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脲酶抑制劑在畜牧生產(chǎn)上的應用
>>作者：東北農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)研究所 >>轉(zhuǎn)載：《中國飼料》2004年第8期
脲酶抑制劑作為一類特殊的飼料添加劑在畜牧業(yè)生產(chǎn)中逐漸被人們所認識，在畜牧業(yè)發(fā)達的國家如美國、以色列、加拿大，脲酶抑制劑的應用已較為廣泛，我國20 世紀90年代開始了脲酶抑制劑在畜牧方面的應用性研究，并人工合成了一類異位酸類反芻動物瘤胃脲酶抑制劑（王加啟，1994）。
1脲酶抑制劑的種類
脲酶抑制劑的種類很多，目前不下百余種，其中主要有以下兩大類。
1.1 無機化合物類此類物質(zhì)對脲酶有明顯的抑制作用，如重金屬鹽類。脲酶是一種金屬依賴的胞內(nèi)酶，其活性受Mn²+、Mg²+、Ca²+、Sr²+、和Ba²+激活，特別是 Ag+和Hg²+（John等，1964）；還有一些化合物硼酸鹽、氯化物、氟化物、磷酸鹽、硝酸鎳等都具有抑制脲酶作用（Frank等，1989）。
1.2 有機化合物類如異位酸類化合物，包括異丁酸、異戊酸、異己酸等支鏈脂肪酸及一種胺磷酸，它們有抑制脲酶活性的共同結(jié)構(gòu)特點，都有一個供氫基團；還包括尿素衍生物、羥胺、氧肟酸類、多聚甲醛、醌、多元酚、雜環(huán)硫醇、乙基馬來酰亞胺、碘乙酰胺、碘醋酸、磷酰胺類化合物（苯磷酰胺、硫代磷酰胺、N一乙酰磷酸三酰胺）等。鄒先彪（1995）述及脲酶單克隆抗體對脲酶具有抑制作用。新近研究表明，赭曲霉素具有脲酶抑制作用（林新堅等，1997）。
2脲酶抑制劑的作用機理
2.1 脲酶的性質(zhì) 脲酶（又稱尿素酶）的系統(tǒng)命名為酰胺水解酶（urea amidohydrolase），分子量約為120000一130000，PH值為6.0一8.0時活性最高。在有水的情況下，尿素酶將尿素分解為氨和二氧化碳，最大水解尿素速度為2.0一4.0 mmol/h·mg酶蛋白。Hungate(1966)曾證明瘤胃內(nèi)的許多細菌都能合成脲酶。脲酶對尿素的水解是按下列方程式經(jīng)由氨基甲酸進行的： NH2CONH2→NH2COOH＋NH3→C02＋2NH3該反應最佳PH值為6.0～7.0，通常狀況下，脲酶失活的溫度為70℃（王志美等， 1980：錢嘉淵，1992；Biochemical Engineer和BiotechnologyHandbook,1983)。脲酶在65℃左右最具活性，在70℃以上時被鈍化。
2.2脲酶抑制劑作用機理 不同的脲酶抑制劑其作用機理是不同的，主要表現(xiàn)為以下幾種情況。
2.2.1競爭性抑制，如磷酸、磷酸鹽和尿素衍生物（巰基脲、羥基脲）等，它們在反應過程中同尿素競爭結(jié)合到脲酶上去，降低了尿素與脲酶活性中心的結(jié)合幾率，從而起到了降低尿素分解的作用（馮仰婕等，1994）
2.2.2使脲酶變性失活，如重金屬離子同脲酶結(jié)合，使脲酶的活性中心和脲酶結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，失去了分解尿素的能力，降低了有效的脲酶濃度，從而抑制了尿素的分解（Frank等，1989）。
2.2.3奪去脲酶輔助因子Ni²+，如EDTA具有強烈絡(luò)合金屬離子的能力，濃度適宜時將絡(luò)合鎳離子，使脈酶結(jié)構(gòu)發(fā)生改變失去活性，從而降低尿素的水解速度(Frank等，1989)。但有人研究認為，EDTA抑制脲酶活性的機制也屬于競爭抑制類型
（馮仰婕等，1994）。
2.2.4與酶活性部分鎳離子形成電子轉(zhuǎn)移復合物，競爭性抑制脲酶活性（Makkar等，1981）。
2.2.5調(diào)控脲酶分子的表達，通過一定的抑制劑來阻止細菌內(nèi)合成脲酶分子，使非結(jié)構(gòu)性脲酶的表達受阻，有效降低脲酶濃度。Mobley等（1989）認為，對細菌脲酶存在一個控制表達的阻遏蛋白，它與乳糖操縱子的情況相似。
2.2.6 抗原和抗體的免疫反應。鄒先彪等（1995）認為，對于人類解脲脲原體所產(chǎn)生的脲酶中的分子量為7.2x 104的亞基在血清中存在抗體，人工的單克隆抗體能抑制脲酶活性，但這種抗體不識別牛、羊源性的解脲脲原體中的純代脲酶，也不識別Jack Bean脲酶及其他細菌種類的脲酶。
