關(guān)于高劑量氧化鋅替代方法的綜述

黑臉鋼牙

關(guān)于高劑量氧化鋅替代方法的綜述

                      Zhangzhang

高劑量藥理濃度的氧化鋅曾是飼料配方中用來解決斷奶仔豬腹瀉、促進生長的最有效手段，曾被Cromwell稱為二十世紀豬營養(yǎng)研究的里程碑式的發(fā)現(xiàn)之一。2018年農(nóng)業(yè)部2625號公告出臺，國家從環(huán)保的角度，限制了氧化鋅的高劑量添加。本文從氧化鋅的特點談起，把高劑量氧化鋅替代方案從控制腹瀉的理想程度、替代方案的綜合成本、實際使用過程中的穩(wěn)定性等一些容易混淆的點講清楚，畢竟，仔豬的健康是商品豬一生的源頭，關(guān)系到商品豬的生產(chǎn)性能等各個方面。

一、 從工藝上入手減排氧化鋅

1. 氧化鋅的作用機理

關(guān)于藥理劑量氧化鋅的作用機理的研究已經(jīng)很多，報道的效果包括增加小腸抗菌肽的基因表達；調(diào)節(jié)腸道菌群的穩(wěn)定性和多樣性；降低組胺的釋放；增加腸道IGF-1及其受體的表達，促進腸道損傷的修復(fù)；介導(dǎo)腦腸肽的釋放從而刺激采食；減少腸細胞電解質(zhì)的分泌等等。日本學(xué)者Jun Sawai等（1998）研究表明，ZnO在腸道里產(chǎn)生過氧化氫自由基，是氧化鋅展示抗菌活性的重要因素；近年Zhang和Guo（2009）的研究表明，高劑量氧化鋅可以增加緊連接蛋白（Tight Junction protein）的表達，從而降低腸道的滲透性，阻止病原菌通過腸道屏障。氧化鋅抗腹瀉、促生長的作用，沒有區(qū)域性、季節(jié)性和耐藥性限制，30年的應(yīng)用實踐證明，高劑量普通氧化鋅是非常經(jīng)濟有效的。

2. 氧化鋅的獨一無二

氧化鋅的作用并非依賴于氧化鋅離解產(chǎn)生的鋅離子，而是氧化鋅本身；改善增重率、飼料效率的功臣是不溶于水的鋅、不溶性的鋅源。并且氧化鋅的作用是發(fā)生在腸道水平，而非吸收后。因此，使用有機形式的鋅，或提高氧化鋅的生物利用度，以低劑量添加達到藥理劑量氧化鋅的效果是很難實現(xiàn)的。

	Zn添加量（g/噸）	ADG（g/天）	ADFI(g/天)	增重/耗料（g/kg）
對照	－	318	526	618
氧化鋅	500	322	523	623
氧化鋅	2000	352	553	641
多糖復(fù)合鋅	500	315	510	624
蛋白鋅	500	324	535	611
氨基酸絡(luò)合鋅	500	317	514	621
氨基酸螯合鋅	500	324	521	627
蛋氨酸鋅	500	332	527	630

資料摘自《微量礦物營養(yǎng)與動物健康》研討會文集（2010）。和下圖并排

3. 制備工藝提供解決方案

氧化鋅是兩性化合物，在胃腸道發(fā)生的離解反應(yīng)：ZnO + 2H+ =Zn2+ + H2O，前面提到了氧化鋅的作用機理是獨一無二的，是其它鋅制劑和產(chǎn)品在同等成本預(yù)算下不能替代的，氧化鋅是改善仔豬性能唯一的鋅源。那么解決氧化鋅在消化道前端（胃和腸道前端）的離解、確保足夠劑量的氧化鋅分子在消化道后端（回盲腸）發(fā)揮作用，才是替代高劑量氧化鋅切實可行的方案。

目前源自制藥、化工體系的一系列技術(shù)，已經(jīng)在減少氧化鋅消化道前端離解率，增加氧化鋅比表面積、提高它的使用效率等方面，取得了卓有成效的進展。畜牧業(yè)是個務(wù)實的產(chǎn)業(yè)，所有科技的進步必須通過實際應(yīng)用的成本、效果來綜合評判。

二、 氧化鋅替代方案的評判標準

1．氧化鋅的優(yōu)越性

根據(jù)市場調(diào)研總結(jié)出了對于氧化鋅的共同認知：

1、氧化鋅是個好東西，對防止仔豬拉稀效果穩(wěn)定。

2、沒有季節(jié)性、區(qū)域性，耐藥性問題，首選。

3、使用中仔豬確實存在皮毛問題。

4、便秘、采食，后期生長緩慢（在仔豬階段），并不顯著。

從上面描述可以看出，氧化鋅是穩(wěn)定有效的產(chǎn)品，它抗腹瀉、促生長效果穩(wěn)定，熗毛、便秘等副作用并沒有渲染的那么夸張，關(guān)鍵是性價比突出，便宜又好用，這才是硬道理。

