CN1372815A - 具有保健和促生长作用的纳米饲料添加剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有保健和促生长作用的纳米饲料添加剂及其制备方法。纳米饲料添加剂是铜改性蒙脱石、锌改性蒙脱石和黄芪活性成分～蒙脱石的复合物,并按以下比例:铜改性蒙脱石∶锌改性蒙脱石∶黄芪活性成分～蒙脱石=1∶0.5～20∶1～5配制而成。本发明的纳米饲料添加剂具有极强的抗菌、抗病毒作用,不产生耐药性,能显著提高动物成活率、降低动物腹泻、提高动物增重和饲料转化效率,可完全替代抗菌素类、抗菌有机合成制剂类、高铜高锌类等保健、促生长饲料添加剂,能提高畜产品的食用安全性,避免耐药菌株的产生和高铜、高锌对环境的污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有保健和促生长作用的纳米饲料添加剂及其制备方法。
背景技术
在现代畜牧业集约化、大型化、自动化、机械化的饲养管理条件下，动物饲养的生态环境恶化、疫病威胁、应激、营养限制等问题，需要一种或数种抗条件病原微生物药物、抗寄生虫药物等保健剂的介入与应用。众所周知，抗生素类生长促进剂、抗菌和抗寄生虫药物、高铜、高锌制剂等用作饲料添加剂，促进了动物的生长，预防了病原菌感染、疾病的发生，对饲料工业及畜牧业的发展作出了巨大贡献。但随着科学认识的深入，人们对抗生素类、化学药物所带来的副作用有了更深刻的认识，如滥用抗生素引起动物内源性或二重感染，产生耐药菌株，动物细胞免疫、体液免疫功能下降以及药物在畜、禽产品中的残留等等，使动物产品的安全问题日益突出；又如高铜、高锌促生长剂引起了动物机体中毒，环境污染和资源浪费等副效应。基于这些原因，许多国家和饲养者反对抗生素类、化学药物用作为饲料添加剂，甚至通过立法对愈来愈多的抗生素品种加以禁止。因此，无毒、无害、无污染的生长促进剂和保健剂的研究已愈来愈受到广泛的重视。
中草药作为饲料添加剂已日益受到国内外的重视。但目前市场上的中草药添加剂多为粉剂或散剂等粗制品，不利于充分吸收，作用效果较缓慢，药效低，浪费严重；不良的剂型使中草药饲料添加剂用量偏大，通常为1～3％，有的竟高达5～10％。要使中草药被动物更合理和有效地利用，必须进行深加工处理，以减少中草药的用量，提高其利用率。
蒙脱石是一种双八面体层状结构的天然纳米级铝硅酸盐矿物，在我国部分矿区，纯度较高的纳米蒙脱石矿物形成了数百万吨级的大型矿床。由于其表面特殊的物理化学性质，具有很强的吸附、离子交换能力；对各种病毒(如轮状病毒、冠状病毒、流行性腹泻病毒及传染性胃肠炎病毒)、病原菌(如大肠杆菌、霍乱弧菌、空肠弯曲菌、金黄色葡萄球菌)以及所产生的毒素(起选择性固定、抑制作用)等有优良的吸附能力；蒙脱石在消化道可形成胶体保护膜，并能加速受损粘膜上皮细胞的修复和再生，起到加强、修复、保护消化道粘膜屏障的作用；临床上可用于治疗急慢性腹泻、肠应激综合征、炎症性肠病、食管炎、胃炎、消化性溃疡以及非消化道疾病中伴随的消化道症状。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有保健和促生长作用的纳米饲料添加剂及其制备方法。
纳米饲料添加剂是由铜离子、锌离子、生药黄芪经水萃取法提取的活性成分与以蒙脱石矿物为原料处理而成的无机纳米材料经离子交换、吸附反应制备而成的铜改性蒙脱石、锌改性蒙脱石和黄芪活性成分～蒙脱石的复合物，并按以下比例：铜改性蒙脱石∶锌改性蒙脱石∶黄芪活性成分改性蒙脱石＝1∶0.5～20∶1～5配制而成的饲料添加剂。
纳米饲料添加剂制备方法的步骤如下：
