20世纪30年代 ,科学家研究发现,人类和畜禽在大范围内发生的营养性障碍,通常是由于在某些环境下摄取的矿物质及微量元素过剩或缺少所造成的。这为人类和动物的食品调节提供了依据,也为矿物饲料的研制开发创造了机遇。人们可以根据动物在不同生长期、不同环境中的需求来调整各种矿物质和微量元素,以保证其快速、健康生长。凡能促进畜禽生长发育和改善饲养条件的天然矿物统称为饲料矿物(或饲用矿物), 将天然饲料矿物(天然沸石等)经技术加工而成的工业产品称为矿物饲料。矿物饲料具有资源丰富、加工简单 、 运储方便 、 节粮增产、饲喂安全、价格低廉等优点。

一、沸石生物功能和作用机理

沸石(Zeolite)是一种硅铝酸盐矿物,其主要成分是 SiO2(约含 65%),另外还含有 Al、Ca、Mg、K、Na、P、Fe、Mn、Cu、Zn、Se、Co、Mo 等多种动物生长所需要的常量元素及微量元素, 这些元素均是以可交换的离子状态存在,能被畜禽吸收利用。1756年瑞典矿物学家Cronsred首次在玄武岩中发现沸石,由于其在加热至熔融状态时伴有沸腾现象,故称为沸石。沸石是 50 多种沸石族矿物的总称,有天然沸石和人工合成沸石两大类。 目前发现的天然沸石有 40 多种,应用于养殖业的主要有斜发沸石和丝光沸石等,而加工成沸石粉的多为斜发沸石。我国从1972年在浙江省缙云县发现天然沸石矿床以来,相继在全国21个省、自治区内发现150多处沸石矿床。有许多学者进行了沸石饲喂畜禽的生产试验。

天然沸石的性能及应用主要与其结构密切相关。沸石呈三维硅氧四面晶体及三维铝氧四面晶体格架结构。晶体内部具有很多孔径均匀一致的孔道和内表面积很大的孔穴,孔道和孔穴两者的体积占沸石总体积的50%以上。通常情况下,晶体孔道和孔穴中吸附有可交换的金属阳离子(一般是 Ca2+、Na+、K+)和脱附自由的水分子,加热则水分子被除去,但仍保持原有的格架结构,因而具有吸附外来分子和离子的能力。凡是分子或离子小于晶体孔径的物质均能被沸石吸附, 大于晶体孔径的物质则被排除在外。因此,沸石具有选择吸附性能。

二、沸石在畜禽养殖中的应用效果

沸石随饲料进入动物体内后会吸水膨胀,增加食糜粘度,从而延长饲料在消化道内停留的时间,有利于营养物质消化吸收;沸石具有吸附性,沸石中的元素通过优先吸附或释放阳离子来影响微生物和瘤胃代谢;沸石可以吸附消化道中过量的NH4+,然后在氨浓度变低时释放出来,从而提高N的利用率。在50多种沸石中,斜发沸石吸附NH4+的能力最强, 而且热稳定性最强,其吸附阳离子能力大小的顺序为 NH4+>Pb2+>Na +>Cd2+>Cu2+、Zn2+, 斜发沸石发挥作用的最佳 pH值为4~5。McCollum等研究了在肉牛日粮中添加1.25%、2.5%、
5%斜发沸石对瘤胃发酵的影响,结果发现添加沸石能提高干物质、有机物、淀粉、粗蛋白的表观消化率,其中2.5%沸石组的日粮淀粉表观消化率和挥发酸的产量最高,并且挥发酸中丙酸比例最高;添加沸石影响了瘤胃的氨氮浓度,饲喂后3 h,5%沸石组的瘤胃氨氮浓度最低。

沸石在液体环境中可以释放许多机体所需的矿物元素,这些元素具有营养功能,可以缓解由于畜禽饲料中相应矿物元素不足或拮抗物质的作用而导致的矿物质缺乏症,并且可以提高矿物质的表观消化率。Lang 等报道,添加沸石可以明显提高马属动物血浆中的Si4+浓度,有利于骨骼的发育和健康,而且Si4+可以通过母乳供给促进幼畜成长。沸石释放的元素除硅以外,以Al居多,释放出来的Al可以提高动物骨骼的矿物浓度和羟脯氨酸浓度,加快骨细胞的更新。Papaioannou 等在怀孕母猪日粮中添加 2%沸石(斜发沸石含量为 85%),提高了仔猪出生重和断奶前日增重。

沸石的添加可以解决一部分畜禽因营养上的不足而造成的免疫力低下及引发相关疾病的问题, 从而可以改善畜禽的生产性能。 但是沸石添加剂的营养成分并不是以动物机体的需要组合而成的,因此,今后对沸石添加剂的研究应综合考虑畜禽的营养需要以及多种添加剂的组合效应, 从而更好的满足畜禽群体快速健康生长的营养需要。