CN105901356B

CN105901356B - 复合纳米氧化锌添加剂及其制备方法和用途

Info

Publication number: CN105901356B
Application number: CN201610237635.2A
Authority: CN
Inventors: 申俊华; 李小兵; 张滴
Original assignee: Deyang Dingxin Pill Biotechnology Co ltd
Current assignee: Deyang Dingxin Pill Biotechnology Co ltd
Priority date: 2016-04-15
Filing date: 2016-04-15
Publication date: 2020-10-02
Anticipated expiration: 2036-04-15
Also published as: CN105901356A

Abstract

本发明属于饲料添加剂领域，具体涉及一种复合纳米氧化锌添加剂及其制备方法和用途。针对纳米氧化锌生物利用率低、利用效果不稳定等问题，本发明提供了一种复合纳米氧化锌添加剂及其制备方法和用途。本发明的复合纳米氧化锌添加剂包括以下组分：按重量百分比计，纳米氧化锌70～80％，植物精油5～15％，寡糖2～10％。本发明中将植物精油和寡糖与纳米氧化锌配合使用，一方面通过其他协同物质的配伍来增强纳米氧化锌的抗腹泻效果，另一方面也减少了纳米氧化锌过胃时被胃酸破坏，使成功到达肠道发挥功效的有效剂量增加，从而增强仔猪的抗腹泻效果。

Description

复合纳米氧化锌添加剂及其制备方法和用途

技术领域

本发明属于饲料添加剂领域，具体涉及一种复合纳米氧化锌添加剂及其制备方法和用途。

背景技术

在当今集约化养猪行业中，由于早期断奶应激引起的仔猪腹泻是一个非常严重的问题。据相关统计数据表明，该断奶应激腹泻造成的死亡率达11％，据估计每年由此造成全球1000万头仔猪死亡，给养猪业带来巨大的经济损失。近年来国内外很多学者研究表明，在断奶仔猪日粮中添加高剂量氧化锌能有效降低腹泻率，促进仔猪生长。但由于氧化锌的生物利用率较低，断奶仔猪约为5％～10％，其中大部分从粪中排出，未被利用，且对环境造成严重污染。

纳米氧化锌是一种粒径在1～100nm的新型式氧化锌，由于其拥有更大的比表面积和更强的抗菌活性，较低剂量的纳米氧化锌能达到高剂量氧化锌的效果。然而，在实际应用过程中，纳米氧化锌同样存在利用率低，效果稳定性差等问题，实际添加量较高，生产成本大，极大的制约了纳米氧化锌在仔猪抗腹泻中的应用。

发明内容

针对纳米氧化锌生物利用率低、利用效果不稳定的问题，本发明的发明目的在于提供一种复合纳米氧化锌添加剂及其制备方法和用途。本发明中将植物精油和寡糖与纳米氧化锌配合使用，通过加入粘结剂制备成复合纳米氧化锌添加剂，一方面通过其他协同物质的配伍来增强纳米氧化锌的抗腹泻效果，另一方面也减少了纳米氧化锌过胃时被胃酸破坏，使成功到达肠道发挥功效的有效剂量增加，从而增强仔猪的抗腹泻效果。

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种复合纳米氧化锌添加剂，包括以下组分：按重量百分比计，纳米氧化锌70～80％，植物精油5～15％，寡糖2～10％。

其中，上述复合纳米氧化锌添加剂中，所述植物精油为牛至油、肉桂精油或大蒜精油中的至少一种，优选为牛至油。

其中，上述复合纳米氧化锌添加剂中，所述寡糖为低聚果糖、低聚壳聚糖或低聚木糖中的至少一种,优选为低聚果糖。

其中，上述复合纳米氧化锌添加剂中，还包括粘结剂9.05～14.15wt％。

其中，上述复合纳米氧化锌添加剂中，所述粘结剂由黄原胶、纤维素和膨润土组成，黄原胶占添加剂的重量百分比为0.05～0.15％，纤维素占添加剂的重量百分比为7～10％，膨润土占添加剂的重量百分比为2～4％。