1)制备铜改性蒙脱石：
a)将解聚分散、分离提纯的蒙脱石矿物，连同相当于矿物重量约5％～15％的氯化钠，加水搅拌均匀，制成浓度20％～30％的悬浮液矿浆，水洗4～7次；b)加入相当于矿物重量5％～30％的CuCl2或Cu(NO3)2或CuSO4·5H2O，用水重新制成浓度5％～15％的矿浆，用稀氢氧化钠溶液将浆料的pH值调节为4.5～6.5，水洗3～5次，过滤或离心脱水；
c)滤渣在低于80℃下真空干燥，用气流粉碎机干法粉碎，或步骤(b)所得浆料经喷雾干燥至含水量＜10％。
2)制备锌改性蒙脱石：
a)将解聚分散、分离提纯的蒙脱石矿物，连同相当于矿物重量约5％～15％的氯化钠，加水搅拌均匀，制成浓度20％～30％的悬浮液矿浆，水洗4～7次；
b)加入相当于矿物重量5％～40％的ZnCl2或Zn(NO3)2或ZnSO4·7H2O，用水重新制成浓度5％～15％的矿浆，用稀氢氧化钠溶液将浆料的pH值调节为4.5～6.5，水洗4～6次，过滤或离心脱水；
c)滤渣在低于80℃下真空干燥，用气流粉碎机干法粉碎，或步骤(b)所得浆料经喷雾干燥至含水量＜10％。
3)制备黄芪活性成分～蒙脱石：
a)将生药黄芪投入反应釜，按重量比加入4～5倍水，加温至90℃～100℃，搅拌下萃取2～5小时，过滤，滤渣用水洗涤，按以上条件再萃取一次；合并二次滤液和洗液，真空浓缩；
b)按重量比为：生药黄芪∶蒙脱石＝1∶3～6的比例加入解聚分散、分离提纯的蒙脱石矿物，混合均匀，所得浆料在低于80℃下真空干燥，用气流粉碎机干法粉碎。
4)复合：将步骤(1)，(2)，(3)所得各组分按铜改性蒙脱石∶锌改性蒙脱石∶黄芪活性成分～蒙脱石＝1∶0.5～20∶1～5的比例加入螺旋混合机充分混合。
5)将超微粉末状的产品按添加量为0.1～1.0％直接添加到饲料中。本发明通过吸附、离子交换反应，把抗菌、促生长性铜离子和锌离子植入蒙脱石晶格，制成金属离子～无机纳米材料。一方面，利用铜、锌离子水合半径小、电价高，插入至矿物晶格以提高矿物表面电势，使成为带高正电荷的阳离子型纳米材料，提高其吸附病原微生物的能力；另一方面，利用纳米材料巨大的比表面积和矿物的缓释、控释效应，提高金属离子的活性，并使其作用效力更持久；从而使改性后的蒙脱石具有更强的吸附病原微生物的能力，并通过金属离子的溶出兼有杀灭各种病原微生物的作用。黄芪是一种常用增强免疫力中药，价格低廉、来源广泛，其活性成分(含黄芪多糖、三萜皂甙、黄酮类、生物碱等)可通过水萃取法提取，本发明利用蒙脱石离子交换和吸附性能，把黄芪活性成分吸附在蒙脱石表面，形成黄芪活性成分～蒙脱石，对中草药起了缓释、控释和增效作用。因此，本发明将铜、锌离子具有的抗菌、促生长性能、黄芪的促免疫功能以及蒙脱石很强的离子交换、吸咐、定位等性能有机结合起来，提供了一种以纳米蒙脱石为载体，以铜、锌离子为抗菌、促生长活性组分，以黄芪活性成分为免疫促进剂的铜、锌离子～蒙脱石～黄芪活性成分复合型纳米饲料添加剂及其制备方法，并将该添加剂添加到饲料中作为生长促进剂和保健剂，生产安全动物产品。
本发明之纳米饲料添加剂，作为动物生长促进剂和保健剂在饲料中的应用包括抗菌、抗病毒、提高动物成活率、降低动物腹泻、提高动物增重和饲料转化效率。该添加剂具有极强的抗病原微生物的能力，具有防抗药性、生产成本低、使用安全等优点，能降低动物腹泻率、提高动物成活率、提高动物增重和饲料转化率。本发明之纳米饲料添加剂的应用可从根本上消除抗生素类生长促进剂、抗菌和抗寄生虫药物、高铜、高锌制剂等在畜产品中的残留，生产出优质畜产品，减少环境污染，提高动物生产性能和人类健康水平，极大地提高养殖业的经济效益。
