به گزارش «سرویس دام، طیور و آبزیان» «ماکی دام - پایگاه خبری صنعت دام، طیور، آبزیان و حیوانات خانگی»؛ خاک‌های رسی‌ای که در صنایع تولید خوراک، پلت چسبان و نرم کردن مواد به‌کار می‌روند، شامل ۳ گروه عمده بنتونیت و زئولیت و کائولینت در دامپروری می‌باشند.
این مواد دارای خاصیت تبادل یونی و ظرفیت جذب و دفع آب هستند و لذا برای کاهش رطوبت سالن، کاهش گازهای مضر سالن و حذف سموم قارچی (به‌ویژه آفلاتوکسین) مواد غذایی به‌کار می‌روند.
سطح مصرف و اندازه ذرات هرکدام متفاوت و مکانیسم عمل آنها نیز بسته به ترکیب سموم قارچی، نوع باندهای در دسترس آنها و شایستگی آنها برای باند شدن با خاک‌های رسی متفاوت است و همواره نتایج یکسانی دربر ندارد.
در برخی موارد، خاک‌های رسی موجب کاهش دیگر مواد مغذی و افزودنی‌های دیگری ازقبیل ویتامین‌ها و مواد معدنی و... می‌شود که این گونه روابط بسیار پیچیده است و بستگی به شرایط و میزان استفاده از خاک‌های رسی دارد.
بنتونیت و زئولیت هردو نوعی ماده معدنی می‌باشند که دارای ویژگی‌های مشابهی هستند. بیشترین استفاده از آنها به‌عنوان جاذب آب است.
از هر دو این مواد به‌صورت گسترده‌ای استفاده می‌شود. البته این دو ماده باهم تفاوت‌های ساختاری نیز دارند. همچنین این مواد از نظر نوع کریستال، بلور تشکیل‌دهنده، میزان جذب آب، تبادلات يونی و ترکیباتی که در طبیعت تشکیل می‌دهند با هم تفاوت‌هایی دارند.
کانی‌های رسی
مهم‌ترین طبقه‌بندی رس‌ها بر اساس ساختار کانی‌های رسی است. به‌طورکلی، کانی‌های رسی باتوجه به ساختارشان به ۳ گروه اصلی تقسیم‌بندی می‌شوند:
1) دولایه ای،
۲) سه لایه ای،
۳) سه لایه ای زنجیری.
این لایه‌ها برمبنای بلوک‌های ساختاری بلورها برحسب لایه‌های چهار وجهی (تتراهدری) در طرفین و لایه هشت وجهی (اكتاهدری) در وسط، ترسیم می‌گردند.
بسته به تعداد این لایه‌ها در ساختمان آنها رس‌های ۱:۱ و ۱:۲ تولید می‌شوند. از آنجا که طبقه‌بندی ساختاری کانی‌های رسی پیچیدگی‌های زیادی را نشان می‌دهد، طبقه‌بندی ساده‌تری برمبنای کانی شناسی از آنها به قرار شکل ۱ ارایه شده است.
درواقع سیلیکات‌ها به ۳ دسته فیلوسیلیکات‌ها، تکتوسیلیکات‌ها و سایر سیلیکات‌ها تقسیم‌بندی می‌شود، که بنتونیت (فیلوسیلیکات‌های ۲:۱) و کائولینت (فیلوسیلیکات‌های ۱:۱) جز دسته فیلوسیلیکات‌ها هستند و زئولیت‌ها در طبقه تکتوسیلیکات‌ها قرار می‌گیرد.
ترکیب شیمیایی ورقه‌ها، مقدار بار الکتریکی و درنتیجه ظرفیت تبادل کاتیونی و وجود خلل و فرج موجود در ساختمان رس‌های ۱:۲ سرچشمه بروز خواص متعددی است.
به‌علاوه میزان جایگزینی آهن و منیزیم به‌جای آلومینیوم و نیز جایگزینی عناصر قلیایی و قلیایی خاکی در ساختمان آنها، تغییر و تنوعات ساختمانی و خواص شیمیایی پیچیده‌تر و گسترده‌تری به آنها می‌دهد.
بنتونیت (مونت موریلونیت)
مونت موریلونیت بک رس کریستالی از خانواده اسمکتيت‌ها است که درواقع ترکیب اصلی خاک‌های هوادهی شده آتش‌فشانی با نام عمومی (بنتونیت) است و برای اولین بار در مونموریلون فرانسه نام‌گذاری شد.
