陳 慧， 李青芝， 肖 蘞， 陳家文

(1. 四川省南充市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，四川 南充 637000； 2. 四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水產(chǎn)研究所，四川 成都 611731)

仔豬在斷奶時由于受到心理、營養(yǎng)和環(huán)境等多重應(yīng)激因素的影響，常發(fā)生食欲不振、消化不良、腹瀉等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響生長發(fā)育甚至死亡，導(dǎo)致養(yǎng)殖效益降低。鋅是動物體必需的微量元素，在飼料中添加一定劑量的鋅可以緩解仔豬斷奶時產(chǎn)生腹瀉，促進仔豬生長，改善飼料利用率。由于普通的飼料級氧化鋅吸收率低，大量未被吸收的鋅隨糞便排出體外，造成鋅的浪費和一定程度的環(huán)境污染。我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部在《飼料添加劑安全使用規(guī)范》(2017修訂版)中將斷奶后前2周仔豬配合飼料中氧化鋅的最高添加量限定為1 600 mg/kg(以鋅計)，包括美國、歐盟等許多國家和地區(qū)也限定了仔豬飼料鋅的添加量[1]。納米氧化鋅是利用納米技術(shù)生產(chǎn)的1種粒徑介于1～100 nm的無機鋅產(chǎn)品，具有用量少、活性高、效果明顯等優(yōu)點，能有效緩解仔豬斷奶應(yīng)激，促進動物健康生長，降低殘留鋅對環(huán)境造成的污染[2]?，F(xiàn)將其生物學(xué)作用及對斷奶仔豬腸道健康的作用介紹如下。

1 納米氧化鋅的生物學(xué)作用

鋅參與許多蛋白質(zhì)和酶的組成，約有1 000種蛋白質(zhì)的組成成分中含有鋅。鋅通過組成酶的結(jié)構(gòu)和激發(fā)酶的活性影響動物體的物質(zhì)代謝和能量代謝，關(guān)系著動物體內(nèi)200多種酶的活性，其中堿性磷酸酶、碳酸酐酶、乳酸脫氫酶、超氧化物歧化酶、DNA聚合酶等對動物尤為重要[3]。鋅可以通過參與DNA、RNA和蛋白質(zhì)的合成，從而參與細(xì)胞的增殖和生長，進而影響動物的生長[4]。納米氧化鋅是1種納米形態(tài)的氧化鋅，隨著粒徑減小，能夠增加與腸道絨毛接觸的面積及作用位點，提高吸收利用率[5]。納米氧化鋅具有屏蔽紅外線、紫外線功能，并能與細(xì)菌、病毒內(nèi)的有機物發(fā)生反應(yīng)，殺死大多數(shù)的病菌和病毒[6]。研究表明，納米氧化鋅與傳統(tǒng)氧化鋅相比具有吸收快、生物利用率高、抗氧化性強等特點，可提高仔豬生長性能，降低腹瀉率，改善仔豬生長發(fā)育[7，8]。

