论文：纳米氧化锌在动物生产中的应用

纳米氧化锌在动物生产中的应用一纳米氧化锌的性质1.采用纳米技术制备的微量元素超微粉,与水有更强的亲和力,在水中有更强的化学活性,有利于在体内的消化吸收。研究表明,纳米氧化锌与其它几种锌源相比,具有更加高效的生物学活性。饲料中添加纳米ZnO比一般的ZnO具有高吸收率、剂量小的特点,还可利用纳米ZnO的强渗透性,避开胃肠吸收时的体液环境与药物反应引起的不良反应或造成的吸收不稳定,提高吸收率2.纳米氧化锌有极强的化学活性,能与多种有机物发生氧化反应,从而把大部分的细菌、病毒杀死。有关定量试验表明:纳米氧化锌的浓度为l%时,5min内对金黄色葡萄球菌的杀灭率为98.86%;对大肠杆菌的杀灭率为99.93%。纳米氧化锌的抗氧化和清除自由基能力强,可使有毒性的过氧化物还原为无害的羟基化合物,使过氧化物分解,清除自由基,保护细胞膜结构和功能,修复分子损伤部位,增强机体免疫力。3.纳米氧化锌能显著刺激生物体的细胞、体液、非。特异性免疫功能,提高动物机体的防病抗病能力。这是由于纳米粒子的吸收主要发生在肠淋巴组织(如淋巴集结)(Lefevre等,1978、1985、1986、1989),含特化M细胞的淋巴集结证明与胞转作用有关(Pappo和Ermak,1989)。肠腔中的粒子定居在M细胞的腹侧面,M细胞通过胞转用被淋巴集结吸收,大大提高了营养物质的生物利用率,进而促进动物生长4．纳米氧化锌比表面积大,能吸附氨气、二氧化硫、甲烷、有机磷农药和废水中有机物,并利用高强度吸收紫外光进行光催化降解这些物质,净化养殖场空气和废水,对周围环境具有保护作用。5.机体通过对纳米氧化锌高效率的吸收利用,引发。含锌酶水平、与锌有关的激素分泌和锌指蛋白等的变化,而且生物体内许多生物活性物质的大小也在纳米级(如RNA的大小为15～30nm),纳米氧化锌可通过影响胰岛素、性激素、锌指蛋白的合成和水平,从而促进蛋白质的合成,提高动物对氮的利用效率,减少粪、尿氮的排泄,减少氮对环境的污染,可以较好的改善动物养殖的生产成绩。二纳米氧化锌的制备1.物理法物理法包括机械粉碎法和深度塑性变形法,机械粉碎法是采用特殊的机械粉碎、电火花爆炸等技术，将普通级别的氧化锌粉碎至超细。其中张伟l_J等人利用立式振动磨制备纳米粉体，得到了a—AlzO3、Zn0、MgSiO3等超微粉，最细粒度达到0．1m。此法虽然工艺简单，但却具有能耗大，产品纯度低，粒度分布不均匀，研磨介质的尺寸和进料的细度影响粉碎效能等缺点。最大的不足是该法得不到1一lOOnm的粉体，因此工业上并不常用此法；而深度塑性变形法是使原材料在净静压作用下发生严重塑性形变，使材料的尺寸细化到纳米量级。这种独特的方法最初是由IslamgalievE‘]等人于1994年初发展起来的。该法制得的氧化锌粉体纯度高、粒度可控，但对生产设备的要求却很高。总的说来，物理法制备纳米氧化锌存在着耗能大，产品粒度不均匀，甚至达不到纳米级，产品纯度不高等缺点，工业上不常采用，发展前景也不大。2．化学法化学法具有成本低，设备简单易放大进行工业化生产等特点。主要分为溶胶一凝胶法、醇盐水解法、直接沉淀法、均匀沉淀法等。(1)溶胶一凝胶法溶胶一凝胶法制备纳米粉体的工作开始于20世纪6O年代。近年来，用此法制备纳米微粒、纳米薄膜、纳米复合材料等的报道很多。它是以金属醇盐Zn(OR)为原料，在有机介质中对其进行水解、缩聚反应，使溶液经溶胶化得到凝胶，凝胶再经干燥、煅烧成粉体的方法[引。