关键词：仔猪腹泻；高锌饲粮；微胶囊包被
引言
近年来，我国仔猪腹泻十分普遍，30kg以下的仔猪，全年平均发病率为46.5%，死亡率达15%。仔猪腹泻高死亡率主要发生在1~3日龄的新生仔猪，7~20日龄的乳猪，断奶后10~15d的仔猪(杜忠等，2010)。仔猪腹泻导致饲料报酬率低，仔猪成活率下降，生长缓慢，生长发育停滞，甚至死亡，给养猪业带来了巨大的经济损失。因此，有效地防治仔猪腹泻对养猪业具有重要的经济价值。
锌是动物的必需元素，因其体内广泛的生理生化功能而被称为“生命元素”。它是多种酶的组成成分，参与机体蛋白质的合成，脂肪、碳水化合物和维生素等营养物质的代谢，骨骼发育和角质的生成；锌还能增强机体免疫力、抗感染能力及促进创伤愈合。缺锌时，会导致体内物质代谢紊乱，影响动物的生长、免疫等。但当锌超过一定剂量时，会对机体各方面产生一定的毒性作用，并影响机体的免疫功能。因此，在养殖业中合理的使用锌有着十分重要的意义。
1高锌在断奶仔猪上的应用表现
自1989年丹麦Foulum国家动物科学院发现饲粮中添加2500~4000mg/kg锌可显著促进断奶仔猪生长以来，国内外对高锌的促生长功效作了大量的研究，证实3000mg/kg氧化锌(以锌计)对断奶仔猪具有显著的促生长及抗腹泻功效。高锌的使用效果主要体现在以下方面：
1.1 防止仔猪腹泻
大量研究认为，2500~4000mg/kg的氧化锌(以锌计)对防止断奶仔猪腹泻有明显的效果(Poulsen，1989；Gluhovic，1995；方俊，2003；何学谦，2010)。郑家茂等(2000)试验发现，饲粮中添加3000 mg/kg氧化锌和硫酸锌使腹泻率分别降低了98.60％和68.70％。而杨红英(2006)试验得出，断奶后两周内饲喂2500mg/kg的氧化锌日粮，可降低40%的腹泻率。
1.2 改善仔猪的生长性能
国内外大量研究结果表明，断奶仔猪饲粮中添加高剂量的锌(2000mg/kg以上)，可以显著改善仔猪的生长性能。其作用效果与锌的化学形式及添加剂量有关。3000mg/kg的氧化锌可以显著提高仔猪的采食量和日增重(Smith等，1995； Mccully等，1995；Vila等，2010)；1500~2000mg/kg的氧化锌(以锌计)也可以提高断奶仔猪的生长性能(Hill等，2001)。
1.3 其他方面
一些研究认为，饲粮中添加高剂量氧化锌可以显著提高饲料中干物质和粗蛋白的表观消化率。陈艳珍等(2001)研究认为，仔猪日粮中添加氧化锌，不影响机体钙、磷代谢和蛋白质的分解，血清中锌的含量升高是饲喂氧化锌引起的。从血清IgG含量看，高锌能促进仔猪的体液免疫反应。Holm(1988)给断奶仔猪饲喂4000mg/kg氧化锌(以锌计)，与对照组相比，死亡率减少，生长速度增加。
2锌的作用机理
目前，高锌的研究以氧化锌为主，大多认为断奶仔猪饲粮添加氧化锌3000mg/kg可显著降低腹泻率。氧化锌对断奶仔猪的促生长作用，可能与其具有弱抗菌和收敛作用有关，主要体现在：
2.1 收敛肠道中受损上皮细胞膜，维持肠道细胞完整性
研究认为，高剂量氧化锌的抗腹泻效果有可能通过改善肠道黏膜的结构，或者改善肠道免疫系统的完整性来实现的(Huang等，1999)。Li等(2006)试验得出断奶仔猪日粮中添加3000mg/kg的锌能增加绒毛高度，且氧化锌改变了肠道微生物菌群。仔猪断奶后的采食量同绒毛高度和隐窝深度呈正相关，表明采食对胃肠道的成熟也有促进作用。
2.2 影响肠道微生物菌群，抑制其对肠道的损害
