脲酶抑制剂综述
脲酶抑制剂在畜牧生产中的应用浅析
脲酶抑制剂在畜牧生产中的应用浅析脲酶抑制剂是一类用于抑制脲酶活性的化合物，脲酶是一种在动植物体内负责尿素分解的酶类，而尿素则是动物体内代谢产物中含氮化合物的主要来源。
在畜牧生产中，脲酶抑制剂具有辅助动物生长、改善饲料利用率和减少氮排放的作用。
本文将对脲酶抑制剂在畜牧生产中的应用进行浅析。
一、脲酶抑制剂的作用机制脲酶抑制剂是通过抑制脲酶的活性，降低尿素分解速度，从而减少氮的排放量。
尿素是动物体内代谢产物中含氮化合物的主要来源，其生成一部分取决于氨基酸代谢的速率，另一部分则取决于蛋白质分解速率。
而脲酶抑制剂的作用就是通过降低脲酶的活性，减缓尿素分解速度，使得尿素在体内的利用率提高，从而达到减少氮排放的效果。
二、脲酶抑制剂在畜牧生产中的应用1. 改善饲料利用率脲酶抑制剂可以降低尿素分解速度，从而延缓氮排放，使得动物体内氮的利用率提高。
研究表明，添加脲酶抑制剂可以显著提高动物对氮的利用率，降低饲料与肉品之间的转化率，改善饲料利用效率。
2. 辅助动物生长通过降低尿素分解速度，脲酶抑制剂可以改善动物对饲料中氮的利用率，从而提高动物的生长速度，增加体重增长率。
对于畜禽生产来说，这意味着更高效的生长和更快的肉品生产速度，可以减少饲料投入，提高养殖效益。
3. 减少氮排放动物体内大量的氮排放不仅会造成资源浪费，还会对环境造成污染。
脲酶抑制剂的应用可以减缓尿素分解速度，降低氮的排放量，从而减轻养殖场对环境的压力，符合绿色养殖理念和可持续发展的要求。
三、脲酶抑制剂在畜牧生产中的局限性和发展前景尽管脲酶抑制剂在畜牧生产中具有诸多优点，但也存在一些局限性。
脲酶抑制剂的添加对饲料的质量有一定要求，不同的饲料配方可能会对脲酶抑制剂的效果产生影响。
脲酶抑制剂的添加量需要严格控制，过量添加会对动物的健康产生负面影响。
当前对脲酶抑制剂的研究还不够深入，相关技术仍需要进一步完善。
随着畜牧业的发展和技术的进步，脲酶抑制剂在畜牧生产中的应用前景依然广阔。
脲酶抑制剂在畜牧生产中的应用浅析
脲酶抑制剂在畜牧生产中的应用浅析一、脲酶抑制剂的原理脲酶是一种存在于动物体内的酶，能够分解氨基酸中的尿素，产生氨氮。
在畜牧生产中，氨氮的释放会直接影响到动物的生长发育和肉质品质，因此需要通过一定的方式来控制脲酶的活性。
脲酶抑制剂正是针对这一问题而开发出来的一种饲料添加剂，它能够抑制脲酶的活性，从而减少氨氮的产生，提高畜禽对于饲料中蛋白质的利用率。
1.减少氨氮排放畜禽在消化过程中会产生大量的氨氮，过多的氨氮排放不仅会导致养殖环境的恶化，还会造成资源浪费和污染。
脲酶抑制剂能够有效地降低氨氮的排放量，从而减轻环境压力，保护生态环境。
2.提高饲料转化率脲酶抑制剂可以有效地提高畜禽对于饲料中蛋白质的利用率，降低了饲料的成本，提高了饲料的转化率。
由于蛋白质的利用率得到了提高，畜禽的生长速度也会得到加快，从而提高了养殖效益。
3.改善肉质品质过多的氨氮不仅会对环境造成污染，也会对畜禽的肉质品质产生不良影响。
通过使用脲酶抑制剂，可以使畜禽消化吸收更加充分，从而减少了肌肉中的氨基酸含量，提高了肉质的口感和营养价值。
1.饲料添加剂脲酶抑制剂通常以添加剂的形式加入到饲料中，一般与饲料混合均匀后直接喂给畜禽。
