CN115708542A

CN115708542A - 一种载氧化锌竹纤维复合物及其制备方法

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Publication number: CN115708542A
Application number: CN202211181964.1A
Authority: CN
Inventors: 代发文; 黄霞; 赵菲; 林涛; 杨瑶君; 农向; 马静; 周钦; 陈雪梅; 全海霞
Original assignee: Leshan Normal University
Current assignee: Leshan Normal University
Priority date: 2022-09-27
Filing date: 2022-09-27
Publication date: 2023-02-24
Anticipated expiration: 2042-09-27
Also published as: CN115708542B

Abstract

本发明公开了一种载氧化锌竹纤维复合物及其制备方法，本发明中通过将氧化锌负载在竹纤维上，利于氧化锌过胃，避免氧化锌被胃酸溶解，在一定程度上提高氧化锌的利用率，同时也避免氧化锌大量使用导致环境蓄积污染问题以及对机体免疫功能造成损伤问题。此外，本发明所选取原料具有充分的安全性和良好的适口性，所配产品能够被断奶仔猪完全采食摄入，增加饲料发酵性，有助于改善肠道健康。

Description

一种载氧化锌竹纤维复合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及猪饲料技术领域，具体涉及一种载氧化锌竹纤维复合物及其制备方法。

背景技术

养猪业应用药理剂量氧化锌用于控制乳仔猪腹泻已有数十年历史，当前我国《饲料添加剂安全使用规范》规定在仔猪断奶后前两周特定阶段允许使用氧化锌或碱式氯化锌至1600ppm(以锌元素计)。然而大量使用氧化锌可能会增加氧化锌排放导致环境蓄积污染问题以及对机体免疫功能造成损伤。以感染猪流行性腹泻仔猪为模型研究发现氧化锌具有抑制病毒复制和抗炎症反应作用，并改善病毒对肠道绒毛的损伤作用，进而改善生长性能。

发明内容

为了解决现有大量使用氧化锌导致环境蓄积污染以及对机体免疫功能造成损伤的问题，本发明的目的之一是提供一种载氧化锌竹纤维复合物。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种载氧化锌竹纤维复合物，包括载体，负载于载体上的氧化锌；载体包括竹黄粉。

本发明的有益效果为：本发明中通过将氧化锌负载在载体上，利于氧化锌过胃，避免氧化锌被胃酸溶解，在一定程度上提高氧化锌的利用率，同时也避免氧化锌大量使用导致环境蓄积污染以及对机体免疫功能造成损伤问题。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步，载氧化锌竹纤维复合物还包括用于将氧化锌黏附在载体上的稳定剂。

进一步，稳定剂包括竹纤维高分子材料，其中，竹纤维高分子材料的可溶性膳食纤维为19.0-25.5％、不可溶性膳食纤维为55.0％-60.0％、总膳食纤维78.0-85.5％、吸水膨胀体积为215～438mL/g。

采用上述进一步技术方案的有益效果为：本发明中的竹纤维高分子材料的不可溶膳食纤维含量较高，过胃时难以被分解；另外，该竹纤维高分子材料吸水膨胀体积较大，膨胀后在一定程度上可对氧化锌形成包覆作用，进一步避免氧化锌过胃时被胃酸溶解，在一定程度提高了氧化锌的利用率。

进一步，按重量份计，载体为5～9份，氧化锌为1～5份。

进一步，稳定剂质量占载体和氧化锌质量的5～10％。

进一步，竹黄粉的平均粒径小于200目，氧化锌为平均粒径小于1000目的饲料级氧化锌。

本发明的目的之二是提供一种载氧化锌竹纤维复合物的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、首先将载体和氧化锌进行混合获得基础物料；

步骤2、将步骤1中的基础物料与水按质量比为4:1～10:1混合均匀并进行反应，其中，反应的条件是：温度为120～150℃、压力为0.15～0.3MPa、反应时间为20～60min；