2. 仔豬腹瀉機理

2.1斷奶仔豬生理特征

斷奶造成仔豬胃腸道PH值升高，導(dǎo)致一系列負面影響：

1. 胃蛋白酶源激活度低，蛋白質(zhì)消化不良，未被消化的蛋白質(zhì)短時間堆積在小腸前端末梢（十二指腸末端）異常發(fā)酵，滋生病原菌的繁殖和毒素的產(chǎn)生；

2.隔阻細菌由胃向小腸前端、而后擴繁遷移至小腸后端（回盲腸）的能力減弱，適于有益菌生存的酸性環(huán)境被破壞，為大腸桿菌等有害菌的繁殖提供了條件，導(dǎo)致菌群失衡；

3.飼料抗原、病原菌及毒素，侵襲小腸上皮細胞，導(dǎo)致的細胞因子的過量表達，從而出現(xiàn)斷奶腹瀉。

2.2 斷奶腹瀉

過敏——腸道損傷（包括黏膜免疫損傷）——養(yǎng)分消化下降——腹瀉——菌群紊亂——致病性細菌增殖、固著，產(chǎn)生毒素——腸道后端細菌分解未消化蛋白質(zhì)或氨基酸——組胺休克——仔豬生產(chǎn)性能下降，甚至死亡。《日糧抗原與早期斷奶仔豬腹瀉的關(guān)系》，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，陳代文，1993年。

2.3營養(yǎng)是主導(dǎo)因素

所有因素中營養(yǎng)因素占主導(dǎo)地位，日糧中的抗營養(yǎng)因子極易引起腸道過敏，導(dǎo)致胃腸黏膜脫落，形成用抗生素難以控制的腹瀉；第二是日糧的系酸力過高（ZnO系酸力很高），造成仔豬胃腸道PH值過高，抑制胃蛋白酶活性、降低消化率，誘發(fā)腹瀉。

3.抗腹瀉、促生長

畜牧業(yè)是特別在乎投入產(chǎn)出的行業(yè)，追求經(jīng)濟效益。仔豬斷奶后營養(yǎng)的供給，從動物源性為主的飼料向植物源性飼料轉(zhuǎn)換，在消化道尚未發(fā)育健全的斷奶階段、飼喂含有植物抗原的飼料是大勢所趨，減少飼料原料抗原所帶來的成本投入遠遠大于調(diào)整添加劑層面的投入。

  從飼料角度來看，如何實現(xiàn)仔豬飼料的抗腹瀉、促生長，有以下三個層面：

3.1氧化鋅：高劑量氧化鋅解決抗原過敏帶來的系列腹瀉問題，氧化鋅的把干、收斂、抑菌都有很好的體現(xiàn)。在成本壓力的情況下，過敏腹瀉不可避免，添加高劑量氧化鋅來實現(xiàn)低成本植物源性飼料的抗腹瀉、促生長效果。

3.2添加劑：從添加劑著手，主要解決斷奶飼料消化率問題，配合氧化鋅來實現(xiàn)抗腹瀉、促生長：

3.2.1 補充酶制劑、酸化劑，提高仔豬對飼料的消化利用率，減少未消化的食糜在腸道異常發(fā)酵、滋生細菌產(chǎn)生，造成菌群失調(diào)、消化不良的腹瀉產(chǎn)生；

3.2.2 添加腸粘膜修復(fù)劑、收斂劑、廣譜抗生素，配合氧化鋅，減少黏膜在飼料抗原存在下的傷害、抑制有害菌，增加營養(yǎng)物質(zhì)的同化，實現(xiàn)抗腹瀉、促生長目的。綜合使用成本，比單獨使用的氧化鋅高。

3.3原料：從配方角度調(diào)整大宗原料的使用、營養(yǎng)指標的制定，對仔豬營養(yǎng)供給、飼料抗原水平上整體考慮，這個層面的調(diào)整對成本的影響是最大的，也就是業(yè)界所倡導(dǎo)的“營養(yǎng)是養(yǎng)豬的頂層意識”。