2 納米氧化鋅的吸收和排泄

鋅的主要吸收部位為小腸，而納米微粒具有高表面效應(yīng)和小分子效應(yīng)，氧化鋅通過納米技術(shù)加工后粒徑減小(40～80 nm)，氧化鋅分子表面的鋅原子數(shù)量大量增加，增大了微粒在腸壁中的接觸面積，提高了其與生物膜的黏著性，延長了接觸時間，從而提高仔豬對鋅的消化吸收效率。研究表明，粒徑小于300 nm 可直接進入血液循環(huán)，小于100 nm 能直接進入骨髓[9]。因此納米氧化鋅微粒通過胃腸道黏膜時，可以不經(jīng)過離子交換而直接滲透吸收，吸收速度和生物利用率顯著提高。馬恒東等[10]采用翻轉(zhuǎn)腸囊法研究了仔豬小腸對納米氧化鋅的吸收，結(jié)果發(fā)現(xiàn)納米氧化鋅的吸收速率顯著高于飼料級硫酸鋅和普通氧化鋅。研究發(fā)現(xiàn)，納米氧化鋅微粒的物理尺寸越小，促生長效應(yīng)越好，50 nm以下的納米氧化鋅可顯著提高仔豬生產(chǎn)成績[11]?？诜募{米氧化鋅微粒大部分被胃腸道派伊爾氏斑(Peyer’s Patches)的M細(xì)胞和腸上皮細(xì)胞吸收，另外通過細(xì)胞旁路途徑或者小腸黏膜細(xì)胞的胞飲作用也可被吸收[12]。給斷奶仔豬使用高劑量鋅必須考慮2個方面的問題：一是被吸收進入體內(nèi)的過量鋅元素可能會殘留在仔豬組織器官中，直接影響組織器官的功能以及肉產(chǎn)品的安全性；二是未被消化吸收的鋅排出動物體外會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。研究發(fā)現(xiàn)，由于腸道和肝臟金屬硫蛋白的調(diào)節(jié)作用，高劑量的氧化鋅并不會使肝臟、腎臟、肌肉鋅濃度增加，短期添加也不會對心臟、肝臟產(chǎn)生功能性損害[13]。通過糞便排出的氧化鋅對環(huán)境污染存在潛在的影響，而且無機鋅在土壤中富集力很強，只有很少部分被農(nóng)作物利用，長期可能帶來鋅毒污染的危險[14]。

3 納米氧化鋅對仔豬腸道健康的作用

3.1 仔豬斷奶腹瀉的產(chǎn)生機制目前Miller B G等[15]提出的斷奶仔豬腹瀉過敏理論是被國內(nèi)外認(rèn)同的仔豬斷奶后發(fā)生腹瀉的機制，即“過敏—腸道損傷—養(yǎng)分消化率下降—腹瀉”，最終導(dǎo)致病原菌過量定殖的過程。抗原物質(zhì)進入斷奶仔豬腸道引起免疫反應(yīng)，使仔豬腸道受損，導(dǎo)致絨毛高度變短，隱窩增生，各種消化酶活性顯著降低，營養(yǎng)物質(zhì)在腸道中的吸收率下降，從而導(dǎo)致消化不良和腹瀉，腸道正常菌群也隨之發(fā)生變化，致病性大腸桿菌大量增殖、固著和產(chǎn)生毒素[16]。小腸中未被消化的蛋白質(zhì)和氨基酸進入大腸后，改變腸道內(nèi)微生物菌群，使腸道微生物變?yōu)橐源竽c桿菌等蛋白質(zhì)水解菌為主，這些細(xì)菌通過分解蛋白質(zhì)，釋放出尸胺、腐胺、酪胺和組胺等毒素，刺激腸壁，從而引起腸損傷和消化功能紊亂[17]。

3.2 納米氧化鋅對仔豬腸道形態(tài)的作用鋅是腸道上皮細(xì)胞增殖發(fā)育所必需的微量元素，能改善腸道形態(tài)，增加蛋白質(zhì)合成，并有利于腸道細(xì)胞的增殖。Carlson M S等[18]研究指出，由于氧化鋅生物利用率低且本身具有收斂和弱抗菌作用，添加藥理水平的鋅(ZnO 3 000 mg/kg)可直接作用于腸道，改變腸道形態(tài)。其他系列研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，納米氧化鋅可使28和35日齡仔豬的絨毛高度、隱窩深度以及絨毛高度/隱窩深度顯著增加，表明納米氧化鋅能保護腸黏膜屏障，降低受損程度，且添加小劑量的納米氧化鋅對腸黏膜形態(tài)就有良好的改善作用，從而提高鋅的利用率，降低鋅的浪費，減少高鋅添加造成的環(huán)境污染[19，20]。方洛云等[21]研究表明，納米氧化鋅可使仔豬十二指腸中的絨毛高度增加41.23%，黏膜層厚度增加26.46%。分析原因：一方面可能是納米氧化鋅表現(xiàn)出強大的殺菌作用(對金黃色葡萄球菌的滅殺率約為98%，對大腸桿菌的滅殺率約為99%)，有助于維持腸道微生物區(qū)系的穩(wěn)定；另一方面可能是納米氧化鋅能夠修復(fù)腸道黏膜的損失，減少細(xì)胞液滲出，促進腸道平滑肌收縮和電解質(zhì)重吸收以及腸道上皮細(xì)胞的發(fā)育和增殖。

