尿素氮

自20世纪90年代中期以来，欧美等奶业发达国家将牛奶中尿素氮（MUN）含量的检测作为牛群改良计划（DHI）中必备的检测项目。最近几年来，随着中国奶牛集约化水平不断提高，以奶牛生产性能测定（DHI）和牛场管理软件为代表的先进的管理手段应用而生。应用DHI对整个牛群的产奶量、胎次、乳脂、乳蛋白、尿素氮、酮病、体细胞等进行测试，并导入相应的软件中进行分析，为牛场提供数字化的DHI报告，为牛场的饲养管理提供有效帮助。虽然DHI报告中乳尿素氮（MUN）作为重要的检测指标，但从全国来看，参测DHI的牧场不到20%，大多数牧场仍然没有尿素氮的数据。所以，开发一种方便快捷的尿素氮测定仪显得尤为迫切。那么牛奶中的尿素氮又是怎么产生的呢？奶牛日粮营养一般由蛋白和能量构成，日粮蛋白分为瘤胃降解蛋白（RDP）和瘤胃非降解蛋白（RUP）。瘤胃降解蛋白经瘤胃细菌水解为肽和氨基酸。氨基酸进一步降解为有机酸、二氧化碳和氨，氨能被瘤胃细菌利用合成蛋白质[sup][/sup]。如果瘤胃中RDP含量过高，生成氨过量或释放的速度太快，瘤胃细菌则无法及时有效地利用所有生成的氨。而氨是有毒的，过量的氨通过瘤胃壁进入血液，随着血液循环到达肝脏形成尿素，尿素是无毒的，通过尿液排出或再通过唾液循环至瘤胃。在这个过程中，尿素很容易扩散至体组织及体液当中，包括血液和奶。血液中的尿素氮（BUN）很容易释放到奶中，所以MUN与BUN的浓度高度相关，可以通过测定MUN来评估BUN。另外，在这一过程中，需要有足够的碳水化合物奶提供足够的能量，才能有效的合成瘤胃微生物蛋白。瘤胃中如果氨浓度过高，会导致瘤胃PH升高，增加瘤胃对氨的吸收率。结果，肝脏转化更多的氨为尿素，同时BUN和MUN水平也会相应升高。BUN不仅受粗蛋白摄入量影响，而且还受蛋白降解率影响。影响BUN的因素同样也影响MUN，如干物质采食量、能量摄入量、饮水量、肝脏及肾脏功能和奶产量。BUN在采食后变化较大，一般在采食后4-6H最高，在饲喂前BUN水平最低，而MUN相对稳定。通常在挤奶结束时，校正的奶样其MUN浓度非常接近BUN浓度。由于奶样较容易获得，因此通常以测定MUN来估计BUN。另外一条途径是瘤胃非降解蛋白（RUP）过量，其分解产生大量的氨基酸，而过量的氨基酸会转化为尿素。一部分尿素随着唾液循环回到瘤胃，另一部分通过尿液排出体外。这个过程中也有一部分自由扩散到奶中。因此，MUN既来源于瘤胃降解蛋白，也有一小部分可能来源于瘤胃非降解蛋白，通过测定MUN可以监控牛群瘤胃氮代谢的效率。MUN既然作为DHI检测中一项必检指标那么检测MUN的意义何在呢？我会从以下几个方面阐述一下检测牛奶中尿素氮含量对牛群的意义和影响。[b]（1）乳尿素氮（MUN）可反映奶牛的营养状况[/b]营养因素是影响乳尿素氮（MUN）的主要因素。研究表明，乳尿素氮（MUN）与奶牛日粮蛋白质呈正相关，与能量水平呈负相关，当日粮粗蛋白（CP）水平的差异小于1.0%时，可对乳尿素氮（MUN）产生显著影响。[b]（2）预测尿液中氮（UN）排泄水平[/b]当奶牛日粮中氮摄入量（NI）高于需要时，过量的氮不能被奶牛吸收而要被排出体外，成为奶牛行业中对环境最大的氮污染源。由此可知，确定奶牛的氮的排泄量的采取措施治理奶牛场污染的前提条件。奶牛氮的排出主要有三个途径，一是尿液中氮（UN），二是粪便中氮（FN），三是乳中的氮（MN），其中尿液中的氮（UN）对环境的影响最大，采用全尿液的方法估测尿液中氮（UN）排泄量，费时费力，难以得到广泛应用。所以，通过测定乳尿素氮（MUN）来预测尿液中氮的排泄水平，有着非常重要的现实意义。日粮中粗蛋白（CP）含量是决定尿液中氮（UN）的主要因素。Burgos研究表明，奶牛日粮中蛋白含量从15%提高到21%，尿液中氮（UN）含量直线上升。Castillo等研究表明，氮摄入量（NI）超过400g/d时，摄入量增加51%，尿液中氮（UN）排泄量增加273%，400g/d是氮摄入量（NI）的一个临界点，在这个点的前后，氮的排除有着显著的差异。氮摄入量（NI）低于400g/d时，奶牛体内过多的氮主要通过粪便排出。