段 玉 张拴林
早在1900年左右就有人在反刍动物营养中利用尿素作为蛋白质补充料。尿素分解产生氨和二氧化碳，微生物利用氨作为氮源营养，将其和一定量的碳水化合物合成菌体蛋白，最后被消化分解为氨基酸而被机体吸收利用。但如果微生物分解尿素产生氨的速度超过微生物的利用速度时，不仅影响瘤胃微生物的生长繁殖，而且动物会出现氨中毒。尿素直接应用，其特殊的异味以及释放氨的速度太快，利用率低、危险性大。由于这方面的原因，尿素等非蛋白氮（NPN）在畜牧业上的推广应用受到很大的限制[1]。因此，使用尿素时应有适量的、易分解的碳水化合物。为提高尿素产品的利用率和安全性，最理想的方法是在尿素被采食进入瘤胃后，控制和减缓氨的释放速度，使瘤胃内维持最适的氨浓度，从而防止氨中毒和提高尿素利用率[2]。这也就是我们所说的尿素缓释技术。目前，尿素缓释技术主要有以下几种。
1 制成包被尿素
包被尿素是将尿素与缓溶于水或水解缓慢的包被物按要求比例混合加入适量水，经制粒机或膨化机压制成形，再干燥成颗粒状包被尿素饲料产品。
目前包衣材料的种类很多，根据其性质大致可分为：纤维素衍生物、丙烯酸树脂类、乙烯基聚合物和天然产物及简单提取物。另外，还有十八烷醇、甘油-硬脂酸酯、尼龙、邻苯二甲酸二己酯、葡聚糖、聚乙二醇、聚丙稀和聚硅氧烷等[3]。常用的包被材料有羧甲基纤维素钠和富含淀粉的谷实类。
包被尿素的生产采用较先进的微囊化包衣技术，产品具有缓慢而均匀地释放氨氮的特点，尽可能使氨的释放速度与微生物利用氨的速度和能力相适应，使瘤胃微生物充分利用氨氮在瘤胃中合成菌体蛋白，从而解决了尿素在反刍家畜养殖业中由于氨氮的释放速度太快，容易引起中毒而很难利用的问题，提高了尿素氮的利用率和饲料效率，而且将制好的尿素产品直接混于精料中饲用，使用方便，适口性好。
有试验表明，包被尿素颗粒在35 ℃的温水中，经过2 h后只有50％被溶解，而未包被的尿素9 min即可全部溶解[2]。罗继学等（2002）对奶牛、肉牛和肉羊进行包被尿素饲喂效果试验，结果表明，采用包被尿素作为奶牛NPN饲料添加剂，能促进生长，提高生产性能；可以改善饲料适口性，无毒副作用；使用安全可靠且释放氨氮缓慢、均匀、持久；使用方便，增奶、增重效果明显，性价比高，是反刍家畜理想的蛋白质来源[3]。
王永军等（1996）将玉米粉（64％）、尿素（22％）粉碎后加入沸石粉(过80目，11.5％)、硫磺粉（1％）、食盐（1％）、微量元素添加剂（0.5％），混合后加入甲醛溶液，经硬制粒方法制粒、干燥后制成硬颗粒饲料。此外，他们还合成了一种称为乙酰异羟肟酸(AHA)——脲酶的高效特异性的抑制剂。经绵羊和鹿的体外试验表明，该抑制剂在极低浓度下即有极好的抑制脲酶效果。在上述颗粒饲料组分不变的情况下，添加一定量的AHA代替甲醛，无需制粒，从而生产出另一种型号的产品——结晶复方缓释尿素。推广结果显示，肉牛育肥期增重200～250 g/d，每日补饲30 g可使肉羊增重率提高70％。用其代替反刍动物日粮中的油粕类饲料可降低饲养成本，提高经济效益[4]。
崔立、韩友文（1997）选用聚乙烯醇（PVA）作尿素包被剂，制备包被尿素，以包被尿素为主要氮源压制缓释尿素蛋白精料，并测定其缓释效果。试验证明：在等氮条件下，缓释尿素蛋白精料对绵羊瘤胃pH值、氨氮和蛋白质等理化指标的影响与豆饼无明显差异，各指标均处于正常生理范围；用缓释尿素蛋白精料代替52％的豆饼，日粮中尿素占1.37％，奶牛生产性能不会降低[5]。
2 添加尿素合成产品
尿素的化学处理产物磷酸脲和双缩脲较尿素难以水解，利用这两种非蛋白氮代替反刍动物部分日粮蛋白质能有效地减慢氨在瘤胃内的释放速度。