步骤3、反应结束后依次进行烘干和粉碎，制得载氧化锌竹纤维复合物。

本发明的有益效果为：本发明制备的载氧化锌竹纤维复合物中的氧化锌与载体之间由于竹纤维羰基和氧化锌的锌发生偶联结合，具有较大的结合率，避免载氧化锌竹纤维复合物过胃时氧化锌发生脱落，同时由于猪胃内缺乏纤维素酶，可以避免载氧化锌竹纤维复合物在胃内消化，在一定程度上可提高氧化锌在后肠道的生物利用率。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步，步骤1中的基础物料还包括稳定剂。

进一步，步骤3中的烘干温度为60～105℃。

进一步，步骤3制得的载氧化锌竹纤维复合物的平均粒径小于80目。

本发明具有以下有益效果：

本发明所选取原料具有充分的安全性和良好的适口性，制备的载氧化锌竹纤维复合物能够被断奶仔猪完全采食摄入，由于氧化锌和竹纤维的具高的结合稳定性，可以高效过胃进入后肠道，既能发挥氧化锌的收敛抑菌作用，又可发挥竹纤维的吸附性和发酵调控性，提高氧化锌的应用效率，进一步高效改善肠道健康。此外，本发明所加工的载氧化锌竹纤维复合物有效的解决了氧化锌排放导致的环境蓄积污染问题。

附图说明

图1为不同料水比对载氧化锌竹纤维复合物结合率的影响分析图；

图2为不同稳定剂对载氧化锌竹纤维复合物结合率的影响分析图；

图3为载氧化锌竹纤维复合物对大肠杆菌增殖的影响分析图；

图4为载氧化锌竹纤维复合物对金黄色葡萄球菌增殖的影响分析图；

图5为氧化锌竹纤维对沙门氏菌增殖的影响分析图；

图6为竹黄粉和载氧化锌竹纤维复合物的电子显微镜图，其中，图6中的a图为竹黄粉的电子显微镜测试分析图，图6中的b～d图为载氧化锌竹纤维复合物的电子显微镜测试分析图；

图7为傅里叶红光谱图；其中，图7中的7-1图为竹黄粉的红外光谱图，图7中的7-2图为氧化锌的红外光谱图，图7中的7-3c图为竹黄粉和氧化锌的混合物的红外光谱图，图7中的7-4图为载氧化锌竹纤维复合物的红外光谱图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本申请中的一种载氧化锌竹纤维复合物及其制备方法进行描述。然而，本申请可按照许多不同的形式示例并且不应被解释为限于在此阐述的具体实施例，更确切地说，提供这些实施例的目的是使得本申请将是彻底的和完整的，并且将要把本申请的范围充分地传达给本领域技术人员。

由于氧化锌具有抑制病毒复制和抗炎症的作用，氧化锌能够改善病毒对肠道绒毛的损伤，进而改善猪的生长性能；因此，氧化锌常用作乳仔猪饲料添加剂来避免仔猪发生腹泻。

但是，氧化锌极易溶于酸，例如胃酸；当氧化锌的添加量较小时，饲料中的氧化锌在胃中就发生溶解，难以到达后肠段被吸收利用；当氧化锌的添加量较大时，部分氧化锌可以到达后肠段被机体吸收利用，但是大量使用氧化锌可能会增加氧化锌排放导致环境蓄积污染问题以及对机体免疫功能造成损伤。

基于此，本发明提供一种载氧化锌竹纤维复合物，该复合物利于氧化锌过胃，避免氧化锌被胃酸溶解，在一定程度上提高氧化锌的利用率，同时也避免氧化锌大量使用导致环境蓄积污染问题以及对机体免疫功能造成损伤问题。