而当氮摄入量（NI）大于400g/d时，尿液排泄成为主要的排泄途径。英国奶牛营养体系中，氮摄入量（NI）为400g/d是整个泌乳期平均产奶量20-25kg/d的奶牛蛋白质的最佳需要量，此时蛋白质的利用效果也最高。[b][b]（3）用于监控奶牛繁殖性能[/b][/b]国内外文献研究表明，乳尿素氮（MUN）和繁殖率之间存在着显著的负相关性。Guo等对713个奶牛场10271头奶牛的数据进行分析，发现了乳尿素氮（MUN）与一次受胎率呈负相关，乳尿素氮（MUN）升高10mg/dL，受胎率降低2%-4%[sup][/sup]。Arunvipas等从加拿大375个奶牛场的繁殖数据分析得出，乳尿素氮（MUN）从10mg/dL升高到20mg/dL时，一次配种受胎率降低了13.9%。Butler等研究表明，高产奶牛血浆尿素氮（PUN）高于19mg/dL或乳尿素氮（MUN）高于17mg/dL，可导致繁殖率降低。也有研究表明，人工受精当天血清尿素氮（SUN）的浓度超过20mg/dL，受胎率就会降低。Carlsson等认为乳尿素氮（MUN）值低于7mg/dL或者高于17.6mg/dL才会有副作用。也有学者并未发现较高的乳尿素氮（MUN）或血清尿素氮（SUN）与低繁殖率之间的关系。这可能与检测的仪器不同，方法不同所产生的误差有一定的关系。下面是用电化学方法检测的乳尿素氮数值：[align=center][img=,690,920]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/09/201709291123_01_2862195_3.jpg[/img][/align][align=left]Canfield等研究表明，体内过高的尿素氮对精子、卵子和胚胎有毒害作用，可导致繁殖率降低。Bulter等研究表明，乳尿素氮（MUN）影响受胎率的机理可能是，体内过多的尿素氮将使子宫内环境的PH值降低，减少前列腺素的产生，影响子宫内液体的尿素，以及微量元素镁、钾、磷和锌的浓度，使促黄体素和卵巢受体结合，进一步导致孕酮浓度和繁殖力的下降。[/align][align=left][/align][align=left]众多流行病学调查结果表明，奶牛日粮中蛋白质水平在奶牛繁殖性能方面有着重要作用，增加奶牛日粮可降解蛋白质水平，可提高血液及乳尿素氮（MUN）水平，而尿素氮浓度超过一定水平后就会对奶牛受胎产生不利影响。近几年来，很多研究揭示了这种流行病学背后的病理生理学原因，主要因为高产奶牛肝脏代谢负荷大，脱氨基反应消耗了大量的能量，加重了能量负平衡。蛋白分解代谢的直接副产物可能导致卵母细胞和胚胎中毒。改变了子宫液的离子组成，妨碍排卵后子宫PH值的自然增加。影响子宫内膜组织分泌前列腺素。影响精子活力。以上原因可能导致奶牛受胎率降低。[/align][align=left][/align][align=left]怎样可以快速检测牛奶中尿素氮呢？目前世界上对于尿素氮的检测大多都是采用仪器分析完成的，通用的方法有采用红外线和湿化学两种仪器方法。尿素是牛奶中含量很小但非常重要的指标，每100升的典型牛奶中有3600克的脂肪、3200克的蛋白却仅有12克的尿素，如此小的含量使得对它的准确检测比对脂肪或蛋白的准确检测要困难得多。[/align][align=left]另外尿素氮检测有许多需要注意的地方。由于MUN浓度与瘤胃中氨浓度密切相关，而MUN浓度在早晨和晚间会有较大差异。这也取决于各个牧场的饲喂体系。如果我们发现早晚MUN的差异较大，则建议增加饲喂次数，利用DHI测试体系还可以观察到不同挤奶次数间MUN的差异。就奶牛日粮的蛋白质-能量平衡而言，目前还有许多牧场的饲养管理尚有值得改进的地方。总之，牛奶尿素氮是牧场经营管理的一项重要指标，只有通过对它进行检测、分析和应用，才能利用它来提高牛场的经营效益、增加收入。[/align]