其中，上述复合纳米氧化锌添加剂中，所述纤维素为羟丙甲纤维素、微晶纤维素、羧甲基纤维素或环糊精中的至少一种；优选的,所述纤维素为羟丙甲纤维素+微晶纤维素；更优选的，羟丙甲纤维素占添加剂的重量比为3～4％，微晶纤维素占添加剂的重量比为4～6％。

其中，上述复合纳米氧化锌添加剂中，所述纳米氧化锌为纯度≥95％的纳米氧化锌。

其中，上述复合纳米氧化锌添加剂中，添加剂量为每吨饲料中加入800～1200克复合纳米氧化锌添加剂。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种复合纳米氧化锌添加剂的制备方法，包括以下步骤：

a、将9.05～14.15％的粘结剂加水制成0.1～0.2g/ml的水溶液，加入5～15％的植物精油，搅拌混合均匀得混合液；

b、将70～80％的纳米氧化锌、2～10％的寡糖混匀后，加入步骤a所得的混合液中，搅拌均匀得到复合纳米氧化锌添加剂软材；

c、将步骤b中制备的软材制粒、干燥、筛分，得到复合纳米氧化锌添加剂颗粒；

或包括以下步骤：

a、将5～15％的植物精油加水制成0.1～0.2g/ml的水溶液；

或包括以下步骤：按重量百分比纳米氧化锌70～80％，植物精油5～15％，寡糖2～10％称取原材料，混合均匀，得到复合纳米氧化锌添加剂。

其中，上述复合纳米氧化锌添加剂的制备方法中，满足以下至少一项：

步骤a中所述植物精油为牛至油、肉桂精油或大蒜精油中的至少一种；

步骤a中所述粘结剂由黄原胶、纤维素和膨润土组成，黄原胶占添加剂的重量比为0.05～0.15％，纤维素占添加剂的重量比为7～10％，膨润土占添加剂的重量比为2～4％；

步骤b中所述寡糖为低聚果糖、低聚壳聚糖或低聚木糖中的至少一种。

其中，上述复合纳米氧化锌添加剂的制备方法中，步骤c中所述制粒和干燥过程之间进行抛光。

其中，上述复合纳米氧化锌添加剂的制备方法中，步骤c中所述干燥方式为烘干。

其中，上述复合纳米氧化锌添加剂的制备方法中，步骤c中所述复合纳米氧化锌缓释颗粒粒径为20～40目。

本发明要解决的第三个技术问题是提供一种复合纳米氧化锌添加剂的用途，用于制备仔猪饲料或仔猪饲料添加剂。

除特别说明的之外，本发明中所涉及到的各百分比均为重量百分比。

本发明的有益效果为：高剂量的纳米氧化锌能有效杀灭肠道病原菌，同时配合使用植物精油进一步杀灭肠道病原菌，配合使用寡糖调节肠道菌群，从而保持肠道健康，能有效的防止仔猪腹泻；另一方面，加入粘结剂制成纳米氧化锌缓释颗粒的形式，能有效减少功能成分在胃消化中的损失，抗腹泻效果稳定，同时添加剂量减少，有效降低了生产成本的同时，也减少了对环境的污染。

具体实施方式

本发明提供了一种复合纳米氧化锌添加剂及其制备方法和用途。该复合纳米氧化锌添加剂包括以下组分：按重量百分比计，纳米氧化锌70～80％，植物精油5～15％，寡糖2～10％。

其中，上述复合纳米氧化锌添加剂中，所述粘结剂由黄原胶、纤维素和膨润土组成，黄原胶占添加剂的重量比为0.05～0.15％，纤维素占添加剂的重量比为7～10％，膨润土占添加剂的重量比为2～4％。

