高效尿素添加剂的研究与应用

中国畜牧兽医2007年第34卷第2期添加剂与饲料17.高效尿素添加剂的研究与应用李华慧(广西柳州畜牧兽医学校柳州545003 )摘要高效尿素添加剂的研究是缓和蛋白质饲料短缺、提高尿素利用率的重要途径。作者介绍了高效尿素添加剂的种类、研究状况及其在畜牧生产中的主要应用并提出高效尿素添加剂研发的意义和今后的主要研究方向。关键词尿素添加剂研究;应用中图分类号S816.79文献标识码:B文章编号:1671-7236( 2007 )02-0017-04蛋白质饲料资源短缺是世界各国饲料工业发展( 1949 )将°N标记尿素胶囊喂给绵羊并在4 d后的中一个突出难题。为了缓解蛋白质饲料不足和人们试验动物血液、肝脏及肾脏中发现了有IN参与合对动物蛋白质需求不断增长的矛盾,国内外学者进成的蛋白质。这-结果证实了反刍动物可以利用非行了大量的卓有成效的工作积极研究和开发蛋白蛋白氮的事实。芬兰诺贝尔奖获得者A. 1费塔南博质饲料资源。反刍动物由于其瘤胃能同时利用饲料土1958 )在无蛋白质饲料的条件下,利用少量的铵蛋白质和非蛋白氮。尿素因其具有成本低、来源广、盐和尿素作为唯-的氮源,饲养奶牛获得成功。饲喂方法简单等优点,所以是世界范围内应用最广Vitjen(1969)用尿素作为日粮的唯-氮源饲喂肉的非蛋白氮饲料产品之一。牛发现肉牛的生长与繁殖同饲喂以天然蛋白质饲1尿素理化特性及在 反刍动物生产中的应用料为氮源的日粮相比无明显差异。20世纪70、80尿素结构式为NH2-C0-NH2 ,为白色粉状或颗年代以来逐渐建立和完善了瘤胃微生物利用非蛋粒结晶纯尿素含氮46%以上,蛋白质当量292%,白氮的机制反刍动物瘤胃氮平衡和蛋白质新体系饲用尿素蛋白质当量为262% ~281%。易溶于极逐渐建立。这些理论的建立和完善推动了非蛋白氮性溶液,因此遇水即溶解溶解后的尿素迅速释放出利用技术的深入研究。从此,尿素在反刍家畜上的NH,和CO2。应用逐渐广泛起来。早在19世纪中叶人们开始了反刍动物利用非.目前在畜牧业发达的国家用尿素作为反刍动物蛋白氮理论和实践的探索20世纪30~40年代的的蛋白质补充料的研究和应用进展较快。在1990年研究( Barlett ,1938 ;Hart ,1939 ;Work ,1939 )结果证饲用尿素量超过170万t而且,每年以较快速度递明尿素可代替30%以下的日粮蛋白质,且尿素的利增可见其应用潜力之巨大。我国于20世纪60年代用受到日粮中天然蛋白质水平的影响。Watson 等开始将尿素直接加入饲料中饲喂。但由于反刍动物利用尿素过程中存在着氨应激、氨中毒以及氨的释收稿日期2006-07-16作者简介:李华慧( 1969- )女广西人,本科研究方向:动物放速度不平衡等问题严重影响尿素的利用率。大量营养。研究结果表明使用尿素作为氮源的主要问题是尿素Abstract :To study efct of cysteamine on the feed digestion of silver foxes ,106( 53δ +53 吊)of two-month-old healthy silver fo-xes were selected. Among them ,96( 48古+48早) foxes were randomly selected for the test group ,and the other 10(5δ +58 ) indi-viduals were for the control group. Experiment design of factor analysis ,a multiple factor design ,was adopted ,in which two factors wererepeated in experiments. Different