牛奶尿素氮（MUN）检测及其意义
崔胜
上个世纪90年代中期以来，欧美等奶业发达国家将牛奶尿素氮（MilkUreaNitrogen,MUN）检测作为其牛群改良计划（DairyHerdImprovement,DHI）中必备的检测指标，对于改进牛群营养、降低饲粮成本以及提高繁殖效率起到了积极作用。我国在这方面工作开展较晚，上海于1995年率先开展DHI测试服务，为更有效地监控牛群的饲喂体系和生产管理，上海DHI测试中心也将在近期推出MUN检测服务项目。那么MUN产生的机制和MUN检测的意义何在呢？本文就这一问题作一探讨。
MUN产生的机制
什么是MUN？MUN是奶中尿素氮的英文简称。MUN的产生还得从奶牛日粮营养说起。奶牛日粮营养一般包括两个方面即蛋白和能量。日粮蛋白也称日粮粗蛋白，一般可以分为瘤胃降解蛋白（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。
如果瘤胃中可降解蛋白（RDP）含量过高，生成氨过多或释放的速度太快，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，结果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。血液中尿素很容易释放到奶中，所以MUN与BUN的浓度高度相关，可以通过测定MUN来估计BUN。另外，在这一过程中，需要有足够的碳水化合物来提供足够的能量，才能有效地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值升高，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的影响。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到6小时最高，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。
另外一条途径是如果瘤胃非降解蛋白（也称过瘤胃蛋白）过量，其分解产生大量的氨基酸，而过量的氨基酸也会转化为尿素。一部分尿素随着血液循环回到瘤胃，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，它直接反映出BUN的水平，通过测定MUN可以监控牛群瘤胃氮代谢的效率。
MUN的测定、浓度范围及取样要求
尿素浓度的测定一般有四种方法。一是传统的方法，即采用分光光度计。在奶样或血样中加入特定试剂脲酶，将样品中的尿素分解生成氨，氨与染色剂反应生成兰色物质，通过溶液中兰色光谱的强度可以测定样品中尿素的浓度。
二是用一种染色媒剂diacetyl鄄monoxime与样品中的尿素分子形成一种粉红色物质，生成粉红色强度与溶液中尿素浓度有一定的相关。
三是量油计脲酶pH法，通过尿素反应生成桔黄色到深绿色的连续色，可以测定不同浓度的尿素。
第四种方法是用红外技术。目前红外技术已经被用以测定乳脂率和乳蛋白率。一些有机分子通过加热都会产生红外反射光谱，对于不同分子这种光谱是特定的，而产生的反射光谱强度与分子的浓度是相关的，利用这个特征可以测定样品中尿素的浓度。现在DHI测试体系中就是利用的这个原理。
