脲酶抑制剂在反刍动物中的应用，本文主要内容关键词为：反刍动物论文,酶抑制剂论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
１ 前言
反刍动物体内的瘤胃微生物可以利用非蛋白氮（ｎｏｎｐｒｏｔｅｉｎｎｉｔｒｏｇｅｎ，ＮＰＮ）作为氮源合成菌体蛋白质被动物利用。其中尿素是反刍动物最常用的ＮＰＮ氮源。尿素被瘤胃微生物产生的脲酶水解为氨和二氧化碳。瘤胃微生物可以利用尿素分解释放的氨和饲料中碳水化合物的分解产物结合形成氨基酸，进而合成微生物蛋白。在这个转化过程中，关键是尿素分解氨的速度要与瘤胃微生物利用氨的速度保持同步。如果尿素分解速度过大，大量未利用的氨在体内蓄积就会造成牛、羊氨中毒。事实上，脲酶分解尿素产生氨的速度是瘤胃微生物利用氨的速度的４倍。因此，降低脲酶活性，控制尿素分解速度，是避免反刍动物氨中毒和提高尿素利用率的重要措施。在众多尿素缓释技术中，脲酶抑制剂是一种具有良好应用前景的技术。
２ 脲酶抑制剂的种类
脲酶抑制剂的种类很多，按抑制作用的性质可分为竞争性和非竞争性抑制两种。目前所发现的瘤胃脲酶抑制剂绝大多数属于非竞争性抑制剂。
目前认为比较有效的脲酶抑制剂有：①重金属离子，如：钴、铜、锌、铁、镁和钡的二价离子对脲酶有抑制作用，其中以Ｍｎ２＋和Ｂａ２＋的效果最好。②金属络合剂，如ＥＤＴＡ。③有机化合物，如氧肟酸类化合物、苯磷酸二酰胺、天然的丝兰提取物沙皂素、尿素类似物和醌类化合物等。
３ 脲酶抑制剂的作用机理
脲酶抑制剂抑制脲酶的活性主要是通过两个途径：一是使脲酶结构发生变化，从而使脲酶变性失活。二是与脲酶的活性中心接合，使之失活，从而达到控制氨气释放的作用。脲酶抑制刑的种类不同，其对脲酶抑制作用的机理也不尽相同。在动物生产中，脲酶抑制剂抑制瘤胃微生物脲酶活性的方式大致有以下几种形式：
３．１ 金属离子
金属离子对脲酶的抑制作用，其机制到目前还没有确定的理论，相关报道也不尽相同。据左福元等（１９９４）报道金属离子是通过使脲酶结构发生变化，从而使脲酶变性失活，以达到降低脲酶分解尿素释放氨气的速度的目的。
３．２ 金属络合剂
金属络合剂对脲酶的作用机制可能是强络合剂夺取了脲酶分子结构中与其活性密切相关的Ｎｉ离子，从而使脲酶活性下降，降低对尿素的分解速度。
３．３ 有机化合物
有机化合物为最具有应用价值的种类，但是因为其种类繁多，各种化合物对于脲酶的抑制机理也不尽相同。目前认为氧肟酸类化合物（特别是乙酰氧肟酸）是脲酶最有效的抑制剂。于炎湖等（２００３）报道了氧肟酸类物质乙酰氧肟酸的作用机制如下：
乙酰氧肟酸（ａｃｅｔｏｈｙｄｒｏｘａｍｉｃａｃｉｄ，ＡＨＡ）的化学名称是Ｎ－羟基乙酰胺，分子式为Ｈ３－ＣＯ－ＮＨＯＨ，分子量为６３。乙酰氧肟酸分子内具有羟胺结构（－ＮＨＯＨ），其活跃的氢和羟基基团与脲酶分子结构中邻近金属镍（Ｎｉ）的巯基（－ＳＨ）结合，形成脲酶抑制剂－脲酶二元复合物，结果使脲酶的活性受到限制。但是，由于脲酶抑制剂不是结合在脲酶活性中心的结合基团上，而是结合在脲酶活性中心的催化基团上，因此脲酶抑制剂－脲酶二元复合物并不排斥脲酶与底物（即尿素）的结合，只是能阻止脲酶的催化作用。可见，乙酰氧肟酸脲酶抑制剂对脲酶产生的抑制作用属于非竞争性抑制作用，即抑制剂不影响脲酶与底物（尿素）的结合，不改变脲酶的米氏常数（Ｋｍ）（即不改变酶与底物的亲和力），只是降低了脲酶催化底物的反应速度。从而可以保证尿素（外源尿素和内源尿素）能被脲酶缓慢水解释放出氨氮供瘤胃微生物合成菌体蛋白。
