金積奈米蒙脫土 無毒農業 禽畜生長促進 飼料黴菌毒素吸附 抗流感 豬腹瀉治療劑 養殖環境清潔劑 毒素吸附劑

奈米矽片

        奈米矽片簡介 

奈米矽片是由中興大學化工系林江珍教授領導的團隊，在2003年發表的藉由天然黏土分離擷取「奈米矽片」的新技術，強調奈米矽片藉由本身帶強烈負電荷的吸附特性，在生物體中可以吸引病毒並有效抑制病毒DNA複製或包覆有害細菌，利用此一特性，奈米矽片除了可以做為抗菌劑使用，作為代替家禽或家畜飼料中抗生素的添加物實驗更獲得了顯著的成果。

 

經過實驗證明，以天然黏土做為原料提煉的奈米矽片，表面負電荷所產生的吸附力特強，可將蛋白質、有機高分子與病毒，全部捕捉到矽片表面，病毒被捕捉後不容易逃脫，甚至可以破壞蛋白質DNA結構，進而消除其危害人體的「毒害力」。以天然黏土做為原料製成的奈米矽片，也經過PCR連鎖反應實驗證實，發現平均每片奈米矽片表面，約有兩萬個負電荷，可吸附各種有機及生物分子，即使是低濃度的奈米矽片水溶液，即可有效阻止微生物的DNA複製反應。

 

奈米矽片和抗生素不同的是，由於抗生素具有選擇性，因此需要用不同的抗生素來治療不同的細菌，由於濫用抗生素造成了現今的新變種細菌常具有多種的抗藥性，如近兩年來出現的各種超級細菌都是因為抗生素濫用所造成；而造成流行性感冒的元凶則是抗生素無法治療的病毒，因此具有強烈殺菌、抑制病毒能力的奈米矽片可成為對抗SARS、H1N1和各種病毒病菌的有力武器。

 

目前奈米矽片已經被利用在抑制細菌生長或環境衛生等多方面，本公司則將專利脫層的奈米矽片技術投入在(一)、畜產飼料添加劑，(二)、零農藥的病害防治及植物生長促進劑，(三)、奈米矽片材料在其他公共衛生領域之等多元化應用。

 

本奈米矽片技術由中興大學奈米中心研發，已取得美國13篇發明及應用專利，在畜產飼料添加劑上，可開發為黴菌毒素吸附劑、抗生素取代添加劑；在農業運用上也已經取得多種作物之田間測試報告，甚至對於目前難以防治之炭疽病、葉枯病、蔓割病、枯腐病都證明能利用非農藥之方式有效防治，用在一般作物上也有30%到40%的產量增加及提早收成現象。

 

對於奈米矽片之抗菌研究，目前委託紡織研究所之測試證明，可以製造持久抗菌之紡織品，未來將會朝抗菌材質、天然抗菌添加物等多元運用發展。

 

        發現奈米矽片

奈米矽片是由蒙脫土經脫層處理形成每片100×100×1 nm之片狀物，表面積可達700-800m²/g，每克約4×10¹⁶片矽片，每片並帶有20000個負電荷，可完全融於水中。

 

奈米矽片帶有大量永久性電荷，對有機物有很強的吸附能力，可抑制細菌滋生繁殖。當矽片靠近病毒、真菌類、細菌等微生物時，會將蛋白質、有機分子或病毒外套蛋白吸附、破壞，無發生存及複製。其絕佳之吸附特性，可吸附水中雜質、有機物、農藥、重金屬，對環境有益，甚至有減少植物受到重金屬汙染的可能。因為全部原料來自於天然土壤，沒有農藥、化學肥料殘留的問題，有機會運用成為有機資材。

 

        安全性

矽片無法被細胞所吸收，對人類、動植物等多細胞生物是安全的，經LD50實驗證實，比食鹽還要安全，矽土或沸石在畜產飼料中當作食品，業已行之有年。

 

        抗菌試驗[m1] 