本发明第一方面的实施例提供一种载氧化锌竹纤维复合物，该复合物包括载体，负载于所述载体上的氧化锌；所述载体包括竹黄粉。

在本实施例中，载体竹黄粉为粗纤维物质并且还具有较高的吸附性，一方面提高氧化锌与竹黄粉之间的结合力；另一方面粗纤维的竹黄粉过胃时难以被分解，可对氧化锌形成一定的保护作用，从而利于氧化锌过胃，避免氧化锌过胃时被胃酸分解，在一定程度上提高氧化锌的利用率，避免氧化锌大量使用导致环境蓄积污染问题以及对机体免疫功能造成损伤问题。

另外，在一些实施例中，复合物还包括用于将氧化锌黏附在载体上的稳定剂。本实施例中的稳定剂包括竹纤维高分子材料，其中，竹纤维高分子材料的可溶性膳食纤维为19.0-25.5％、不可溶性膳食纤维为55.0％-60.0％、总膳食纤维78.0-85.5％；优选地，竹纤维高分子材料的可溶性膳食纤维为19.2％、不可溶性膳食纤维为59.0％、总膳食纤维78.2％、吸水膨胀体积为215～438mL/g。本实施例中的竹纤维高分子材料一方面进一步提高了氧化锌与竹黄粉之间的结合率，避免复合物过胃导致复合物中的氧化锌脱落进而导致氧化锌分解，降低氧化锌的利用；另一方面，由于竹纤维高分子材料中的不可溶性膳食纤维含量较高，过胃时难以分解，并且该竹纤维高分子材料还具有较大的吸水膨胀体积，遇水后可对氧化锌发生包覆，进一步降低过胃时胃酸对载氧化锌竹纤维复合物进行分解，避免氧化锌从竹黄粉上脱落。

另外，在一些实施例中，按重量份计，所述载体为5～9份，所述氧化锌为1～5份。进一步地，本实施例中的所述稳定剂为载体和氧化锌质量和的5～10％。

另外，在一些实施例中，所述竹黄粉的平均粒径小于200目，所述氧化锌为平均粒径小于1000目的饲料级氧化锌。由于竹黄粉的竹纤维呈管束状，降低竹黄粉粒径可以使纤维管束分离，增大竹纤维比表面积，从而增加氧化锌与竹纤维的结合位点；因此，平均粒径小于200目的竹黄粉利于增大氧化锌与竹纤维之间的结合力，可进一步避免载氧化锌竹纤维复合物过胃时氧化锌发生脱落。

本实施例中的竹黄粉由5至6年生的新鲜竹子(包括楠竹或毛竹)制得，其制备方法具体如下：

步骤C1、将新鲜竹子依次去枝留杆、切断、去除竹子表面的青皮和去除竹腔中的内膜得到竹黄。

步骤C2、利用切刀粉碎机将步骤C1获得的竹黄进行粉碎制得粗粉，将粗粉烘干至水分含量为10％～12％后再利用锤片式粉碎机进一步粉碎并过80目筛，从而获得初级竹黄粉。

步骤C3、利用冲击磨粉碎机对步骤C2获得的初级竹黄粉进一步粉碎，粉碎后过200目筛，从而获得平均粒径小于200的竹黄粉。

此外，本实施例中饲料级氧化锌还需要利用冲击磨粉碎机，进而获得平均粒径小于1000目的饲料级氧化锌。

本发明第二方面的实施例提供一种载氧化锌竹纤维复合物的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、首先将载体和氧化锌进行混合获得基础物料；

步骤2、将步骤1中的基础物料与水按质量比为4:1～10:1混合均匀并进行反应，其中，反应的条件为：温度为120～150℃、压力为0.15～0.3MPa、反应时间为20～60min；

本实施例中的载体优选竹黄粉，竹黄粉为一种具有高吸附性的膳食纤维原料，通过将基础物料与水混合可提高载体与氧化锌之间的结合力，然后在高温高压下进行反应，促使竹黄粉中的基团参与氧化锌负载在竹黄粉上的反应，进一步提高氧化锌与竹黄粉之间的结合力。

