脲酶抑制剂的作用机理及以脲酶抑剂为核心的佳农预混料的应用 1前言 以饼类饲料或尿素为主要氮源饲喂奶牛时，粗蛋白质在瘤胃内的降解率可达到70%以上，降解后产生的氨远远超过了瘤胃微生物的利用能力，不仅造成蛋白质资源的浪费，限制了奶牛的生产水平，严重时还会导致奶牛氨应激或氨中毒。瘤胃微生物脉酶活性高低是决定瘤胃内氨浓度的关键因素，所以研究控制瘤胃脉酶活性的抑制剂是目前国际上反刍动物营养研究的热点。美国Walkeir(1994, 1996)系统研究了脲酶抑制剂的应用，用125ppm的脲酶抑制剂使氨浓度降低了49.4%,明显提高了饲料利用效率。蛋白质饲料不足和降解速度是限制我国奶牛生产水平的重要因素，因此更有必要研究应用脲酶抑制剂新技术，提高奶牛对氨的利用效率，达勤降低饲成本、改善牛群健康和充分发挥奶牛遗传潜力的目标。 2脲酶抑制剂提高瘤胃微生物蛋白质合成量的研究 用带有8个发酵罐的瘤胃持续发酵装置，按主加启和冯仰廉的方法进行接种和操作，每千克日粮干物质25毫克添加脲酶抑制剂。测定发酵不同天数的氨浓度，用32P同位素法测定微生物蛋白质的合成量。研究结果表明脲酶抑制剂使尿素分解速度降低56.8% (P<0.01）（表1），粗蛋白利用效率提高16.7% (P<0.01)（表2）。 表1脲酶抑制剂对尿素分解的抑制效果（NH3-N, mg/100ml） 表2脲酶抑制剂对瘤胃微生物蛋白质合成量的影响（32P,cpm） 3脲酶抑制剂对不同氮源日粮的调控机理 对我国主要的植物蛋白质饲料的降解率测定表明，菜籽饼、棉籽饼和大豆饼在瘤胃内48小时的降解率分别为90.31%, 84.60%和94.05%（王加启和冯仰廉，1996）。按降解率平均为80%计算，假设一头奶牛每天进食一千克饲料蛋白质，则有800克蛋白质在瘤胃内被降解成氨，其中80%被转化为微生物蛋白质：约640克，20%在肝脏内食成内源尿素，约56克（（1000-640) /6.25/0.46)，尿素氮转化为瘤胃微生物蛋白质的效率为67%王加启和冯仰廉，1996)，即37.5克尿素转化为108克微生物蛋白质，其余18.5克尿素随尿排出体外。使用脲酶抑制剂后，可以提高尿素氮利用效率16.7%，即增加27克瘤胃微生物蛋白质，使尿中尿素的排除量从18.5克减少到9克，降低51.4%（图1）。这表明“即使日粮内不含尿素，由于内源尿素循环，奶牛的瘤胃内仍含有56克内源尿素，此时用“脲酶抑制剂控制脲酶的活性，能够增加瘤胃微生物蛋白质合成量25％，提高产奶量，避免氨应激，减少氨对环境的污染程度51.4%。
3. 2当日粮内含有尿素时 按一头奶牛每天饲喂150克尿素计算（占日粮DM的0.9％），进入瘤胃后在脲酶的催化下分解为氨，67％的氨合成微生物蛋白质，约289克（150 ×0.46 0×0.67 × 6.25），剩余27.6克氨进入肝脏合成约49.5克尿素随尿液排除体外。当用脲酶抑制剂控制脲酶的活性时，可使氨的利用效率提高16.7%，即多利用25克尿素，多合成72克瘤胃微生物蛋白质，增加25%,使尿液中尿素排泄量从49.5克减少到24.5克，降低了49.5%。可见，当日粮中含有尿素时，脲酶抑制剂能够提高微生物蛋白质合成量25%,减少尿氮排出量49.5%，从而起到降低饲料成本、提高产奶量和减少环境污染的重要作用。 4．脲酶抑制剂提高瘤胃内粗饲料的消化速度 奶牛采食饲料后，蛋白质在瘤胃内的降解速度十分迅速，在2－4小时内瘤胃内的氨浓度就达到高峰，6-8小时又迅速降低。这种爆发式的释放模式导致了NH3的利用效率低，容易发生NH3中毒或应激（图3）。而饲料在瘤胃内消化时，需要的最佳氨浓度为20mg/100m1左右。由于微生物对粗饲料的附着需要时间，往往在采食6小时后才开始消化，这时瘤胃内的氨浓度已经低于最佳值，因此，氨的这种爆发式释放模式不利于粗饲料的消化。 5．添加剂中脲酶抑制剂的筛选 5.1 试验牛只 试验选择了40头平均胎次为2.1胎,泌乳月为四4.3个月的成牛荷斯坦牛，按胎次和泌乳月相近似的原则分为4组，每组10，如表3。 表3奶牛分组和其胎次、泌乳月份 5.2试验设计 用分组设计方法,一组为对照组，二组、三组和四组每天每头牛分别喂20、25、60ppm脲抑制剂，分早晚两次拦入精料中饲喂。