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发表于 2009-5-29 07:41:44
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脲酶抑制剂在畜牧生产上的应用
>>作者：东北农业大学动物营养研究所 >>转载：《中国饲料》2004年第8期
脲酶抑制剂作为一类特殊的饲料添加剂在畜牧业生产中逐渐被人们所认识，在畜牧业发达的国家如美国、以色列、加拿大，脲酶抑制剂的应用已较为广泛，我国20 世纪90年代开始了脲酶抑制剂在畜牧方面的应用性研究，并人工合成了一类异位酸类反刍动物瘤胃脲酶抑制剂（王加启，1994）。
1脲酶抑制剂的种类
脲酶抑制剂的种类很多，目前不下百余种，其中主要有以下两大类。
1.1 无机化合物类此类物质对脲酶有明显的抑制作用，如重金属盐类。脲酶是一种金属依赖的胞内酶，其活性受Mn²+、Mg²+、Ca²+、Sr²+、和Ba²+激活，特别是 Ag+和Hg²+（John等，1964）；还有一些化合物硼酸盐、氯化物、氟化物、磷酸盐、硝酸镍等都具有抑制脲酶作用（Frank等，1989）。
1.2 有机化合物类如异位酸类化合物，包括异丁酸、异戊酸、异己酸等支链脂肪酸及一种胺磷酸，它们有抑制脲酶活性的共同结构特点，都有一个供氢基团；还包括尿素衍生物、羟胺、氧肟酸类、多聚甲醛、醌、多元酚、杂环硫醇、乙基马来酰亚胺、碘乙酰胺、碘醋酸、磷酰胺类化合物（苯磷酰胺、硫代磷酰胺、N一乙酰磷酸三酰胺）等。邹先彪（1995）述及脲酶单克隆抗体对脲酶具有抑制作用。新近研究表明，赭曲霉素具有脲酶抑制作用（林新坚等，1997）。
2脲酶抑制剂的作用机理
2.1 脲酶的性质 脲酶（又称尿素酶）的系统命名为酰胺水解酶（urea amidohydrolase），分子量约为120000一130000，PH值为6.0一8.0时活性最高。在有水的情况下，尿素酶将尿素分解为氨和二氧化碳，最大水解尿素速度为2.0一4.0 mmol/h·mg酶蛋白。Hungate(1966)曾证明瘤胃内的许多细菌都能合成脲酶。脲酶对尿素的水解是按下列方程式经由氨基甲酸进行的： NH2CONH2→NH2COOH＋NH3→C02＋2NH3该反应最佳PH值为6.0～7.0，通常状况下，脲酶失活的温度为70℃（王志美等， 1980：钱嘉渊，1992；Biochemical Engineer和BiotechnologyHandbook,1983)。脲酶在65℃左右最具活性，在70℃以上时被钝化。
2.2脲酶抑制剂作用机理 不同的脲酶抑制剂其作用机理是不同的，主要表现为以下几种情况。
2.2.1竞争性抑制，如磷酸、磷酸盐和尿素衍生物（巯基脲、羟基脲）等，它们在反应过程中同尿素竞争结合到脲酶上去，降低了尿素与脲酶活性中心的结合几率，从而起到了降低尿素分解的作用（冯仰婕等，1994）
2.2.2使脲酶变性失活，如重金属离子同脲酶结合，使脲酶的活性中心和脲酶结构发生改变，失去了分解尿素的能力，降低了有效的脲酶浓度，从而抑制了尿素的分解（Frank等，1989）。
2.2.3夺去脲酶辅助因子Ni²+，如EDTA具有强烈络合金属离子的能力，浓度适宜时将络合镍离子，使脉酶结构发生改变失去活性，从而降低尿素的水解速度(Frank等，1989)。但有人研究认为，EDTA抑制脲酶活性的机制也属于竞争抑制类型
（冯仰婕等，1994）。
2.2.4与酶活性部分镍离子形成电子转移复合物，竞争性抑制脲酶活性（Makkar等，1981）。
2.2.5调控脲酶分子的表达，通过一定的抑制剂来阻止细菌内合成脲酶分子，使非结构性脲酶的表达受阻，有效降低脲酶浓度。Mobley等（1989）认为，对细菌脲酶存在一个控制表达的阻遏蛋白，它与乳糖操纵子的情况相似。
