沸石粉是一种架状结构非金属黏土矿物,具有独特的吸附性和选择吸附性、可逆的离子交换性、催化性、良好的耐热性和耐酸性。研究表明,沸石粉能吸附动物体内的有害微生物、毒素和氨,延长饲料在消化道内的滞留时间,因而能减少动物的发病率和提高饲料转化率,可促进动物生长,提高动物产品品质和养殖经济效益。目前,随着低碳生态农业模式的发展,天然沸石粉已在动物饲料添加剂、饲料工业等方面得到广泛的应用。

1.沸石的生物学功能

(1)晶格孔穴中分布有阳离子,同时部分格架氧也具有负电荷,这样在这些离子周围便形成强大的电场,因此,沸石不仅色散力很大,而且还有较大的静电力。因有色散力和静电力的共同作用,故沸石吸附力特别强大;由于静电力的作用,沸石对极性、不饱和极化分子具有优先选择性吸附作用,对H20、NH3、H2S和C02等极性分子具有很高的亲和力,尤其是对水,即使在低相对湿度和低浓度、高温等不利条件下,仍能吸附。

(2)沸石晶格中的阳离子和铝硅酸盐格架结合较弱,具有很大的流动性,可以被其它阳离子交换代替,而不破坏沸石的晶体结构。沸石的离子交换性能主要与沸石结构中硅铝比的高低,沸石孔穴的大小,阳离子位置以及阳离子的性质有关。沸石中的阳离子完全是由于沸石中部分硅被铝取代后,产生不平衡电荷而进入其中的。硅铝比高,则铝替代硅少,四面体所形成的负电荷较少,格架电荷亦较低,为平衡这些电荷而进入沸石中的阳离子也少,因而影响离子交换。沸石孔穴的大小直接影响离子交换的进行,只有小于孔道直径的分子才能进入沸石孔穴内,大于的分子则不能进入参与反应。沸石中可交换阳离子的位置不一定相同,有的阳离子处于易被交换的位置,而有的在难以被交换的位置。除此以外,沸石的离子交换作用还与阳离子性质有关,对不同的阳离子,交换的顺序和难易程度不同。沸石对离子交换的选择性随阳离子半径增大而降低,这主要是由于离子半径增大,使得与格架氧的作用力减小所致。

(3)沸石中硅被铝置换,使晶体结构中的部分氧出现负电荷。为了中和这些负电荷,就有阳离子加入,这样便产生了局部的高电场和格架上的酸性位置。同时沸石结构中的许多相互连通的孔穴和孔道,给反应分子自由地在孔穴中扩散创造了有利条件。

2.沸石粉对动物养殖的作用

沸石粉可选择性吸附肠道内的一些有害气体和有毒元素,对霉菌毒素亦有很强的吸附作用,并可改善养殖环境,从而可减少这些有害物质对动物产生的损伤,为动物提供良好的生长环境;沸石粉的吸附性使得动物肠道代谢过程中产生的氨气、二氧化碳等不良气体被其所吸附,为肠道有益菌的生长繁殖提供良好的微生态环境。另外沸石粉随着饲料进入动物体内后,会延长饲料在消化道内的停留时间,有利于营养物质的消化吸收,促进动物生长,提高饲料报酬。周岩民(2009)报道,饲料中添加5%的沸石粉能改善肉鸡的料肉比,降低死亡率。本试验也发现,沸石粉具有提高犬平均日增重、降低料肉比的趋势。

另外,沸石粉可以通过吸附体内的氨和一些病原菌而达到减少自由基生成、保护肠粘膜,增强机体的吸收功能。此外,也有研究证实,矿物纤维对肠道上皮细胞的影响是由许多因素决定的,而矿物生物活性与矿物表面的活性基团有关。鉴于此,沸石粉对犬生长性能的影响可能还与其表面的活性基团相关。但真正作用机理还有待于进一步研究。