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脲酶抑制剂在反刍动物生产中的应用

2010-7-28 21:10| 发布者: | 查看: 1637| 评论: 0|原作者: 徐 明1 姚军虎1 扬 井2|来自: 饲料博览

摘要: 徐 明1 姚军虎1 扬 井2 (1.西北农林科技大学,陕西杨凌712100;2陕西省饲料厂,陕西杨凌712100) 中图分类号:S816.l文献标识码: B文章编号: 1004-0084(2003)06-0031-02尿素进入瘤胃后很快被脲酶分解为NH3 ...

徐  明1 姚军虎1 扬  井2

(1.西北农林科技大学,陕西杨凌712100;2陕西省饲料厂,陕西杨凌712100)

     中图分类号:S816.l文献标识码: B文章编号: 1004-0084(2003)06-0031-02

尿素进入瘤胃后很快被脲酶分解为NH3和CO2,分解速度是微生物利用速度的4倍(Bloomfield,1960),这样就造成尿素氮利用率低,有时甚至引起动物氨中毒。脲酶抑制剂可抑制脲酶活性,提高尿素氮利用率。

1  利用机理

尿素进入瘤胃后9min即可分解(刘乾等,2001),0.5h时NH。浓度达到高峰,3h时可全部分解完(何武顺等,1999)。瘤胃NH3浓度达到高峰就是NH3释放速度大于利用速度,此时,过多的NH3经瘤胃壁吸收入血,在肝脏合成尿素。一部分尿素经肾脏排出体外,造成氮的浪费,瘤胃NH3浓度过高会引起动物氨应激甚至氨中毒。

脲酶抑制剂可使脲酶结构发生变化或与其活性中;已结合,从而抑制脲酶活性(孙得发等,2000)。周健民等(1998)体外试验表明,25mg/kg脲酶抑制剂可抑制脲酶活性56.8%,提高微生物蛋白质合成量16.7%。日粮中添加脲酶抑制剂可降低瘤胃NH3浓度(左福元等,1995;周健民等,1999;Ludden等,2000),不影响干物质、有机物、蛋白及纤维素消化率(Mahher等,1981;左福元等,1995;张倩等,1997;Ludden等,2000)。Shimba-gashi(1988)报道,日粮中添加 5mg/kg辛酸氧肟酸不影响挥发性脂肪酸、氨基酸代谢。Ludden等(2000)经体内外试验发现,N一丁基硫代磷酸三胺降低乙酸产量及乙酸丙酸比例,降低体内及体外48h总挥发性脂肪酸产量,不影响体外6h总挥发性脂肪酸产量。脲酶抑制剂不影响瘤胃pH(左福元等,1996;Ludden等, 2000)。

2脲酶抑制剂种类

2.1  重金属盐类

重合属离子可改变脲酶结构,有效抑制其活性。这些离子包括Co2+、Cu2+、Fe2+、Mg2+、Ba2+、Mn2+、Ag2+、Hg2+.其中Mn2+和Ba2+效果最好。但这些离子也同时抑制其它酶活性,限制其在反刍生产中的应用。

2.2氧肟酸类化合物

常用的氧肟酸类化合物有乙酸氧肟酸(Acetohydroxamic acid, AHA)和辛酸氧肟酸(Coprylohydroxamic acid, CHA)。 AHA可与脲酶牢固结合,使其失去活性(Makkar等,1981)。体外试验表明,AHA浓度为5x10-5mol/L可使脲酶活性下降 50%(Cook,1976;  Makker等,1981),1×10-3mol/L时下降74%(Makker等, 1981), 1×10-2mol/L时下降95%(徐志伟等,1996)。CHA也可有效抑制脲酶活性(Kahher等,1981;Shin-bnyashi,1988;王加启,1994)。国内外都已经有工业化合成AHA成熟技术,我国允许AHA应用于

反刍动物生产中。

2.3二胺、三胺类化合物

这类物质化学结构与尿素相似,可竞争性的抑制减酶活性,降低尿素水解速度(Mackie等,1988)。常用的有N一丁基硫代磷酸三胺(N一(n-batyl)thiophosphotic tiamide, NBPT),环己磷酸三胺(Cyto-hexylphosphorictyiamide,CHPT),苯基磷酰二胺(Phenyl phosphordiamidate,  PPDA)。 Ludden等(2000)在 50mL试管内加入 6.5mg、13mg、26mg、 52mg NBPT,发现豚酶活性与 NBPT用量呈高度线性负相关。其中,26mg组脲酶活性下降46.7%,52mg组下降64.4%。这些物质都已成功用于抑制土壤脲酶活性,用于反刍动物瘤胃脲酶抑制剂的研究正在进行中。