预饲期5天，正式试验期30天。4组牛的日粮配方和饲养管理相同，同组牛同槽饲喂，日喂3次，挤奶3次，自由饮水。 5.3结果与讨论 5.3.1脲酶抑制剂的适度浓度 表4显示了不同脲酶抑制剂对奶牛产奶量的影响,结果表明,添加20ppm时使产奶量增加11.6%，添加25ppm提高16.7%，达到了最佳产奶效果，当再增加至30ppm时，则不能进一步提高产奶量，且有减少增产幅度的趋势。故以25ppm的浓度其增产牛奶效果最佳。 微量元素添加剂、脲酶抑制剂添加剂和腐植酸钠添加剂分别提高产奶量9.4%、16.1％和7.6%；微量元素与腐植酸钠添加剂的效果相同，两者无加性效应，腐植酸钠对瘤胃代谢无调控作用。这三种添加剂以脲酶抑制剂型添加剂效果最好。三种添加剂的投入产出比分别为1: 5.1, 1: 7.2, 1: 2.2，仍然以脲酶抑制剂型添加剂经济效益最好。 7中试推广的效果 1995-1997年3年期间该产品在内蒙和黑龙江省奶牛集中地区进行了大面积推广中试应用，前后共计推广中试了20余个有较完整数据的场，现将其结果汇总如下（见表8）。 表6脲酶抑制剂添加剂用于奶牛中试的效果单位：千克 从表6得知，脲酶抑制剂添加剂在中试期间，中试组和对照组应用牛头数分别为251和252头，试验期为36.7天，全部中试牛加权平均产奶量水平分别为20.10和17.36千克，平均增奶2.63千克/日.头,增幅15.15%。且其中据3个场36头的实验统计，中试组平均乳脂率为3.34%，对照组为3.32%，表明产奶量提高后，牛奶也稍有改善。投入产出比为1：3.07，经济效益明显。 8．以脲酶抑制剂为核心的佳农牌预混料对泌乳牛抗激的效果 1998年6月5日到8月5日，用添加了脲酶抑制剂的佳农牌奶牛预混料在上海市浦东唐镇奶牛场进行了泌乳牛抗热应激的试验，试验选择了健康的泌乳牛20头，按胎次、泌乳月份、产奶量配对随机分为试验组和对照组，每组试验牛各10头（见表7）。 表7试验牛基本情况 两组牛的日粮一致，为精料占51.5%，粗料占40.0%，其它饲料(棉籽、甜菜渣、薯干)占8.5%。两组牛的日粮为：干物质进食量均为16.67千克，产奶净能为1.724Mcal/kgDM，粗蛋白为16.4%，Ca%、P％、CF％分别为1.45%、0.55%和15.45%。 试验共进行了62天，正值上海地区最热季节，但试验牛进食正常，排粪正常，无任何异常情况发生，且其产奶量，从表8得知，试验组的奶量下降幅度较小、因此每日每头牛比对照组多产奶2.96千克标准乳，增幅为16.13％。这是由于试验组的乳脂率在试验期间为3.14%，明显高于对照组的2.85％和试验组试前乳脂2.84％的结果。进一步表明了脲酶抑制剂对牛只在夏季高温高湿季节，仍能调控瘤胃微生物合成菌体蛋白质的效率，并可提高纤维分解菌消化粗纤维的能力，因而保持了泌乳母牛对热应激的抵御能力。 表8脲酶抑制剂对奶牛抗热应激的效果 9．脲酶抑制剂型添加剂与国内外奶牛饲料添加剂效果的比较 近四十年余年来大陆奶牛业生产与反刍动物营养研究中，有约近20余种余奶牛饲料添加剂，但已经报道其效果的仅十余种，国外我们找到两种，现将生产中已经用过，并公开报道的11种归纳于表9。 表9资料显示，大陆奶牛业生产中已经应用的饲料添加剂，均为营养型的或为瘤胃机能调控型添加剂，可以说均为生态型的，但从表9资料分析，还是以脲酶抑制剂型添加剂，效果排在最前列，其增产牛奶幅度为每日每头牛2－5kg（10％－20.8%），大群平均增产为2.63 kg(251,252头)平均增幅为15.40%。从表9排队顺序，酵素1号虽排第二，但其为报纸新闻宣传产品性能资料，未见正式的科研报道，似乎缺少科学依据。其中大多数添加剂没有象脲酶抑制剂那样在全国各地进行验证或推广，提高产奶量均在10％之内。因此，总结国内外数十年对奶牛饲料添加剂研究和应用的资料，从作用机理的清楚性、应用效果的稳定性和经济社会效率，减轻氨应激，充分发挥奶牛生产水平，降低成本，保证牛群的健康和减少环境污染，值得在全国实施产业化，尽快推广应用。 表9近四十余年来国内外奶牛添加剂应用效果的比较 |
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