其中，上述复合纳米氧化锌添加剂中，所述纤维素为羟丙甲纤维素、微晶纤维素、羧甲基纤维素或环糊精中的至少一种；优选的,所述纤维素为羟丙甲纤维素+微晶纤维素，羟丙甲纤维素占添加剂的重量比为3～4％，微晶纤维素占添加剂的重量比为4～6％；更优选的，所述羟丙甲纤维素型号为E50型。

本发明中所使用的纳米氧化锌是一种多功能性的新型无机材料，其颗粒大小约在1～100nm。由于晶粒的细微化，其表面电子结构和晶体结构发生变化，产生了宏观物体所不具有的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应以及高透明度、高分散性等特点。纳米氧化锌有杀灭肠道病原菌的功效，因此被用来制备抗仔猪腹泻的饲料添加剂，但其生物利用率极低，在饲料中添加剂量大且效果不稳定。主要是由于纳米氧化锌表面原子处于严重的缺位状态，其活性极高，一方面能吸附周围的病原菌并将其杀灭，另一方面各个纳米粒子间也会相互吸附，会产生团聚现象，且这种团聚会随着时间的推移越来越严重，这也是纳米氧化锌效果不稳定的主要原因。在化工领域，是通过改性剂来解决纳米氧化锌的团聚问题，但改性剂具有生物毒性，无法应用于饲料领域。为了克服纳米氧化锌在饲料添加剂中利用的缺陷，发明人经过大量的研究发现，添加植物精油、寡糖和纳米氧化锌协作，可降低纳米氧化锌的添加量，增强其生物利用率；植物精油本身可以杀灭肠道病原菌，维持肠道健康，同时，由于植物精油具有挥发性，能在肠道中协助纳米氧化锌释放，提高杀菌的效果；寡糖能够维持纳米氧化锌杀菌后的肠道健康，调节肠道内菌群平衡，对维持纳米氧化锌的效果极为重要。

植物精油是萃取植物特有的芳香物质，取自于草本植物的花、叶、根、树皮、果实、种子、树脂等以蒸馏、压榨方式提炼出来的。发明人经过大量的试验发现，将70～80％的纳米氧化锌与5～15％的植物精油、2～10％的寡糖配合使用时，可显著增强纳米氧化锌的抗腹泻效果。植物精油本身可以杀灭肠道病原菌，维持肠道健康，同时，由于植物精油具有挥发性，能在肠道中协助纳米氧化锌释放，提高杀菌的效果。5～15％的植物精油是发明人进行大量试验后得出的最佳剂量，植物精油过高时，在制粒烘干时精油的挥发量会显著增加，造成不必要的浪费。植物精油添加量过低时，植物精油与纳米氧化锌的协同效果又不明显，无法达到效果的最大化。牛至油、肉桂精油或大蒜精油等常用的植物精油协同添加到纳米氧化锌中均可以达到防止仔猪腹泻的效果，优选使用牛至油，它能杀灭31种常见致肠炎细菌和福氏痢疾杆菌，抗腹泻效果最好。本发明中使用的牛至油为浅黄色至棕红色油状液体，具有百里香油似的辛辣气味，不溶于甘油，溶于乙醇，溶于大多数非挥发性油和丙二醇。

为了防止仔猪腹泻，杀灭病原菌后，发明人创造性的加入了寡糖来调节肠道菌群，维持肠道内有益菌和有害菌的生态平衡。寡糖又称低聚糖，是指含有2～10个糖苷键聚合而成的化合物，糖苷键是一个单糖的苷羟基和另一单糖的某一羟基缩水形成的。寡糖的添加量为每70～80％的纳米氧化锌种加入寡糖2～10％，此剂量是发明人经过大量研究得出的最佳剂量。由于寡糖具有分散效果，添加量过高则会造成最终的缓释颗粒硬度偏低，容易散掉。寡糖含量过低时，无法起到保护纳米氧化锌和植物精油的目的，同时也无法达到预期的调节肠道菌群的效果。本发明中添加的寡糖为低聚果糖、低聚壳聚糖或低聚木糖中的一种，优选为低聚果糖。