高剂量氧化锌有利于维持断奶仔猪肠道菌群稳定性和大肠杆菌类多样性，还可降低猪对大肠杆菌感染的易感性。锌离子可通过抑制大肠杆菌的呼吸链而降低其有害作用(Kasahara等，1974)。大多数研究认为，高锌能降低仔猪肠道或粪中大肠杆菌的数量。但也有研究认为，高锌(2500~3000mg/kg)并没有影响到仔猪粪便中产肠毒素大肠杆菌、肠道球菌、梭菌和乳酸菌的数量(Jensen等，1998；Li等2001)。而Roselli等(2003)报道氧化锌可通过抑制细菌的黏附和细胞内摄作用、防止屏障完整性被破坏、调节细胞因子基因表达来保护肠细胞免受大肠杆菌感染，而非通过一种直接的抗菌效应。
2.3 促进舌粘膜味蕾细胞的迅速再生，增强仔猪食欲
高锌日粮的促生长作用可能与锌具有促进舌粘膜味蕾细胞迅速再生、调节食欲、延长食物在消化道停留的时间、提高消化系统分泌机能及组织细胞中酶的活性等作用有关。锌是味觉素(一种含两个锌离子的唾液蛋白)的组成成分，且唾液中的碱性磷酸酶和胰腺中的羧肽酶A均为含锌酶，可影响食欲，进而影响采食量及生长速度(许梓荣等，1999)。但也有研究报道，高锌提高了断奶仔猪的增重速度，而对采食量却无影响(Ward等，1996；Vine等，1997)。近年的研究证明，补充氧化锌能刺激仔猪胃饥饿素分泌，饥饿素作用于小肠和大脑提高采食量(Yin等，2009)，进而促进生长。
3 影响氧化锌作用效果的主要因素
高锌饲粮是有效解决早期断奶仔猪生长抑制和腹泻的营养措施之一，对仔猪生长性能具有促进作用。高锌促生长的作用效果受锌的化学形式、添加剂量、饲喂时期、饲粮组成、环境条件以及锌与其他矿物元素之间相互关系等因素的影响。
3.1 锌的化学形式、添加剂量和饲喂时期
锌的化学形式主要有氧化锌、硫酸锌、蛋氨酸锌、赖氨酸锌等。不同化学形式的锌因吸收率和生物学效价的不同，在饲粮中的添加剂量差异较大。Hahn等(1993)报道，氧化锌和硫酸锌添加水平为3000mg/kg时均提高了仔猪的日增重和日采食量，而5000mg/kg的添加水平只有氧化锌起到了作用。Ward等(1996)发现250mg/kg的蛋氨酸水平(以锌计)与2000mg/kg的氧化锌水平(以锌计)在促进仔猪生长性能上没有差异。另外，高锌在仔猪饲粮中使用时间的长短应受到严格控制。一般认为，仔猪高锌饲粮的饲喂时期以断奶后1~4周内为宜。Carlson等(1997)建议应在保育期最初2周内饲喂早期断奶仔猪高剂量锌，以促进仔猪生长性能。何学谦(2010)也认为在早期断奶仔猪的饲料中添加高锌的时间以3周以内2周左右为宜，连续使用时间超过4周将会对仔猪的后期生长不利。
3.2 饲粮组成与环境条件
有研究认为，在良好的生长环境下，3000mg/kg氧化锌(以锌计)添加于由乳清粉、喷雾干燥血粉和进口鱼粉等配合而成的营养丰富的饲粮中，比无良好环境控制条件下同等剂量同一化学形式锌添加于由玉米-豆粕型简单饲粮中的促生长效果要好(Lemieux等，1995)。有人建议：早期隔离断奶仔猪高锌以饲粮粗蛋白质水平高于20%、赖氨酸1.1~1.5%为宜，并控制好仔猪的生长环境(O’Quinn等，1997)。
3.3 锌与其他矿物质元素的相互关系
高锌必然打破原有矿物质元素之间的平衡关系。饲粮添加高锌的同时，必须提高其他矿物质元素的含量。而铜、铁等元素与锌之间存在着拮抗作用。Hill等(1996)认为，高锌和高铜的促生长作用没有加性效应。在断奶仔猪日粮中添加2000mg/kg的氧化锌的同时，铜和铁的含量分别提高至200mg/kg和150mg/kg，能更有效提高断奶仔猪的生长速度（周文卿等，1996）。另外，饲粮高钙不利于锌的吸收。有建议在短期内(2~3周)使用高锌饲粮的同时提高钙的水平，至少达到1.0%，防止锌中毒。
4高锌使用面临的问题