amount of cysteamine( 40 mg ,70 mg , 100 mx ner ko nf hndv weicht ) were added respectively at 4 dif-ferent time intervals(3 ,5 ,7 and 9 d). To eliminate infuence of time interMH中国煤化工12 days( from August 18 toAugust 29 in 2004 ). Results showed that the best one was the combination ofCNMHGadedevery5days,whichap-parent digestibility of the dry matter and the crude protein by 16. 19% ( P<0.01 ) and 15. 97%( P <0.01 ) respetively compared withthose of the control group. The dry matter intake of the test group was lower than that of the control group , and dry matter intake of indi-viduals of the combination of 70 mg/kg BW of cysteamine added every 5 d reduced by 4. 65%( P<0.01 ). .Key wyri数据canine ;silver fox ;apparent digestibility of the crude protein ; apparent digestibility of the dry matter添加剂与饲料中国畜牧兽医2007年第34卷第2期在瘤胃内水解速度较快与大量的能量饲料发酵速度异极显著( P<0. 01 ) ,说明饲喂乙酰氧胯酸对肉牛不同步;使得部分尿素在没被合成微生物蛋白利用之增重效果明显。我国已批准乙酰氧胯酸作为饲料添前,已被瘤胃吸收代谢排出体外瘤胃微生物利用氮加剂使用化学合成法制得的乙酰氧胯酸是一种白合成蛋白质的速度,只相当于尿素分解速度的0.25色固体物质熔点89~92C水溶液呈微弱酸性易倍因而利用率不高且易引起中毒。吸潮、遇光易变色易溶于水、乙醇、乙醚等,乙酰氧因此如何减缓尿素在瘤胃中的分解速度提高胯酸用载体均无毒、无副作用符合食品和饲料安全其生物学利用率成为人们关注的热点。目前采用高要求。效尿素添加剂是调整反刍动物瘤胃氨浓度平衡提乙酰氧胯酸作为脲酶抑制剂使用的推荐量一般高尿素利用效率的有效解决办法。为奶牛、肉牛25 mg/kg ,肉羊30 mg/kg。按照对不2添加脲酶抑制剂同反刍动物的用量将乙酰氧胯酸用载体均匀稀释,2.1脲酶对 尿素的分解作用脲酶 又称为尿素酶,可配制成预混料、浓缩料或配合饲料然后使用。完整名称为尿素氨基水解酶。其不但对尿素具有极2.3.2丝兰植物提取物丝兰植物提取物(yucca高的分解能力而且对一些尿素衍生物也具有分解shidigero extract ,YSE )是目前认可的用于预防尿素能力,只是分解速度相对较低。脲酶在有水的情况中毒的物质。YSE 在瘤胃中能降低尿素释放氨速度下将尿素分解为氨和二氧化碳。的原因是其结构中含有活性苷键和糖基。-方面皂2.2脲酶抑制剂的作用脲酶抑制剂是降低脲酶角苷可抑制瘤胃纤毛虫和革兰氏阳性菌的繁殖,另活性的专用物质,可抑制反刍动物瘤胃微生物脲酶-方面糖基可与释放出的氨结合。