脲酶抑制劑在畜牧生產(chǎn)上的應(yīng)用

linlejun

脲酶抑制劑在畜牧生產(chǎn)上的應(yīng)用
《中國(guó)飼料》2004年第8期
脲酶抑制劑作為一類(lèi)特殊的飼料添加劑在畜牧業(yè)生產(chǎn)中逐漸被人們所認(rèn)識(shí)，在畜牧業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家如美國(guó)、以色列、加拿大，脲酶抑制劑的應(yīng)用已較為廣泛，我國(guó)20世紀(jì)90年代開(kāi)始了脲酶抑制劑在畜牧方面的應(yīng)用性研究，并人工合成了一類(lèi)異位酸類(lèi)反芻動(dòng)物瘤胃脲酶抑制劑（王加啟，1994）。
1脲酶抑制劑的種類(lèi)
脲酶抑制劑的種類(lèi)很多，目前不下百余種，其中主要有以下兩大類(lèi)。
1.1無(wú)機(jī)化合物類(lèi) 此類(lèi)物質(zhì)對(duì)脲酶有明顯的抑制作用，如重金屬鹽類(lèi)。脲酶是一種金屬依賴(lài)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(jī)化合物類(lèi) 如異位酸類(lèi)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(diǎn)，都有一個(gè)供氫基團(tuán)；還包括尿素衍生物、羥胺、氧肟酸類(lèi)、多聚甲醛、醌、多元酚、雜環(huán)硫醇、乙基馬來(lái)酰亞胺、碘乙酰胺、碘醋酸、磷酰胺類(lèi)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(duì)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(jiān)等，1997）。
2脲酶抑制劑的作用機(jī)理
2.1脲酶的性質(zhì) 脲酶（又稱(chēng)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(shí)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(xì)菌都能合成脲酶。脲酶對(duì)尿素的水解是按下列方程式經(jīng)由氨基甲酸進(jìn)行的：NH2CONH2→NH2COOH＋NH3→C02＋2NH3該反應(yīng)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(qián)嘉淵，1992；Biochemical Engineer和BiotechnologyHandbook,1983）。脲酶在65℃左右最具活性，在70℃以上時(shí)被鈍化。
2.2脲酶抑制劑作用機(jī)理 不同的脲酶抑制劑其作用機(jī)理是不同的，主要表現(xiàn)為以下幾種情況。
2.2.1競(jìng)爭(zhēng)性抑制，如磷酸、磷酸鹽和尿素衍生物（巰基脲、羥基脲）等，它們?cè)诜磻?yīng)過(guò)程中同尿素競(jìng)爭(zhēng)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(qiáng)烈絡(luò)合金屬離子的能力，濃度適宜時(shí)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(rèn)為，EDTA抑制脲酶活性的機(jī)制也屬于競(jìng)爭(zhēng)抑制類(lèi)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(fù)合物，競(jìng)爭(zhēng)性抑制脲酶活性（Makkar等，1981）。
2.2.5調(diào)控脲酶分子的表達(dá)，通過(guò)一定的抑制劑來(lái)阻止細(xì)菌內(nèi)合成脲酶分子，使非結(jié)構(gòu)性脲酶的表達(dá)受阻，有效降低脲酶濃度。Mobley等（1989）認(rèn)為，對(duì)細(xì)菌脲酶存在一個(gè)控制表達(dá)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(yīng)。鄒先彪等（1995）認(rèn)為，對(duì)于人類(lèi)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(shí)別牛、羊源性的解脲脲原體中的純代脲酶，也不識(shí)別Jack Bean脲酶及其他細(xì)菌種類(lèi)的脲酶。
3脲酶抑制劑在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用
3.1在反芻動(dòng)物中的應(yīng)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(jìn)人肝臟合成約49.5g尿素，隨尿排出體外。當(dāng)用脲酶抑制劑控制脲酶活性時(shí)，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(jià)格昂貴的餅粕類(lèi)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(duì)育肥架子牛和泌乳奶牛所進(jìn)行的只添加脲酶抑制劑不添加尿素的試驗(yàn)結(jié)果表明。每頭育肥架子牛每天喂100 g脲酶抑制劑預(yù)混料，可減少飼料豆粕250g，每頭增加43.20元的經(jīng)濟(jì)效益，每頭奶牛每天加喂100 g脲酶抑制劑預(yù)混料（不加尿素），比對(duì)照組產(chǎn)奶量提高18.8％。周健民等（1999）對(duì)奶牛的試驗(yàn)不僅證明添加脲酶抑制劑比對(duì)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(dòng)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(yīng)激，使動(dòng)物保持生理平衡，健壯生長(zhǎng)，從而還可以提高牛羊肉、奶產(chǎn)量。石傳林、羅中愛(ài)（1999）報(bào)道，把年齡相近、體重大小基本一致的16頭健康肉牛隨機(jī)分為兩組，試驗(yàn)組每頭牛每日添加100g脲酶抑制劑預(yù)混料，結(jié)果表明試驗(yàn)組平均日增重（1.59噸）比對(duì)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(dá)到1: 2.7一5.4。石傳林等（1998）、袁安生等（1999）對(duì)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(lái)源于糞尿中最有害的氣體之一，畜舍內(nèi)的氨濃度過(guò)高對(duì)家畜及人都是有害的（Varel等，1999）。而在反芻動(dòng)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(guó)肉用動(dòng)物研究巾心Vincent報(bào)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(dòng)物上的應(yīng)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(xì)菌脲酶水解非蛋白氮的主要產(chǎn)物，從而導(dǎo)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(zhǎng)過(guò)快而造成的組織缺氧程度，從而防止腹水癥的發(fā)生。張萬(wàn)順等(1997)給肉雞飼喂125mg/kg脲酶抑制劑，與對(duì)照組相比，可使腹水癥的發(fā)病率和死亡率降低12.1個(gè)百分點(diǎn)，同時(shí)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(duì)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(yīng)激、增產(chǎn)、提高飼料利用率方面有很好的應(yīng)用效果。我國(guó)農(nóng)業(yè)部已于1998年7月7日批準(zhǔn)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(yīng)用已被列為農(nóng)業(yè)部和國(guó)家科學(xué)技術(shù)部的推廣項(xiàng)目，成為跨世紀(jì)新技術(shù)推廣的重點(diǎn)工程之一。

zhaojikui

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laomo7909

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zhaojikui

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dzyj1999

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