脲酶抑制剂及其在畜牧生产中的应用
中国养殖网 2007-11-27 8:37:15
脲酶又称尿素酶，其系统命名为尿素酰胺水解酶（ureaamidohydrolase），是由微生物产生的一类酶蛋白。其相对分子量为12000～13000，广泛存在于土壤、豆类籽实以及动物消化道内。当ph值6.0～8.0时活性最高，失活温度为70℃；有水存在时，脲酶能将尿素分解为氨和二氧化碳。脲酶还能与少数几种尿素的衍生物（羟基尿素和二羟基尿素）发生反应，专一性较强。
动物体内氨的来源是多方面的，主要可分为两类：一类是内源氨氮，主要是尿氮和粪氮，它们是蛋白质代谢过程中产生的氨，是正常的生理代谢产物，一般量较少，而且很快会在肝脏中被合成为尿素，并经肾脏排出体外；另一类是外源氨氮，如饲料中添加的尿素等npn产生的氨。尿素在反刍动物体内的分解速度很快，产生大量的氨不能被瘤胃微生物利用，从而极大的降低了动物对氮的利用率，也易引起氨中毒。脲酶抑制剂可通过抑制肠道的脲酶活性减缓尿素等外源氨的生成量从而达到控制动物体内氨浓度过高的目的，同时这也是控制畜禽养殖场空气污染的有效途径。脲酶抑制剂种类不同，其对脲酶的作用机制也不相同，大体分为两个途径：一是使脲酶结构发生变化，而使脲酶变性失活，此类抑制剂包括重金属盐类和多聚甲醛；二是与脲酶的活性中心相结合，使之失活，从而达到控制氨气释放的作用，这类物质包括异位酸类化合物及丝兰提取物沙皂素等。例如aha对瘤胃脲酶的抑制属于非竞争性抑制，其分子内部为羟胺结构，其活跃的氢和羟基基团与脲酶分子结构中位于金属镍附近的巯基结合，使巯基氧化成二硫桥（-s-s-），使脲酶的活性降低。但这种抑制是可逆的，这就保证尿素在瘤胃中被脲酶作用水解，缓慢释放氨以满足瘤胃微生物增殖对氮的需要。
3.1节约蛋白质饲料，降低饲料成本
这包括两方面的含义：第一，添加尿素可代替部分价格较贵的饼粕类蛋白质饲料，节约了蛋白质饲料，降低饲料成本。脲酶抑制剂的使用可提高尿素的利用率。饲料中添加皂甙可降低瘤胃nh3浓度，提高nh3利用率和微生物蛋白合成量[2]。hristov等报道，沙皂素可增加菌体生成量，减少气体产生量，提高饲料转化率[3]。左福元等研究表明，脲酶抑制剂减缓了山羊瘤胃内氨的释放速度，提高了氨的利用率，尿素氮可取代山羊精料补充料中的总氮量的47%。周建民采用人工瘤胃的方法对脲酶抑制剂的作用进行研究，若一头奶牛饲喂150g尿素，其中67%的尿素用来合成微生物蛋白，剩余的氨进入肝脏合成约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%，即可多利用25g氨,使尿液中尿素排泄量从49.5g减少到24.5g,降低50.5%[4]。第二，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。这是因为约80%的蛋白质在瘤胃内降解成氨，同样也受脲酶催化，而瘤胃微生物利用氨的速度相对较慢，导致两种速度不协调而使大量氨不能被微生物利用造成氮源浪费。脲酶抑制剂的添加降低了氨的释放速度，更多的氨可以与糖代谢产物酮酸相结合，组成合成微生物蛋白所需的各种氨基酸，从而使得整个饲料的消化吸收利用率得以提高。另一方面，饼粕类蛋白质在瘤胃内的降解率常在70%以上，降解后产生的氨约有80%被转化成微生物蛋白质，其余20%则在肝脏内合成内源尿素，脲酶抑制剂可提高这部分内源尿氮的利用率，增加微生物蛋白质合成量。
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