具体实施方式
本发明结合以下实例作进一步的说明。
实施例1
1)制备铜改性蒙脱石：(a)将经解聚分散、分离提纯后的蒙脱石矿物，连同相当于矿物重量15％的氯化钠，加水搅拌均匀，制成浓度20％的悬浮液矿浆，水洗7次；(b)加入相当于矿物重量30％的Cu(NO3)2，用水重新制成浓度5％的矿浆，用稀氢氧化钠溶液调节pH值，水洗5次，过滤；(c)滤渣在低于80℃下真空干燥，用气流粉碎机干法粉碎。按上述步骤制得的铜改性蒙脱石，铜元素在铜改性蒙脱石中的含量为8.5％。
2)制备锌改性蒙脱石：(a)将经解聚分散、分离提纯后的蒙脱石矿物，连同相当于矿物重量15％的氯化钠，加水搅拌均匀，制成浓度20％的悬浮液矿浆，水洗7次；(b)加入相当于矿物重量40％的Zn(NO3)2，用水重新制成浓度5％的矿浆，用稀氢氧化钠溶液调节pH值，水洗6次，过滤；(c)滤渣在低于80℃下真空干燥，用气流粉碎机干法粉碎。按上述步骤制得的锌改性蒙脱石，锌元素在锌改性蒙脱石中的含量为10％。
3)制备黄芪活性成分～蒙脱石：(a)将生药黄芪投入反应釜，按重量比加入5倍水，加温至90℃～100℃，搅拌下萃取5小时，过滤，滤渣用水洗涤，按以上条件再萃取一次；合并二次滤液和洗液。真空浓缩；(b)按重量比为：生药黄芪∶蒙脱石＝1∶6的比例加入提纯的蒙脱石矿物，混合均匀，所得浆料在低于80℃下真空干燥，用气流粉碎机干法粉碎。
4)复合：将步骤1，2，3所得的各组分按铜改性蒙脱石∶锌改性蒙脱石∶黄芪活性成分～蒙脱石＝1∶5∶1的比例加入螺旋混合机充分混合。体外研究表明，该纳米饲料添加剂对大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、轮状病毒、流行性腹泻病毒、传染性胃肠炎病毒均有吸附和杀灭作用。添加0.1％纳米饲料添加剂，使肉鸡、育雏蛋鸡和仔猪成活率分别提高8.47％，6.92％和2.70％；使肉鸡和仔猪日增重分别提高11.30％和13.06％，使料重比分别降低5.14％和5.88％；使腹泻率分别降低68.91％和60.66％。经急性毒性、蓄积毒性、致突变性(包括Ames试验、小鼠骨髓嗜染红细胞微核试验、小鼠生殖细胞染色体畸变试验)和亚慢性试验，结果表明，该纳米饲料添加剂无致突变、致畸作用，无蓄积毒性，长期作为畜禽饲料添加剂是安全的。
实施例2
1)制备铜改性蒙脱石：(a)将经解聚分散、分离提纯后的蒙脱石矿物，连同相当于矿物重量5％的氯化钠，加水搅拌均匀，制成浓度30％的悬浮液矿浆，水洗4次；(b)加入相当于矿物重量15％的CuCl2，用水重新制成浓度10％的矿浆，用稀氢氧化钠溶液调节pH值，水洗3次；(c)所得浆料经喷雾干燥至含水量＜10％。按上述步骤制得的铜改性蒙脱石，铜元素在铜改性蒙脱石中的含量为6％。
2)制备锌改性蒙脱石：(a)将经解聚分散、分离提纯后的蒙脱石矿物，连同相当于矿物重量5％的氯化钠，加水搅拌均匀，制成浓度30％的悬浮液矿浆，水洗4次；(b)加入相当于矿物重量25％的七水合硫酸锌(ZnSO4·7H2O)，用水重新制成浓度10％的矿浆，用稀氢氧化钠溶液调节pH值，水洗4次；(c)所得浆料经喷雾干燥至含水量＜10％。按上述步骤制得的锌改性蒙脱石，锌元素在锌改性蒙脱石中的含量为4％。
3)制备黄芪活性成分～蒙脱石：(a)将生药黄芪投入反应釜，按重量比加入4倍水，加温至90℃～100℃，搅拌下萃取2小时，过滤，滤渣用水洗涤，按以上条件再萃取一次；合并二次滤液和洗液。真空浓缩；(b)按重量比为：生药黄芪∶蒙脱石＝1∶4的比例加入提纯的蒙脱石矿物，混合均匀，所得浆料在低于80℃下真空干燥，用气流粉碎机干法粉碎。
