齊志國(guó)，郭江鵬，柏雨岑

（1.北京市畜牧總站，北京 100101；2.中國(guó)農(nóng)村技術(shù)開發(fā)中心，100045）

畜牧生產(chǎn)中環(huán)境和飼料的有毒有害物污染較為普遍，細(xì)菌、重金屬、霉菌毒素等長(zhǎng)期且潛在地危害動(dòng)物及人類健康，如何采取有效措施消除或減弱上述危害顯得十分重要。蒙脫石（MMT）又名微晶高嶺石，因發(fā)現(xiàn)于法國(guó)蒙脫城而命名，是一種層狀結(jié)構(gòu)硅鋁酸鹽礦物質(zhì)，一般由膨潤(rùn)土提純獲得。MMT被批準(zhǔn)用于所有動(dòng)物飼料，主要用于飼料霉菌毒素的吸附和仔豬腹瀉的防治，在全價(jià)飼料中的推薦添加量為0.05%～0.3%[1]。MMT 較強(qiáng)的靜電吸附和離子交換能力是其發(fā)揮吸附作用的主要原因，改性蒙脫石還具有抑菌作用[2]。本文對(duì)MMT 的改性研究及其在畜牧生產(chǎn)中的實(shí)踐應(yīng)用效果進(jìn)行綜述，以期對(duì)MMT 的相關(guān)研究及其在養(yǎng)殖中的應(yīng)用提供參考。

1 MMT 結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

1.1 MMT 結(jié)構(gòu) MMT 屬于蒙皂石族二八面體亞族，是由2 層硅氧四面體片夾1 層鋁氧八面體片構(gòu)成的2∶1 型結(jié)構(gòu)的硅酸鹽粘土礦[3]。MMT 通常呈白色、紅色、淺綠或淺藍(lán)等色，硬度為2.0～2.5，相對(duì)密度為2.0～2.7。MMT中硅氧四面體片與鋁氧八面體片以共用氧原子連接，硅氧四面體的全部頂氧原子則指向鋁氧八面體，層高約1 nm，層間僅有松散的范德華力。MMT 化學(xué)式一般可用表示（x、y、n 為自然數(shù)，y ≤2）。其中，M 代表層間陽離子，通常是Ca2+、Na+、Mg2+等，也可以是其他陽離子或有機(jī)分子，R2+一般為Mg2+或Fe2+；R3+常為A13+或Fe3+，它們可以形成類質(zhì)同象系列。

1.2 MMT 特點(diǎn) MMT 的晶體構(gòu)造使其具有良好的吸附性、陽離子交換性。當(dāng)溫度達(dá)到100～200℃時(shí)，MMT中的水分子會(huì)逐漸跑掉，失水后的MMT 還可以重新吸收水分子或其他極性分子，進(jìn)而膨脹并超過原體積的數(shù)倍。MMT 不僅具有外表面積，還具有較大的內(nèi)表面積，比表面積大、表面能高，因此具有較強(qiáng)的吸附能力[4]。MMT 的硅氧四面體中的硅和鋁氧八面體中的鋁易被價(jià)態(tài)較低的陽離子取代而產(chǎn)生大量負(fù)電荷，因此具有較強(qiáng)的靜電吸附和離子交換能力。

2 MMT 改性

2.1 有機(jī)改性 MMT 有機(jī)改性是將有機(jī)改性劑引入MMT 晶層的有機(jī)化過程，常見的有機(jī)改性劑為季銨鹽和胺類化合物，如十二烷基三甲基溴化銨（DTAB）、十六烷基吡啶（CPB）[5]。經(jīng)過改性后，MMT 的層間距增大、孔隙增多，較天然MMT 有更大的比表面積，有利于提高對(duì)霉菌毒素、重金屬等的吸附效果[6]。MMT 也由單一的親水性變?yōu)榧婢哂H油性和親水性[7]。適當(dāng)?shù)母男赃€會(huì)降低MMT 對(duì)氨基酸、維生素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸附率，提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的解吸率[8]。

2.2 無機(jī)改性 MMT 無機(jī)改性是指利用MMT 膨脹性、吸附性和層間陽離子的可交換性，將水和羥基聚合金屬陽離子引入層間，再經(jīng)加熱脫羥基或脫氫后，在層間域位置形成柱狀金屬氧化物簇的柱狀結(jié)構(gòu)新物質(zhì)[9-11]。在MMT 無機(jī)改性中，改性劑的選擇非常重要，羥基鋁[12]、羥基鐵[13]等多核金屬陽離子是最理想的改性劑。通過金屬陽離子改性后的MMT 形成柱撐體，層間距增大，對(duì)抗菌素[13]、霉菌毒素[14-15]的吸附能力增強(qiáng)。研究表明，經(jīng)無機(jī)改性的MMT 還具有抑菌功能[2,16-17]。