4.氧化鋅替代的評價指標

諸多的氧化鋅替代方法，如何評判它是否合理、正確？

我們可以參考氧化鋅的優(yōu)點來對比，從抗腹瀉、促生長，穩(wěn)定性，性價比三個方面都能與普通高劑量氧化鋅媲美，才能實現(xiàn)氧化鋅的完全替換。一些隱形增加了成本投入、降低了生產(chǎn)性能的方案，下面也列舉出來，它們不失為一種解決方案，在評估、選擇、使用時， 提供一個參考和評判依據(jù)。在這個技術(shù)日新月異的時代，沒有最好、只有更好。

三、 現(xiàn)行高劑量氧化鋅替代方法

1. 普通氧化鋅+添加劑層面調(diào)整

在前幾年，試驗過許多以各種名義代替氧化鋅的產(chǎn)品，結(jié)果都不理想。一些企業(yè)認為現(xiàn)在的氧化鋅在包被技術(shù)上和制劑工藝上尚不成熟，以禾豐、揚翔等廠家為代表的一些企業(yè)，選擇使用1800-2000ppm的普通氧化鋅、并在添加劑層面增加酶制劑、酸化劑、收斂劑（水解單寧酸），再配合多種抗生素，來替代高劑量氧化鋅。這種方案，最大的不足在于：第一，肯定比單純的高劑量氧化鋅方案增加了成本，如果普通氧化鋅使用按照70元/噸配合飼料投入計算，這種方案添加劑層面的調(diào)整，成本在120元/噸左右；第二，其它添加劑組合，盡管增加了投入，但是在極端條件下（飼料抗原+外部應(yīng)激），抗腹瀉效果不如高劑量氧化鋅穩(wěn)定，市場上投訴也比使用高鋅更多。當(dāng)然，也可從原料層面進行改進，這種技術(shù)層面的變更，伴隨仔豬生產(chǎn)力水平的變化，不能簡單的投入產(chǎn)出計算比較。

2. 包被氧化鋅+普通氧化鋅

在市面中有這樣一種現(xiàn)象，一些企業(yè)，對包被氧化鋅或者制劑氧化鋅技術(shù)存在質(zhì)疑，但是迫于法規(guī)對鋅元素的要求，采取了包被氧化鋅+壹公斤普通氧化鋅的折中解決方案，這也是一些包被氧化鋅企業(yè)推薦的使用方法。

代表性的企業(yè)有武漢惠寶生物推出的惠鋅寶，意大利Vategro公司的維腸寶，推薦用2kg包被氧化鋅產(chǎn)品+1kg常規(guī)氧化鋅來替代高劑量氧化鋅。當(dāng)然，上訴廠家也推薦了不搭配常規(guī)氧化鋅、把產(chǎn)品劑量加大的使用方案，但是廠家的代表和部分飼料企業(yè)更愿意采用1+1的使用方案，好像從心理上獲得了更大的抗腹瀉保險系數(shù)，這種方案的使用效果不做評價，但使用成本比普通高鋅方案高，使用者美其名曰“為環(huán)保節(jié)能減排做貢獻”。

3. 包被氧化鋅

有沒有單獨的改性氧化鋅替代高劑量氧化鋅的方案呢？

答案是肯定的。先從包被氧化鋅談起，據(jù)市場使用者反饋，有幾種產(chǎn)品確實單獨使用替代了高劑量氧化鋅：比如，加拿大集富的鋅寶（脂肪冷噴均質(zhì)氧化鋅）、杭州的誠緣鋅（樹脂包被號稱結(jié)腸釋放）、重慶凡特施特和浙江惠嘉的涂層氧化鋅（工藝交代不清楚）。

這是市面上具有代表性的幾種工藝優(yōu)化處理的氧化鋅，這些工藝大都來源于制藥行業(yè)，很多產(chǎn)品多年前就面世，只是由于當(dāng)初的產(chǎn)品定位（追求利潤推薦劑量偏低），而沒有被飼料企業(yè)接受。包被氧化鋅的關(guān)鍵，是既要保證包被氧化鋅在高溫高濕的制粒環(huán)境中保持完整、在使用過程中不會受外界因素影響，又要滿足足夠劑量的氧化鋅能以分子態(tài)ZnO安全通過胃和小腸前端、抵達后腸發(fā)揮作用；同時，重要的是包被氧化鋅抵達發(fā)揮作用的消化道后段，必須能夠有效地釋放出氧化鋅分子。