[align=center]牛乳中尿素氮的测定[/align][align=center]任兴旺[/align]乳尿素氮（MUN）是奶牛日粮蛋白质在体内的代谢产物-氨，在肝脏中形成尿素，通过血液渗透到乳中形成的。其含量可以用来监控奶牛日粮粗蛋白水平、能氮平衡、能量水平、繁殖水平以及预测氮排泄水平[sup][/sup]。因此，获得乳尿素氮（MUN）的准确测定数据是分析以上问题的前提。[align=center][img=,690,517]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/09/201709301637_01_1644065_3.jpg[/img][/align][align=center] 图1 样品[/align]目前，我国的奶牛养殖水平参差不齐，奶牛的实际氮摄入量与氮需要量不当等的情况非常普遍，尤其有的牧场，为了提高奶牛的单产水平，一味的提高蛋白饲料，不仅没有提高产奶量，还造成瘤胃酸中毒等一系列代谢病[sup][/sup]。当氮摄入量低于需要量时，乳蛋白合成受到限制。当氮摄入量高于需要量时，一方面体内的尿素氮将影响繁殖性能。另一方面，会造成蛋白饲料的浪费，而且过多的氮排放会造成环境污染。[align=center][img=,690,517]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/09/201709301638_01_1644065_3.jpg[/img][/align][align=center] 图2 酶制剂和缓冲溶液[/align]国内乳尿素氮的测定数据大多来自DHI实验室，也有一小部分来自小型尿素氮测定仪的数据。但由于DHI实验室没有统一的尿素氮标准样品用于校正仪器，以及各个公司的尿素氮测定仪测定结果有差异，导致目前大多数牧场都意识到尿素氮指标的重要性，但也很少通过尿素氮指标去调整日粮配方。[align=center][img=,690,920]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/09/201709301643_01_1644065_3.jpg[/img][/align][align=center]图3 孵育器孵育[/align]由于上述影响因素，很有必要对乳尿素氮（MUN）的测定仪器、测定方法进行研究，尽快统一起来，让尿素氮这个指标尽快应用到生产实践当中，从而更加准确的用乳尿素氮（MUN）来监控奶牛日粮中氮水平和能氮平衡水平，进而提高奶牛日粮中氮的利用效率，减少蛋白饲料的浪费。1 仪器尿素氮测定仪（UREA-1型）、试纸条、金属孵育器（MiniBox）、[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/9p][color=#3333ff][url=https://insevent.instrument.com.cn/t/9p][color=#3333ff]移液枪[/color][/url][/color][/url]（1毫升规格）。2试剂尿素氮标准溶液、缓冲溶液、尿素氮专用酶制剂。3 样品北京某牛场高产牛15头，中低产牛15头，血奶同采。[align=center][img=,690,920]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/09/201709301644_01_1644065_3.jpg[/img][/align][align=center] 图4 测定结果[/align]4 测定方法4.1 将250微升缓冲溶液加入酶制剂当中，再加入100微升样品，吹吸十次。45摄氏度孵育15分钟。4.2 孵育15分钟后冷却至室温。读数仪插入试纸条后测定，读数仪显示结果，结果见表1。5 测定结果 [align=center]表1 测定结果[/align][align=center][img=,363,308]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/09/201709301649_01_1644065_3.jpg[/img][/align]