另外，在一些实施例中，步骤1中的基础物料还包括稳定剂。

另外，在一些实施例中，所述步骤3中的烘干温度为60～105℃。

另外，在一些实施例中，所述步骤3制得的载氧化锌竹纤维复合物的平均粒径小于80目。

实施例：

实施例1、不同料水比(即基础物料与水的质量比)制备的载氧化锌竹纤维复合物

一种载氧化锌竹纤维复合物的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将竹黄粉和氧化锌按质量比为9:1混合得到基础物料。

步骤2、将步骤1中的基础物料与水按不同的质量比进行混合并进行反应20min；其中，反应的条件为：温度为120℃、压力为0.3MPa；基础物料与水的质量比分别为：1:0、1:4、1:6、1:8、1:10。

步骤3、将步骤2反应后制得的物质置于105℃的条件下烘干至恒重，粉碎过80目筛获得载氧化锌竹纤维复合物。

在本实施例中，竹黄粉选用累计粒度分布数90％所对应的粒径D90值为55.47μm的竹黄粉；氧化锌选用测定累计粒度分布数90％所对应的粒径D90值为12.50μm的饲料级氧化锌。

此外，将本实施例中不同料水比制备的载氧化锌竹纤维素复合物依次命名为A、B、C、D、E组，其中，A、B、C、D、E组对应的料水比分别为：1:0、1:4、1:6、1:8、1:10。

然后分别从A、B、C、D、E组取1g的载氧化锌竹纤维素复合物进行体外模拟消化测试，其中，体外模拟消化测试具体为：

将载氧化锌竹纤维素复合物加入到三角瓶摇床中，再往三角瓶摇床中加入16毫升pH为2的胃酸缓冲液(胃酸缓冲液具体为：溶液1：称取5.18g氯化钠和0.49g氯化钾溶解后定容到1000ml；溶液2：8.38ml盐酸定容到50ml；用溶液2将溶液1调pH至2)，然后在37℃的下以转速180rpm摇床4小时，模拟消化结束后过滤并收集滤液和滤渣。

本实施例中不同料水比制备的载氧化锌竹纤维复合物的体外模拟消化测试结果如图1所示。由图1可知，B、C、D、E组载氧化锌复合物竹纤维复合物的氧化锌结合率均显著高于组A(P<0.05)，而B、C、D、E组之间无显著性差异(P>0.05)。该结果表明在水合作用下氧化锌与竹黄粉更易结合，其原因是液态(即水)作用下可以增加水合作用。

实施例2、不同稳定剂制备的载氧化锌竹纤维复合物

一种载氧化锌竹纤维复合物的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将竹黄粉和氧化锌按质量比为9:1混合得到基础物料，然后根据表1往基础物料中加入稳定剂。

步骤2、根据表1往步骤1最终获得的物料中加入水进行混合并进行反应20min；其中，反应的条件为：温度为120℃、压力为0.3MPa。

步骤3、将步骤2反应后制得的物质置于105℃的条件下烘干至恒重，粉碎过80目筛获得载氧化锌竹纤维。

在本实施例中，竹黄粉选用累计粒度分布数90％所对应的粒径D90值为55.47μm的竹黄粉；氧化锌选用测定累计粒度分布数90％所对应的粒径D90值为12.50μm的饲料级氧化锌；竹纤维高分子材料由竹类病虫与资源开发四川省重点实验室提供，并且竹纤维高分子材料中的可溶性膳食纤维为19.2％、不可溶性膳食纤维为59.0％、总膳食纤维78.2％、吸水膨胀体积为215～438mL/g。

表1.制备载氧化锌竹纤维复合物的原料表

分别取1g根据表1制备的载氧化锌竹纤维复合物进行体外模拟消化测试，本实例中的体外模拟消化测试与实施例1中的体外模拟消化测试相同。

本实例中的体外模拟消化测试结果如图2所示，从图2可以看出试验组3载氧化锌复合物竹纤维复合物中的氧化锌与竹黄粉之间的结合率最高，显著高于对照组、试验组1和试验组2(P<0.05)，试验组2显著高于对照组(P<0.05)而试验组3显著低于对照组(P<0.05)。该结果进一步表明水合作用下氧化锌与竹黄粉更易结合，而竹纤维高分子材料为稳定剂可以进一步提高氧化锌与竹黄粉的结合率。

