香港演员小翠姚乙乙:纳米技术在畜牧业中的应用前景

纳米技术是指在纳米尺度(10 -9m)下对物质进行制备、研究的工业化以及利用纳米尺度物质进行交叉研究和工业化的一门综合性技术体系，是20世纪80年代末逐渐发展起来的新兴科技领域。并随着扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)光摄技术等微观表征操纵技术的出现有了长足的发展。研究证实，当微粒进入纳米量级(1-100nm)时，其本身有表面效应、小尺寸效应、量子效应和宏观隧道效应，以致纳米材料的光、热、电、磁等物理性质出现许多新奇的特性。纳米体系的庞大比表面．使键态严重失配．出现许多活性中心，表面台阶和粗糙度增加。表面出现非化学平衡、非整数配位的化学价，导致纳米体系的体学性质特异性变化。2l世纪，纳米技术引起了各国的关心和重视，如美国政府把纳米技术列为21世纪前10年重点开发的11个关键领域之一：我国也投入大量的人力、物力、财力支持纳米科技的发展。纳米材料以独特的物理、化学、生物学等特性在畜牧业生产中有着广泛的应用前景．给畜牧业的发展带来了新的起点和希望。本文主要就纳米技术在畜牧业中的应用作一综述。

1在饲料添加剂中的应用

1．1纳米锌

研究表明，高剂量锌能促进猪的生长以及血液中某些物质的活性。许梓荣等(2001)报道，高剂量锌(3 000mg／kg)通过有效清除自由基，增加DNA转录RNA．促进胰岛素、胰岛素样生长因子I的合成和分泌，加强合成代谢。Hill等(2000)在日粮中添加3 000mg／kg锌能提高仔猪日增重13％，增加采食量18％。饲料效率提高4％。可是，无机微量元素在动物体中的吸收率不高，只有30％左右。利用纳米技术处理锌．大大提高了锌的利用效率，利用率可接近100％，达到同样效果，用量大幅度降低。廖三赛等(2003)用纳米ZnO 300mg／kg和高剂量 ZnO 3 000mg/kg对21日龄早期断奶仔猪进行饲养对比试验，两组均能提高日增重．纳米ZnO组比高锌组高2．79％，料肉比、腹泻率各组间均无显著差异。方洛云等(2004)在日粮中添加3 000mg/kgZnO和纳米ZnO 300mg／kg，均促进断奶仔猪生长(P＜0．05)和提高仔猪的消化能力。

因此，利用纳米技术处理的锌，不仅减少动物对锌的消耗量与排出量，且有效地减少对环境的污染。

1.2纳米硒

硒是动物必需的微量元素之一，在动物体内所有组织器官中均有分布(除脂肪外)．硒是一种毒性较强的物质，但若利用纳米技术将硒粉碎到纳米级时，能有效地降低毒性，其机理尚不清楚。鲍若虹(2004)报道．纳米硒具有高效低毒优势，在急性毒性方面，无机硒为15mg／kg。有机硒为30-50mg／kg，而纳米硒为1 13mg／kg；在亚慢性毒性方面，饲料中的无机硒或有机硒含量在4-5mg／kg时即可导致大鼠体重下降和肝硬化．可在日粮中添加纳米硒．含量达6mg／kg时也不会发生此现象，张幸开等通过灌胃给药测定小鼠半数致死量(LDso)表明，纳米硒的急性毒性比亚硒酸钠小7．2倍。可见，纳米技术的应用能有效地降低硒毒。