奈米矽片曾運用於台南沙田牧場，作為雞隻飼養飲水添加。育成率97%，養殖期38天。無金黃色葡萄球菌、大腸桿菌感染。並有降低臭味，減少蚊蟲之效果。運用於土雞，則有生長期由105天，降低為90天的效果。

        抗病毒試驗[m2] 

奈米矽片有極佳的抗病毒效果，已成功證明可以消滅SARS病毒及N1N1禽流感病毒。

輪狀病毒是經由糞口途徑，通過接觸污染的手，表面和物件，並可能通過呼吸途徑感染；被感染的人的糞便中病毒數量可以包含超過10¹³/g﹔如使用奈米矽片在飲食或飲水中大量中和病毒，並在飲水中加入奈米矽片，即能降低病毒感染率。或在感染時，避免繼發型的大腸桿菌感染，造成死亡率上升。

註：輪狀病毒，初生仔豬感染率高，發病嚴重，死亡率達100%，10～20日齡仔豬症狀輕，死亡率10%～30%。

雞養殖

        雞生長促進[m3] 

抗生素在飼料添加劑的應用可分為二大部分，一為用於飼料添加劑之成長促進劑，另一為用於治療之動物用藥。在飼料中添加抗生素已有超過50年的歷史，在飼料添加劑有很重要的關鍵角色。2005年全球抗生素飼料添加劑市場為14億6千萬美金，其中以美國、亞洲及歐洲市場為主，各佔26%、22%及21%，此三大市場共佔69%的全球抗生素飼料添加劑市場。

歐盟從2006年1月1日起禁止使用抗生素做為生長促進劑（growth promoters），且刪除規範內的抗生素類別。因此歐洲3億美金之抗生素飼料添加劑市場，已經在2006 年後成為抗生素替代藥物之兵家必爭之地。

 

台灣則於2010時禁止使用抗生素做為生長促進劑（growth promoters）。

 

大部分抗生素生長促進劑能消滅動物腸道微生物，並促進動物機體對飼料中養分的吸收。目前已有許多證據指出抗生素能促進生長乃由於其抗菌活性及它們對腸內細菌叢之作用所致。有兩件事實支持這種論點：(一)、許多具有不同化學性質之抗生素都會促進生長。(二)、對生長於無菌環境的無特異病原體動物抗生素並無促進生長效果，牠們的生長效率與採取抗生素添加飼料之健康動物相同。故抗生素之促進生長機構可能為抑制動物腸管內之可分泌阻害生長毒素之特殊細菌，或為抑制自己或與其他細菌可發生亞型感染病之細菌，或為抑制與宿主動物爭取必需營養物之細菌

 

奈米矽片可作為飼料添加劑，將原本需費時42天雞隻飼養期提早到38天。降低臭味、蚊蟲減少、且無金黃色葡萄球菌、大腸桿菌等感染。

根據藥技中心資料，全球飼料添加劑市場為640億台幣，台灣地區飼料添加劑市場規模約近10億元，其中豬用約佔36%，推估豬用飼料添加劑市場規模約3.5億元，以目前市面上現有部份產品效果不佳及抗生素限用趨勢，形成市場自然缺口，將有利於上述商品化產品搶佔市場。我國飼料添加劑的現有供應能力遠遠小於未來市場的需求。

飼料添加劑的種類繁多，適當的使用可改善飼料效率，提高經濟效益。含藥物的飼料添加劑，過去在禽畜養殖上扮演重要角色，但在生活水準提高，對食品安全愈益重視的今日，這類添加劑已成為阻礙肉品消費的重要原因。為喚回消費者對食品安全的信心，養殖業者對天然酵素製劑、益生菌、天然微生物抑制劑、中草藥製劑等綠色飼料添加劑使用，未來會逐漸增加。由於2006年起歐盟全面禁用飼料添加抗菌劑，消費者對肉品藥物殘留安全要求日高，沒有創新的產品就無法持續經營。

國內動物抗生素使用量每年高達1000公噸，相對於化學性的抗生素，物理性的奈米矽片不會殘留於生物體內，安全劑量高，抗菌效果好、價格便宜，極具產業競爭力。如果能配合奈米矽片用於養殖場所之環境清潔，相信更能有效降低家禽畜致死率。