2.4  丝兰提取物

丝兰提取物(Yucca shidigero extract, YSE)也称为天然类固醇萨洒皂角青。YSE中富含皂角苷基(Sapomin fraction)和糖基(Glycofraction)(Wallac。等,1994)。皂角苷可抑制瘤胃纤毛虫和革兰氏阳性菌生长和繁殖,提高革兰阴性菌比例和活性(Wallace等,1994),降低蛋白瘤胃降解率(Valde。等,1986;Wallace等,1994; Hristor等, 1999)。YSE中的糖基可与NH3结合( Wallace等,1994),瘤胃NH3浓度很高时,少量的YSE就可结合大量NH3; NH浓度低时,又可缓慢释放出NH3(Wilson等,1998)。饲料中添加 YSE可降低瘤胃 NH3浓度,提高NH3利用率和微生物蛋白合成量(Wallace等,1994;Hristor等, 1999)。 YSE非脲酶抑制剂并不直接抑制脲酶活性,但鉴于YSE可降低粗蛋白降解速度和稳定瘤胃NH3浓度,所以将其与豚酶抑制剂一并讨论。我国已经允许此类物质作为反刍动物添加剂。

2.5   其它

脲酶分子中有7个或8个巯基对其活性具有重要意义(Mahadevan,1976)。氢醌可将腺酶中的巯基氧化,降低脲酶活性,但此过程是可逆的。2.5~5.0mg/kg氢醌可抑制脲酶活性40%~74%,脲酶活性与氢醌浓度呈负相关(赵晓燕,1991;汤树德等,1993)。张永根等(2002)报道,在绵羊瘤胃内每日灌注50mg氢醌使脲酶活性降低64 8%,纤维素酶活性提高28.3%,蛋白水解酶、总脱氢酶活性和瘤胃细菌总数不受影响。氢醌已成功用作土壤脲酶抑制剂。Cook(1976)体外试验发现,0.002%磺胺和 2.5×10-5mol/L溴化乙锭(Ethidium Bromide)均能使脲酶完全失活,Makkar等(1980)报道,一种瓜类提取物(Cucumismel)可有效抑制脲酶活性,2.4×10-5mol/L可抑制脲酶活性 50%,3.6×10-5mol/L可抑制近75%。另有报道,苯醌(张永根,2000)、2,5-H氯硝基苯(马宝全等,1997)、甲醛( Sechenko,1987)、多聚甲醛(孙得发等,2000)、腐植酸(张清等,1997)也可抑制脲酶活性。

3使用技术

饲料中添加 AHA可有效抑制脲酶活性,提高做生物蛋白合成量,提高动物生产性能6.7%~16.45%。AHA一般推荐量为:奶牛、育肥牛25mg/kg,肉羊30mg/kg(张倩,1998;周健民等,1999。AHA与四硼酸钠同时使用效果更好(王加启,1994)。国内已经有AHA产品应用于实际生产中。使用AHA产品可提高动物生产性能,并可抗热应激,也可促进幼龄反刍动物发育。

Ludden等(2000)在含尿素的育肥羔羊日粮中添加 0.125~4g/d NBPT,试验开始时,NBPT可有效抑制豚酶活性,随天数增加抑制作用减弱。表明NBPT在短期内有效,但长期使用瘤胃微生物可适应NBPT。实际生产中,NBPT的应用还需要进一步研究。

日粮中添加 YSE可降低蛋白降解率和瘤胃NH3浓度,提高酸性洗涤纤维、有机物。淀粉的痛胃消化率(Goetsch等,1979,1985; Valdez等,1986;WU等,1994)和丙酸产量限等,1994),提高动物生产性能(Goodall等,1981,1982)。粗蛋白水平低时效果更好(Grobner等,1982)。牛日粮中YSE添加水平为20~60g/d(Wallace等,1994; Hrister等, 1999)。有些试验(Wu等,1994;Wilson等,1998)添加 YSE效果不明显,可能与添加量较小有关。

张永根(2000)报道,奶牛日粮中添加 20mg/kg苯酸可提高奶产量1.85kg/d。左福元等(1996)报道,等能等氮条件下,山羊尿素日粮中添加一种占尿素6%~7%的脲酶抑制剂,可取得与豆饼日粮组相同的生产性能。

高产动物日粮中也可添加脲酶抑制剂,抑制内源尿素分解,提高动物生产性能,其机理仍需进一步研究。幼龄反刍动物在补饲干草后几天,瘤胃内脲酶活性出现高峰,随后缓慢下降,断奶后基本维持不变(Cook 1976)。因此,幼龄反刍动物在饲喂含NPN高的饲料,如青绿饲料、青贮饲料时,使用脲酶抑制剂也有一定的效果。青年动物使用尿素加脲酶抑制剂效果优于老年动物。

4  研究展望

国内使用AHA较多,但AHA有许多负面作用刚ahher等,1980)。国外普遍使用YSE,我国也应针对性地进行此方面的实用性研究。今后需探寻和筛选一种能有效抑制脲酶活性,而又不影响其它有益酶活性,对动物无毒副作用的腥酶抑制剂。并研究特定脲酶抑制剂在各种动物和各种日粮情况下的最佳剂量。在不同蛋白降解率和降解速度的尿素日粮中,脲酶抑制剂的添加量以保证瘤胃NH3处于最佳浓度为宜。


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