这种方式操作简单，不会对饲料的口感和营养价值产生影响，是目前应用最广泛的一种方式。
2.饮水添加除了作为饲料添加剂外，脲酶抑制剂还可以直接加入到畜禽的饮水中。
这种方式操作简单，能够确保每只畜禽都能够摄入到足够的脲酶抑制剂，提高了效果。
3.环境处理除了直接添加到饲料和饮水中外，脲酶抑制剂还可以通过环境处理的方式来降低氨氮的排放。
在畜禽舍内通过喷洒脲酶抑制剂的方式来降低氨氮的含量，从而改善养殖环境。
1.用量控制使用脲酶抑制剂时，需要严格控制添加剂的用量，避免使用过量或不足的情况发生。
一般情况下，应根据不同种类的畜禽和饲料的需要来确定合适的添加量。
2.质量保证选择正规的生产厂家和销售商购买脲酶抑制剂，确保产品的质量和安全性。
脲酶抑制剂在反刍动物生产中的应用
个 配 位 体 的 镍 离 子 （ｔｆｎ 等 ，９ ９ 。Ｅ ａ ｒ Ｓｙａ ｏ １ ９ ） ｊｂｉ ｆ９ ５推 测脲 酶 在催 化尿 素 的过 程 中一 个 尿素 分 １９ ） 子作 为桥 梁结合 两 个镍离 子 的中间 体 。
２ 脲 酶 抑 制 剂
微秒 内发生且 速度 比一般情 况下快 １ １倍 ，水 解 ０４
天 然类 固醇 萨 酒 皂 角 苷 （Ｙ ｃａＳ ｐｎｏ）樟 科 植 物 提 取 物 、 ｕｃ ａａ ｉｎ 、 大蒜 提取 物 （ Ｅ） Ｇ １ 金 属 盐 类 重 非 特 异 性 抑 制 作用 ２ 二 胺 、三 胺 类化 合 物 （ 用 的 有 Ｎ 一 丁 基 硫 代 磷 酸 三 酰 胺 竞 争 性 抑 制 脲 酶 的 活性 ， 低 尿 酶 的 水 解 速 度 常 降 ｆ Ｐ ）环 己磷 酰 ＝胺 （ｒｅ ）苯 基 磷 酰 二 胺 （Ｐ Ａ ） ＮＢ Ｔ 三 ｃ ｒ ｉ ＰＤ ） ３氧 肟酸 类 化 合 物 （ 用 的有 乙 酰 氧 肟 酸 （ＨＡ 常 Ａ ）和 辛 酰 氧 肟 酸 连 接 在 分 子 内羟 胺 结 构 （ＮＨ Ｈ） 原 子 上 的 活 一 Ｏ 氮 （ Ｈ Ｃ Ａ ） 泼 氢 抑 制脲 酶 活性 ４醌 类 化合 物 （ 用 的有 氢 醌 和 对 苯醌 ） 常 将 脲 酶 中 的巯 基 氧 化 成 二 硫 桥 ， 降低 脲 酶 活性 。
活性单 位都 有两 个镍 离子和 配基 。
１２ 脲 酶 催 化 的机 理 ．
可 以改 善畜 禽舍 的环 境 。
１ 脲 酶 １１ 脲 酶 的 分 布 与 性 质 、 构 ． 结
脲酶可利用本身的两个金属镍离子活性 中
心 ， 化 尿 素生 成氨 气 。 目前关 于脲 酶 催 化机 理 催 还 没有 定 论 ， 于人 们较 广泛 接 受 的脲 酶催 化 机 对 理 的不 同点 主要集 中在 两个 镍离 子 的作用 ：一 个 镍 离 子 结 合 、 活尿 素 ． 一 个 激 活 、 合 水 分 激 另 结
脲酶、硝化抑制剂综述
1.2缓控释肥料1.2.1 缓控释肥料分类缓控释肥料主要分为三类：1)通过化学方法改变肥料的结构而产生的缓控释肥料，主要有难溶性有机化合物(脲甲醛等)、水溶性化合物(异丁叉二脲等)、低溶解性无机盐(磷酸镁铵等)，目前这类肥料在国外研究较多，但是成本的增加巨大。
2)通过在肥料的表面包裹一层其他的材料生产的包膜肥料，使得养分释放变缓，高水平的产品可以通过调控与作物的需肥规律大致符合。