 

 

黴菌毒素

黴菌毒素在目前動物養殖行業面臨的重要問題中排第二位，僅次於飼料成本！根據 Chen和Rawlings （2007）報導在亞洲的飼料原料中檢出的主要黴菌毒素是玉米赤黴烯酮（F-2毒素)、去氧瓜萎鐮菌醇（DON，嘔吐毒素）、赭麴毒素和黃麴毒素，而且超過90%的檢測原料均顯示陽性。事實上，許多飼料原料，特別是副產品，往往檢出污染一種以上的黴菌毒素。

 

目前飼料中所用的黴菌毒素吸附劑種類有沸石、活性碳、蒙脫石等，國際上推薦的首選吸附劑是蒙脫石。經過浙江大學飼料科學研究所的測試，蒙脫石對黴菌毒素吸附力（％）如下：黃麴黴毒素，100％、玉米赤黴烯酮，87％、赭麯黴毒素，70％、麥角毒素，100％串珠鐮孢菌毒素，91％。奈米矽片為奈米脫層化之蒙脫石，同樣重量時其表面積約增加100倍以上，對病菌、病毒、毒素之吸附力皆大幅提升。

 

        沙門桿菌防治

沙門桿菌防治

 

沙門氏菌(Salmonella)是一種格蘭氏陰性桿菌。例如會引起人類的傷寒病的傷寒沙門式菌，近年來因醫藥衛生的進步，台灣雖已少見，但另一種非傷寒沙門氏菌感染是台灣地區夏天最常見的傳染病之一。沙門氏菌主要的宿主是動物，包括家禽、家畜及爬蟲類這些動物的糞便或分泌物，人類吃下被污染的食物或飲用水或食用動物製品(雞蛋)亦有可能被感染。

 

在2010年八月，美國境內爆發了嚴重的雞蛋遭受沙門桿菌汙染事件，沙門氏菌中毒的病例數超過2000人，事發後美國主動回收逾五億枚雞蛋，有鑑於此事件，美國於2010年對禽肉之沙門氏桿菌及彎曲桿菌採行更嚴格的新式檢測標準。

 

美國農業部食品安全檢查局(FSIS)在2010年對肉雞及火雞屠宰場之沙門氏桿菌(Salmonella)及彎曲桿菌(Campylocbacter)採行新檢測標準，並於2010年5月10日發布肉品檢查新規範之食品安全政策，要求全美90%家禽屠宰場必須符合沙門氏桿菌新標準[m4] 。

 

        雞球蟲病防治

雞球蟲病是養雞場最容易遇到的雞隻傳染病，雞群一旦爆發球蟲症，從此就很難將它根除，甚至一批比一批更嚴重，在許多雞場都有出現過相關案例，甚至某大型連鎖速食店也發生過顧客投訴在炸雞中吃到有球蟲病的雞肉的案例。球虫的感染，可能造成雞隻的消化吸收不良、下痢、脫水、削瘦以及低飼料換肉率等農業損失[m5] 。

 

中興大學獸醫學院董光中副院長利用奈米矽片抑制雞隻體內雞球蟲的研究中發現，雞球蟲卵芽孢化率隨著奈米矽片的濃度提升而減低，在奈米矽片濃度達0.1%時，可以減少球蟲孵化率近50%，奈米矽片的存在更造成了雞球蟲卵的病變。此數據代表了攝取微量奈米矽片的雞隻體內的雞球蟲會明顯的受到抑制，減少雞球蟲的成蟲與蟲卵的數量，對於解決雞球蟲的危害揭露了新的可能性。

 

 

        禽類病毒防治

禽類病毒曾經造成全球大規模的經濟損失，如數年前曾在全球大流行的禽流感H5N1，H5N1流感病毒主要感染鳥類，在鳥類間的傳染性高並易致死。禽鳥的H5N1流感疫情自2003年底至2004年初，在亞洲8個國家發生流行，並造成至少1億隻禽鳥因染病或撲殺而死亡。疫情至2004年3月始獲控制。2004年6月起，亞洲再度發生家禽及野鳥之H5N1流感流行，病毒並開始擴展其地理分布，2005至2006年間，歐洲、非洲及中東陸續報告野鳥或家禽之H5N1流感案例。 H5N1流感病毒通常並不會感染人類，但自2003年底開始，世界衛生組織（WHO）陸續接獲人類H5N1流感之病例報告。病例以孩童及少年為多，且多數曾直接或密切接觸感染H5N1的病禽，或曾處於受病毒污染的環境。