جایگزینی +AL3 به جای +Si4 در لایه‌های 4 وجهی و جایگزینی +Mg2 و +Zn2 در لایه‌های ۸ وجهی موجب ایجاد یک بار منفی خالص در سطح خاک می‌شود.
این عدم توازن بار الکتریکی توسط کاتیون‌های داخلی (عمدتا +Na و +Ca) خنثی و جبران شده و درنتیجه مونت موریلونیت خاصیت فیزیکوشیمیایی خاصی ازقبیل سطح تماس زیاد، قدرت جاذبه فراوان، پایداری ساختمانی بالا، اینرسی شیمیایی و ظرفیت قوی برای ایجاد سوسپانسیون در غلظت‌های پایین پیدا می‌کند.
بنتونیت نامی صنعتی برای یک نوع رس کلوئیدی با پلاستیسیته بالاست که دارای خواص ویژه‌ای است که متاثر از ساختار بلوری آن می‌باشد و در آن یک لایه اكتاهدری بین لایه‌های تتراهدری سیلیسیم قرار می‌گیرد.
تغییرات در آب میانی و کاتیون‌های قابل تبادل در فضاهای بین لایه‌ای، خواص بنتونیت را تحت تاثیر قرار می‌دهد و کاربردهای متفاوتی به آن می‌دهد که مهم‌ترین آنها عبارتند از:
1- توانایی جذب مقادیر زیاد آب همراه با افزایش حجمی در حدود ۱۲ تا ۱۵ برابر توده خشک آن
2- توانایی آن با آب در تشکیل ژل‌های دگرروان.
۳- ظرفیت تبادل کاتیونی بالا.
ارزش تجاری بنتونیت بیشتر به‌دلیل قابلیت تبادل یونی آن است که از هر کانی دیگری ظرفیت تبادل یونی بیشتری دارد، هرچند دیگر خواص آن نیز از اهمیت زیادی برخوردارند. (رزم آرا و غفوری، ۱۳۸۹)
خاک‌های بنتونیت (سفید مایل به خاکستری یا سبز) نقاط مختلف جغرافیایی دارای ناخالصی‌های متفاوتی است ولی ساختار اصلی آنها از مونت موریلونیت است.
بنتونیت سنگی است که بخش اعظم آن را کانی‌های رسی (ذرات بسیار ریز با ابعاد کمتر از ۲ میکرومتر) تشکیل شده است، که آنها را بر اساس عنصر غالب ساختمانشان (ازقبیل پتاسیم، سدیم، کلسیم و آلومینیوم) نام‌گذاری می‌کنند، ولی در سطح صنعتی دو نوع کلسیمی و سدیمی‌آن مشهور است.
بنتونیت سدیم (تورمی)، یون سدیم در آن به‌عنوان کاتیون تبادلی عمل می‌کند و تا ۲۰ برابر خود آب می‌گیرد و تا 400 درجه سانتی‌گراد پایدار است. بنتونیت کلسیمی (غير تورمی) در صنایع جذبی به ویژه محیط‌های مایع به‌کار می‌رود.
خاصیت جذب یون‌ها و مولکول‌ها توسط بنتونیت بسیار بالا است نوع کلسیم‌دار سریع‌تر آب جذب می‌کند ولی نوع سدیم‌دار ظرفیت بیشتری دارد نوع کلسیم‌دار با اسید آلی واکنش داده شده تا ناخالصی‌هایی مانند کلسیت را حل کند، یون‌های دوظرفیتی مانند کلسیم را با هیدروژن جایگزین کند و فلزاتی مانند آهن I و III، آلومینیم و منیزیم را شسته، باعث افزایش سطح مخصوص و تخلخل و تغییر شبکه بلورین شود.
تحت شرایطی می‌توان بنتونیت کلسیمی را درنتیجه تبادل یونی به بنتونیت سدیمی تبدیل کرد، جهت انجام این کار یک محلول نمک سدیم بیکربنات را در حد ۵ تا ۱۰ درصد به بنتونیت اضافه می‌کنند و به‌خوبی به‌هم می‌زنند و فرصت تبادل یونی به آنها می‌دهند تا کلسیم آن خارج شود (ییلدیز و درملو پونار، 2009).
استفاده از خاک‌های رسی در صنایع خوراک دام و طیور امری تازه نیست و کائولینت، بنتونیت و زئولیت ازجمله خاک‌های رسی هستند که به‌صورت افزودنی (۱ تا ۲ درصد) و به‌عنوان نرم‌کننده و چسباننده، برای ساخت جیره‌های پلت شده استفاده می‌شدند.
