尿素氮之簡介與應用(1)

尿素氮之簡介與應用- 新竹分所  李素珍


一、前言
國外就乳牛體內尿素氮之研究已逾40年,許多研究指陳,乳之尿素氮(簡稱MUN)與血液及尿中尿素氮濃度有密切相關,而透過乳牛群性能改良(Dairy Herd Improvement, DHI)計畫乳樣之採取及分析均比血液及尿液簡單且成本低,因此,MUN廣泛被應用。近年來MUN廣被國外應用於乳牛之飼養管理,其理由乃利用MUN評估乳牛對日糧蛋白質的利用效率,避免蛋白質過剩致泌乳牛乳產量減少、飼養成本上升、繁殖能力降低、免疫力降低及氮污染環境等,或日糧蛋白質不足致乳牛乳產量減少、飼養成本上升等。許多國家已結合DHI計畫之乳質分析同時快速檢測乳成分與MUN,利用MUN含量和乳蛋白質率供為乳牛利用日糧中粗蛋白質和能量之指標。美國Cornell大學研究,採用MUN資料修正飼養管理所獲得的利益為10:1之回饋(Knowton, 2003)。行政院農業委員會畜產試驗所新竹分所進行國內DHI計畫之乳質檢測已逾30載,檢驗項目包括乳脂肪、乳蛋白質、乳糖、乳總固形物等乳成分與乳體細胞數,乳成分提供乳牛飼養管理及育種選拔,乳體細胞數則提供預防乳房炎
最佳資訊。為加強DHI乳質檢驗功能,自2002年12月中旬開始提供MUN之數據,3月26日於畜產試驗所新竹分所召開「牛乳尿素氮之檢驗與應用」會議,期使業界明瞭乳尿素氮之意義與應用,並籌建國內應用乳尿素氮之輔導體系,期更提升國內乳牛之經營效率降低生產成本。(「牛乳尿素氮之應用」一文已刊於2003年酪農天地第54期49〜53頁,目前產業界有需求特整理再提供參考)。

二、何謂尿素氮?
尿素由碳、氫、氧及氮組成為一有機小分子,尿素含氮量46.65%,尿素主要於肝臟由氨合成,氨為乳牛體內組織代謝日糧之粗蛋白質時所產生,氨具毒性,大量的氨會引起氨中毒而致死,故將氨轉變為尿素,尿素毒性低,主要由尿排出。尿素會溶於水,並經血液循環,因此,血液、尿液、乳液及其他體液中均可被檢出,若以尿素氮的型式則分別稱為血尿素氮、尿中尿素氮、乳尿素氮等。目前三者的關係已被明瞭且確認:乳牛體內尿液、血液及乳液中尿素氮含量以尿液中最高而乳液中最低且三者間有密切相關。


三、日糧粗蛋白質的命運
日糧粗蛋白質被分解後經由三個途徑被利用或被排出:(一)在瘤胃中被分解:粗蛋白質在瘤胃中被瘤胃微生物分解,終產物為氨,瘤胃微生物利用此氨合成瘤胃微生物所需之蛋白質,而合成過程需有足夠之能量,主要由日糧中碳水化合物提供;餵飼過多的粗蛋白質(超過瘤胃微生物之需要),或能量不足時,無法將代謝所生成之氨順利合成為瘤胃微生物所需之蛋白質,此時,過剩的氨會經由瘤胃壁進入血液到達肝臟,大部分氨會轉變為尿素,由尿中排除,少部分氨會經由血液回到唾液中,再進入瘤胃,可以再被瘤胃微生物利用。而瘤胃微生物至小腸時被分解為胺基酸,被小腸吸收供為乳牛生長、維持、產乳、繁殖之用。(二)未被瘤胃微生物分解之蛋白質(稱過瘤胃蛋白質)至小腸被分解為胺基酸,也被小腸吸收供為乳牛體生長、維持、繁殖或產乳之用,但若過剩也移至肝臟轉變為尿素,大部分由尿排出,少部分經消化道再回到瘤胃,可以被瘤胃微生物再吸收利用合成微生物體蛋白質。(三)未在瘤胃、小腸分解,由糞排出。

四、血液中尿素的命運
因氨對動物體的毒性強,因此氨被移至肝臟時會轉為尿素的形式存在。尿素分子小,可在細胞內滲透故會隨血液移行,血液中尿素的命運也有三個途徑:(一)大部分經腎臟過濾後由尿排出。(二)少部分回至唾液,經消化道再回到瘤胃可以被瘤胃微生物再吸收合成微生物體蛋白質。(三)滲入乳中。因此,尿液、血液、乳液中之尿素含量呈密切相關。