丙烯酸樹脂包衣

依靠丙烯酸樹脂在不同PH環(huán)境下的理化特性來實現(xiàn)氧化鋅的過胃腸溶。斷奶仔豬的胃PH值大約在4，腸道PH值在5.5以上，所以用丙烯酸樹脂包被氧化鋅，壁材都會在PH值＜5.5的環(huán)境下保持完整、而在PH值≥5.5的腸道環(huán)境中迅速崩解釋放出氧化鋅。這里就存在兩個風(fēng)險：第一，在制粒加工中，壁材遇到中性的蒸汽有破裂隱患，同時不適用于用戶水拌料飼喂方式；第二，斷奶階段仔豬胃的PH值會有超過5.5的波動，同時過胃就迅速崩解釋放，會造成氧化鋅分子在腸道前端的離解流失。所以，丙烯酸樹脂包被的腸溶氧化鋅，存在氧化鋅提前釋放的情況。一般添加劑量較大，鋅元素添加量在1000ppm以上才能有效果，而且不適用于水拌料訓(xùn)食、飼喂模式。

脂溶性壁材包衣

脂溶性壁材包被的氧化鋅，是利用經(jīng)過羥化或飽和處理的脂溶性壁材，在高溫下（80℃）溶解成液態(tài)、常溫下呈現(xiàn)固態(tài)的性質(zhì)，采用冷噴工藝來包被氧化鋅。仔豬采食脂溶性壁材包衣的氧化鋅，必須在小腸有脂肪酶參與下才能釋放出來。研究表明，早期斷奶后兩周內(nèi)的仔豬，脂肪酶分泌和活性都缺乏，對常溫下呈固態(tài)的棕櫚油硬脂、羥化油脂、酯化甘油等的消化吸收率不超過37%。因此，脂溶性壁材包被的氧化鋅不符合仔豬的生理特點，存在氧化鋅在腸道后段釋放不出來的情況，實際養(yǎng)殖飼喂中，穩(wěn)定性較差。

涂層氧化鋅

氧化鋅含量≥90%、Zn元素≥73%，微黃色或灰白色微粒、粉末，采用涂層工藝，使氧化鋅不溶于胃、只崩于腸。在此沒有檢索到這種涂層包被的工藝出處，不做評判。

以上這幾種能夠單獨替換高劑量氧化鋅的產(chǎn)品，使用時間較短，使用范圍也還不廣泛，很多飼料企業(yè)都是在新法規(guī)出臺的情況下，進行了試驗或窗口料使用，對產(chǎn)品效果的反饋，目前是參差不齊的。但是有一點是確定的，包被氧化鋅的穩(wěn)定性，或者說對加工、使用的拮抗因素的耐受性不如高劑量普通氧化鋅。

4. 緩釋氧化鋅

緩釋氧化鋅相對于包被氧化鋅來說，是對氧化鋅采取了緩釋工藝進行加工，實現(xiàn)了氧化鋅在胃腸道的緩慢釋放，相比普通氧化鋅來說，同等劑量抵達腸道的氧化鋅分子劑量更多，但是又趕不上包被氧化鋅。因為，緩釋氧化鋅的制造、加工成本遠低于包被氧化鋅，設(shè)備、工藝投入也不需要太高，所以只要確保添加劑量足夠，也能實現(xiàn)高劑量氧化鋅替代。

緩釋氧化鋅的代表有福建深納的?？典\、四川吉隆達的蓮花鋅。緩釋氧化鋅，一定要確保劑量足夠，才能達到抗腹瀉的目的。?？典\，5kg以上/噸配合飼料，市場反饋能達到抗腹瀉效果，約18元/kg的定位，也有市場接受度。蓮花鋅，吉隆達對氧化鋅改性的歷史記錄，從最早的膜粒鋅（推薦添加量1.5-2kg）再到2017年福州會議蓮花鋅高調(diào)問世（當(dāng)時推薦添加量2-2.5kg），再到2625公告出臺推薦添加量為1.5-2kg/噸配合飼料，含量和工藝沒有變化，但推薦劑量一波三折，耐人尋味。

5. 其它形式的替代產(chǎn)品

這里著重介紹一下法國Animine公司的匯鋅（HiZox®）和長沙興嘉的堿式氯化鋅。

匯鋅，通過工藝改造的創(chuàng)新，匯鋅的比表面可以達到飼料級常規(guī)氧化鋅的10-15倍。每個氧化鋅顆粒是有眾多的氧化鋅分子組成的。 更大的比表面意味著更多的氧化鋅分子暴漏在氧化鋅顆粒的表面，這樣就增加了氧化鋅分子與腸壁，腸道食糜中微生物接觸的幾率。與此同時，研究還證明匯鋅產(chǎn)品在進入腸道以后氧化鋅分子能從產(chǎn)品顆粒中快速解離出來成為單個分子發(fā)揮作用。另外研究證明氧化鋅的抑菌活性與產(chǎn)品的比表面積是成正相關(guān)的。匯鋅（HiZox®）的理念是用比表面積更大的氧化鋅來替代高劑量氧化鋅、實現(xiàn)氧化鋅劑量減少的目的。大家可以回顧一下，前些年納米氧化鋅的推廣，說道比表面積、納米化的氧化鋅比表面積肯定跟常規(guī)氧化鋅不是一個數(shù)量級的，然而更大的比表面積、意味著在胃腸道跟消化液接觸的面積越大，氧化鋅分子的離解也會比常規(guī)氧化鋅要快得多。比表面積也是一把雙刃劍，所以，匯鋅跟納米氧化鋅一樣，由于添加劑量和性價比沒有推廣開來。

