥、舒適以及抑制異味擴散等特性。吸水速度評判中，將一定量的貓尿模擬液滴在貓砂表面，并記錄液滴被完全吸收所需的時間。吸水速度越快，表示貓砂能迅速吸收尿液。吸水量評判中，將貓砂樣品放入特定容器中，然后添加足夠量的貓尿模擬液使其達到飽和狀態。將貓砂與未被吸收的尿液分離，并測量吸收的尿液的重量差。吸水量越大，表示貓砂具有更好的吸水性能 [1，6-9]。

2.2 貓砂結團性能測定

吸水結團性能是貓砂最關鍵的指標，結團性能好的貓砂可以有效地抑制貓屎貓尿的味道，并方便清除和更換。在一定高度向測試貓砂加入試液記錄完全吸收所用時間，對凝結成團狀進行重量和大小測量 [1，6-9]。

2.3 貓砂粉塵率測定

粉塵對人和貓的健康產生不利影響。將一定量的貓砂樣品放入振動篩中，以固定頻率振動，測定粉塵量[1，6-9]。

2.4 貓砂除臭性能測定

貓砂除臭性體現在是否能有效吸附或去除貓尿和貓屎的臭味物質能力。在密閉盒子內加入已知濃度的氨水，吸附一定時間后使用氣相色譜儀或氨氣檢測儀測量密封盒內空氣中氨的濃度 [1，6-9，13]。

2.5 貓砂抑菌性能測定

貓砂產品在存放過程吸水或貓排完便后易滋生大量細菌，對貓的健康產生不利影響。貓砂的抑菌性能測定的意義在于評估和確定貓砂產品對細菌的抑制效果。選擇特定的細菌作為測試細菌，將其接種在含有貓砂的培養基上。通過培養和觀察細菌的生長情況來判斷貓砂對細菌的抑制效果。抑菌效果越好，細菌的生長受限制越多[8，12，14]。

3 功能性貓砂研究現狀和進展

傳統貓砂在使用過程存在諸如異味無法消除、清理困難、對環境有影響等問題 [15-16]。因此，功能性貓砂旨在提供更好的貓砂使用效果，并滿足貓主人對貓健康和環境友好需求。

3.1 高吸水貓砂

高吸水貓砂能夠迅速吸收并固化尿液，有效控制異味，還有助于保持貓砂盆的清潔和干燥[1，7，15]。由木屑和膨潤土制成的貓砂，經擠壓成形和膠粉包衣處理，具有更好的吸水能力、快速結團和結塊強度高的特點[17]。另外，通過使用豆腐渣、松木屑和硅膠的混合物作為原料，貓砂的吸水性和結團性也得到了有效提高[18]。運用碳酸鈉輔助擠壓技術制備改性稻殼，使得貓砂的比表面積和孔容分別提高了317.76％和250％，平均孔徑減小了13.77％，在平衡吸水量方面達到了3.25g/g，保水率可達55.21%±0.36％[6]。另一種方法是將豆腐貓砂原料與90 ℃的熱水混合，經過熱處理，并在冷卻和冷凍干燥后將其粉碎成與原始貓砂原料相同狀態的粉末，從而獲得具有更好吸水性和黏合性的貓砂[19]。研究人員不斷嘗試新材料的應用，如木屑、玉米渣、麥秸、海藻等，來替代傳統的礦物貓砂，以減少對環境的負擔。同時，新型貓砂的結構也得到改進，如微孔結構和多孔結構的設計，能更好地吸附和固定貓尿和糞便，減少異味的產生[20-23]。