2.2.6 抗原和抗体的免疫反应。邹先彪等（1995）认为，对于人类解脲脲原体所产生的脲酶中的分子量为7.2x 104的亚基在血清中存在抗体，人工的单克隆抗体能抑制脲酶活性，但这种抗体不识别牛、羊源性的解脲脲原体中的纯代脲酶，也不识别Jack Bean脲酶及其他细菌种类的脲酶。
3脲酶抑制剂在畜牧生产中的应用
3.1在反刍动物中的应用脲酶抑制剂可以控制脲酶活性，提高尿素利用率。若一头奶牛饲喂150 g尿素，在瘤胃内分解放出的氨67％合成微生物蛋白质约289 g,剩余27.6 g进人肝脏合成约49.5g尿素，随尿排出体外。当用脲酶抑制剂控制脲酶活性时，可使氨的利用率提高16.7％，即多利用25 g尿素，多合成72 g瘤胃微生物蛋白质，增加25％。使尿液中尿素排泄量从49.59g减少到21.5 g，降低49.5％。脲酶抑制剂还可以节约蛋白质饲料，降低饲料成本，这有两方面意义。1)添加尿素可顶替部分价格昂贵的饼粕类蛋白质饲料，既节省了蛋白质饲料，又降低饲料成本；2）即使日粮中不含尿素，使用脲酶抑制剂同样具有增加微生物蛋白质合成量、节约蛋白质饲料的效果。分别对育肥架子牛和泌乳奶牛所进行的只添加脲酶抑制剂不添加尿素的试验结果表明。每头育肥架子牛每天喂100 g脲酶抑制剂预混料，可
减少饲料豆粕250g，每头增加43.20元的经济效益，每头奶牛每天加喂100 g脲酶抑制剂预混料（不加尿素），比对照组产奶量提高18.8％。周健民等（1999）对奶牛的试验不仅证明添加脲酶抑制剂比对照组牛提高产奶量，而且还可以减少蛋白饲料用量。
在反刍动物饲料中使用脲酶抑制剂，不仅可以提高尿素和饲料的利用率，降低成本，而且由于避免了氨中毒或氨应激，使动物保持生理平衡，健壮生长，从而还可以提高牛羊肉、奶产量。石传林、罗中爱（1999）报道，把年龄相近、体重大小基本一致的16头健康肉牛随机分为两组，试验组每头牛每日添加100g脲酶抑制剂预混料，结果表明试验组平均日增重（1.59吨）比对照组（1.34kg）提高18.7％。即使在炎热夏季持续高温高湿的情况下．仍能使投人产出比达到1: 2.7一5.4。石传林等（1998）、袁安生等（1999）对脲酶抑制剂的研究都表明，添加脲酶抑制剂可以提高尿素氮的利用效率．也可以提高瘤胃内粗饲料的消化速
度，提高了菌体蛋白的合成效率，从而起到降低饲料成本，提高生产性能的作用。
氨是畜牧业生产中来源于粪尿中最有害的气体之一，畜舍内的氨浓度过高对家畜及人都是有害的（Varel等，1999）。而在反刍动物饲料中使用脲酶抑制剂可以使环境污染程度降低51.4％。美国肉用动物研究巾心Vincent报道了脲酶抑制剂减少环境污染的另一种使用方法，即在家畜粪便中喷洒脲酶抑制剂。
3.2在单胃动物上的应用脲酶抑制剂可以防治肉仔鸡腹水症。研究表明，肉仔鸡腹水症的死
亡率与肠氨浓度有很高的相关性（Anthony等，1994: Bslog等，1994），肉仔鸡肠道内的氨是细菌脲酶水解非蛋白氮的主要产物，从而导致肠道内氨浓度的增加，使肠粘膜的更新加快，耗氧量增大而脲酶抑制剂可降低肉仔鸡肠道内脲酶活性和氨浓度，从而降低肠粘膜的更新速度，便耗氧量降低，这样就可以缓解肉仔鸡由于生长过快而造成的组织缺氧程度，从而防止腹水症的发生。张万顺等(1997)给肉鸡饲喂125mg/kg脲酶抑制剂，与对照组相比，可使腹水症的发病率和死亡率降低12.1个百分点，同时料肉比降低 0.19. Staudinger等（1993）也证明125、250mg／kg脲酶抑制剂添加组腹水症死亡率显著低于对照组。
脲酶抑制剂的使用，使非蛋白氮有了更好的利用效果，在抗应激、增产、提高饲料利用率方面有很好的应用效果。我国农业部已于1998年7月7日批准脲酶抑制剂（人工合成的乙酰氧肟酸）为新饲料添加剂。脲酶抑制剂的推广应用已被列为农业部和国家科学技术部的推广项目，成为跨世纪新技术推广的重点工程之一。 |
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