3)添加抑制剂(脲酶抑制剂、硝化抑制剂)生产的长效缓释肥料，通过脲酶抑制剂和硝化抑制剂调控土壤中酶和微生物的活性，使得速效肥料在土壤中残留更长时间。
1.2.2国内外缓控释肥料研究进展缓控释肥料在国外研究较早，美国、日本、欧洲等是世界上主要的缓控释肥料的生产国和消费国。
1961年美国TV A首先通过实验室和小规模试验开发出来的包硫尿素，后续又开发出了以热固性聚合物包膜复合肥料，90年代中期，美国的包硫尿素的年产量与消费量约为10万t、聚合物包膜肥料产量约4万t，消费量约为4.5万t。
缓控释肥以包硫尿素为主，并大多与速效肥掺混使用，主要应用于高尔夫球场、专业养护草坪等非农业领域；在添加抑制剂方面，美国道化公司开发的西吡[2-氯-6(三氯甲基)-吡啶]商品名为N-serve主要应用于美国的农场，主要原因是时间管理的需要；70年代末，日本多家公司开发了热塑性聚合物包膜肥料，最著名的为以聚烯烃和乙烯乙酸酯共聚物为包膜层的包膜复合肥料，90年代中期，日本聚合物包膜肥料年消费量为7.2万t，而包硫尿素仅为0.6万t，日本缓控释肥料以聚合物包膜复合肥为主，并大多是几种不同释放速率的包膜肥掺混，用于大田作物，主要用于水稻新耕作法栽培，在添加抑制剂方面，硫脲是日本最早使用的硝化抑制剂，由于其受影响的因素太多，使用量并不大；欧洲传统使用微溶性含氮化合物作为缓控释肥料，德国早在1924年就取得了制造脲醛肥料的专利，并与1955年实现工业化。
90年代中期，欧洲的缓控释肥料中的微溶性含氮肥料6.5万t，聚合物包膜肥料2.2万t，欧洲的缓控释肥料与美国相似，主要用于非农业市场。
脲酶抑制剂综述
抑制剂研究进展1、脲酶抑制剂研究进展1.1脲酶抑制剂种类及作用原理脲酶是氨基水解酶的一类酶的通称，是一种作用于线型酰胺C-N键（非肽）的水解酶。
土壤脲酶抑制剂是对土壤脲酶活性有抑制作用的化合物或元素。
Conrad早在1940年就指出向土壤中加入某些物质可以抑制脲酶活性并延缓尿素水解。
在随后的几十年里，脲酶抑制剂的研究取得很大进展，包括对尿素水解、NH3挥发、尿素N土壤转化、尿素利用率、作物产量的影响等。
脲酶抑制剂主要有无机物和有机物二大类。
无机物中主要是分子量大于50的重金属化合物如Cu、Ag、Pb、Hg、Co、Ni、Au、As、Cr等元素的不同价态离子；有机化合物中包括对氨基苯磺酰胺、二硫代氨基甲酸盐、羟基草氨酸盐、有机汞化合物、酚类、醌及取代醌类、磷胺类化合及其转化物等。
Bremner和Douglas证明二元酚和醌是当时最有效的有机化合物，银和汞盐是最有效的无机化合物[62]。
Mulvaney和Bremner（1981）、Byrnes和Freney 等(1995)指出，最有效的脲酶抑制剂是醌如 -苯醌和氢醌（HQ）、二元酚和磷胺类化合物如N-丁基硫代磷酰三胺（NBPT）、苯基磷酰二胺（PPD）、环己基磷酰三胺（CHPT）等[65]。
其中HQ被认是较有效并经济的，而NBPT、PPD、CHPT等磷胺化合物的抑制效果则是最好的。
对脲酶抑制剂的筛选，通常注意的只是该化合物使用后尿素在一定培养时间内的残留量，而对脲酶抑制剂的作用机制研究的较少。