3.2 抑菌貓砂

抑菌貓砂是一種具有抗菌功能的貓砂。通過添加抑制細菌生長的成分，可以減少貓砂盆中細菌的繁殖，從而有效防止異味產生和交叉感染的風險。常見的抑菌劑和抗菌劑通常是金屬氧化物和納米顆粒等化學物質，長期使用會對寵物造成刺激性，給其帶來極大的危害[24]。為增加貓砂的抗菌性能，在硅膠貓砂中添加具有廣譜速效的新型雙胍類抗菌劑。通過抗菌實驗和長效抑菌對比實驗證明，將殺菌劑添加到貓砂中可以有效消除糞尿異味，抑制細菌生長[25]。新型豆腐貓砂的主要成分包括蒲公英提取物、復合酶制劑、益生菌粉、豆渣、玉米粉和瓜爾膠等復合生物制劑。對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和肺炎克雷伯氏菌的抑菌率均超過96%，且在常溫下不易酸敗[26]。茶貓砂是一種持久性除臭抑菌的貓砂，可以有效抑制微生物和病原菌（如大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、志賀氏菌和耶爾森菌）的生長[27]。添加了嗜酸乳桿菌、植物乳桿菌、短小芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌、酒香酵母菌、釀酒酵母菌、鏈霉菌、根霉菌和復合菌粉等9種貓砂產品進行抑菌效果分析，結果顯示添加了植物乳桿菌、釀酒酵母菌和芽孢桿菌的處理組具有最佳的抑菌效果[24]。復合益生菌（里氏木霉、黑曲霉、嗜熱側孢菌、枯草芽孢桿菌、嗜熱脂肪芽孢桿菌和地芽孢桿菌）能分解糞便纖維，貓砂像堆肥一樣迅速發酵，將貓砂的溫度提高到40～50 ℃，從而分解糞便并殺菌[28]。

3.3 除臭功能貓砂

除臭貓砂是指具有去除異味功能的貓砂，能夠有效去除貓排泄物的難聞氣味。它通常含有活性炭、酶、益生菌和氣味控制劑等物質，可以吸附、中和降解貓尿和糞便中的異味，從而減少室內的氣味[14，21，24]。

貓砂原料中添加活性炭的比例超過20％后，能夠清除90％以上的氨氣和硫化氫氣體，這主要依靠鈉基膨潤土、麥飯石和活性炭的吸附作用[8]。經過不同溫度的活化處理，并與鈉化膨潤土配比，能夠增強貓砂顆粒的強度和吸附氨的效果[29]，已經證實了膨潤土改性可以提高臭味吸附性[30]。除臭組合物包括有機酸、過氧化物、碳酸鹽、四乙酰乙二胺等制成的貓砂具有很好的除臭能力[31]。植物提取物貓砂在研究方面還處于起步階段，市場上的產品還相對較少，目前的研究已經展示了蒲公英提取物和酶制劑[32]、茶葉、連翹、魚腥草、金銀花、大青葉和白頭翁組成的中藥復配物[33]以及石榴皮提取物與生物酶[34]的優異除臭吸附性能。益生菌貓砂是一種新型的貓砂，其中添加了益生菌成分，這些益生菌可以在貓砂中生長，促進有益菌群的發展，并抑制有害菌群的繁殖。益生菌通過自身分泌的產物或與病原菌的競爭性營養消耗起到抑制或殺滅病原菌的功效。添加益生菌的貓砂可以有效抑制異味的產生，通過改變貓砂中的微生物環境，減少有害細菌的繁殖，從而降低異味的產生。這個領域也是目前研究的熱點和未來發展的重點方向[14，32-35]。

3.4 健康指示型貓砂

貓下泌尿系疾病（FLUTD）是一類影響貓的下泌尿系統（膀胱、尿道和尿道口）的疾病。FLUTD是常見的貓病之一，多見于中年和老年貓，尤其是肥胖、應激的貓[36]。FLUTD貓的尿液出現異常，根據指示劑顏色的變化對應檢測異常物質，用以揭示貓的健康狀況[37]。現已研發的貓砂健康指示劑涉及pH值、尿蛋白、尿糖和尿隱血等方面。