硒在地质化学中分为灰色元素硒、黑色元素硒和红色元素硒，灰色元素硒和黑色元素硒几乎没有生物活性且毒性较强，而只有红色元素硒才有生物活性。纳米红色元素硒是由我国科学家率先研制的，即利用蛋白质的酰胺平面对红色元素硒有吸收作用的原理，控制红色元素硒形成以蛋白质为核，以红色元素硒为膜和以蛋白质为分散剂的纳米粒子，其尺度为20-60nm，平均为36n'm，x光电子能谱的Se3d为55．3eV，属零价硒，纳米红色元素硒具有护肝、抑瘤、免疫调节和延缓衰老的保健作用，是目前急性毒性最弱的补硒制剂。张劲松等(2001)用昆明一级小鼠试验，采用四氯化碳(CCl4)致小鼠急性肝损伤、S180移植瘤和免疫模型，评价纳米红元素硒的保护、抑制和调节作用，结果表明．纳米红色元素硒提高血和肝硒、抑制CCl4所致的肝丙二醛(MDA)和血清天冬氨酸氨基转移酶(AST)升高，差异显著(P<0．05)，表明纳米红色元素硒对CCl4肝损伤具有保护作用；同时，降低S180荷瘤鼠重和提高$180荷瘤鼠的吞噬率和天然杀伤细胞(NK)活性，正常小鼠的免疫活性显著提高(P<0．05)，表明纳米红色元素硒具有抑制肿瘤生长作用：另外，纳米红色元素硒能显著提高免疫球蛋白(IgM)，表明其具有免疫调节作用。张劲松等(2000)研究表明，纳米红色元素硒能显著降低全血二醛含量和提高小鼠全血GPX的活性，具有延缓衰老的保健作用。

因此，纳米技术应用在微量元素添加剂中，既降低矿物质原料的用量，又有效地降低毒性，提高利用率，减少排出量，有效地改善饲养环境，增进畜禽健康、促进动动物生长。

1．3中草药添加剂

随着人们物质生活水平的迅速提高，人们对畜禽产品的要求从原来的数量型转向营养、安全、环保、无副作用的质量型。中草药添加剂以绿色、环保、无残留备受青睐。但传统中草药在应用上存在配伍用量大、成本高、药效慢的缺点，限制了其在畜禽生产中的推广应用。利用纳米超微处理技术处理中草药，具有以下几方面优点：(1)分子结构的表面光、热、力学、磁性、电解及界面特性均发生奇特的变化，在使用上取得超常的效果；(2)可直接解决中草药的水溶性问题，不必煎熬或提取，防止了有效成分的浪费，同时克服了中草药起效慢的缺点；(3)临床上能减少剂量以及毒副作用：(4)在临界或高速气流的作用下，解决了中草药自燃、自爆的问题；(5)能使中草药物质核100％破壁。达到药物防、补、治有效成分的释放，达到最大疗效和利用率。胡兴平(2004)运用纳米技术将中草药原料进行纳米级超微破碎，制成粒径小于100nm的中草药有效成分复方制剂，被猪摄入后，有效提高生物利用度。但作用机理与破壁程度以及有效成分的破坏程度的检测有待进一步的研究与证实。

2动、植物改良中的应用

2．1动物品种改良

随着生物技术的不断进步与创新，转基因技术得到了巨大的发展。利用转基因技术可改造动物的基因组．使家畜禽的经济性状有效改善，如生长速度加快、瘦肉率提高、肉质改善等。现在的遗传工程育种方法是用限制性内切酶将所需基因片段切下来，再连接到育种动物的DNA上，但由于基因片段和DNA的连接点通常是随机的，所以每次试验成功率都不同。若采用纳米技术就可能克服这一随机性。郭彤等(2004)利用扫描隧道显微镜(SFM)的针头与表面原子间的相互作用，可操纵一个个原子，达到人们改良动物品种的目的。武晓凤(2001)利用SFM可以调控这些基因表达的DNA片段，因为在调控过程中，DNA分子与调控蛋白质结合时会形成特殊的局域结构．这一结构可用SFM观察到。成功率大幅度提高，为尽可能的培育高产、优质的畜禽品种把好第一关。但这些科学可能性尚有待研究者的研究证实及推广。

2．2饲料作物改良

饲料作物的质量与数量是畜牧业能否持续、稳定、健康发展的首要问题，培育优质、高产的饲料作物品种是营养学家利用转基因技术操纵的主要目标。利用纳米技术调控高产、稳产、低毒或无毒基因表达的DNA片段，培育新型饲料作物品种。

目前，我国蛋白质饲料严重缺乏，利用纳米技术可以提高饲料作物产量，从而缓解资源不足。邓君明等(2003)将纳米碳液用水稀释100倍后浇入植物根部土壤，能有效地促进饲料作物的生长，增强植物免疫力，提高作物品质。缩短生长周期，达到增产增效的结果。