 

奈米矽片NSP無論對抑制病菌或病毒都有顯著的效果，實驗結果也發現奈米矽片能夠有效的抑制H5N1流感病毒的生長。

豬養殖

        豬生長促進

鋅、銅、鐵、鎂、硒、碘是豬之必需微量礦物質，在這六者當中，高量的銅可作為豬之生長刺激物，提高飼料利用率和免疫能力，而硫酸銅則已經被廣泛的添加在餵養的豬飼料中。

 

但高銅會降低鋅和鐵的吸收，使飼料中的不穩定物質如維生素A、維生素E、維生素D、核黃素、油脂等發生氧化而降低飼料的營養價值和適口性。使用銅時，為了滿足動物營養的需求，鐵、鋅、維生素的用量加大，連帶使得飼養成本增加。 高量的硫酸銅亦已被證實容易造成仔豬重金屬中毒的問題，高銅可使豬肉的不飽和脂肪酸含量增加，從而使豬肉易氧化，不易儲存，保鮮期縮短。長期飼餵高銅會使動物肝、腎、肌肉中銅殘余量顯著增加，食用其內臟易導致銅中毒。

 

因此，各國相繼研究較少副作用的生長促進劑作為替代品，包括草藥及其他天然成分，但是此類研究多半都遇到了效率不佳或成本太高的瓶頸；近期利用奈米矽片作為豬隻生長促進劑的添加物的實驗取得了顯著的成效[m6] 

       

豬腹瀉改善

仔豬的下痢常造成豬隻生長速度減慢、虛弱甚至死亡等影響，其中由微生物造成的仔豬下痢可分為應激性及病原性兩種，主要原因是由於豬隻腸道內有害菌過多、細菌性的大腸桿菌、沙門氏菌和病毒性的輪狀病毒等微生物所造成，下痢是造成仔豬死亡或重量減少最主要的原因[m7] 。

 

蒙托石具有非均勻性電荷分佈，對消化道內的病毒、病菌及其產生的毒素有固定、抑制作用，是目前治療急、慢性腹瀉最常用的藥物之一。而奈米矽片是由蒙脫石而來，成分天然且表面積是傳統蒙脫石粉的數百倍以上，對於預防、治療豬隻因微生物所引起的腹瀉具有數百倍的效果。

 

 

        豬病毒防治

國人印象最深刻的豬隻感染病毒為豬流感H1N1，豬流感在2009年爆發，在全球有超過數萬人感染的紀錄。

 

由於人口密集，養殖業發達，各種動物間的傳染病的爆發次數與危害程度有上升的趨勢，又由於抗生素的大量使用造成新型變種的病原體常帶有多種的抗藥性，造成防治與治療的困難，有鑑於此，社會亟需能夠替代現有抗生素的新武器來抵抗層出不窮的新疾病，奈米矽片是革命性的發明，其物理吸附的能力並不因為微生物的抗藥性而減弱他的威力，用途廣泛可以利用在疾病防治、畜產、家禽水產等用途。

農作物

 

和傳統施肥方式相比，奈米肥料的使用量只需數分之一便可得到相同的效果，因此可以減輕勞力、施工方便快速、減少倉儲成本、農作物生長快速、作物營養吸收且成長均勻、回收期變短、減少蟲害增加土地產能、減少土壤鹽化酸化現象。