此法生产的产品粒度小、纯度高、反应温度低(可以比传统方法低400-500C)，过程易控制；颗粒分布均匀、团聚少、介电性能较好。但成本昂贵，排放物对环境有污染，有待改善。水解反应：Zn(OR)2+2H2O—Zn(OH)2+2ROH缩聚反应：Zn(OH)2一ZnO+H2O(2)醇盐水解法醇盐水解法是利用金属醇盐在水中快速水解，形成氢氧化物沉淀，沉淀再经水洗、干燥、煅烧而得到纳米粉体的方法引。该法突出的优点是反应条件温和，操作简单。缺点是反应中易形成不均匀成核，且原料成本高。例如以Zn(OC2H)。为原料，发生以下反应：Zn(OC2H5)2+2H20Zn(OH)2+2GH5OHZn(OH)2—ZnO+H2O(3)直接沉淀法直接沉淀法是制备纳米氧化锌广泛采用的一种方法。其原理是在包含一种或多种离子的可溶性盐溶液中加人沉淀剂，在一定条件下生成沉淀并使其沉淀从溶液中析出，再将阴离子除去，沉淀经热分解最终制得纳米氧化锌。其中选用不同的沉淀剂，可得到不同的沉淀产物。就资料报道看，常见的沉淀剂为氨水、碳酸氢铵引、尿素。等。以NH。·H。O作沉淀剂：Zn。++2NH3·H20一Zn(OH)2+2NH4+Zn(OH)2—ZnO+H2O以碳酸氢铵作沉淀剂：2Zn。++2NH4HCo3一Zn2(OH)2CO3+2NH4+Zn2(OH)2CO3—2ZnO+CO2+H2O以尿素作沉淀剂：CO(NH2)2+2H20一CO2+2NH3·H2O3Zn。++CO3。一+4OH一+H20一ZnCO3·2Zn(OH)2H2OZnCO3·2Zn(OH)2H20一ZnO+C02+H2O直接沉淀法操作简单易行，对设备技术要求不高，产物纯度高，不易引人其它杂质，成本较低。但是，此方法的缺点是洗涤沉淀中的阴离子较困难，且生成的产品粒子粒径分布较宽。因此工业上不常用。(4)均匀沉淀法均匀沉淀法是利用某一化学反应使溶液中的构晶微粒从溶液中缓慢地、均匀地释放出来。所加入的沉淀剂并不直接与被沉淀组分发生反应，而是通过化学反应使其在整个溶液中均匀缓慢地析出。常用的均匀沉淀剂有尿素(CO(NHz)z)和六亚甲基四胺(C6H。N。)。所得粉末粒径一般为8—6Onm。其中卫志贤加等人以尿素和硝酸锌为原料制备氧化锌。他们得出的结论是：温度是影响产品粒径的最敏感因素。温度低，尿素水解慢，溶液中氢氧化锌的过饱和比低，粒径大；温度过高，尿素产生缩合反应生成缩二脲等，氢氧化锌过饱和比低，溶液粘稠，不易干燥，最终产品颗粒较大。另外，反应物的浓度及尿素与硝酸锌的配比也影响溶液中氢氧化锌的过饱和比。浓度越高，在相同的温度下，氢氧化锌的过饱和比越大。但是过高的浓度和尿素与硝酸锌的比值，使产品的洗涤、干燥变得困难，反应时间过长，也将造成后期溶液过饱和比降低，粒径变大。因此他们得到的最佳工艺条件为：反应温~130~C、反应时间150min、尿素与硝酸锌的配比2．5—4．0：1(摩尔比)。由此可看出，均匀沉淀法得到的微粒粒径分布较窄，分散性好，工业化前景佳，是制备纳米氧化锌的理想方法。(5)水热法水热法最初是用来研究地球矿物成因的一种手段，它是通过高压釜中适合水热条件下的化学反应实现从原子、分子级的微粒构筑和晶体生长。该法是将双水醋酸锌溶解在二乙烯乙二醇中，加热并不断搅拌以此得到氧化锌，再经过在室温下冷却，用离心机将水分离最终得到氧化锌粉末[]。