Alexander等活性减慢氨氮释放速度使瘤胃微生物有平衡的氨( 1999 )用6头海福特牛采用3 x3拉丁方试验设氮供应从而提高反刍动物对氨的利用率避免氨中计在每日8: 00 饲喂0、20、60g3个水平的丝兰皂毒增加微生物蛋白质的合成量使反刍动物对氨的苷饲喂后的0、2、4、6h取瘤胃内容物进行分析。其利用率提高降低日粮中蛋白质水平节约蛋白质饲中葡萄糖、游离氨基酸和肽的含量不受影响饲喂后料的同时增加了肉、奶的产量。脲酶抑制剂既降低2 h瘤胃NH;浓度明显降低( P<0.05 )。YSE的这了饲养成本，又增加了经济效益是反刍动物- -种理-作用特点既降低了瘤胃蛋白质的降解速度,又减想的饲料添加剂。不同类型的脲酶抑制剂其抑制脲少了氨向血液中的扩散。酶的机制是不同的,脲酶抑制剂的作用机制主要表Mader等( 1987 )给阉牛饲喂尿素的同时,喂 以现为以下几种情况:①竞争性抑制,如磷酸、磷酸盐120~150mg/d.头YSE与对照组比较前28d平.和尿素衍生物等,它们在反应过程中同尿素竞争结均日增重上升20%( P<0.05 )。Hussian 等( 1993 )合到脲酶上降低了尿素与脲酶活性中心的结合几.在饲喂阀牛的3种日粮(豆粕-粒饲料型、尿素粗饲率，从而起到降低尿素分解的作用。②使脲酶变性料型、大麦-粗饲料型)中各添加250 mg/kg YSE结失活如重金属离子Ag*和Hg2+同脲酶结合,使脲果表明:与各自空白组比,尿素与YSE组平均日增酶结构发生改变而失去分解尿素的能力降低了脲重上升116%( P<0.01 )大麦组平均日增重有下降酶浓度，从而抑制了尿素分解。③利用苯磷酰胺类趋势。3种日粮相比来看,尿素与YSE协作效果优化合物和脲酶形成新的化学键,使脲酶失去活性。于豆粕与YSE协作效果。Mirza 等( 2001 )在瘤牛糖④通过-定的抑制剂来阻止瘤胃细菌合成脲酶分蜜一尿素型日粮中添加0.05%YSE,与对照组相子使表达脲酶的基因受阻有效降低脲酶浓度。比平均日增重增加4.7%每千克代谢体重采食量2.3脲酶 抑制剂的种类与应用下降39.5%( P<0.05 )，,处理组( 5头)每天少消耗2.3. 1乙酰 氧胯酸乙酰 氧胯酸( acetohydroxamie515 g糖蜜( P<0. 05 )经济效益有所提高。acidAHA)是目前认为最有效的一种脲酶抑制剂,2.3.中国煤化工活性有关的金属离子国内外已有工业化合成乙酰氧胯酸的成熟技术。乙包括MHC NMH G、Mn2+、Ag°、Hgt等,酰氧胯酸能够与脲酶的特异性中心牢固结合降低其中Mn2+和Ba2+ 对脲酶有明显的抑制作用,且脲酶活性。据石传林(1999)利用乙酰氧胯酸饲喂Mn2+同时又是动物体所必需的微量元素,但饲料中肉牛的试验结果表明添加乙酰氧胯酸的试验组比Mn2+含量过高会影响微量元素的平衡及其它酶的未添加乙酰氧胯酸的对照组日增重提高18.7%差活性限制其在反刍生产中的应用。重金属离子能中国畜牧兽医.2007年第34卷第2期添加剂与饲料19抑制脲酶的机理是这些金属离子能够与酶的活性中胶黏剂:如醋酸纤维、酚醛树脂、脲醛树脂及聚醋酸心结合,从而有效抑制脲酶的活性。乙烯和聚乙烯醇等。2.3.4醌类化合物 醌类化合物主要有对苯醌、 氢作包被物的原料,-般用羧甲基纤维素钠。羧醌等;脲酶分子中有7个或8个巯基对其活性具有甲基纤维素钠与尿素二者的重量比如下:羧甲基纤重要意义( Mahadevan ,1976 )。氢醌又名对苯二酚,维素钠:尿素=2.5: 97.5 或15: 85或35: 65。分子量110.10二元酚,为白色晶体。其可将脲酶最后一种重量比配方使用较多。加工的方法是把以中的巯基氧化降低脲酶活性2.5 ~5.0 mg/kg氢上按比例配成的混合物加上2份水,拌匀在制粒醌可抑制脲酶活性40% ~ 74%脲酶活性与氢醌浓机内通过孔径为12.5mm的压模制成长条颗粒饲度呈负相关(赵晓燕1991汤树德等,1993 )。