        病害防治

奈米矽片對農作物之影響，以有如下之田間測試：

防治病蟲

木瓜	l   完全取代農藥，預防傳染、可控制擴散 l   無白蚊叮咬 l   農地不須輪耕
芒果	l   未染病
稻米	l   未染蚊枯病
荔枝	l   無病蟲害
毛豆、菜豆	l   無病蟲害
番茄	l   幼苗用兩次農藥，之後完全取代
蔬菜	l   減少農藥8成使用
小葉欖仁	l   黑龜神(蚜蟲)，噴灑一次全部死亡
菠菜	l   小株時治療可消滅蚜蟲
嫩薑	l   腐化病不傳染(一般農藥無法治療)

奈米矽片可幫助植物預防病害及蟲害，對於蔓割病、炭疽病也顯示出治療的功能，更多預防或治療功能待實驗驗證，我們認為對部分作物已經可以完全取代農藥使用，其價格比農藥便宜，相當具取代性。

矽片帶有大量永久性電荷，對有機物有很強的吸附能力，可抑制細菌滋生繁殖當矽片靠近病毒、真菌類、細菌時，會將蛋白質、有機分子或病毒外套蛋白吸附、破壞，無發生存及複製。

       

植物蟲害防治

蚜蟲：對蚜蟲(黑龜神)有效，可能原因為蚜蟲體內有許多「內共生細菌」，這些細菌能夠合成一些蚜蟲無法從植物韌皮部獲取的必需胺基酸。

蚊子：稻米未染蚊枯病、木瓜無白蚊叮咬、雞舍可減少蚊蠅，原因待考。

        生長促進[m8] 

 

增加產量、品質

木瓜	l   提早一個月收成，無果粉 (屏東七個月到提早到六個月，高雄八個月提早到七個月) l   年產量增加四成
芒果	l   提早十五天結果 l   果粒較大
水稻	l   產量增加 l   米粒較飽滿，每一百斤價格增加200元，(約多兩成) l   提早十五天生成
芭樂	l   果肉較脆甜 l   芭樂甜度較一般多三度
豌豆	l   豆莢大1/3
番茄	l   成熟從120天提早15天 l   果粒加大 l   生長延長半年
苦瓜	l   成熟從45天提早12天，33天可收成 l   根部粗壯三倍
蔬菜	l   提早收成、植物茂盛

 

[m9]  

農作物增加產量、品質市場

奈米矽片在提早植物收成(十五天至一個月)、增加產量(30%-40%)、果實增重上有十分顯著的效果。

在批發市場上，上價與下價的價格往往差了
3倍以上，奈米矽片所生產之農作物，品質都能達到上價程度，另外提早收成之水果，也都比晚收水果價格倍增，加上無農藥生產，使得利用奈米矽片所生產之農作物在市場上極具競爭力。

農作物增加產量、品質 

奈米矽片對植物生長的效果可能原因：

一、吸收UV，釋放可見光，增加葉片之光利用。(需實驗證明，轉換率、波長)

l   可吸收UV波段光源。

l   奈米矽晶具有PL(螢光)之特性，其發光範圍在500-900nm，波峰在800nm附近。

l   610 ~ 720nm  對光合作用與光週期效應有顯著影響
720 ~ 1000nm  刺激細胞延長，影響開花與種子發芽

二、          奈米陶瓷可釋放紅外線

日本京都大學三室守教授領導的一個研究小組發現，盡管植物光合作用吸收的光能高低有所不同，但其效率相同。肉眼不可見的低能量紅外線同樣可使植物進行同等效率的光合作用。研究成果發表在近日美國《國家科學院院刊》

三、矽可使作物表皮細胞矽質化，使作物的莖葉挺直，減少遮蔽使葉片光合作用增強

四、植物的生長也需要矽，它可以調解各種肥料在植物中的有效分配，使農作物健康生長。對缺矽土壤及農作物施用矽肥，結果表明各種農作物均有明顯的增產效果，其中花生增產15％－35％、麻類增產10％－25％、草莓增產30％－50％、西瓜增產10％－25％、玉米增產12％－20％、小麥增產10％－15％、水稻增產10％－20％。

五、可改善果實飽滿度，含糖量、著色率，提高農作物的品質和價位。

六、矽肥還可以增加水果的耐藏性和運輸性。

二氧化矽並可減少化肥對土壤酸化影響。

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摘錄奈米矽片在農業上應用