此法制备的粉体晶粒发育完整，粒径小且分布均匀，团聚程度小，在烧结过程中活性高。但缺点是设备要求耐高压，能量消耗也很大，因此不利于工业化生产。(6)微乳液法微乳液通常是由表面活性剂、助表面活性剂(通常为醇类)、油(通常为碳氢化合物)和水(或电解质水溶液)组成的透明的、各向同性的热力学稳定体系。微乳液中，微小的“水池”(waterpoo1)被表面活性剂和助表面活性剂所组成的单分子层界面所包围而形成微乳颗粒，其大小可控制在几个至几十纳米之间。微小的“水池”尺度小且彼此分离，因而不构成水相，这种特殊的微环境已被证明是多种化学反应的理想介质]。徐甲强[n等人在硝酸锌溶液中加入环己烷、正丁醇、ABS搅拌，再加入双氧水，并用氨水作为沉淀剂，最终合成了颗粒小(19nm)、气体灵敏度高和工作温度低的氧化锌。微乳液法制备的纳米氧化锌，粒径分布均匀，但是团聚现象严重H]。这是由于微乳液法制得的纳米材料粒径太小，比表面大，表面效应较严重所致。三纳米氧化锌在动物生产中的应用1.保健作用纳米氧化锌具有极强的吸附能力,对导致物质腐败的氧自由基以及产生异味的烷烃分子等均具有较强的俘获能力,因而具有防腐功能;同时由于纳米氧化锌的强抗氧化性而具有很强的杀菌去毒能力,从而对动物体具有很好的保健作用。研究表明,纳米级氧化锌对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等细菌有明显的杀灭作用(Yamamoto,2001;李彦峰等,2002)。这是因为纳米氧化锌有极强的化学活性,能与多种有机物发生反应(包括细菌内的有机物),从而把大部分细菌、病毒杀死(Sawai等,1996;Yamamoto,2001)。它的主要作用机理为:纳米氧化锌在光照条件下会产生导带电子和价带空穴,后者是良好的氧化剂,具有很强的反应活性,可与表面吸附的H2O或OH-离子发生反应形成具有强氧化性的羟基,从而杀死细胞,起到替代抗生素的作用,且不产生耐药性和药物残留(Sawai等,1998)。2.促进机体对其它养分的吸收因纳米氧化锌在饲料中的添加量很少,可减少对其它矿物质元素的拮抗,并通过影响激素和锌指蛋白的合成水平,提高动物对氮的吸收利用。方洛云(2002)研究表明,在仔猪饲料中添加纳米氧化锌与对照组相比,纳米氧化锌组使粗蛋白表观消化率提高15.84%(P0.05);粗脂肪表观消化率提高了45.12%(P0.01)3.对动物生产性能的积极影响纳米氧化锌能显著提高仔猪的生产性能。在仔猪日粮中添加375mg纳米氧化锌能显著提高仔猪的日增重(P0.05),与对照组(氧化锌常规剂量组)相比提高18.13%;并可以在日增重、料肉比、仔猪腹泻率等考察指标上替代高锌日粮(3000mg/kg)(P0.05),日增重相对于高锌组提高4.07%(P0.05)。在仔猪日粮中添加300mg/kg纳米氧化锌的饲喂效果还略优于添加3000mg/kg无机锌的效果(方洛云,2002)。王建辉等(2003)试验表明:纳米氧化锌能显著提高仔猪的日增重10%以上,明显降低料肉比、腹泻率,经济效益优于普通氧化锌。廖三赛等(2003)研究表明,仔猪料中添加晶锌蓓(钠米锌)300mg/kg,仔猪日增重、料肉比和腹泻率,完全可以达到或超过氧化锌3000mg/kg(高锌)的效果。纳米氧化锌能显著提高动物的生产性能,降低仔猪腹泻率。---10级动物科学1班王斌81100617