在试验得出70～80％的纳米氧化锌与5～15％的植物精油、2～10％的寡糖配比能有效的维持仔猪肠道健康，防止仔猪腹泻后，发明人按上述比例称取原材料后，直接混合到饲料中进行饲喂仔猪，在仔猪抗腹泻中起到了很好的效果。考虑到每次饲喂时都需要将原料进行称取配比，影响到仔猪饲喂时的便利性，同时也不便于运输，发明人又进行了试验对上述产品进行合理的制粒。

本发明提供了一种复合纳米氧化锌添加剂的制备方法，包括以下步骤：

a、将5～15％的植物精油加水制成0.1～0.2g/ml的水溶液；

c、将步骤b中制备的软材制粒、干燥、筛分，得到复合纳米氧化锌添加剂颗粒。

上述制备方法将复合纳米氧化锌制备成颗粒，避免了每次饲喂都需要进行称量配比，操作便利简单，减少了工作量。但此方法制出的颗粒表面粗糙，不易成形，在运输过程中容易散掉，不适宜集约化的工厂生产，影响了经济价值。为了解决这个问题，发明人进一步试验得出：当采用黄原胶、羟丙甲纤维素、微晶纤维素和膨润土中的至少一种作为粘结剂将上述原料进行制粒后，抗腹泻效果更好，有效的解决了制粒问题。黄原胶又称黄胶、汉生胶、黄单孢多糖，是一种由假黄单孢菌属发酵产生的单孢多糖，呈白色或浅黄色的粉末，具有乳化增溶的作用，加入0.05～0.15％的黄原胶有利于添加剂中植物精油、水及粉剂的混合。羟丙甲纤维素又名羟丙基甲基纤维素，是一种白色或类白色粉末，具有很好的粘合作用，有助于颗粒的成型及硬度的增强；为了更好的粘结，羟丙甲纤维素优选E50型。微晶纤维素是一种纯化的、部分解聚的纤维素，白色、无臭、无味，由多孔微粒组成的结晶粉末，其具有很好的吸附作用，可有效吸附植物精油，提高植物精油的稳定性；同时，微晶纤维素也具有崩解剂的作用，有助于产品在肠道中崩解释放。膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，具有吸附和膨胀作用，本发明在纳米氧化锌添加剂中添加膨润土，起到吸水、润滑的作用，有助于提高生产效率。本发明创造性的将上述粘结剂同纳米氧化锌、植物精油和寡糖结合在一起，制备成纳米氧化锌添加剂，能有效减少功能成分在胃消化中的损失，抗腹泻效果稳定，同时添加剂量减少，有效的降低了生产成本。

因此，本发明还提供了一种复合纳米氧化锌添加剂的制备方法，包括以下步骤：

其中，上述复合纳米氧化锌添加剂的制备方法中，所述植物精油为牛至油、肉桂精油或大蒜精油中的至少一种；所述寡糖为低聚果糖、低聚壳聚糖或低聚木糖中的至少一种；所述粘结剂由黄原胶、纤维素和膨润土组成，黄原胶占添加剂的重量比为0.05～0.15％，纤维素占添加剂的重量比为7～10％，膨润土占添加剂的重量比为2～4％。

本发明还提供一种复合纳米氧化锌添加剂的用途，用于制备仔猪饲料或仔猪饲料添加剂。为了防止仔猪腹泻，常见的纳米氧化锌在饲料中添加剂量约为1500g/t，本发明的复合纳米氧化锌添加剂在饲料中添加剂量为800～1200g/t，即可达到非常好的效果，大大降低了添加量，节约了生产成本；粪便排出的锌含量减少，有利于保护环境。