2.3 復(fù)合改性 MMT 的復(fù)合改性是指2 種或2 種以上的無機(jī)、有機(jī)改性分子或離子進(jìn)入MMT 層間域環(huán)境，通過柱撐作用，形成復(fù)合柱撐MMT，表現(xiàn)出協(xié)同又具有各種特殊屬性的改性方式[18]。有機(jī)改性MMT 在層間所形成的是柔性柱子，而無機(jī)改性形成的是剛性柱子。復(fù)合改性MMT 綜合了2 種以上柱撐物的性質(zhì)，比單一柱撐具有一定的優(yōu)越性。目前，復(fù)合改性MMT 在工業(yè)廢水中的應(yīng)用較為廣泛。Srinivasan[19]用氯化鋁、氯化鑭及十六烷基吡啶對(duì)MMT 進(jìn)行復(fù)合改性，其對(duì)廢水中的苯并芘和對(duì)氯苯酚去除能力顯著增強(qiáng)，且優(yōu)于活性炭。Luo[20]制備的無機(jī)-有機(jī)復(fù)合MMT 對(duì)皮革工業(yè)廢水中的橙黃Ⅱ染料去除率高達(dá)97.57%。Ren 等[21]用聚羥基鋁以及十六烷基三甲基銨對(duì)MMT 進(jìn)行改性，改性MMT 對(duì)砷的吸附效率高達(dá)99%。

3 MMT 的功能

3.1 霉菌毒素吸附功能 MMT 對(duì)霉菌毒素具有吸附作用，它主要通過表面吸附力、靜電作用以及分子間作用力吸附霉菌毒素結(jié)構(gòu)中的羥基、氨基基團(tuán)以及部分可極化基團(tuán)。齊德生等[22]研究發(fā)現(xiàn)，MMT 對(duì)黃曲霉毒素B1（AFB1）具有較好的吸附脫毒效果，能夠有效降低動(dòng)物對(duì)AFB1的吸收、對(duì)抗AFB1對(duì)動(dòng)物的毒性作用、減少動(dòng)物急性中毒死亡率，改善動(dòng)物的生產(chǎn)性能。此外，研究人員也發(fā)現(xiàn)，MMT 對(duì)伏馬菌素、T-2 毒素具有較好的吸附作用[23-24]。MMT 對(duì)霉菌毒素的吸附效果還受其結(jié)構(gòu)中主要元素的影響。如鈉基MMT 對(duì)AFB1和T-2毒素的吸附率高于鈣基MMT[25]。

3.2 抑菌功能 天然的MMT 并無抑菌、殺菌功能，僅有吸附作用，但交換上有抑菌作用的金屬離子或基團(tuán)即可具備相應(yīng)的抑菌、殺菌功能。由于MMT 吸水膨脹后帶負(fù)電的板塊表面與帶正電的邊緣相連接形成具有“凝膠—溶膠—凝膠”觸變特性的“車廂”式懸浮物，這種“車廂”結(jié)構(gòu)能將細(xì)菌吸附，而隨腸蠕動(dòng)排出體外[26]。經(jīng)過抗菌離子改性后的MMT，可吸附帶負(fù)電的細(xì)菌，易導(dǎo)致細(xì)菌細(xì)胞膜通透性增加，胞內(nèi)酶顯著釋放，抑制細(xì)菌呼吸代謝的TCA 途徑，發(fā)揮抑菌和殺菌功能[11]。此外，馬文秀[27]、李冬梅等[28]分別發(fā)現(xiàn)二硝托胺MMT 復(fù)合制劑和MMT-B.subtilis 復(fù)合物對(duì)球蟲和腸道大腸桿菌、金黃色葡萄球菌產(chǎn)生了較好的抑制效果。

3.3 重金屬吸附功能 飼料中重金屬含量過高對(duì)畜禽生長(zhǎng)、健康具有不利影響。MMT 利用其陽離子交換性、吸附性和水化膨脹的特性對(duì)飼糧中重金屬具有一定的吸附作用，從而可以緩解其對(duì)動(dòng)物的危害。水是畜禽重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。有研究發(fā)現(xiàn)，MMT 可以有效吸附水中的重金屬，防治水體重金屬污染[29]。此外，在高銅飼糧中添加膨潤(rùn)土可緩解銅中毒發(fā)病率和中毒癥狀[30]。

3.4 對(duì)其他物質(zhì)的吸附 MMT 不僅吸附有毒有害物質(zhì)，也會(huì)吸附部分營(yíng)養(yǎng)成分，對(duì)日糧營(yíng)養(yǎng)產(chǎn)生不利影響，而MMT 通過改性后可以減少對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸附。齊德生等[8]發(fā)現(xiàn)，MMT 及季銨鹽改性的MMT 對(duì)賴氨酸和維生素B2均有一定吸附性，但改性MMT 對(duì)賴氨酸和維生素B2的吸附量較MMT 小，而解吸率較MMT 大。