磷酸脲是由磷酸和尿素结合而成，含氮17.7％、磷19.6％，是一种专门用于反刍家畜的营养性饲料添加剂，为非蛋白氮和水溶性直接吸收磷提供营养。磷酸脲的特点是能减慢牛、羊瘤胃和血中氨的释放和传递速度，而不致引起氨中毒，其毒性低于尿素，安全性高于尿素，但其氮利用率较尿素差，无致畸变效应和致突变作用；同时它能增加反刍动物瘤胃中醋酸、丙酸的含量及脱氢酶的活性，促进反刍动物的生理代谢，对氮、磷、钙的吸收利用有良好影响，且适口性良好。大量研究表明，用磷酸脲饲喂反刍动物后，血液和瘤胃液中过剩的氨被磷酸中和，减缓了氨的释放速度和传递速度，因而不会引起氨中毒；对牛、羊的育肥增重、提高泌乳量和乳质量以及增毛效果显著。对肉牛的饲喂实验结果显示，平均日增重1.32 kg。对奶牛的饲喂试验结果表明，日产奶量增加2.8％，乳脂率提高5.6％，所产肉、奶质量符合国家标准[6]。磷酸脲在日粮中的一般添加量：牛、羊占日粮干物质的0.7％～1.4％，肉牛150~200 g/d，绵羊26～40 g/d，奶牛70～ 150 g/d。
双缩脲是将尿素缓慢加热后产生的，含氮量40.8％，它在瘤胃中降解缓慢，释放氨的速度与瘤胃微生物利用氨的速度相似。这些尿素衍生物与尿素相比，降解速度明显下降，提高了饲用安全性和效果。羔羊可以有效地利用含有尿素或缩二脲为主的氮源补充料（T. A. Currier等，2004）[7]。
目前，国内研制出效果较好的尿素合成产品还有异丁基二脲、腐殖酸尿素、羟甲基尿素和脂肪酸脲。但其价格高，且饲喂奶牛时可能会有部分氨残留于奶中，影响产品质量。
3 添加脲酶抑制剂
瘤胃中的微生物产生脲酶将尿素分解成氨和二氧化碳，瘤胃微生物利用氨为氮源形成菌体蛋白，牛、羊等反刍动物再利用瘤胃中的菌体蛋白为营养素。而瘤胃微生物分解尿素产氨的速度是微生物利用氨合成微生物蛋白质速度的4倍左右，尿素在脲酶的作用下迅速分解。要提高尿素的利用率，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。抑制脲酶的活性就抑制了尿素的分解速度，使用脲酶抑制剂可以有效提高尿素利用率。
一些重金属离子如钴、铜、铁、锌和某些有机化合物如羟基尿素、苯脲、磷酸苯脂二胺、氧肟酸盐、丙酮、甲醛、异位酸等均可抑制脲酶活性[8]。目前，最有效的脲酶抑制剂是脂肪酸盐。用脲酶抑制剂饲喂反刍动物，以控制反刍动物瘤胃微生物脲酶的活性，调节瘤胃微生物代谢，提高微生物蛋白质合成量和纤维素消化率，降低瘤胃内尿素的分解速度，从而提高反刍动物对氨的利用率，促进肉牛、肉羊生长，提高泌乳牛产奶量，改善饲料转化率，增加经济效益，是反刍动物一种理想的饲料添加剂。试验证明，脲酶抑制剂添加含量为25 mg/kg时，产奶量能提高16.7％；脲酶抑制剂作为奶牛的日粮添加剂能延长泌乳高峰期[2]。
石传林等（1999）用脲酶抑制剂预混料（每头牛100 g/d）饲喂利木赞杂交牛，试验组比对照提高日增重18.7％。试验结果表明：脲酶抑制剂是反刍动物一种较好的饲料添加剂，可以促进肉牛生长，提高肉牛日增重和饲料转化率，降低增重成本，具有推广价值[9]。Vincent H. Varel等(1999)研究表明，脲酶抑制剂可以被用来控制动物废物中氨的挥发，防止环境污染以及使动物粪便中的氮磷比更平衡[10]。
4 制成糊化淀粉尿素
糊化淀粉尿素是将粉碎的谷物或高淀粉精料如玉米、高粱等与尿素均匀混合后，用水介子加热器，在温度为121～176 ℃、湿度为15％～30％、压力为28～35 kg/cm2条件下制成淀粉与尿素的均匀混合物[11]。利用膨化技术使淀粉通过机械作用，生成变性淀粉——α-糊化淀粉，同时使淀粉的糖醛基与尿素的氨基发生反应，形成复合物使氨释放速度变慢，而淀粉糊化后降解供能速度加快，可以促进瘤胃微生物蛋白的合成。α-糊化淀粉具有很强的吸水性和粘结功能，不仅使尿素扩散在其中，也可以将其它营养物质混合其中[12]。淀粉热加工程度是评定该产品的重要指标，通常在产品加工过程中以尿素不挥发、淀粉不成焦状为条件，糊化度越高，缓释效果越好。
奥德等（1996）用糊化玉米缓释尿素饲喂健康无病的空怀母牛，试验结果表明：在试验组的日粮中，由尿素提供的粗蛋白占到了日粮粗蛋白的36％，而试牛并未发生中毒现象，说明糊化玉米缓释尿素具有缓释作用；试验组与对照组间的日增重差异不显著，原因主要是饲料在瘤胃发酵过程中可利用的能量偏低，并与可发酵氮的比例不相匹配[13]。郜玉钢等（1999）试验证明：粒度在2 mm以下时，粒度对糊化淀粉尿素缓释料在梅花鹿瘤胃内有效降解率无显著影响。糊化淀粉尿素缓释料部分取代豆饼不仅是可行的，而且是合理的[14]。李宝林等（1996）的试验中，瘤胃氨浓度峰值与糊化淀粉尿素的糊化度呈显著的负相关。随着淀粉糊化度提高，氨释放速度明显变慢，瘤胃氨浓度峰值下降，同时氨浓度峰值在饲喂后出现的时间也向后推移，而且达到峰值后的一段时间内氨浓度的变化由迅速下降到逐渐平稳[15]。
