1.仔猪PWD问题
现代养猪业实施早期断奶越来越多，以最大限度地提高生产效率。然而由于免疫缺陷以及断奶造成的各种应激，使这种断奶仔猪非常容易腹泻（Pluske等，1997）。断奶后腹泻（Post –weaning diarrhoeas,PWD）导致仔猪发病率和死亡率增加，治疗成本上升，大幅降低断奶期的生长速度（Hampson等，2001），而且严重的是断奶后腹泻导致的生长抑制会降低整个生长期的成绩（Pluske等，1997）。因此断奶后腹泻成为养猪业叩待解决的最重要的问题之一。
2.药理剂量氧化锌的应用
1989年，Poulsen等首次在科学论坛上发表通过添加药理剂量（2500-4000ppm）的氧化锌控制仔猪腹泻的方法，Baker和Hahn随后在1993年的进一步研究表明，3000ppm的氧化锌可以促进健康仔猪的生长。从此，饲料添加药理剂量的ZnO已经逐渐成为业内控制断奶后腹泻，促进仔猪生长的普遍措施。关于药理剂量氧化锌的作用机制的研究已经很多，报道的效果包括增加小肠抗菌肽的基因表达；调节肠道菌群的稳定性和多样性；降低组胺的释放；增加肠道IGF-1及其受体的表达，促进肠道损伤的修复；介导脑肠肽的释放从而刺激采食；减少肠细胞电解质的分泌等等。日本学者Jun Sawai等（1998）研究，表明ZnO在肠道里产生过氧化氢自由基，是氧化锌展示抗菌活性的重要因素；最近Zhang和Guo（2009）的研究表明，高剂量氧化锌可以增加紧连接蛋白（TightJunction protein）的表达，从而减低肠道的渗透性，阻止病原菌通过肠道屏障。尽管ZnO确切的作用机制还不是很清楚，而且也有不少人持怀疑的看法，但30年的应用实践证明，此方法是非常经济，而且是有效的。高剂量药理浓度ZnO的应用曾被Cromwell称为二十世纪猪营养研究的里程碑式的发现之一。当然，在人医领域，氧化锌膏剂很早就用于外伤感染及其他皮肤病的治疗。
3．药理剂量氧化锌的问题
尽管日粮添加高剂量氧化锌在控制腹泻，促进仔猪生长方面效果毋庸置疑，然而不幸的是，就在这一“伟大”发现不久，人们在生产实践逐渐发现并认识到氧化锌使用代来的诸多副作用。氧化锌的副作用包括以下几个方面：1.高剂量氧化锌的添加，导致粪便锌大量排放，造成环境污染，对人类健康产生潜在危害；2.高剂量氧化锌对其他营养素的功能具有拮抗作用，如抑制其他微量元素的吸收，降低植酸酶的活性（Martinez等，2004）等；3.长期（4周）使用药理剂量的氧化锌，可以显著降低猪的采食量，并抑制猪的生长（NRC，1998）；4.尽管使用高剂量氧化锌对控制腹泻有益，但长期使用，会引起消化道紊乱，甚至出现便秘等；5.最近有研究报道（Mavromichalis，2011），长期暴露在高剂量氧化锌环境下，细菌会产生某种形式的耐药性，如Staphylococcus aureus对甲氧苯青霉素的耐药性（MRSA）。不远的将来，人们必定更多地关注革兰氏阴性菌（如大肠杆菌）中是否存在金属耐药基因（Metallo-Resistant）的问题。
因此，许多国家开始立法限制甚至禁止高剂量氧化锌的使用。如欧盟许多国家自2005起，就已经禁止氧化锌在饲料中添加，而只能作为兽药处方使用；我国也于2009年底出台法规，规定只能在断奶后两周的仔猪日粮中使用3000ppm的氧化锌，禁止在其他阶段使用高剂量氧化锌。人们迫切需要寻找一种能有效替代药理剂量氧化锌的产品，用于控制仔猪腹泻，减少其负面作用。
4.氧化锌替代产品的应用研究
氧化锌替代品的研究方向，总结起来包括三个方面：1.提高锌的生物利用度；2是对氧化锌进行包被处理，以避免氧化锌被胃酸中和；3是增加氧化锌颗粒的表面，以提高氧化锌本身作用效果。其中主要集中在五类产品的应用研究方面。
4.1有机锌
有机锌与无机锌相比具有较高的生物利用度（Wedekind等1992），然而很少的研究发现（Hahn和Baker，1993），低剂量有机形式（螯合或络合）的锌可以起到氧化锌相同的效果（图1）；而且人们还发现低生物利用度和高生物利用度来源的氧化锌在幼龄仔猪中具有相同生产成绩（表1）。因此可以得出结论，氧化锌的作用并非依赖于锌离子，而是氧化锌本身；且氧化锌的作用是发生在肠道水平，而非吸收后。因此，使用有机形式的锌，或通过提高氧化锌的生物利用度，以低剂量添加达到药理剂量氧化锌的效果是很难实现的