健康貓尿pH值范圍在6.0～6.5，pH值低于6.0時貓易酸中毒，而高于6.5易造成堿性結石[38]。作為一種新型pH指示貓砂，pH健康指示型產品可以通過顯示寵物貓尿液的pH變化而改變顏色，及時觀察寵物的健康狀況[39-42]。

尿蛋白是指尿液中的蛋白質含量。正常情況下，貓的尿液中應沒有或微量的蛋白質。異常的尿蛋白含量與尿路感染或腎臟疾病等問題有關[43]。配比硅膠基底材料和雙縮脲試劑，可以對尿液中異常的蛋白質產生顯色反應，而對于正常值的尿液則無顯色反應[44]。另外，還有一種專利的尿液微量白蛋白干化學檢測試紙，其顏色會隨著微量白蛋白濃度的逐漸升高而從白色變為淺藍色，再到深藍色，色階明顯，易于觀察[45]。

尿糖是指尿液中的糖含量，正常情況下，貓的尿液中應該沒有或微量的糖。如果尿液檢查顯示出現了糖，預示著貓的糖代謝出現問題或其他相關疾病[46]。采用半定量尿糖試紙進行檢測，其對于診斷病理性糖尿病的敏感性為0.7～1，特異性為0.94～1[47]。一種尿糖檢測貓砂開發出來，其中包括葡萄糖氧化酶、過氧化物酶、4-氨基安替比林顯示劑和4-羥基苯甲酸鈉促進劑。該貓砂在空氣中穩定長效，并且在與各種貓砂混合后，其檢測功能不受影響，具有良好的檢測效果[48]。

尿隱血是指存在于尿液中但肉眼無法直接觀察到的紅細胞。正常情況下，貓的尿液中應該沒有或微量的隱血。如果尿檢出現了隱血，意味著貓可能患有尿路感染、結石梗阻尿道等問題[49]。利用隱血檢測劑魯米諾試劑開發了具有檢測貓因泌尿道疾病引起的尿液中帶血功能的貓砂[50]。

3.5 引誘性貓砂研發

貓在焦慮或緊張時會通過尿液進行標記，多貓家庭中的不適當排泄是一個需要關注的問題。研發如何吸引貓到貓砂盆中排泄也備受關注。添加了誘引劑ATTRACT貓砂可以更好地吸引貓到貓砂盆中排泄，從而減少在盆外排尿的可能性[51]。貓面部信息素的衍生物，如母嬰息肉素和兔子母嬰息肉素2-甲基-2-丁烯醛，可以降低家養貓的尿標記、攻擊性和恐懼行為[52]。研發的植物花粉來自玫瑰花、月季花、桂花或菊花[53]，苜蓿草粉和酸性pH植物纖維（如蔓越莓纖維）[54]已經被證實可以有效增加貓砂對貓的吸引力。

4 小結

近幾年，功能性貓砂的研發重點包括新型材料的開發、抑菌、除臭和健康指示監測。然而，功能性貓砂的研究仍處于起步階段，并面臨一些問題和挑戰。目前存在的問題為大量礦物質貓砂使用對后續處置與環境帶來負面影響；高頻使用的植物貓砂（如豆腐貓砂）的供應受到限制且成本高昂；貓砂中的有毒物質（如甲醛、重金屬）超標存在安全問題；貓砂使用過程滋生的有害病原菌引發生物安全問題；消費者對貓砂的長期有效性的需求還存在局限性。未來，功能性貓砂的發展方向為開發更環保、多樣性的材料，如竹纖維、木屑、紙張、藻類和茶葉，以減少對某種原材料的過度依賴和對環境的負面影響。通過技術創新提高貓砂的性能，包括增強氣味控制、吸濕性和抑菌除臭等功能。將智能化和物聯網技術融入貓砂應用開發監測貓砂濕度、清潔度和貓健康狀況的系統。總之，未來功能性貓砂的發展趨勢將集中在改善使用體驗、提高環境可持續性、增強功能性，以及實現個性化、多樣化和智能化等方面。■

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收稿日期：2023-11-08

*通信作者