3.3 納米氧化鋅對仔豬腸道微生物的作用Jensen-Waern M等[22]研究指出，氧化鋅可改變腸道微生物菌群，降低大腸桿菌的穩(wěn)定性和區(qū)系多樣性，抑制大腸桿菌的呼吸鏈，從而降低仔豬的腹瀉率。游兆彤等[23]通過在基礎(chǔ)日糧中分別添加高劑量氧化鋅和低劑量納米氧化鋅飼喂“杜長大”三元雜交斷奶仔豬，結(jié)果添加納米氧化鋅組小腸和結(jié)腸內(nèi)容物中的大腸桿菌和梭菌數(shù)量顯著降低，而高劑量氧化鋅組僅結(jié)腸內(nèi)容物中的梭菌數(shù)量降低，小腸和結(jié)腸內(nèi)容物中大腸桿菌的數(shù)量沒有顯著變化，這表明納米氧化鋅比普通氧化鋅的抗菌能力更強。王之盛等[24]在研究不同粒度納米氧化鋅對仔豬生理效應(yīng)的影響時發(fā)現(xiàn)，納米氧化鋅的物理尺寸越小，對仔豬的促生長效應(yīng)越好，粒徑為20 nm的氧化鋅能顯著降低糞便中大腸桿菌的數(shù)量，極顯著降低仔豬腹瀉率，且大腸桿菌數(shù)量和腹瀉率隨著納米氧化鋅添加劑量的增加分別呈顯著和極顯著降低。Barreto M S R等[25]研究指出，在仔豬日糧中加入粒徑為17 nm的氧化鋅對仔豬腸道內(nèi)的大腸桿菌和金黃色葡萄球菌均有良好抑菌活性。

3.4 納米氧化鋅對仔豬腸黏膜的作用胡泉舟等[26]研究表明，人和哺乳動物小腸黏膜上層絨毛中的二胺氧化酶(DAO)是1種具有高度活性的細(xì)胞內(nèi)酶，其活性與黏膜細(xì)胞的核酸和蛋白合成密切相關(guān)；D-乳酸是胃腸道固有細(xì)菌的代謝終產(chǎn)物，哺乳動物既不產(chǎn)生D-乳酸，也不具備將其快速代謝分解的酶系統(tǒng)。因此，血漿中DAO活性和D-乳酸含量的高低可以反映腸黏膜的完整性及損傷程度，是監(jiān)測腸道屏障功能的重要指標(biāo)。血液中DAO活性和D-乳酸含量升高則表明斷奶應(yīng)激使仔豬的腸黏膜屏障受損，腸道通透性增加。胡彩虹等[19]研究顯示，添加納米氧化鋅能抑制斷奶應(yīng)激造成的仔豬腸黏膜通透性增加，進而保護腸黏膜屏障。另有研究表明，納米氧化鋅能顯著降低仔豬腸道通透性，有利于修復(fù)腸道物理屏障的完整性，從而有效恢復(fù)前腸段和后腸段組織中由斷奶應(yīng)激造成的腸道黏膜屏障功能受損[27]。納米氧化鋅對仔豬腸黏膜屏障具有更強的保護作用，在于其納米形式更有助于腸道細(xì)胞的增殖和腸黏膜的修復(fù)，緩解斷奶應(yīng)激對仔豬腸黏膜屏障的損傷。

4 小結(jié)

仔豬斷奶應(yīng)激會損傷腸黏膜結(jié)構(gòu)和屏障功能，而納米氧化鋅的特殊生理作用對斷奶仔豬的腸道健康有著顯著的改善作用，因此在斷奶仔豬日糧中添加一定劑量的納米氧化鋅有助于降低腹瀉率。在今后的研究中還需要進一步深入探究納米氧化鋅對腸黏膜結(jié)構(gòu)和屏障功能的作用機理，及其在腸道中的吸收利用率，確定納米氧化鋅的最適添加量，在解決斷奶仔豬腹瀉問題的同時，減少飼料中鋅制劑的大量添加及對環(huán)境產(chǎn)生的污染。