高剂量的氧化锌作为一种有效控制仔猪腹泻的手段被普遍使用，但其负面影响不容忽视。随着生物技术的发展和人们对环境要求的提高，这些矛盾也必将更加突出。因此，明确高锌潜在的副作用对于指导其在畜牧业上的应用具有十分重要的意义。
4.1 损害消化系统，造成生长抑制、采食量下降等
小肠的正常结构与功能是营养物质被充分消化和吸收的基本保证，特别是小肠的肠绒毛高度、隐窝深度、黏膜厚度及绒毛表面积是衡量小肠消化吸收功能的重要指标。有关试验表明，高剂量锌组动物的小肠粘膜结构出现严重损伤，黏膜上皮脱落，固有膜裸露，小肠各层组织均变薄，萎缩，十二指肠绒毛变短变细，小肠隐窝明显变浅，绒毛高度/腺窝深度的比值明显低于正常剂量锌组。当给动物补充过量的锌时，即会表现出中毒症状，对机体特别是对消化系统产生直接损害作用。据报道，锌中毒通常会使动物表现出进行性食欲减退、活动迟缓、嗜睡、呆滞或狂躁不安、毛发紊乱、腹泻、后期生长发育停滞，饲料效价显著降低等临床迹象。
[与高锌的作用机理相悖,建议删除]4.2 对高锌产生依赖，一旦停止使用，仔猪腹泻又会发生
由于锌对肠道内细菌的抑制作用对有害菌和有益菌都起作用，长期使用加锌饲料后停止使用时，病原菌比有益菌更容易在肠道内定植和繁殖，从而常导致肠道菌群紊乱而诱发腹泻。
4.3 过量添加对铜、铁的吸收不利，导致铜、铁继发性缺乏，出现贫血
高锌对铜、铁的吸收不利，导致铁、铜继发性缺乏，出现贫血。试验饲粮中添加超过正常需要量30倍的锌(3000mg/kg)，血红蛋白含量显著下降，表明高锌影响了铁的吸收，从而影响亚铁原子渗入原卟啉IX形成血红素，导致血红蛋白的合成减少。
4.4 抑制机体免疫器官增重，降低机体免疫力
低锌不利于动物的健康生长，适量补锌能增强机体的免疫力，其提高机体对疾病的抵抗力存在剂量相关性，过量或不足均损害机体的免疫机能。锌参与补体反应，适量补锌可以促进补体的联级放大，从而起到辅助和加强吞噬细胞和抗体等防御能力的作用。锌缺乏不会对补体系统产生负面影响，但在正常生理范围内高水平的锌尤其是锌过量会抑制补体的联级反应，从而抑制了机体的免疫水平。此外，高剂量锌还可通过干扰其它营养元素尤其是铜、铁的吸收而影响免疫细胞发育和免疫因子的释放。据报道，过量的锌可导致猪的胸腺、骨髓及脾脏T、B淋巴细胞内DNA、RNA和蛋白质的含量下降，降低细胞的增值能力，降低巨噬细胞的吞噬能力。
4.5 污染环境，毁坏耕地
动物体内锌的排泄主要通过肠道随胰液和肠液排除，随尿排出的锌很少，粪中的锌大部分来自日粮中未被吸收的外源锌。无机源的高剂量锌(尤其是氧化锌)由于生物利用率较低，大部分随粪便排到环境中。尽管锌源及添加水平不同，一般情况下日粮中99%的锌通过粪便排放到环境中(Case和Carlson，2002)。据日本有关专家推测，如果所有猪粪中的锌都停留在土壤中，锌含量将在17年内超标(120mg/kg)，被污染的土地将不再具有可耕性。锌对鱼类和水生生物的毒性更大，故渔业水质要求锌在0.1mg/L之内。过量的锌经畜体排泄后，还会污染地下水，妨碍畜牧业的可持续发展。
4.6 国际上对锌用量的限定
由于长期使用高锌带来如此多的负面效果，日本、荷兰等国已禁止饲用高锌。各个国家规定日粮中锌添加量差异较大，大致在40~140mg/kg之间，中国的饲养标准为78~110mg/kg(卿笃兴等，2009)。为减少污染，一些国家已制定新的锌添加标准。日本从1997年8月8日开始，将猪饲料中的锌水平120mg/kg降到55mg/kg。加拿大国家饲料协会已将日粮锌最大添加量规定为500mg/kg。有些锌源如杆菌肽锌已被欧盟禁止添加，欧盟于2006年后开始禁止氧化锌作为饲料添加剂使用，只作为处方药治疗仔猪腹泻(Broom 等，2006)。我国农业部第1224号公告规定“猪配合饲料中锌的推荐添加量(以元素计)为40~110mg/kg(硫酸锌)或40~120mg/kg(氧化锌)；代乳料最高限量为200mg/kg；仔猪断奶后前2周氧化锌(以元素计)添加量不超过2250mg/kg”。