MUN在各牧场之间变化较大，但是如果在日粮平衡、干物质采食量合理以及较稳定的产奶水平下，其平均MUN水平是会在一个可预测的合理的范围内。如果MUN超出范围外，则饲喂程序需要检查和调整。许多研究报道认为MUN正常范围在10－16mg/dl（1dl=100ml）。但是不同生产水平、不同泌乳阶段的牛只不能通过MUN解释它们之间的差异，因为影响BUN或MUN的因素是多方面的。但是对于具有相同饲养水平，同一泌乳阶段的一组奶牛其MUN平均值还是在一定的范围内。因此比较牛只间的MUN，必须要求奶牛处于同一泌乳阶段，且饲喂相同水平的日粮。为了确保日粮蛋白质不成为产奶的限制因素，一般认为MUN值最好接近正常值的上限（16－18mg/dl）。
乳品公司进行牛奶检测取的是奶缸样，奶缸样表明全群牛的平均水平。仅通过奶缸样我们无法监测出牛群中日粮蛋白水平的高低。比如，一组新产牛饲喂其含有高水平瘤胃可降解蛋白的日粮，那么其MUN浓度肯定升高。而奶缸样MUN值并不能表明这组新产牛的高MUN值，因为奶缸中牛奶是全群奶牛的混合奶。测定MUN的最好时机是当日粮发生显著变化以后，比如使用新的饲料原料，精料饲喂量过多，在初始测定需要决定正常的MUN范围。不同牛个体间的MUN浓度值会存在变异，所以分组的牛群其MUN值才具有代表性和实际意义。同时没有必要对全群每个牛只进行MUN测定。
MUN可以和奶样的常规测定如乳脂率、乳蛋白率及体细胞数一起测定。如果仅抽样测定MUN，必须在一组奶牛中至少抽样8到10头。Pennsylvania大学的Ferguson博士建议参加抽样测定的奶牛数量应该占该组奶牛的15%－20%。另外，参加抽样测定的奶牛应该健康，可以自由采食和饮水。同时为减少变异和系统误差影响，诸如饲喂时间、挤奶时间也应确定，各批次的取样时间也应一致。
利用MUN水平监测日粮蛋白的利用效率
MUN含量过低通常表明日粮蛋白质缺乏。当日粮中瘤胃可降解蛋白量过低时，日粮蛋白质在瘤胃中消化将受阻，会导致干物质采食量的下降和产奶量的下降。乳蛋白量过低通常也与MUN过低、非结构性碳水化合物采食量下降和日粮非降解蛋白含量有关。
牛群按照产奶的阶段可分为4组：产奶期＜50天；产奶期50-100天；产奶期101－200天；产奶期＞200天。产奶期＜50天的牛测定MUN对决定产奶高峰期的营养计划至关重要。产奶50－100天的牛测定MUN的意义在于看是否受胎率会受到影响。对于产奶101－200天的牛群测定MUN主要是观察是否日粮蛋白质的摄入量会影响产奶量。对于200天以上产奶的牛，如果MUN过高，表明日粮蛋白质部分被浪费。
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。
另据韩国动物科技中心Moon.J.S等报道，MUN及乳蛋白质含量已被用作评价奶牛日粮蛋白质-能量平衡和牧场饲养效率的一项重要指标。该研究中心测定了4856个牧场132636头奶牛1999年1月－2001年12月的牛奶样品，其平均MUN含量为16.2±5.2mg/dl，平均乳蛋白率为3.30%-0.35%。最高的MUN值出现于夏季，而最低值出现于冬季。乳蛋白率的最高值则出现于冬季，最低值出现于夏季。为了评价饲喂日粮的蛋白质-能量平衡，考虑到泌乳早期的能量负平衡，研究人员设定泌乳早期的乳蛋白率范围为2.90%－3.29%，泌乳中期和后期设定的乳蛋白率水平分别为3.10%－3.49%和3.30%－3.69%。设定整个泌乳期MUN的范围在12－18mg/dl。该项研究分析了个体奶牛的乳蛋白和MUN，泌乳早期、中期和后期符合规定乳蛋白率和MUN值的被测牛分别占26.8%、25.8%和22.2%；若按被调查的牧场统计，11.6%的牧场MUN值低于12.0mg/dl，32.9%的牧场MUN值高于18.0mg/dl；即有44.5%的牧场，其奶缸样的MUN值不符合设定的标准。被调查牧场的乳蛋白率指标有26.0%的牧场低于3.10%，24.0%的牧场高于3.30%；即有50%的牧场乳蛋白率在规定的3.1%－3.3%范围之外。该项研究显示，就奶牛日粮的蛋白质-能量平衡而言，许多牧场的饲养管理尚有不合理和值得改进的地方。