用羯羊的试验表明，糊化处理的玉米尿素对饲粮中的干物质和氮的消化率没有影响，但可明显提高有机物的瘤胃消化率，减缓瘤胃内尿素氮的释放，使氮、碳源发酵趋于同步，刺激内源氮的有效再循环，从而增加了瘤胃内微生物氮产量。
糊化淀粉尿素可降低瘤胃的氨浓度，增加微生物蛋白质的产量，提高微生物对降解氮的转化效率、真胃蛋白质的吸收率，增加氮沉积，且加工成本低、易操作，符合中国国情。但要注意，糊化淀粉尿素只能喂给瘤胃发育完全的反刍动物。瘤胃尚未发育完全，缺乏利用尿素能力的反刍动物，不能饲喂；给反刍动物饲喂时要有2~3周的适应期，饲喂时要遵循少量多次、微量逐渐增加的原则，用量一般为肉牛80~150 g/d，羊为40~60 g/d[16]；不能与大豆、豆粉、豆饼或豆科干草等含脲酶的饲料混合喂；不能将糊化淀粉尿素拌水饲喂，更不能溶在水中饲喂以免降低糊化淀粉尿素的作用，甚至会引起中毒；患病、妊娠后期的反刍动物不宜饲喂；放青季节不能饲喂；对于产奶量高于27.24 kg的奶牛不可饲喂，因为产奶量高时瘤胃微生物来不及合成菌体蛋白[12]。
5 制成尿素颗粒料或舔砖
用尿素作为非蛋白氮源制成颗粒或压缩成舔砖，可减缓尿素释放速度；以玉米、淀粉、糖蜜提供足够的可发酵能量和碳架，使能量的提供和氮的释放尽可能“同步”；以矿物元素和维生素满足瘤胃微生物活力要求的营养条件，使反刍动物的整体营养达到较好的平衡，为瘤胃微生物将非蛋白氮最大限度转化为自身的蛋白质即微生物蛋白(MCP)创造了良好的内部环境，且很大程度上提高了尿素的利用率。在粗饲料中添加颗粒料、舔砖或添加剂，能显著提高增重速度和经济效益，对缩短育肥期，节省管理费用有重要作用。且这类饲料饲喂时比粉状料浪费少，采食完全，而且具有使用方便、体积小,便于运输、贮存的优点[17]。
制作尿素舔砖是给放牧牛、羊补饲的有效方法。可以根据放牧牛、羊的营养需要量与其在牧场所获得营养含量的差值确定舔砖的组成和营养含量。尿素舔砖有效地控制了尿素的食入速度，保证了同步原则，改善了尿素的利用。R.M. Waruiru(2004)研究发现，对放牧回来的奶牛每头每天给予550 g的糖蜜尿素复合舔砖，试验组的日增重[（311.2±14.9） g/d]明显高于对照组[（235.7±23.5） g/d][18]。C. T. Milton等（1997）对肉牛进行瘤胃降解试验表明，日粮中添加0.5％（占干物质）的尿素可以得到最高的平均日增重和料肉比。尿素可以提高日粮能量的利用率，但没有增加日粮中的可代谢蛋白质[19]。
另外，还可以加入适量粘结、赋型、防水的物质，与各种矿物质元素化合物以及其它营养物质高压制成块状补充饲料形式，供动物随时自由舔食。此种方法利用效果较好，但若舔砖质量不好极易采食过量，造成不良后果。
6 小结
随着我国反刍家畜养殖业的迅猛发展，饲养方式由单一的农户分散饲养向规模化、集约化饲养过渡，饲料由分阶段补饲到全程使用配合饲料，使得蛋白质饲料资源越来越缺乏。尿素应用于反刍动物的效果已得到证实，只要合理应用，不仅可以节省蛋白质饲料，而且可以提高粗饲料的利用率。所以，应将如何开发安全、高效、稳定、无副作用、绿色、价格低廉的尿素产品作为研究重点。但蛋白质饲料资源的缺乏并不是一个短期内能够解决的问题，需要我们大家的共同努力。
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段玉，山西农业大学动物科学院，030801，山西太谷。
张拴林（通讯作者），单位及通讯地址同第一作者。
收稿日期：2006-09-24 |
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