沸石是1956年由瑞典礦物學(xué)家Cronsted首次在玄武巖中發(fā)現(xiàn),因沸石在加熱至熔融時,拌有沸騰現(xiàn)象而得名。沸石是火山熔巖形成的一種架狀結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽礦物。目前已知的沸石有五十多種,應(yīng)用于養(yǎng)殖業(yè)的天然沸石主要的是斜發(fā)沸石和絲光沸石。它含有畜禽和水產(chǎn)動物生長發(fā)育所需的全部常量元素和大部分微量元素。這些元素都以離子狀態(tài)存在,能被畜禽及水產(chǎn)動物所利用。此外沸石還具有獨特的吸附性、催化性、離子交換性,離子的選擇性、耐酸性、熱穩(wěn)定性、多成份性、及很高的生物活性和抗毒性等。所以一經(jīng)發(fā)現(xiàn),沸石就被廣泛應(yīng)用于畜禽飼料、水產(chǎn)養(yǎng)殖、化工、獸藥、飼料添加劑等各各領(lǐng)域。
目前世界上許多國家的沸石都已商品化。美國、俄羅斯、日本等許多國家飼用沸石添加劑都年產(chǎn)萬噸以上,廣泛應(yīng)用于畜牧養(yǎng)殖業(yè)中。我國目前已發(fā)現(xiàn)150多個沸石礦,分布于21個省。我國應(yīng)用沸石才剛剛開始。所以有很多技術(shù)問題有待進一步開發(fā)研究。
一.沸石的作用機理與性能
沸石有獨特的礦物結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)為三維硅氧四面體和三維鋁氧四面體,這些四面體按一定的規(guī)律排列成具有一定形狀的晶體骨架。沸石的礦物骨架是一開放性的,具有很多的大小均一的通道和空腔(3~11À)。在這些孔穴和通道中吸附著金屬陽離子和水分子,這些陽離子和水分子與陰離子骨架間的結(jié)合力較弱。沸石的這種特殊結(jié)構(gòu)決定了它所特有的性能。
沸石晶體內(nèi)部的孔穴和通道的體積約占晶體總體積的一半以上,在孔穴和通道中存在許多沸石水,經(jīng)加熱水分可以逸失。失水后的沸石,形成了表面積很大的孔穴,一克沸石孔穴和通道的內(nèi)表面積可達(dá)500~1000平方米。這種多孔結(jié)構(gòu)決定它具有很強的吸附性??晌酱罅康挠袠O性的分子(如氨、二氧化碳、硫化氫等),另外在動物消化過程中產(chǎn)生的有害微生物(如大腸桿菌、痢疾桿菌和沙門氏菌等)及有毒氣體(如氨、硫化氫等)可隨時被吸附,吸附的有害物質(zhì)將被排出體外,從而減弱有害物質(zhì)對腸道的危害。這對維護畜禽和魚蝦腸道健康,提高腸道的消化吸收功能是十分有利的。
沸石孔穴和通道中的陽離子還有較強的選擇性離子交換性能??蓪游镉泻Φ闹亟饘匐x子和氰化物除掉。使有益的金屬離子被釋放出來。這對動物充分?jǐn)z取礦物質(zhì)營養(yǎng)提供了條件。在動物腸道中沸石的離子交換性能是緩慢進行的,有益礦物質(zhì)離子的釋放更有利于動物吸收。由于沸石還可延長食物通過消化道的時間,因而使飼料的利用率得以提高,機體的健康狀況得以改善,疾病減少,更有利于動物生長。
因沸石的骨架是由硅、鋁、氧等元素構(gòu)成,在電場的作用下孔穴和通道中存在著許多如:鎳、錳、鈦、鉬、硒等金屬陽離子,這些金屬陽離子都是腸道消化酶的激活物質(zhì)。反應(yīng)物分子通過擴散進入到沸石內(nèi)部,在金屬陽離子的催化下被激活。反應(yīng)生成物再通過擴散被釋放出來。參與消化活動。沸石的催化性能大大提高了動物體消化酶的活性。此外,沸石還有刺激動物的消化道的使用,使動物腸粘膜厚度增加,腸腺發(fā)達(dá),腸絨毛增多,且排列致密、規(guī)則,促進消化液分泌。因此喂食動物沸石后,可促進動物對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收,提高飼料利用率。
二.沸石在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用
