红三叶草提取物获批准为脲酶抑制剂新饲料添加剂

近日，农业农村部发布公告（第692号），由中国农业科学院北京畜牧兽医研究所牵头，联合中优乳奶业研究院（天津）有限公司和湖南菲托葳植物资源有限公司研发的“红三叶草提取物（有效成分为刺芒柄花素、鹰嘴豆芽素A）”获批准为新饲料添加剂产品。

红三叶草提取物是以红三叶草为原料，经醇提、浓缩、脱脂、精制、沉淀和干燥等工艺制得的以刺芒柄花素和鹰嘴豆芽素A为有效成分的饲料添加剂，用于育成期奶牛和成年奶牛饲料，具有抑制瘤胃微生物脲酶活性、抑制瘤胃氨氮释放速度和提高氮利用率的功能。该产品在添加尿素的日粮中应用效果突出，在提高反刍动物生产性能和豆粕减量替代方面具有巨大潜力。

对于牛羊等反刍动物而言，尿素是重要的非蛋白氮饲料。2012年欧洲食品安全局发布研究报告中明确，尿素（每天不超过0.3 g/kg体重）对动物和人体均没有安全性风险。美国和欧盟等奶业发达国家奶牛日粮配方中，尿素推荐添加量为不超过全混合日粮干物质采食量的1%，约200克/牛/天。经调研文献，国外53个奶牛日粮配方中，尿素的平均添加量为160 g/牛/天。国际上已经把尿素饲料作为牛羊等反刍动物重要的氮源营养素，在健康养殖中发挥了重要作用。经测算，我国每年尿素需求量为350万吨，氮替代量相当于2377万吨豆粕，替代效果非常可观，是实现“豆粕减量、节本增效”目标的重要突破口。

但是，在我国日粮结构模式下，尿素利用率偏低，“想加而不敢加”的问题突出。在瘤胃内，微生物脲酶是催化尿素分解的唯一酶，脲酶活性过高导致尿素分解过快，无法被微生物及时利用合成优质的微生物蛋白，而被吸收进血并以尿素形式排放体外，容易造成氮浪费和氨中毒。因此，适当抑制脲酶活性，有助于提高尿素氮利用效率，促进微生物蛋白合成和乳蛋白前体物有效供给。脲酶抑制剂则是降低尿素分解速度的有效产品。

中国农业科学院北京畜牧兽医研究所奶业创新团队潜心研究尿素氮高效利用三十年，坚持“基础理论研究驱动产品创制开发”的科学思想，以“尿素分解菌与脲酶多样性基础—优势脲酶鉴定与结构解析—脲酶抑制剂筛选与生产”为主线，开展系统性研究。研究建立了瘤胃尿素分解菌分离培养新方法，分离并准确鉴定12个菌种28株具有脲酶活性的尿素分解菌，拓展全球尿素分解菌数量46%；揭示了瘤胃尿素分解菌与脲酶基因多样性高的基础特征，构建库容1.4万的瘤胃脲酶基因数据库，结合宏基因组方法鉴定高丰度、高共有性、高活性的优势脲酶基因簇，利用冷冻电镜揭示优势脲酶蛋白结构特征；应用分子对接技术靶向脲酶活性中心，筛选出鹰嘴豆芽素A和刺芒柄花素等脲酶抑制剂，发挥高效抑制作用，优化从红三叶草中提取鹰嘴豆芽素A和刺芒柄花素的工艺，有效成分含量达20%以上；经第三方机构奶牛饲养试验评价，红三叶草提取物产品显著抑制奶牛瘤胃脲酶活性，降低瘤胃氨氮释放速度37.4%以上，提高氮利用效率12.8%以上，提高产奶量9.6%以上。红三叶草提取物产品实现工业化生产，在江苏、浙江和甘肃等地开展示范应用，显著降低奶牛豆粕用量，提高尿素氮利用率和产奶性能。

红三叶草提取物新饲料添加剂品种的成功应用，标志着反刍动物脲酶抑制剂创制实现了从化学合成品到植物天然产物的跨越，更加安全、绿色、高效。新一代植物提取物瘤胃脲酶抑制剂将为尿素高效利用提供强有力支撑，对于助力国家豆粕减量替代和提高养殖效益具有重要战略意义。