张永料再切成6 mm长短在20C”下冷却并干燥,即为根(2001)对脲酶抑制剂氢醌进行了比较全面的研饲用的尿素颗粒。经试验,这种尿素颗粒浸泡在究体外试验结果表明在0.01 ~ 10 mg/ml瘤胃胃39C温水中(相当于瘤胃内的温度)经过2 h只有液浓度范围内氢醌对瘤胃脲酶的抑制率分别达到50%被溶解,而不用羟甲基纤维素钠包被的尿素颗了28. 4%、37.4%和57.3%、64.8%在绵羊瘤胃内粒饲料,仅经过9 min即可完全溶解。我国使用羟灌注50 mg氢醌,脲酶活性降低64. 8% ,对瘤胃内甲基纤维素钠作包被材料的试验早有进行,四川重纤维素酶活性有明显的促进作用,可提高28.3%,庆嘉陵化工厂在这方面进行不少研究。尿素经过包对蛋白酶及脱氢酶不产生影响。被后，可适当提高在精料、混合料中的配比,大约可3尿素包被技术占到2% ~5%。包衣尿素的发明提高了尿素的利用率降低了4糊化淀粉尿素尿素降解速度。包衣尿素在生产中也称为包被尿糊化淀粉尿素是将磨碎的谷物或高淀粉精料如素是用特殊材料将尿素颗粒或晶粉严密包裹而成，玉米、高粱等与尿素均匀混合后,用水介子加热器减少尿素与瘤胃中脲酶的接触。包衣尿素技术来源在温度为121~176C、湿度为15%~30%、压力为于医学领域中的包衣技术(也叫微囊化技术)这项2744 ~ 3430 kPa条件下制成糊化淀粉尿素。糊化淀技术始于20世纪50年代的美国主要应用在医学、粉尿素是胶性的凝胶体,外观为酥脆棒状、淡黄色农业、食品、纺织和国防等领域20世纪80年代随肉眼细看多微孔蛋白当量-般是70% ~80%。其着饲料工业的发展，包衣技术开始在饲料和饲料添是国内畜牧工作者根据近几年的经验和国外的一些加剂中应用,如水产饲料、活菌制剂、维生素、氨基成果自行研制的- -种反刍动物蛋白质替代料。可明酸、硫酸亚铁、酶制剂等。包衣技术的应用改善了以显提高有机物瘤胃消化率,缓释瘤胃内尿素氮的释往产品的缺陷既控制了尿素的分解速度,有利于微放使氮、碳源发酵趋于同步刺激内源氮的有效再.生物利用缓慢分解出的氨形成体蛋白达到提高尿循环,从而增加了瘤胃内微生物氮产量。因此糊化素氮的利用率和防止中毒的作用又改善了以往产淀粉尿素具有安全、 可靠等优点。品的适口性差、氨味重、易吸湿、性质不稳定等缺点。糊化淀粉尿素对尿素有不同程度的控释能力,可以说包衣技术的应用完善了尿素添加剂产品生产而这种控释能力的大小取决于选用的淀粉种类、温过程中的不足，为合理、安全应用尿素提供了保障。度和压力以及水分的多少等。应如海等( 1999 )将但是,包衣技术生产过程相对复杂、技术参数要求苛玉米粉与尿素按4: 1 的比例混合,于160°C高温膨刻产品价格相对较高。化下制得糊化淀粉尿素,并通过水中尿素释放认为包被材料可用不饱和脂肪酸、蛋白质、单宁、聚糊化淀粉尿素对尿素具有很好的缓释能力。糊化淀乙烯、甲基纤维等。处理过程中将尿素与包被物均粉尿素不但减缓了尿素在瘤胃中的释放速度同时,匀混合,有时要借助于有机溶剂然后颗粒化成为包淀粉中国煤化工淀粉和尿素被微生物被尿素料。归纳起来应有3类:①动植物胶黏剂动分解HCNMHG而提高了反刍动物对物胶主要是蛋白类胶黏剂,如骨胶、皮胶、鱼鳔胶和尿素氮的代谢率,同时提高了微生物蛋白质产量和血蛋白胶植物胶主要有淀粉胶和天然树脂胶。②粗饲料的消化率。张崇玉等( 1998 )分别用糊化淀无机胶黏剂:主要是硅胶钠胶黏剂。该胶黏剂一般粉尿素、尿素棉籽饼粕为蛋白质饲料饲喂肉牛,结由硅胶钠?氯格辆、淀粉、聚乙烯和水组成。③合成果表明糊化淀粉尿素在日增重和饲料利用率上均添加剂与饲料中国畜牧兽医2007年第34卷第2期显著优于后两者( P<0.05 )。在奶牛的试验结果表大黏合剂比例若舔食量过小就需增加填充物糠麸明糊化淀粉尿素具有与饼粕类蛋白质饲料相似的营类饲料并减少黏合剂的用量。牛、 羊每日的舔食量，养作用。