表1. 氧化锌的生物利用度并不能影响氧化锌促生长作用
图1.氧化锌是改善仔猪性能唯一的锌源
4.2碱式氯化锌（Tetrabasic zinc chloride）
有人在仔猪上测试过这种新形式的锌源，其结果表现出非常好的前景（见表3），但是根据研究结果，至少需要1500ppm的碱式氯化锌才可以达到普通氧化锌的效果。然而锌的毒性以及在土壤中积累对环境污染的问题仍然存在。
表2. 碱式氯化锌作为潜在锌源替代氧化锌的效果
4.3包膜氧化锌（Encapsulated Zinc Oxide）
市场上存在不少脂肪包被氧化锌（Fat-covered ZnO）产品，宣称可以低剂量添加达到药理剂量普通氧化锌相当的效果。其主要理论依据是，通过脂肪包被，使氧化锌避免被胃酸中和成锌离子，并在肠道以氧化锌形式释放并发挥作用。然而由于断奶仔猪本身胃酸分泌是不足的，进食时胃内pH值达到4以上，胃酸中和对氧化锌作用的影响程度可能并非想象的那么大；而且由于断奶仔猪脂肪酶的活性极低，可能会影响脂肪包膜内氧化锌的释放。另外氧化锌的作用，可能不仅仅发生在肠道，而且可能在消化道前段（包括胃）发挥不可忽视的抑菌作用，而来自外援病原菌的感染（从口入），可能是影响猪（特别是幼龄仔猪）健康的重要原因。包膜氧化锌的实际应用结果也并不完全一致（见图2），kim等（2010）研究了日粮添加100ppm脂肪包被的氧化锌，并未发现其对大肠杆菌攻毒的21日龄断奶仔猪腹泻控制和生长成绩有益。
图2.脂肪包膜氧化锌替代药理剂量氧化锌的效果
4.4纳米氧化锌（Nano-Zinc Oxide）
纳米氧化锌是一种超微细氧化锌，其粒径介于1-100nm。这种产品的理论基础是纳米氧化锌具有较大的比表面积，可以暴露更多的ZnO分子，从而有更多的氧化锌与胃肠道组织和微生物菌群发生作用，提高氧化锌的作用效果。如普通氧化锌的表面积为4m2/g左右，而纳米氧化锌的表面积可以增加到40m2/g以上。研究表明氧化锌的表面积与其抑菌效果呈线性关系，表面积越大，其抑菌效果越强（见图3）。然而由于纳米氧化锌的生产工艺不同，使得纳米氧化锌的表面积极不一致（图4），无疑会影响其效果的一致性。纳米氧化锌具有超细的颗粒，颗粒之间存在很强的静电吸附作用，产品流动性很差，极不易混匀，且产品容易结块。尽管纳米氧化锌在效果上展示了极大的替代普通氧化锌的潜力，但事实上，真正的纳米级别的氧化锌，成本是很高的，目前很难用于畜禽饲料，市面上所谓的纳米氧化锌产品可能并非真正的纳米氧化锌（可以通过电镜观察或测定比表面积进行鉴定）。况且纳米氧化锌对操作人员是很不安全的，欧美国家限制纳米氧化锌产品用于畜禽饲料。目前纳米氧化锌仅用于材料和化妆品领域。
图3.氧化锌的表面积对大肠杆菌抑制作用的影响
图4.不同来源氧化锌的表面积
4.5多孔性氧化锌（Porosity ZnO）
这是于2010年上市的新产品Zinpot使用的概念。这种多孔性氧化锌与纳米氧化锌一样具有极大的比表面积，可以提供更多的氧化锌分子的作用位点，起到与纳米氧化锌一样的功效。但与纳米氧化锌相比，其比面积大小是非常均一（见图3），而且颗粒要大于普通氧化锌，流动性极佳，容易混合均匀，更重要的是使用安全。柏林大学的最新研究（Zentek，2011）表明，这种多孔性氧化锌对大肠杆菌的抑制效果远远大于普通氧化锌（见图4）。在法国农场断奶仔猪应用的结果表明，饲料中添加150g/T的Zinpot，其效果与添加3kg普通氧化锌没有显著差异，且均匀度更好（见图5）。
图5.在低于最小抑菌浓度情况下Zinpot与普通氧化锌对大肠杆菌的抑制作用
图6.Zinpot替代药理剂量氧化锌的效果
5.结语
要成功替代高剂量的氧化锌，弄清楚氧化锌的作用机制似乎是比较关键。然而关于氧化锌作用机制的假说很多，要弄清氧化锌是如何发挥作用还需要很长一段路要走，但有效替代高剂量氧化锌的需要却是十分迫切的。综合以上几种锌源的研究和使用势情况，Zinpot这种新型的多孔性氧化锌似乎表现出更广阔的应用前景，但实际应用效果尚有待在生产应用中进一步检验。
（文章来源：九州互联 成廷水）
