沸石粉是一種架狀結構非金屬黏土礦物,具有獨特的吸附性和選擇吸附性、可逆的離子交換性、催化性、良好的耐熱性和耐酸性。研究表明,沸石粉能吸附動物體內的有害微生物、毒素和氨,延長飼料在消化道內的滯留時間,因而能減少動物的發病率和提高飼料轉化率,可促進動物生長,提高動物產品品質和養殖經濟效益。目前,隨著低碳生態農業模式的發展,天然沸石粉已在動物飼料添加劑、飼料工業等方面得到廣泛的應用。

1.沸石的生物學功能

(1)晶格孔穴中分布有陽離子,同時部分格架氧也具有負電荷,這樣在這些離子周圍便形成強大的電場,因此,沸石不僅色散力很大,而且還有較大的靜電力。因有色散力和靜電力的共同作用,故沸石吸附力特別強大;由于靜電力的作用,沸石對極性、不飽和極化分子具有優先選擇性吸附作用,對H20、NH3、H2S和C02等極性分子具有很高的親和力,尤其是對水,即使在低相對濕度和低濃度、高溫等不利條件下,仍能吸附。

(2)沸石晶格中的陽離子和鋁硅酸鹽格架結合較弱,具有很大的流動性,可以被其它陽離子交換代替,而不破壞沸石的晶體結構。沸石的離子交換性能主要與沸石結構中硅鋁比的高低,沸石孔穴的大小,陽離子位置以及陽離子的性質有關。沸石中的陽離子完全是由于沸石中部分硅被鋁取代后,產生不平衡電荷而進入其中的。硅鋁比高,則鋁替代硅少,四面體所形成的負電荷較少,格架電荷亦較低,為平衡這些電荷而進入沸石中的陽離子也少,因而影響離子交換。沸石孔穴的大小直接影響離子交換的進行,只有小于孔道直徑的分子才能進入沸石孔穴內,大于的分子則不能進入參與反應。沸石中可交換陽離子的位置不一定相同,有的陽離子處于易被交換的位置,而有的在難以被交換的位置。除此以外,沸石的離子交換作用還與陽離子性質有關,對不同的陽離子,交換的順序和難易程度不同。沸石對離子交換的選擇性隨陽離子半徑增大而降低,這主要是由于離子半徑增大,使得與格架氧的作用力減小所致。

(3)沸石中硅被鋁置換,使晶體結構中的部分氧出現負電荷。為了中和這些負電荷,就有陽離子加入,這樣便產生了局部的高電場和格架上的酸性位置。同時沸石結構中的許多相互連通的孔穴和孔道,給反應分子自由地在孔穴中擴散創造了有利條件。

2.沸石粉對動物養殖的作用

沸石粉可選擇性吸附腸道內的一些有害氣體和有毒元素,對霉菌毒素亦有很強的吸附作用,并可改善養殖環境,從而可減少這些有害物質對動物產生的損傷,為動物提供良好的生長環境;沸石粉的吸附性使得動物腸道代謝過程中產生的氨氣、二氧化碳等不良氣體被其所吸附,為腸道有益菌的生長繁殖提供良好的微生態環境。另外沸石粉隨著飼料進入動物體內后,會延長飼料在消化道內的停留時間,有利于營養物質的消化吸收,促進動物生長,提高飼料報酬。周巖民(2009)報道,飼料中添加5%的沸石粉能改善肉雞的料肉比,降低死亡率。本試驗也發現,沸石粉具有提高犬平均日增重、降低料肉比的趨勢。

另外,沸石粉可以通過吸附體內的氨和一些病原菌而達到減少自由基生成、保護腸粘膜,增強機體的吸收功能。此外,也有研究證實,礦物纖維對腸道上皮細胞的影響是由許多因素決定的,而礦物生物活性與礦物表面的活性基團有關。鑒于此,沸石粉對犬生長性能的影響可能還與其表面的活性基團相關。但真正作用機理還有待于進一步研究。