4 MMT 在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

4.1 MMT 在肉禽生產(chǎn)中的應(yīng)用 MMT 具有降低霉菌毒素和重金屬對(duì)肉禽危害、提高肉禽生產(chǎn)性能及產(chǎn)品品質(zhì)、增強(qiáng)動(dòng)物免疫機(jī)能及小腸消化吸收能力的作用。肉雞對(duì)礦物元素的吸收利用較為敏感，MMT 可以減輕飼料中鉛、氟、鎘等元素對(duì)肉雞的危害[31]，但也存在鋅、鐵、磷、錳等元素利用沉積降低的現(xiàn)象[22,32]，在實(shí)際生產(chǎn)中需要適宜補(bǔ)充相應(yīng)的礦物元素。王芳[33]研究發(fā)現(xiàn)，天然MMT 與改性MMT 均能提高肉仔雞的平均日增重及血漿總蛋白、白蛋白含量，顯著降低胸腺指數(shù)，MMT能緩解AFB1引起的不良影響，改性MMT 作用效果更佳。Aghashahi 等[34]研究發(fā)現(xiàn)，1%硫酸化鈉基膨潤(rùn)土能夠降低雞的死亡率，提高雞腹腔積液中有益因子含量。馬玉龍等[35-36]發(fā)現(xiàn)，添加納米載銅MMT 能夠維持肉雞小腸黏膜良好的形態(tài)，提高小腸黏膜麥芽糖酶、氨基肽酶和堿性磷酸酶活性，降低腸道大腸桿菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌數(shù)，可以有效提高肉雞的體增重和飼料利用效率。萬曉莉[37]研究發(fā)現(xiàn)，日糧中添加0.1%的焙燒改性MMT 吸附劑能夠有效減輕含有170 μg/kg AFB1的霉變玉米對(duì)肉鴨的毒性作用，改善干物質(zhì)、天冬氨酸、甘氨酸和脯氨酸的表觀代謝率和真代謝率，但不能完全消除毒性作用。盧玉發(fā)等[38]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，日糧中添加載銅層狀MMT 硅酸鹽制劑可有效改善肉鴨的生長(zhǎng)性能，這可能與MMT 吸附霉菌毒素和重金屬有關(guān)。MMT 在肉禽養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究見表1。

4.2 MMT 在蛋雞生產(chǎn)中的應(yīng)用 MMT 在蛋雞中的研究較少，飼料中添加適量MMT 可能會(huì)提高蛋雞生產(chǎn)性能，改善蛋黃色澤，提高蛋殼質(zhì)量，也有利于改善腸道功能。陳繼發(fā)等[41]在75 周齡的羅曼蛋雞日糧中添加0.9‰ MMT，發(fā)現(xiàn)日產(chǎn)蛋量顯著提高，料蛋比有降低趨勢(shì)，盲腸有益微生物豐度有增加趨勢(shì)，血清和蛋中脂多糖含量減少，有改善腸道形態(tài)的功能。在38 周齡羅曼蛋雞日糧中添加0.5‰的鈣質(zhì)MMT，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)蛋率、日產(chǎn)蛋重顯著提高，蛋殼厚度和蛋黃指數(shù)明顯提高[42]。MMT還可以降低藥物殘留，降低人類攝入藥物的風(fēng)險(xiǎn)。Liu等[43]研究發(fā)現(xiàn)，MMT 可以減少α-HCH 在蛋雞和雞蛋中的富集，降低人類攝入α-HCH 的風(fēng)險(xiǎn)。MMT 在蛋雞養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究見表2。

4.3 MMT 在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用 MMT 對(duì)豬的作用主要表現(xiàn)在降低仔豬腹瀉，這可能與MMT 可以抑制腸道有害菌、維持仔豬腸絨毛形態(tài)和腸道屏障完整性有關(guān)。孟艷莉[45]證實(shí)了MMT 對(duì)斷奶仔豬腸道具有保護(hù)作用，可以有效增加仔豬回腸絨毛表面積，提高十二指腸絨毛高度/隱窩深度，顯著延長(zhǎng)消化道食糜停留時(shí)間。馬玉龍等[46]同樣發(fā)現(xiàn)，納米MMT 在提高斷奶仔豬的十二指腸、空腸和回腸的絨毛高度和絨毛高度/隱窩深度方面具有顯著作用。在防治腹瀉方面，MMT 控制仔豬腹瀉效果與氧化鋅相當(dāng)，可以明顯降低飼料成本[47-49]。MMT 可以提高斷奶仔豬平均日采食量和日增重，提高仔豬生產(chǎn)性能[50]。但添加過量MMT（通常在2.5%以上）也會(huì)降低飼料礦物元素的吸收，導(dǎo)致豬骨骼中鉀、鈉、鎂、鋅、鐵、銅和錳含量極顯著減少，降低生長(zhǎng)性能[51]。此外，MMT 還可以減少霉菌毒素對(duì)豬的毒害作用，降低肝損傷，從而改善豬的生長(zhǎng)性能[52-53]，尤其是對(duì)AFB1脫毒效應(yīng)最好[54]。MMT 對(duì)極性較差的嘔吐毒素和玉米赤霉烯酮吸附效果不佳，但有機(jī)陽離子改性蒙脫石增加了礦物質(zhì)表面的疏水性，可以顯著提高對(duì)非極性毒素的吸收[55]。MMT 在仔豬中的應(yīng)用研究見表3。