堿式氯化鋅，問世已很多年，至少需要2250ppm的堿式氯化鋅才可以達到常規(guī)氧化鋅3000ppm的效果。然而鋅的毒性以及在土壤中積累對環(huán)境污染的問題仍然存在，同時存在電解離子不平衡現(xiàn)象，令配方師很頭疼。

表2-1. 堿式氯化鋅作為潛在鋅源替代氧化鋅的效果（g/d）

注：體增重統(tǒng)計結(jié)果：ZnO與對照組相比，差異顯著（P＜0.05），堿式氯化鋅與對照組相比，差異顯著（P＜0.05），堿式氯化鋅之間呈線性增加趨勢。

長沙興嘉是堿式氯化鋅的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，有鑒于堿鋅這些年的不利因素，借著新規(guī)的東風(fēng)，推出了堿式氯化鋅+有機微量元素的產(chǎn)品=佳腸鋅，堿鋅含量78%，推薦劑量2.5-3kg，市場售價35-40/kg，嘗試改變堿鋅在市場上的表現(xiàn)。客觀地說，添加3kg，很多客戶反映，花費100多元/噸，腹瀉確實控制住了，但是采食量和生長狀況沒有獲得高劑量氧化鋅的效果。

6. 控釋氧化鋅

在市場中發(fā)現(xiàn)，有一家企業(yè)，推出了一種全新的包被型式氧化鋅，為了區(qū)別傳統(tǒng)的包被氧化鋅，廠家把它定位為控釋氧化鋅。有以下幾大特點：

1. 一種全新包被氧化鋅，它同樹脂包衣和脂肪包衣氧化鋅完全不同。丙烯酸樹脂和脂肪包被的氧化鋅，起決定性作用的僅僅是包衣層，也就是樹脂和脂肪。而控釋氧化鋅需要兩部分起作用，第一部分跟傳統(tǒng)包衣一樣、是形成包衣的壁材；第二部分是跟氧化鋅一起揉制而成的丸芯部分、俗稱芯材?？蒯屟趸\的壁材是小分子的改性纖維素材料，對溫度、酸堿度都不敏感，液體（水分）可以從纖維素形成的薄膜的細小間隙中緩慢滲透進入，與丸芯接觸。由于改性的纖維素是小分子，所以很大程度節(jié)約了壁材的使用比例，相對于傳統(tǒng)的大分子丙烯酸樹脂（≥20%）而言，只需要百分之幾的壁材、就能形成良好的膜層。

2. 依靠調(diào)節(jié)外界水分通過壁材滲透進入芯材的速度，觸發(fā)芯材里崩解劑的體積膨脹、撐破壁材包衣來實現(xiàn)芯材里氧化鋅的釋放。也就是說，這是一種時控型緩釋包衣。對應(yīng)不同動物、不同生理階段的食糜在消化道運行規(guī)律，可以開發(fā)系列不同產(chǎn)品，實現(xiàn)添加劑或藥物的靶向性、階段性給藥。

3. 廠家在產(chǎn)品開發(fā)之初，就引進了示蹤因子，可以在體外模擬添加劑的釋放規(guī)律，全程監(jiān)控氧化鋅的釋放，確保產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

科技的進步一定要體現(xiàn)在實踐應(yīng)用的性價比上，該公司是山東信合美生物科技有限公司，產(chǎn)品名稱為艾樂為-控釋氧化鋅，推薦添加劑量為1.2kg/噸配合飼料，每噸使用成本在70多元。從用戶反饋來看，真正實現(xiàn)了高劑量氧化鋅的完全替換，從抗腹瀉、綜合使用成本、穩(wěn)定性三方面都符合客戶預(yù)期。

高劑量氧化鋅的替換勢在必行，客戶在選擇解決方法時，替換產(chǎn)品的作用機理一定要清楚，同時要從抗腹瀉、促生長，實際使用成本、產(chǎn)品穩(wěn)定性方面來全方位考慮替代方法的可行性。

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