1.沸石用作飼料添加劑
在2令草魚飼料中添加5.0%(150目)斜發(fā)沸石粉,可使草魚成活率提高14.0%,相對生長率提高10.8%,飼料系數(shù)降低0.28,草魚腸道蛋白酶活性提高27.0%,而肝胰臟蛋白酶酶活性不受影響。對血液中尿素氮(BUN)、谷丙轉(zhuǎn)氨酶(GBT)、肌酐(CR)、膽固醇(CH)和總?cè)岣视椭═G)等生化指標(biāo)及草魚骨肉品質(zhì)無不良影響(陳建明1992年)。
試驗在草魚魚種和成魚飼料中添加5.0%沸石粉或添加2.5%沸石粉+2.5%過磷酸鈣(化肥)。結(jié)果添加5.0%沸石粉組,草魚的生長、肥滿度、背肌成份、血紅蛋白以及飼料消化率等項指標(biāo)均比末添加沸石粉的對照組和添加沸石和過磷酸鈣各2.5%組更好。添加沸石粉組具有明顯的促生長作用,還改變了草魚體形而成優(yōu)質(zhì)鯇。試驗還指出添加沸石粉的量,對血紅蛋白(HB)尿素氮(BUN)等血液指標(biāo)有影響,對血糖(BG)、紅細(xì)胞比積(%)、血鈣(Ca2-)總膽固醇(TC)及甘油三酸脂(TG)等指標(biāo)影響不顯著。(陸清爾1992年)
試驗分別在水族箱和池塘中進行,水族箱規(guī)格90×45×60厘米,共六個,試驗鯉魚規(guī)格為11~16克,每箱投放魚種230克;試驗用斜發(fā)沸石(180目)以2%代替對照組飼料中的無機鹽,其它條件均與對照組相同。投餌率為7%,日喂四次。試驗池面積7.37畝,水深1米,畝放魚種6500尾。飼料與水族箱相同。試驗水族箱為40天、池塘為50天。試驗組平均增重比對照組高10.52%,飼料系數(shù)比對照組低38.26%。(陳多序1991年)
2.沸石用作水質(zhì)改良劑
每畝水深1米使用沸石粉(200目)50kg,可去除水中氨氮95%,凈化水質(zhì),緩解轉(zhuǎn)水現(xiàn)象(李松勛1993年)。當(dāng)蝦池中氨氮總量超過允許含量一倍時,即達(dá)到1.2mg/L,使用沸石16mg/L處理后,可使池水氨氮含量降至安全濃度。(孫國平(1997年),用沸石作水質(zhì)改良劑時,一般海水用量為80pmm,淡水用量為15pmm。(胡文平1998年)
3.沸石用作添加劑載體
沸石具備作添加劑預(yù)混物的載體和稀釋劑的各種基本條件,沸石呈中性pH在7~7.5之間,其含水時僅3.4~3.9%,且不易受潮與含有結(jié)晶水的無機鹽微量成份混和能吸附其中的水分,增強飼料的流動性。沸石表面粗糙和具有的多孔結(jié)構(gòu),使其具有較強的攜載能力,不但能使物料均勻地吸附在表面,而且能吸附到孔穴和通道內(nèi),提高了物料的可利用性也大大改善混合的均勻性。同時能適當(dāng)延長微量成份的釋放時間更有利于動物吸收。另外,沸石可以按要求加工,一般可在30目到200目之間任意選擇。這為不同物料選擇載體和稀釋劑的規(guī)格提供了極大的方便。沸石耐酸,容重為1.2~1.4kg/升,不含油脂和粗纖維又無靜電現(xiàn)象,這些特性都符合載體和稀釋劑應(yīng)具備的條件。因此應(yīng)進一步研究開發(fā)利用。
三.使用沸石應(yīng)注意的事項
1.要按用途選用沸石粉的規(guī)格。如用于飼喂魚、對蝦、牛蛙等應(yīng)選用的規(guī)格為150目至200目,如用于水質(zhì)改良應(yīng)使用180目至200目的規(guī)格。沸石粉規(guī)格有多種,不同動物和不同用途規(guī)格不同。在水產(chǎn)生產(chǎn)中不宜使用雞鴨和豬的專用沸石粉,雞鴨用沸石粉的規(guī)格為40~80目。豬用為80~120目都較粗。
2.質(zhì)量好的沸石粉,天然沸石含量應(yīng)達(dá)到50%以上。市場上銷售的沸石粉有不少沸石含量僅10~30%。使用這種沸石作飼料添加劑不但無益,而且如果再混有石灰,長石等還會起反作用。
3.吸氨值是沸石粉的一個重要的質(zhì)量指標(biāo)。合格的沸石粉吸氨值一般都大于100mg當(dāng)量/100g。