4.4 MMT 在養(yǎng)牛中的應(yīng)用 適量添加MMT 可以降低飼料中霉菌毒素對(duì)奶牛的危害，提高產(chǎn)奶量，改善乳的各項(xiàng)指標(biāo)，還可以改善瘤胃發(fā)酵和瘤胃微生物狀況，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收，改善養(yǎng)殖生產(chǎn)。王黎文等[60]研究發(fā)現(xiàn)，添加適宜劑量的MMT 對(duì)荷斯坦奶牛日均采食量、產(chǎn)奶量、4%標(biāo)準(zhǔn)乳產(chǎn)量、乳體細(xì)胞數(shù)、乳脂率具有積極影響，但添加劑量過高對(duì)各指標(biāo)具有不利影響，其推薦MMT 在日糧（霉菌毒素含量在安全范圍內(nèi)）中的安全添加量不宜高于2.0%，推薦添加量為0.5%。董淑慧等[61]在奶牛日糧中添加不同濃度的MMT 也發(fā)現(xiàn)了類似趨勢(shì)，即日糧中添加2.5%、5%的MMT 雖然降低了牛奶中黃曲霉毒素M1含量，但也降低了奶牛干物質(zhì)采食量、產(chǎn)奶量、乳脂率、乳脂產(chǎn)量、4%乳脂校正乳等指標(biāo)，而添加 0.5%和1%的MMT 則能顯著提高乳蛋白率、乳脂率、乳脂產(chǎn)量和乳蛋白產(chǎn)量，且對(duì)蛋白質(zhì)、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、有機(jī)物的表觀消化率均沒有影響。王聰?shù)萚62]研究發(fā)現(xiàn)，日糧添加2.5%以上的MMT 顯著提高奶牛瘤胃氨氮濃度與瘤胃微生物蛋白含量，降低瘤胃乙酸摩爾比，提高異戊酸摩爾比。蔡秋等[63]研究發(fā)現(xiàn)，精飼料中添加2.5%的MMT 可顯著提高肉牛日增重、飼料轉(zhuǎn)化率，有效提高腎臟、肝臟、脾臟等組織中的鎘、鉛、鋅含量，降低了脾臟中銅、鐵含量，增加了肝臟和肌肉組織中鐵含量，這可能與MMT 成分復(fù)雜、含有多種礦物元素以及對(duì)有毒有害物質(zhì)的吸附作用有關(guān)。MMT 在奶牛中的應(yīng)用研究見表4。

表1 MMT 在肉禽養(yǎng)殖中的應(yīng)用

表2 MMT 在蛋雞養(yǎng)殖中的應(yīng)用

表3 MMT 在仔豬中的應(yīng)用

表4 MMT 在奶牛中的應(yīng)用

5 小 結(jié)

目前為止，研究發(fā)現(xiàn)MMT 具有維護(hù)腸道屏障、防治仔豬腹瀉、改善動(dòng)物健康狀況、提高生產(chǎn)性能、改善產(chǎn)品品質(zhì)、改善瘤胃機(jī)能等諸多作用。改性后的MMT還具有較好的抑菌功能，具有作為霉菌毒素吸附劑和新型抗菌劑的潛力。但對(duì)于MMT 的作用機(jī)理、改性優(yōu)化、復(fù)配技術(shù)方面還需深入系統(tǒng)探究：①研究新的MMT 改性技術(shù)，精準(zhǔn)提升MMT 的吸附和抑菌性能；②研究MMT 在不同動(dòng)物中的適宜添加劑量，并對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化代謝的影響開展深入研究；③開展MMT 與酶制劑、微生物、有機(jī)微量元素等飼料添加劑的協(xié)同、復(fù)配作用和機(jī)制研究；④全方位開展MMT 對(duì)畜禽消化系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、腸道微生物多樣性等方面的影響研究；⑤探究特殊水、空氣、溫度、應(yīng)激環(huán)境條件下MMT 的作用和機(jī)制。