下面通过实施例对本发明的具体实施方式做进一步的说明，但并不因此将本发明的保护范围限制在实施例之中。

实施例中的纳米氧化锌、寡糖等产品均为普通市售产品。

实施例1

a、将粘结剂(0.15％的黄原胶、3％的羧甲基纤维素，5％的微晶纤维素和2.85％膨润土)加水配制成0.1g/ml水溶液，再加入15％的大蒜精油，搅拌混合均匀；

b、将72％的纳米氧化锌和2％的低聚木糖混合后，加入步骤a所得的混合液中，搅拌均匀得到复合纳米氧化锌添加剂软材；

c、将步骤b中制备的软材加入制粒机中制粒，再经抛丸机抛光，烘干机烘干后加入分级筛，进行筛分，得到20～40目的复合纳米氧化锌添加剂1。

实施例2

a、将粘结剂(0.05％的黄原胶、4％的羟丙甲纤维素，5％的微晶纤维素和3.95％膨润土)制成0.12g/ml水溶液，加入8％的牛至油，搅拌混合均匀；

b、将75％的纳米氧化锌和4％的低聚果糖混合后，加入步骤a所得的混合液中，搅拌均匀得到复合纳米氧化锌添加剂软材；

c、将步骤b中制备的软材加入制粒机中制粒，再经抛丸机抛光，烘干机烘干后加入分级筛，进行筛分，得到20～40目的复合纳米氧化锌添加剂2。

实施例3

a、将粘结剂(0.05％的黄原胶、5％的羟丙甲纤维素，3％的环糊精和2.95％膨润土)加水配制成0.1g/ml水溶液，加入5％的肉桂精油，搅拌混合均匀；

b、将78％的纳米氧化锌和6％的低聚壳聚糖混合后，加入步骤a所得的混合液中，搅拌均匀得到复合纳米氧化锌添加剂软材；

c、将步骤b中制备的软材加入制粒机中制粒，再经抛丸机抛光，烘干机烘干后加入分级筛，进行筛分，得到20～40目的复合纳米氧化锌添加剂3。

实施例4

a、将粘结剂(0.15％的黄原胶、3％的羧甲基纤维素，5％的微晶纤维素和2.85％膨润土)加水配制成0.1g/ml水溶液，再加入5％的大蒜精油，搅拌混合均匀；

b、将78％的纳米氧化锌和7％的低聚木糖混合后，加入步骤a所得的混合液中，搅拌均匀得到复合纳米氧化锌添加剂软材；

c、将步骤b中制备的软材加入制粒机中制粒，再经抛丸机抛光，烘干机烘干后加入分级筛，进行筛分，得到20～40目的复合纳米氧化锌添加剂4。

对比例5

添加剂中，纳米氧化锌和植物精油的重量百分比不在本发明技术方案范围内：

a、将粘结剂(0.15％的黄原胶、3％的羧甲基纤维素，5％的微晶纤维素和2.85％膨润土)加水配制成0.1g/ml水溶液，再加入20％的大蒜精油，搅拌混合均匀；

b、将67％的纳米氧化锌和2％的低聚木糖混合后，加入步骤a所得的混合液中，搅拌均匀得到复合纳米氧化锌添加剂软材；

c、将步骤b中制备的软材加入制粒机中制粒，再经抛丸机抛光，烘干机烘干后加入分级筛，进行筛分，得到20～40目的复合纳米氧化锌添加剂5。

对比例6

添加剂中，未加入植物精油的技术方案：

a、将粘结剂(0.05％的黄原胶、4％的羟丙甲纤维素，5％的微晶纤维素和3.95％膨润土)制成0.12g/ml水溶液，搅拌混合均匀；

b、将79％的纳米氧化锌和8％的低聚果糖混合后，加入步骤a所得的混合液中，搅拌均匀得到复合纳米氧化锌添加剂软材；

c、将步骤b中制备的软材加入制粒机中制粒，再经抛丸机抛光，烘干机烘干后加入分级筛，进行筛分，得到20～40目的复合纳米氧化锌添加剂6。