4)复合：将步骤1，2，3所得的各组分按铜改性蒙脱石∶锌改性蒙脱石∶黄芪活性成分～蒙脱石＝1∶20∶1的比例加入螺旋混合机充分混合。体外研究表明，该纳米饲料添加剂对大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、轮状病毒均有吸附和杀灭作用。添加0.5％纳米饲料添加剂，使肉鸡和仔猪日增重分别提高14.75％和10.24％，使料重比分别降低7.45％和8.03％；使腹泻率分别降低94.50％和80.73％。经急性毒性、蓄积毒性、致突变性和亚慢性试验，结果表明，该纳米饲料添加剂无致突变、致畸作用，无蓄积毒性，长期作为畜禽饲料添加剂是安全的。
实施例3
1)制备铜改性蒙脱石：(a)将经解聚分散、分离提纯后的蒙脱石矿物，连同相当于矿物重量10％的氯化钠，加水搅拌均匀，制成浓度25％的悬浮液矿浆，水洗5次；(b)加入相当于矿物重量5％的CuCl2，用水重新制成浓度15％的矿浆，用稀氢氧化钠溶液调节pH值，水洗4次，离心脱水；(c)滤渣在低于80℃下真空干燥，用气流粉碎机干法粉碎。按上述步骤制得的铜改性蒙脱石，铜元素在铜改性蒙脱石中的含量为1.9％。
2)制备锌改性蒙脱石：(a)将经解聚分散、分离提纯后的蒙脱石矿物，连同相当于矿物重量15％的氯化钠，加水搅拌均匀，制成浓度20％的悬浮液矿浆，水洗7次；(b)加入相当于矿物重量20％的ZnCl2，用水重新制成浓度8％的矿浆，用稀氢氧化钠溶液调节pH值，水洗5次，离心脱水；(c)滤渣在低于80℃下真空干燥，用气流粉碎机干法粉碎。按上述步骤制得的锌改性蒙脱石，锌元素在锌改性蒙脱石中的含量为8.5％。
3)制备黄芪活性成分～蒙脱石：(a)将生药黄芪投入反应釜，按重量比加入5倍水，加温至90℃～100℃，搅拌下萃取2小时，过滤，滤渣用水洗涤，按以上条件再萃取一次；合并二次滤液和洗液。真空浓缩；(b)按重量比为：生药黄芪∶蒙脱石＝1∶5的比例加入提纯的蒙脱石矿物，混合均匀，所得浆料在低于80℃下真空干燥，用气流粉碎机干法粉碎。
4)复合：将步骤1，2，3所得的各组分按铜改性蒙脱石∶锌改性蒙脱石∶黄芪活性成分～蒙脱石＝1∶0.5∶5的比例加入螺旋混合机充分混合。
体外研究表明，该纳米饲料添加剂对大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌均有吸附和杀灭作用。添加0.4％纳米饲料添加剂，使肉鸡、育雏蛋鸡和仔猪成活率分别提高9.14％，5.87％和5.49％；使肉鸡和仔猪日增重分别提高9.70％和12.81％，使料重比分别降低10.43％和6.15％；使腹泻率分别降低74.80％和80.81％。
实施例4
1)制备铜改性蒙脱石：(a)将经解聚分散、分离提纯后的蒙脱石矿物，连同相当于矿物重量12％的氯化钠，加水搅拌均匀，制成浓度25％的悬浮液矿浆，水洗4次；(b)加入相当于矿物重量8％的CuSO4·5H2O，用水重新制成浓度12％的矿浆，用稀氢氧化钠溶液调节pH值，水洗3次；(c)所得浆料经喷雾干燥至含水量＜10％。按上述步骤制得的铜改性蒙脱石，铜元素在铜改性蒙脱石中的含量为1.5％。
2)制备锌改性蒙脱石：(a)将经解聚分散、分离提纯后的蒙脱石矿物，连同相当于矿物重量15％的氯化钠，加水搅拌均匀，制成浓度20％的悬浮液矿浆，水洗5次；(b)加入相当于矿物重量22％的Zn(NO3)2，用水重新制成浓度10％的矿浆，用稀氢氧化钠溶液调节pH值，水洗6次；(c)所得浆料经喷雾干燥至含水量＜10％。按上述步骤制得的锌改性蒙脱石，锌元素在锌改性蒙脱石中的含量为6％。