3脲酶抑制劑在畜牧生產(chǎn)中的應用
3.1在反芻動物中的應用脲酶抑制劑可以控制脲酶活性，提高尿素利用率。若一頭奶牛飼喂150 g尿素，在瘤胃內(nèi)分解放出的氨67％合成微生物蛋白質(zhì)約289 g,剩余27.6 g進人肝臟合成約49.5g尿素，隨尿排出體外。當用脲酶抑制劑控制脲酶活性時，可使氨的利用率提高16.7％，即多利用25 g尿素，多合成72 g瘤胃微生物蛋白質(zhì)，增加25％。使尿液中尿素排泄量從49.59g減少到21.5 g，降低49.5％。脲酶抑制劑還可以節(jié)約蛋白質(zhì)飼料，降低飼料成本，這有兩方面意義。1)添加尿素可頂替部分價格昂貴的餅粕類蛋白質(zhì)飼料，既節(jié)省了蛋白質(zhì)飼料，又降低飼料成本；2）即使日糧中不含尿素，使用脲酶抑制劑同樣具有增加微生物蛋白質(zhì)合成量、節(jié)約蛋白質(zhì)飼料的效果。分別對育肥架子牛和泌乳奶牛所進行的只添加脲酶抑制劑不添加尿素的試驗結(jié)果表明。每頭育肥架子牛每天喂100 g脲酶抑制劑預混料，可
減少飼料豆粕250g，每頭增加43.20元的經(jīng)濟效益，每頭奶牛每天加喂100 g脲酶抑制劑預混料（不加尿素），比對照組產(chǎn)奶量提高18.8％。周健民等（1999）對奶牛的試驗不僅證明添加脲酶抑制劑比對照組牛提高產(chǎn)奶量，而且還可以減少蛋白飼料用量。
在反芻動物飼料中使用脲酶抑制劑，不僅可以提高尿素和飼料的利用率，降低成本，而且由于避免了氨中毒或氨應激，使動物保持生理平衡，健壯生長，從而還可以提高牛羊肉、奶產(chǎn)量。石傳林、羅中愛（1999）報道，把年齡相近、體重大小基本一致的16頭健康肉牛隨機分為兩組，試驗組每頭牛每日添加100g脲酶抑制劑預混料，結(jié)果表明試驗組平均日增重（1.59噸）比對照組（1.34kg）提高18.7％。即使在炎熱夏季持續(xù)高溫高濕的情況下．仍能使投人產(chǎn)出比達到1: 2.7一5.4。石傳林等（1998）、袁安生等（1999）對脲酶抑制劑的研究都表明，添加脲酶抑制劑可以提高尿素氮的利用效率．也可以提高瘤胃內(nèi)粗飼料的消化速
度，提高了菌體蛋白的合成效率，從而起到降低飼料成本，提高生產(chǎn)性能的作用。
氨是畜牧業(yè)生產(chǎn)中來源于糞尿中最有害的氣體之一，畜舍內(nèi)的氨濃度過高對家畜及人都是有害的（Varel等，1999）。而在反芻動物飼料中使用脲酶抑制劑可以使環(huán)境污染程度降低51.4％。美國肉用動物研究巾心Vincent報道了脲酶抑制劑減少環(huán)境污染的另一種使用方法，即在家畜糞便中噴灑脲酶抑制劑。
3.2在單胃動物上的應用脲酶抑制劑可以防治肉仔雞腹水癥。研究表明，肉仔雞腹水癥的死
亡率與腸氨濃度有很高的相關(guān)性（Anthony等，1994: Bslog等，1994），肉仔雞腸道內(nèi)的氨是細菌脲酶水解非蛋白氮的主要產(chǎn)物，從而導致腸道內(nèi)氨濃度的增加，使腸粘膜的更新加快，耗氧量增大而脲酶抑制劑可降低肉仔雞腸道內(nèi)脲酶活性和氨濃度，從而降低腸粘膜的更新速度，便耗氧量降低，這樣就可以緩解肉仔雞由于生長過快而造成的組織缺氧程度，從而防止腹水癥的發(fā)生。張萬順等(1997)給肉雞飼喂125mg/kg脲酶抑制劑，與對照組相比，可使腹水癥的發(fā)病率和死亡率降低12.1個百分點，同時料肉比降低 0.19. Staudinger等（1993）也證明125、250mg／kg脲酶抑制劑添加組腹水癥死亡率顯著低于對照組。
脲酶抑制劑的使用，使非蛋白氮有了更好的利用效果，在抗應激、增產(chǎn)、提高飼料利用率方面有很好的應用效果。我國農(nóng)業(yè)部已于1998年7月7日批準脲酶抑制劑（人工合成的乙酰氧肟酸）為新飼料添加劑。脲酶抑制劑的推廣應用已被列為農(nóng)業(yè)部和國家科學技術(shù)部的推廣項目，成為跨世紀新技術(shù)推廣的重點工程之一。 |
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發(fā)表于 2008-1-20 09:49:37
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