效果验证

选择健康、体重相近、28日龄的断奶仔猪480头，采用单因子试验设计随机分为8个处理组，每处理组3个重复，每重复20头(每个重复为一栏，共20栏)。各处理组的饲粮如下：空白对照组：基础饲粮；纳米氧化锌对照组：基础饲粮+1500g/t纳米氧化锌。6个试验组：分别在基础饲粮的基础上添加1000g/t复合纳米氧化锌添加剂1-6。处理组饲料配方及饲料营养水平如表1。

表1基础饲粮组成及营养水平(风干基础)

注：各试验组所加入的添加剂等量替代基础饲粮中的载体。

仔猪的饲养管理为：猪舍温度控制在25℃左右，并保持室内干燥通风，每天打扫圈舍一次，每两天消毒一次。每天给料槽添加饲料四次(8:00、12:00、16:00、20:00)，保证仔猪均能自由采食和自由饮水。在试验期间每日记录试验猪采集量和腹泻等情况。其他按规定要求进行。

数据记录及评价方法为：

(1)平均日增重(ADG)：分别在正式试验第1天和第15d清晨空腹称个体重，计算平均日增重。

(2)平均日采食量(ADFI):每天早晚分别对投喂饲粮及剩余饲粮进行称重，以圈栏(重复)为单位，计算每头猪平均日采食量。

(3)料重比(F/G):根据平均日增重和日采食量计算，即ADFI与ADG的比值。

(4)腹泻指数：每天固定时间观察各圈栏中仔猪的粪便情况，按照0～3分腹泻评分体系对仔猪腹泻进行评分(0、1、2、3分分别表示正常、稀软、粘稠、水样)，最后统计各组腹泻指数。

各处理组对仔猪平均日增重、平均日采食量、料重比和腹泻的影响如表2。

表2复合纳米氧化锌对断奶仔猪生产性能及腹泻指数的影响

注：空白指空白对照组，Nano-ZnO指纳米氧化锌对照组，T1-T6指分别添加实施例1-6制备得到的复合纳米氧化锌添加剂的处理组。

从试验结果可知，较不添加纳米氧化锌或只单独添加纳米氧化锌而言，本发明的复合纳米氧化锌添加剂能提高仔猪日增重、降低料重比，还能有效的减少仔猪的腹泻，从而有效提高了生产性能，降低养猪成本，在防治仔猪腹泻产业上具有良好的应用前景。此外，复合纳米氧化锌添加剂在仔猪全价饲料中的添加量低于纳米氧化锌的添加量，除有效的降低生产成本外，还有利于减少粪便中锌的排放量，减少对环境的污染。

Claims

1.一种复合纳米氧化锌添加剂，其特征在于，由以下组分组成：按重量百分比计，纳米氧化锌70～80％，植物精油5～15％，寡糖2～10％；粘结剂9.05～14.15wt％；

所述粘结剂由黄原胶、纤维素和膨润土组成，黄原胶占添加剂的重量百分比为0.05～0.15％，纤维素占添加剂的重量百分比为7～10％，膨润土占添加剂的重量百分比为2～4％；所述寡糖为低聚果糖、低聚壳聚糖或低聚木糖中的至少一种；所述植物精油为牛至油、肉桂精油或大蒜精油中的至少一种；所述纤维素为羟丙甲纤维素、微晶纤维素、羧甲基纤维素或环糊精中的至少一种。

2.权利要求1所述的一种复合纳米氧化锌添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的复合纳米氧化锌添加剂的制备方法，其特征在于：步骤c中所述制粒和干燥过程之间进行抛光。

4.根据权利要求1所述的一种复合纳米氧化锌添加剂的用途，其特征在于：用于制备仔猪饲料或仔猪饲料添加剂。