3)制备黄芪活性成分～蒙脱石：(a)将生药黄芪投入反应釜，按重量比加入4倍水，加温至90℃～100℃，搅拌下萃取3小时，过滤，滤渣用水洗涤，按以上条件再萃取一次；合并二次滤液和洗液。真空浓缩；(b)按重量比为：生药黄芪∶蒙脱石＝1∶4的比例加入提纯的蒙脱石矿物，混合均匀，所得浆料在低于80℃下真空干燥，用气流粉碎机干法粉碎。
4)复合：将步骤1，2，3所得的各组分按铜改性蒙脱石：锌改性蒙脱石：
Claims (6)
1.一种具有保健和促生长作用的纳米饲料添加剂，其特征在于，它是由铜离子、锌离子、生药黄芪经水萃取法提取的活性成分与以蒙脱石矿物为原料处理而成的无机纳米材料经离子交换、吸附反应制备而成的铜改性蒙脱石、锌改性蒙脱石和黄芪活性成分～蒙脱石的复合物，并按以下比例：铜改性蒙脱石∶锌改性蒙脱石∶黄芪活性成分～蒙脱石＝1∶0.5～20∶1～5配制而成。
2.根据权利要求1所述的一种具有保健和促生长作用的纳米饲料添加剂，其特征在于所说铜改性蒙脱石以重量百分数计，铜元素在铜改性蒙脱石中的含量为1.5～8.5％。
3.根据权利要求1所述的一种具有保健和促生长作用的纳米饲料添加剂，其特征在于所说锌改性蒙脱石以重量百分数计，锌元素在锌改性蒙脱石中的含量为1.5～10％。
4.一种具有保健和促生长作用的纳米饲料添加剂的制备方法，其特征在于它的步骤如下：
1)制备铜改性蒙脱石：
a)将解聚分散、分离提纯的蒙脱石矿物，连同相当于矿物重量约5％～15％的氯化钠，加水搅拌均匀，制成浓度20％～30％的悬浮液矿浆，水洗4～7次；b)加入相当于矿物重量5％～30％的CuCl2或Cu(NO3)2或CuSO4·5H2O，用水重新制成浓度5％～15％的矿浆，用稀氢氧化钠溶液将浆料的pH值调节为4.5～6.5，水洗3～5次，过滤或离心脱水；
c)滤渣在低于80℃下真空干燥，用气流粉碎机干法粉碎，或步骤(b)所得浆料经喷雾干燥至含水量＜10％。
2)制备锌改性蒙脱石：
a)将解聚分散、分离提纯的蒙脱石矿物，连同相当于矿物重量约5％～15％的氯化钠，加水搅拌均匀，制成浓度20％～30％的悬浮液矿浆，水洗4～7次；b)加入相当于矿物重量5％～40％的ZnCl2或Zn(NO3)2或ZnSO4·7H2O，用水重新制成浓度5％～15％的矿浆，用稀氢氧化钠溶液将浆料的pH值调节为4.5～6.5，水洗4～6次，过滤或离心脱水；c)滤渣在低于80℃下真空干燥，用气流粉碎机干法粉碎，或步骤(b)所得浆料经喷雾干燥至含水量＜10％。
3)制备黄芪活性成分～蒙脱石：
a)将生药黄芪投入反应釜，按重量比加入4～5倍水，加温至90℃～100℃，搅拌下萃取2～5小时，过滤，滤渣用水洗涤，按以上条件再萃取一次；合并二次滤液和洗液，真空浓缩；
b)按重量比为：生药黄芪∶蒙脱石＝1∶3～6的比例加入解聚分散、分离提纯的蒙脱石矿物，混合均匀，所得浆料在低于80℃下真空干燥，用气流粉碎机干法粉碎。
4)复合：将步骤(1)，(2)，(3)所得各组分按铜改性蒙脱石∶锌改性蒙脱石∶黄芪活性成分～蒙脱石＝1∶0.5～20∶1～5的比例加入螺旋混合机充分混合。
5.根据权利要求4所述的一种具有保健和促生长作用的纳米饲料添加剂的制备方法，其特征在于所说铜改性蒙脱石以重量百分数计，铜元素在铜改性蒙脱石中的含量为1.5～8.5％。
6.根据权利要求4所述的一种具有保健和促生长作用的纳米饲料添加剂的制备方法，其特征在于所说锌改性蒙脱石以重量百分数计，锌元素在锌改性蒙脱石中的含量为1.5～10％。
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