实施例3

载氧化锌竹纤维复合物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和沙门氏菌的抑制作用研究，具体为：

步骤S1、分别取大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌(菌种来源于北京大伟嘉生物技术有限公司产业技术创新研究院菌种保存室)活化，挑取单个菌落接种至LB培养基，在37℃、180rpm的条件下摇床震荡过夜。

步骤S2、收集步骤S1活化好的细菌，将活化好的菌种按1X10⁵CFU/mL接种LB培养基，在37℃、180rpm的条件下摇床震荡培养至OD_610nm值接近1.00时。

步骤S3、取出100mL步骤S2培养好的菌液，然后根据表2往菌液中加入氧化锌以及实施例2中制备的载氧化锌竹纤维复合物，然后继续在37℃、180rpm的条件下震荡培养，并每两小时测定一次OD_610nm值，连续测定三次。

表2.细菌增殖试验

组别	处理
		TRE1	加入0.1％实施例2中试验组1制备载氧化锌竹纤维复合物
TRE2	加入0.1％实施例2中试验组2制备载氧化锌竹纤维复合物
		TRE3	加入0.1％实施例2中试验组3制备载氧化锌竹纤维复合物
CON1	加入0.1％氧化锌
		CON2	加入0.02％氧化锌
CON	空白

本实施例中的测试结果如图3所示。根据图3可知，在4h时，TRE1和CON1组大肠杆菌OD_610nm值显著低于CON组(P<0.05)，TRE2、TRE3和CON2组大肠杆菌OD_610nm值数值低于CON组，但未达到显著水平(P>0.05)。在6h时，TRE1、TRE3和CON1组大肠杆菌OD_610nm值显著低于CON组(P<0.05)，TRE2、TRE3和CON2组大肠杆菌OD_610nm值数值低于CON组(P>0.05)。由图4可知，在2h、4h和6h时，CON1组金黄色葡萄球菌OD_610nm值均显著低于CON组(P<0.05)，TRE1、TRE2、TRE3和CON2金黄色葡萄球菌OD_610nm值数值均低于CON组，但均未达到显著水平(P>0.05)，其中试验组中以TRE3组数值最低。由图5可知，在2h和4h时，TRE3和CON1组沙门氏菌OD_610nm值显著低于CON组(P<0.05)，TRE1、TRE2和CON2组沙门氏菌OD_610nm值数值低于CON组，但未达到显著水平(P>0.05)。在6h时，TRE1、TRE2、TRE3、CON1和CON2组沙门氏菌OD_610nm值均显著低于CON组(P<0.05)，而TRE1、TRE2、TRE3、CON1和CON2组之间无显著性差异(P>0.05)。在2h、4h和6h时，试验组中以TRE3组沙门氏菌OD_610nm值数值最低，其中4h时TRE3组显著低于TRE1组(P<0.05)。该结果表明TRE3组制备的载氧化锌竹纤维复合物(即该复合物包括竹黄粉、氧化锌和竹纤维高分子材料)对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和沙门氏菌的抑制作用较强。

实施例4

以15KV加速电压电子显微镜对实施例2中的试验组1、试验组2和试验组3中制备的载氧化锌竹纤维复合物以及竹黄粉进行电子显微镜测试，其测试结果如图6所示。

其中，图6中的a图为竹黄粉的电子显微镜测试分析图，图6中的b图为实施例2中试验组1制备的载氧化锌竹纤维复合物，图6中的c图为实施例2中试验组2制备的载氧化锌竹纤维复合物，图6中的d图为实施例2中试验组3制备的载氧化锌竹纤维复合物。