MUN与奶牛繁殖性能的关系繁殖效率是衡量奶牛业经营效益的一个重要因素。特别是分娩后奶牛的营养水平对繁殖性能以及牛群的整体效益至关重要。通常为了提高奶产量增加经济效益，日粮营养会过量，特别是在分娩后的泌乳早期。高蛋白日粮适口性好，能增加采食量，奶农往往在泌乳早期饲喂奶牛的粗蛋白量会高于生理需要。日粮营养中粗蛋白含量高不利于奶牛的繁殖力。
许多研究表明，增加日粮蛋白浓度对繁殖性能是有害的。Pennsylvania大学的研究人员表明，在整个日粮粗蛋白中瘤胃可降解蛋白的比例越高，则受胎率越低。这种现象在经产牛中特别明显。而且在泌乳的前5个月，饲喂含19%－21%的粗蛋白日粮平均受胎率15%，低于饲喂含15%－16%的粗蛋白日粮。
高BUN与不孕和全群低繁殖性能有一定的相关性。Pennsylvania大学的研究人员报道，BUN和繁殖率呈负相关。尽管实验设计及牛群管理方面存在一些差异，但研究数据显示，BUN平均水平为13.8mg/dl的组其受胎率为62%，而BUN平均水平为21.3mg/dl的组其受胎率为48%。BUN＞20mg/dl的奶牛其受胎率低于BUN＜20mg/dl的奶牛三倍。NewYork的研究人员报道，MUN＞19mg/dl的奶牛其受胎率相对较低。Cornell大学的另一项研究显示，MUN＞21mg/dl的奶牛很容易在人工授精21天后返情，难以受孕。Ohio州的24个牛群的调查研究显示，MUN水平与繁殖力成负相关，MUN＞15.4mg/dl的奶牛不容易确诊为受胎，要比MUN低的（12.7mg/dl）的奶牛其受胎率低1.4倍。
那么高蛋白日粮是如何影响奶牛的繁殖性能的呢？粗蛋白采食量增加引起组胺含量上升，组胺通过降低免疫系统功能，延迟或不利于子宫污染物的清除。特别是在分娩早期有繁殖问题的牛，如果日粮粗蛋白含量高或者瘤胃可降解蛋白含量高则会降低繁殖效率。因此提前对有问题的奶牛制定并采取一个早期诊断和治疗方案是比较可行的。
有研究表明，类固醇激素（雌激素，孕酮）分泌受日粮粗蛋白水平的影响，而促性腺激素(GnRH,FSH,LH)的分泌不直接受其影响。类固醇激素分泌的变化影响促性腺激素分泌和子宫内环境。而且，BUN和氨水平的升高会导致生殖道组织和黏液中氨和尿素的升高。另外氨会引起中间代谢的改变，影响血液中葡萄糖、乳糖和游离脂肪酸浓度，影响激素合成和黄体功能及孕酮分泌。因此高蛋白日粮会引起子宫内环境改变，子宫内环境改变导致了繁殖障碍。
高蛋白日粮影响繁殖效率可归纳为三点：1.氮代谢的有毒副产品如瘤胃中氨和肝脏生成的尿素通过改变子宫分泌物影响精子、卵子及早期胚胎成活；2.能蛋供求失衡会影响代谢效率，最终降低血中孕酮浓度；3.BUN浓度高会改变子宫pH值和前列腺素或孕酮含量，恶化子宫内环境，不利于胎儿成活。因此可通过高MUN和奶牛不孕之间的关系，来评价牛群中繁殖问题，检查牧场的繁殖程序。
综上所述，高MUN值可以预测牛群潜在的繁殖问题及日粮中的过量蛋白，检测MUN浓度对于更为准确地平衡日粮，提高乳蛋白量和提高繁殖效率都具有重要的实践意义。日粮蛋白的来源，蛋白的降解速度，能量摄入量，取样时间都会影响MUN水平。因此，建议各级奶牛场尽快参加DHI测试体系，利用MUN测定值来评价牛群的营养计划和繁殖管理，有益于提高生产管理效益，最终达到减少饲料蛋白的浪费，确定日粮蛋白质的缺乏状态，提高受胎率，提高乳中蛋白质的含量的目的。