3在动物疫病防治中的应用

3．1增强动物机体免疫力

纳米材料以独特的物理、化学、生物学等特性，对增强动物机体的免疫力有着很好的效果。柴家前等(2002)报道，纳米蜂胶颗粒(NPP)使迪卡白鸡血液中T淋巴细胞比率增加极显著；使雏鸡红细胞一 C3bR花环率极显著增加，而使红细胞-lc花环率显著降低，乙醇提取物作为佐剂能促进鸡的体液免疫，提高特异性抗体的滴度。吕文斌等(2003)用聚乙交酯丙酯(PLG)纳米颗粒包裹CPG(以甲基化胞嘧啶鸟嘌呤为基元构成的特定核苷酸序列结构)能显著提高免疫小鼠总免疫球蛋白(IgG)，增加小鼠免疫细胞数量，增强了淋巴细胞增殖及白细胞介素一2的诱生活性。马洪雨等(2004)将FeO纳米微粒注入到患者的肿瘤内，FeO纳米微粒可升温到45~47~C，足以烧死肿瘤细胞，而不伤害周围健康组织。邓君明等定量实验表明．在5min内纳米Zn0的浓度为1％时，金黄色葡萄球菌的杀菌率为98．80％，大肠杆菌的杀菌率99．93％。

因此．纳米技术是增强动物机体免疫力行之有效的途径。可为畜牧业的健康发展提供有力的保障。

3．2兽药研制

抗生素、抗菌药和抗寄生虫药等药物在动物疫病防治中应用广泛，不合理的应用，致使危害动物健康的病源菌对许多抗菌药产生耐药性。同时，产生耐药性和残留的问题会导致人体对药物的敏感性降低。而用纳米技术研制兽药就可有效地改善这些缺点。孙祖均等(2003)发现，兽药采用纳米技术后，药效能够大幅度提高，使用剂量降低，可有效地减少药物残留。

4在饲料与动物产品质量保存中的应用

饲料产品的有效保存是保证生产优质、绿色畜禽产品的一个重要环节，利用纳米材料保存饲料产品．既可保鲜．又可防紫外线、微生物对饲料的破坏。郭彤等(2003)采用添加0．1％-0．5％的纳米Ti02制成的塑料薄膜包装饲料，既可防止紫外线对饲料的破坏作用．又可以使饲料保持新鲜。

同时．纳米材料在畜禽产品质量保存中有着显著效果．张幸开等用纳米Ti02复合材料制成的蛋盘、出雏盘，用纳米TiO：复合材料涂料粉刷的蛋车、出雏车、育雏笼等设备，具有自主抗菌能力，减少雏鸡的发病率，此外，用纳米超微薄膜包装禽蛋，用抗菌纳米塑料袋包装禽肉，可延长产品保质期。

5促进动物生长中的应用

纳米强的863生物助长器是由粒径在5nm以下的Ti02、SiO，等主要成分与水硬性凝固剂固化而成的一种新型高科技产品，用它处理饲料和饮水，对畜禽生长有明显的促进作用。李万汲等(2003)用杜×大×长三元杂交小猪饮水和饲料经强的863生物助长器处理后使用，试验64d，结果表明，试验组平均日增重提高16．33％。料重比减少8．03％，饲料成本平均降低7．79％，经济效益十分显著。聂道贵等(2002)在鸡上的试验也表明，日增重、成活率、料重比也十分明显．可见，纳米技术应用在畜禽生产中，能有效地促进动物生长，提高经济效益。

6小结

纳米技术作为一门新兴科技，由于其特殊性与先进性，一定会给畜牧业的发展带来不可低估的作用。纳米技术在畜牧业的应用中，目前主要是针对猪、鸡、小鼠的初步对比性试验研究，对其作用机理以及在畜禽生产上的应用有待进一步的研究与证实。纳米材料、纳米添加剂等应用在畜牧业中有无负面效应．对畜禽健康与人的健康有无危害性等一系列问题都需要畜牧科研工作者以及相关学科科研人员长期的研究和揭示。(来源：上海农业信息网)