糊化淀粉尿素的生产具有工艺简单、原料标准要根据原料配方比例和原料的不同而有差异,来源广泛、产品适口性好、价格低廉等优点在今后主要以牛、羊舔食的尿素量为标准成年牛每日进食的生产过程将成为重要的蛋白质替代品而应用。尿素量为80~110g、青年牛为70~90g、成年羊为85糖蜜尿素舔砖及舔剂~15g。使用舔砖初期要在砖上撒施少量食盐粉、5.1 糖蜜尿素舔砖 糖蜜尿素舔砖是避免反刍动玉米面或糠麸,诱其舔食,-般经过5 d左右的训物过量食入尿素的补充非蛋白氮的有效方法。主要练牛、羊就会习惯自由舔食。根据反刍动物的营养需要量和当地获得营养含量的5.2 糖蜜尿素舔剂 糖蜜尿素舔剂是-种针对性差异而制定舔砖的配方。给牛、羊饲喂糖蜜尿素舔极强的改良性饲料产品,它的出现打破了传统饲料砖能提高饲料的利用率和转化率节省精料,可显概念。其常为水、糖蜜、脂肪、尿素可溶性蛋白、氮、著提高牛、羊的增重速度和产仔母畜的产奶量同时磷、微量元素、维生素和药物添加剂等混合而成的液避免牛羊发生尿素中毒。我国在20世纪80年代状饲料成品。糖蜜尿素舔剂在生产中应用定时释末北方一些地区开始了舔砖的研制90年代初开放”制造工艺饲喂反刍家畜时具有缓释功能,可避始生产出糖蜜尿素舔砖和部分盐砖。张国范等免引起中毒。混合均匀度高避免动物挑食消化吸( 2000 )作了羊用营养舔砖的研制与应用的报道。收快,经济效益高。产品便于运输保管,使用更方覃树华(2000)报道了尿素糖蜜舔砖的营养、制作和便可添加在配合饲料中制粒也可与氨化饲料或与使用方法。目前中国农科院广西水牛研究所关意寅农户家中谷物类及饲草混合饲喂。等结合广西拥有丰富的糖蜜资源，糖蜜可为牛羊提我国在糖蜜尿素舔剂生产尚属空白。我国北方供较多的可溶性糖,为瘤胃微生物合成菌体蛋白提.(黑龙江、新疆等)盛产甜菜南方(广东、云南等)盛供能量，开展糖蜜尿素舔砖的研制和饲用价值的研产甘蔗,在制糖过程中会产生大量废糖蜜( 230 ~究。据有关试验结果表明补饲糖蜜尿素舔砖能提280万t)。另外随着我国化工业的发展非蛋白氮高秸秆干物质在水牛瘤胃中降解率9.2%以上，中(尿素)产量愈来愈大，可以添加于液体饲料中制成性洗涤纤维降解率8.6%以上;提高水牛日产奶量廉价的反刍动物蛋白质补充料。可见我国生产液体11.4% ,经济收入提高11% ;技术水平达到国内先饲料不仅切实可行,而且发展前景也很广阔。进水平。糖蜜尿素舔砖主要由糖蜜、食盐、麦麸、米6高效尿素添加剂的应用 前景糠、微量元素添加剂、凝固剂等组成,常用配方为:用尿素作反刍家畜蛋白质补充料在国内外已糖、蜂蜜30%~40%糠麸25%~40%,尿素7%~广泛采用并取得了显著效果。但有些添加剂还存在15%硅酸盐水泥5%~15%,食盐1%~2.5%,矿不足如许多脲酶抑制剂合成或提取工艺复杂致使物质元素添加剂、骨粉等1% ~1.5% ,根据需要配成本高、或有许多具有脲酶抑制作用的化合物经口加适量维生素。舔砖制作方法将尿素加适量水溶具有毒性,有-定副作用。因此今后如何开发安全、化后加入糖、蜂蜜中然后再加入食盐、矿物质添加高效、稳定、无副作用、绿色、价格低廉的尿素高效添剂和维生素充分搅拌均匀。把3份硅酸盐水泥加加剂是这个领域的重点。入3份水混合后再倒入糖、蜂蜜、尿素、食盐、矿物.质和维生素液中充分搅拌均匀最后加入糠麸或其书讯他干粉原料尽快倒入模内制砖。配料前先制作木模木模的规格以饲喂牛、羊的数量确定多制成长本刊2004、2005年合订本(每册70元)并;方形。制作时模槽底部铺垫好塑料薄膜再把已配中国煤化工002、2003年合订本制好的原料用木板铲入模内刮、压整平放置在干MHCNMH G ,请汇款到:0004燥、安全处硬化。-般经过30 h后可完全硬化,干中国农业科学院北京畜牧兽医研究所《 中国燥后脱模贮存备用。畜牧兽医》编辑部收。舔砖的硬度必须适中使牛、羊的舔食量一定要保持在安全有数的范围内。若舔食量过大就需增