بعدها متوجه شدند که افزودن خاک‌های رسی به جیره غذایی علاوه بر ایجاد خاصیت پلت شدن، دارای اثرات مفیدی بر عملکرد حيوان بوده که در برخی موارد اثر یدکی برخی مواد معدنی را در جیره‌های با کمبود این عناصر بازی می‌کرده است.
بنتونیت دارای ظرفیت جذب آب بالایی است و لذا برای کنترل و کاهش میزان رطوبت بستر مرغداری‌ها در تابستان و زمستان استفاده می‌شود، به‌علاوه استفاده از آن در مرغ تخم‌گذار موجب افزایش وزن بدن، اندازه تخم و طول دوره حیات مرغ‌ها شد حتی از میزان دریافت انرژی آنها در مقایسه با گروه شاهد کمتر بود.
به‌علاوه برای مقابله و کاهش شدت مسمومیت آفلاتوکسینی و دیگر مایکوتوکسین‌ها در طیور و خوک به‌کار رفته و گاهی اوقات در شرایط آزمایشگاهی نیز موجب کاهش این نوع مسمومیت شده است البته ممکن است در کنار جذب و دفع این مواد سایر مواد مغذی از قبیل ویتامین‌ها و مواد معدنی را دفع کند.
زئولیت (کلینوپتيلوليت)
زئولیت با سنگ جوشان زمانی که دمای آن به ۲۰۰ درجه برسد به جوش می‌آید برای اولین بار در سال ۱۷۰۹ و توسط یک معدن شناس سوئدی به نام فردریک کرونستد در سوئد کشف شد.
در ابتدا تصور می‌کردند زئولیت نوعی سنگ آتش فشانی است، ولی بعدها متوجه شدند حدود ۵۰ نوع طبیعی و با ساختارهای متفاوت و منحصر به‌فرد آن در نقاط مختلف کره زمین وجود دارد و می‌توان آن را به‌صورت مصنوعی نیز ساخت.
زئولیت از خانواده تکتوسیلیکات‌های کریستالی آبدار و دارای خاصیت تبادل یونی است.
معتبرترین زئولیت شناخته شده طبیعی، کلینوپتيلوليت است که به دلیل پایداری ساختمانی آن در شرایط گرمای بالا و شرایط اسیدی، در مطالعات دامپروری مورد استفاده قرار می‌گیرد و به‌ویژه برای آمونیاک و پسونا پتاسیم جاذبه فراوانی دارد.
زئولیت دارای کانال‌های بزرگی در ساختار خود است که مولکول‌های آب و کاتیون‌های قلیایی به نرمی به آنها متصل شده‌اند.
این آب زئولیتی در کنار کاتیون‌های مورد اشاره به‌صورت انتخابی، مولکول‌های گاز و بخارا را جذب کرده و نیز مولکول‌های آب را جذب یا رها می‌کند، بدون اینکه ساختار آن تغییر کند و بر اساس خاصیت انتخابی که دارد کاتیون‌ها را به‌جای یکدیگر تعویض می‌کند.
هر زئولیت دارای ترکیب شیمیایی و ساختار کریستالی خاصی بوده و درنتیجه خواص جذبی متفاوتی دارد. سوراخ‌ها یا حفرات داخلی زئولیت دارای قطر ۱۲ آنگستروم است که ازطریق کانال‌هایی با ل قطر ۸ آنگستروم به‌هم متصل می‌شوند.
بسته به نوع ماده معدنی حفرات به هم ربط پیدا کرده و کانال‌های عریضی با اندازه‌های متفاوت ایجاد می‌کنند. این کانال‌ها امکان حرکت یون‌ها و مولکول‌های مختلف را به آن می‌دهد.
به‌طورکلی زئولیت دارای دو خاصیت اساسی که در دامپروری به‌کار می‌رود. اول اینکه قادر به ازدست دادن و گرفتن مجدد آب است و دوم اینکه به‌صورت انتخابی انواع کاتیون‌ها را در درون ساختمان خود تبادل می‌کند بدون اینکه تغییر عمده‌ای در ساختار آن ایجاد شود.
برای مثال کاتیون‌های کلسیم قابل تبادل با دیگر کاتیون‌ها ازقبیل یون آمونیوم، منیزیم، سدیم و پتاسیم است. زئولیت‌ها دارای خاصیت آمفوتری (دوگانه) هستند و هم در اسید و هم در قلیاحل می‌شوند اما در محدوده pH طبیعی این قابلیت حل اندک است.