４ 脲酶抑制剂的应用
由于脲酶抑制剂在控制氨浓度方面的突出作用，在畜牧业发达的国家已经得到较广泛的应用。我国在２０世纪９０年代才开始脲酶抑制剂在反刍动物上的应用性研究，并取得了较好的成果。
４．１ 在奶牛中的应用
由于脲酶抑制剂可以抑制瘤胃中脲酶的活性，减缓瘤胃中尿素的分解速度，使氨的释放速度与瘤胃微生物利用氨的速度保持同步和相对平衡，提高瘤胃微生物对氨氮的利用效率，增加微生物蛋白的合成量，因此可以提高奶牛的产奶性能。
周建民（１９９９）报道，在奶牛日粮中添加浓度为２５ｐｐｍ的脲酶抑制剂，可使尿素的分解速度降低５６％，粗蛋白利用率提高１６．７％，微生物蛋白合成量提高２５％，产奶量提高１６．７％。减少环境氨污染５１．４％。
此外，黄跟新等（１９９８）、沈巧林（１９９９）、傅丹红（２００１）、石传林（２００２）等相继报道了饲喂添加了脲酶抑制剂的预混料可以显著提高泌乳奶牛的产奶量。
４．２ 在肉牛中的应用
对肉牛来说，脲酶抑制剂对其生产性能的改善主要表现在可以提高肉牛的日增重。
吕风叁等（２００１）报道，给肉牛饲喂含有脲酶抑制剂的预混料，在６０天的试验期间，试验组平均日增重１．５８Ｋｇ，对照组为１．１６Ｋｇ，试验组比对照组日增重提高３６．２％，经检验，两组差异极显著（Ｐ＜０．０１），说明饲喂脲酶抑制剂对促进肉牛生长有明显效果。此外，王淑兰、刘玉秀（２０００）、石传林、罗中爱（２０００）、叶玉忠等（２０００）等也报道了脲酶
抑制剂对肉牛增重的显著效果。
４．３ 在其它动物中的应用
脲酶抑制剂在奶牛和肉牛中的应用取得了显著的效果，除此之外，脲酶抑制剂还被应用于其它反刍动物，也取得了很好的应用效果。
李华芬、余永斌（２００２）报道用脲酶抑制剂精料补充料饲喂泌乳奶山羊，不仅能促进奶山羊多产奶、多增重，而且对提高饲料报酬等有明显效果。
尹辉、丁建丰（２００１）报道在绵羊饲料中添加脲酶抑制剂可调节瘤胃生物代谢，促进蛋白合成，提高纤维素消化率，降低成本，无论对增重、产毛都有显著提高。
５ 小结
总之，使用脲酶抑制剂可以抑制瘤胃中脲酶的活性，减缓瘤胃内尿素的分解速度，从而使ＮＨ３的释放速度与能量及其它养分在数量、比例及释放速度上保持同步与匹配，提高反自动物对氨的利用率，增加菌体蛋白的合成，达到节约蛋白质、降低饲养成本的目的。脲酶抑制剂作为一种新型的饲料添加剂在国外的应用已经比较广泛。但是我国在这方面的研究与应用都起步较晚，对脲酶抑制剂的应用还不是很广泛，对脲酶抑制剂的研究也比较肤浅，对脲酶抑制剂的作用机理也不太明了，有很多相关问题，如：对动物是否有不良影响、其是否安全可靠、最适添加量等还有待于进一步的研究。同时还应该进一步研制和筛选更多更有效的脲酶抑制剂，以期在提高反刍动物的生产力反面发挥更大作用。
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