由图6可知，与a图相比，图b、图c和图d对应的载氧化锌竹纤维复合物的表面白色细小颗粒增多，表明通过“水溶(水与基础物料混合)”和“高温高压”作用氧化锌可附着于竹黄粉纤维表面。与试验组1相比，添加了稳定剂的试验组2和试验组3的竹黄粉的竹纤维表面裂纹减少，其原因是因为稳定剂填充作用所致；另外，试验组2中的载氧化锌竹纤维复合物表面白色细小颗粒较试验组3中少，说明试验组2的载氧化锌竹纤维复合物中的氧化锌结合率低于试验组3，其原因是瓜儿胶溶水后呈胶体状，充斥竹纤维表面空隙进而减少了氧化锌与竹纤维的黏膜作用位点，而竹纤维高分子材料溶水后呈均一状态，可增加氧化锌在竹纤维表面的黏附作用；因此，试验组3中的载氧化锌竹纤维复合物中的氧化锌结合率较试验组2中的高。

实施例5

利用红外光谱对竹黄粉、竹黄粉与氧化锌的混合物、氧化锌以及实施例2中试验组3制备的载氧化锌竹纤维复合物进行测试分析，其测试结果如图7所示；其中，图7中的7-1图为竹黄粉的红外光谱图，图7中的7-2图为氧化锌的红外光谱图，图7中的7-3图为竹黄粉和氧化锌的混合物的红外光谱图，图7中的7-4图为实施例2中试验组3制备的载氧化锌竹纤维复合物的红外光谱图。

从图7中可以看出，图7中7-1图中的3342.09cm^-1处的峰为竹黄粉的羟基伸缩振动峰，载氧化锌竹纤维复合物中的羟基峰移动至3327.29cm^-1(详见图7中的7-4图)，竹黄粉与氧化锌直接混合时羟基峰移动至3324.95cm^-1(详见图7中的7-3图)，其原因是由于感应效应或偶极场效应改变了羟基的电子云密度。

另外，图7中7-1图1735.52cm^-1处的峰为竹黄粉羰基的特征伸缩振动峰，载氧化锌竹纤维复合物中该羰基峰消失(详见图7中的7-4图)，竹黄粉与氧化锌直接混合时羟基峰移动至1730.02cm^-1(详见图7中的7-3图)，该数据说明氧化锌已负载于竹黄粉纤维上面，竹黄粉羰基参与了与氧化锌的结合反应。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作出的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种载氧化锌竹纤维复合物，其特征在于，包括载体，负载于所述载体上的氧化锌；所述载体包括竹黄粉。

2.根据权利要求1所述的载氧化锌竹纤维复合物，其特征在于，所述载氧化锌竹纤维复合物还包括用于将氧化锌黏附在所述载体上的稳定剂。

3.根据权利要求2所述的载氧化锌竹纤维复合物，其特征在于，所述稳定剂包括竹纤维高分子材料，其中，所述竹纤维高分子材料的可溶性膳食纤维为19.0-25.5％、不可溶性膳食纤维为55.0％-60.0％、总膳食纤维78.0-85.5％、吸水膨胀体积为215～438mL/g。

4.根据权利要求1～3任一项所述的载氧化锌竹纤维复合物，其特征在于，按重量份计，所述载体为5～9份，所述氧化锌为1～5份。

5.根据权利要求4所述的载氧化锌竹纤维复合物，其特征在于，所述稳定剂质量占载体和氧化锌质量的5～10％。

6.根据权利要求1所述的载氧化锌竹纤维复合物，其特征在于，所述竹黄粉的平均粒径小于200目，所述氧化锌为平均粒径小于1000目的饲料级氧化锌。

7.权利要求1～6任一项所述载氧化锌竹纤维复合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、首先将载体和氧化锌进行混合获得基础物料；

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的基础物料还包括稳定剂。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3中的烘干温度为60～105℃。

10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3制得的载氧化锌竹纤维复合物的平均粒径小于80目。