زئولیت‌ها معمولا به دو دسته طبیعی و مصنوعی تقسیم می‌شوند. موارد استفاده زئولیت‌های مصنوعی و طبیعی از خواص فیزیکی و شیمیایی آنها منشأ می‌گیرد که خود آن هم به نوبه خود تابع ساختمان بلوری و ترکیبات شیمیایی زئولیت‌ها است.
به‌عبارت دیگر خواص آنها به طبیعت شیمی و فیزیکی آب موجود در ساختمان زئولیت‌ها و همچنین به نحوه قرار گرفتن آب درون شبکه‌های مولکولی بستگی دارد.
زئولیت دارای بار منفی است و به‌عنوان دامی برای کاتیون‌های مثبت سدیم، پتاسیم و کلسیم و گروه‌های با بار مثبت مثل آب و آمونیاک عمل می‌کند. کربنات‌ها و نیترات‌ها نیز به ساختار منفی زئولیت‌ها جذب می‌شوند بنابراین کاتیون‌های قلیایی و قلیایی خاکی به یکسان جذب آن می‌شوند.
کاتیون‌های جذب شده متحرک هستند زیرا با اتصال ضعیفی به زئولیت باند می‌شوند. می‌توان با استفاده از روش‌های تبادل یونی به‌راحتی و به اختیار آنها را جایگزین کرد. به همین دلیل زئولیت‌ها اساسا تبادل‌کننده‌های یونی مناسبی تلقی می‌شوند.
زئولیت نیز همچون بنتونیت دارای خاصیت جذب آفلاتوکسین و کاهش غلظت آن در کبد است.
همچنین این احتمال وجود دارد که زئولیت در دستگاه گوارش شکسته، درنتیجه آلومینیوم موجود در زئولیت آزادشده، ایجاد مسمومیت نماید از آنجاکه 15 درصد وزن زئولیت آلومینیوم است، افزودن یک درصد زئولیت به جیره، یعنی 0/15 درصد آلومینیوم مازاد بر مقادیر موجود در جیره، که می‌تواند سمی محسوب شود.
البته تجمع آلومینیوم در استخوان درشت‌نی جوجه‌هایی که سطوح متداول زئولیت مصرف کرده‌اند، مشاهده شده است، لیکن هیچ نشانی از این تجمع در بافت‌های متابولیکی مانند کبد و مغز دیده نشده است.
نتیجه‌گیری کلی
مطابق با مشاهدات پژوهش‌های انجام شده، به‌نظر می‌رسد درخصوص میزان تاثیرگذاری این کانی‌ها عوامل زیر از اهمیت برخوردار است:
1- وضعیت جیره پایه ازنظر آلودگی به سموم قارچی، به‌ویژه آفلاتوکسین، غلظت و شدت آلودگی آنها باید مدنظر قرار بگیرد.
۲- باتوجه به هدف موردنظر کاربرد کدام ماده معدنی مناسب‌تر است؟ بنتونیت یا زئولیت؟
۳- سطح مصرف بنتونیت و زئولیت در جیره‌ها باتوجه به ترکیب جیره چه مقدار است ؟
4- روش فرآوری و خالص‌سازی به چه صورت انجام می‌شود؟
5- زئولیت و بنتونیت مورد استفاده از چه کیفیتی برخوردار است؟ زیرا بر اساس تحقیقات قابلیت آلومینوسیلیکات‌ها به‌عنوان جاذب، بسته به نوع معادن و محموله‌ها بسیار متفاوت است و نه تنها میانگین اندازه خلل و فرج بلکه همچنین درصد کوارتز آن نیز در قابلیت جذب آفلاتوکسین‌ها موثر است.
6- در آزمایش‌های مزرعه‌ای بسیاری از فاکتورها و شرایط آزمایش می‌توانند بر روی نتایج نهایی تاثیرگذار باشند، لذا نیاز خواهد بود که جاذب‌ها را در گونه‌های مختلف دامی با سن و جنس مختلف و نیز تحت شرایط محیطی و فیزیولوژیکی متنوع ارزیابی کرد.
ياسمن احمدی بنکدار (دانشجو دکتری تغذیه دانشگاه فردوسی مشهد)
(گروه تحقیق و توسعه شرکت پایا فرایند هزاره نوین)