5 解决途径及研究方向
高剂量氧化锌的利用率有限，大部分锌随粪便排泄到环境中，严重污染着环境，且长时间使用氧化锌还对仔猪产生毒副作用。鉴于诸多的不利因素，寻找一种高效的锌源形态或更加有效的防止仔猪腹泻的措施，显得十分重要。
5.1 微胶囊包被技术
微胶囊技术是一种用成膜材料把固体或液体包覆形成微小粒子的技术，得到的微小粒子称为微胶囊。它增加了囊心物质的稳定性，能耐受胃酸环境，可以实现囊心物质的延缓释放，减少其毒副作用。由于高剂量氧化锌在仔猪的胃酸环境中与盐酸反应生成氯化锌(ZnCl2)，使实际到达肠道的有效氧化锌数量大大降低。若采用包被技术在氧化锌芯材表面包上抵抗胃酸的包衣可实现延迟释放，保持其在胃酸环境下的稳定性，增加到达小肠的氧化锌含量。因此，微胶囊包被氧化锌产品可以大大减少氧化锌的使用量，已成为一种新的研究开发热点。 近年来，市场上出现了微囊氧化锌产品，这种油脂包被的氧化锌在减少氧化锌使用量的同时，也能起到治疗断奶仔猪腹泻(PWD)的效果(Kim 等，2010)，还减少了环境污染。油脂组分保护了ZnO在胃中的吸收及化学变化，当进入肠道时，油脂包衣被脂肪酶分解，释放出ZnO进而发挥作用。目前，国内不少厂家也相继推出了包被氧化锌产品。现有的研究均认为，低剂量的包膜氧化锌可以代替高剂量的氧化锌，对断奶仔猪具有良好的抗腹泻和促生长作用。这不仅降低了饲养成本，也在一定程度上保护了无机锌源，并减少了对环境的污染，具有十分广阔的发展前景。
5.2 营养调控
营养因素，即饲粮品质不能适应仔猪断奶时的消化生理特点是发生腹泻的重要因素。近年来，国内外的许多试验研究表明，在引起仔猪腹泻的诸多因素中，原发性因素在大多数情况下并不是各类细菌和病毒，而是由于生长过程中的应激因素影响肠道和黏膜免疫系统的正常生长所导致的。因此，通过改善仔猪营养结构来预防和控制仔猪腹泻的发生，也已经成为一种趋势。
5.3 其他替代品
目前，碱式氯化锌、甘露寡糖、抗菌肽等应用于抗仔猪腹泻方面的研究已有不少。有报道称，相对于氧化锌，碱式氯化锌具有较高的生物学效价。有大量研究表明甘露寡糖可提高断奶仔猪的生产性能，是通过改变胃肠道的微生物区系和减少肠道中的病原菌来实现的。而抗菌肽主要通过破坏细胞膜来杀灭病原菌，极难产生耐药性。近年来，Han等(2011)采用微胶囊包被技术将桉树的中链脂肪酸(MCFA)进行处理后，可以作为氧化锌和抗生素的替代物应用于断奶仔猪，并认为微胶囊中链脂肪酸可以作为仔猪的促生长剂。另外随着纳米技术的发展，纳米氧化锌及纳米蒙脱石等产品也相继开发出来，作为高锌替代品也可达到促生长及抗腹泻效果。
6 结语
近年来，随着人们对自身健康意识的加强级对生活质量要求的提高，食品安全、动物福利与环境保护已成为世界各国关注的焦点。因此选用相关产品以防止仔猪腹泻，都应基于安全、高效、环保等基点。高锌对仔猪腹泻的效果已经得到认可，但如何既能利用这一效果，又能避免高锌使用带来的诸多毒副作用，且保证用量符合国家相关法规是添加剂、饲料及养殖业共同关注的焦点。应用微胶囊包被技术，将普通氧化锌包被，开发包被氧化锌产品时一种很好的选择，其安全、稳定、高效、添加剂量少，使用性价比高，使其逐渐成为饲料添加剂企业研究开发的方向，也可能将是饲料及养殖企业的选择目标。
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