五、何謂乳尿素氮?
尿素含氮量46.65 %,乳尿素(mmol/L)×2.8=乳尿素氮(mg/dL)(Godden et al., 2001)。尿素主要於肝臟由氨合成,氨為乳牛體內組織代謝日糧之蛋白質時所產生,氨具毒性,大量的氨會引起乳牛氨中毒而致死,故在乳牛體內將氨轉變為尿素,尿素毒性低,主要由尿排出。尿素會溶於水,並經血液循環,因此,血液、尿液、乳液及其他體液中均可被檢出。許多研究已明瞭體內尿液、血液及乳液中尿素氮值,尿液中最高,乳液中最低,且三者間有密切相關。因乳樣採取方便且可配合DHI計畫之乳質分析,可同時快速檢驗乳成分與乳尿素氮,故乳尿素氮被廣泛應用。


六、牛乳中尿素氮正常值之推薦量
美國NRC(National Research Council)推薦之飼養標準下預估產出乳尿素氮量(MUN)為10~16 mg/dL(Jonker, et al., 1998)。MUN雖僅佔乳中總氮之2.5~3.0%,含量雖低但使用上極具意義,國內DHI計畫MUN推薦量為11~17 mg/dL,若以MUN含量11~17 mg/dL和乳蛋白質率3.0%為判讀標準(黃,2001)。當乳蛋白質率<3.0%時,若MUN<11 mg/dL,表示日糧所提供之蛋白質和能量均不足,若MUN介於11~17 mg/dL間,則為日糧所提供之蛋白質適宜而能量不足,MUN>17 mg/dL,則為日糧所提供之蛋白質過剩而能量不足;乳蛋白質率≧3.0%時,若MUN<11 mg/dL,表示日糧所提供之蛋白質不足和能量適宜或不足,若MUN介於11~17 mg/dL間,則為日糧所提供之蛋白質和能量均適宜,MUN>17 mg/dL,則為日糧所提供之蛋白質過剩而能量適宜或不足。


七、牛乳尿素氮含量低於11 mg/dL或高於17 mg/dL之缺失
對乳牛的影響:乳尿素氮(簡稱MUN)含量過高會致乳牛乳產量減少、飼養成本上升,且可能降低乳牛繁殖效率及免疫力;而MUN量偏低也會使乳牛乳產量減少、飼養成本上升。有些報告認為MUN含量高時會降低母牛受胎率,有些報告則認為MUN含量過高雖不影響母牛動情週期,但會降低母牛受胎率,而有些認為無影響,譬如:MUN量高於25 mg/dL之母牛比MUN量正常之母牛其受胎率低29%(McCormick et al., 2003),而MUN量高於18 mg/dL之母牛其受胎率比MUN量低於12 mg/dL者受胎率低10%(Mohammad et al., 2010),Young(2003)認為MUN量過高會致胚早期死亡導致受胎率下降。然而因影響母牛繁殖效率的因素很多,因此,勿以單一頭牛或單一次的數據而下結論。
    對環境土壤及水的影響:MUN高時,排出過多的氮會污染土壤及水,土壤中細菌會將氮還原為硝酸鹽,設若污染水源,硝酸鹽進入人體消化道,將轉變為亞硝酸鹽,過多的硝酸鹽及亞硝酸鹽都會致癌,且水中氮太多會使藻類過度生長,而藻類耗養量大則使水中其他物種之生長受影響(Kelly et al ., 2000)。

八、影響牛乳尿素氮含量之因子
牛乳尿素氮(簡稱MUN)量會受日糧之粗蛋白質與能量之含量、季節、胎次、泌乳期、乳量、體重、餵飼時間及方式、採樣時間、乳牛健康、水的供應量、乳房炎等影響,其中影響最大者為乳牛日糧中粗蛋白質與能量含量,其他因素影響較小,但使用時仍需考量之。MUN濃度主要受日糧影響,若日糧改變則MUN濃度隨之改變(Baker et al., 1995; Godden et al., 2001a; Godden et al., 2001b; Jonker et al., 1999);如季節:夏季比冬季高;胎次:第一胎較低,3~4胎最高,老牛又下降,或認為無影響者;泌乳期:泌乳初期與泌乳末期比泌乳中期為低,或認為泌乳初期高,後隨泌乳期下降;產乳量及體重高者MUN量也較高;餵飼時間及


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