重金属离子和醌类物质的脲酶抑制作用机理相同，它们均能作用于脲酶蛋白上对酶促有重要的作用的巯基（-SH）），抑制作用的效果与金属-锍化物和醌-锍化物复合体的解离能力呈反比。
磷胺类化合物的作用机理为该类化合物与尿素分子有相似的结构，可与尿素竞争与脲酶的结合位点，而且其与脲酶的亲和力极高，此种结合使得脲酶减少了作用尿素的机会，达到了抑制尿素水解的目的。
综合国内外的资料研究，脲酶抑制剂的作用机理主要表现在以下几个方面:(1)脲酶抑制剂占据了脲酶水解尿素的活性位置，降低脲酶活性。
细菌脲酶抑制剂及其作用机理的研究进展
动物营养学报２０２０，３２（８）：３４９６⁃３５０８ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｉｍａｌＮｕｔｒｉｔｉｏｎ㊀ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃２６７ｘ．２０２０．０８．００７细菌脲酶抑制剂及其作用机理的研究进展张震宇１，２㊀赵圣国１，２㊀郑㊀楠１，２㊀王加启１，２∗（１．中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，动物营养学国家重点实验室，北京１００１９３；２．中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，农业部奶及奶制品质量安全控制重点实验室，北京１００１９３）摘㊀要：脲酶抑制剂能有效抑制细菌脲酶活性，降低尿素分解菌产生氨的速度，广泛应用于医药及农业领域㊂然而，目前使用的脲酶抑制剂存在着生物毒性强㊁微生物适应性与稳定性差等问题，限制了脲酶抑制剂的应用㊂近年来，研究发现了一系列新的脲酶抑制先导化合物，同时报道了这些化合物的脲酶抑制结构以及作用模式与机制㊂本文综述了近１０年有关脲酶抑制剂的报道，并对所报道的脲酶抑制剂进行系统分类，以探讨不同类别的脲酶抑制剂的构效关系㊁抑制效果与抑制模式，并从不同类型脲酶抑制剂的构效关系探讨了其作用机理，旨在为新型脲酶抑制剂的开发提供参考㊂关键词：脲酶抑制剂；细菌脲酶；非蛋白氮；构效关系；抑制机制中图分类号：Ｓ８１６．７㊀㊀㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀㊀㊀文章编号：１００６⁃２６７Ｘ（２０２０）０８⁃３４９６⁃１３收稿日期：２０２０－０１－０９基金项目：国家自然科学基金项目（３１４３００８１）；现代农业产业技术体系专项（ＣＡＲＳ⁃３６）；中国农业科学院农业科技创新工程重大产出科研选题（ＣＡＡＳ⁃ＺＤＸＴ２０１９００４）；中国农业科学院科技创新工程（ＡＳＴＩＰ⁃ＩＡＳ１２）作者简介：张震宇（１９９６ ），男，江西南昌人，硕士研究生，研究方向为反刍动物营养与饲料科学㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｚｚｙ１２３７７９＠１２６．ｃｏｍ∗通信作者：王加启，研究员，博士生导师，Ｅ⁃ｍａｉｌ：Ｊｉａｑｉｗａｎｇ＠ｖｉｐ．１６３．ｃｏｍ㊀㊀脲酶又称尿素酰胺水解酶（ＥＣ３．５．１．５），属于酰胺水解酶家族的杂聚酶，可催化尿素分解为氨和二氧化碳［１］，其来源于自然界的植物㊁细菌㊁真菌㊁藻类以及无脊椎动物等生物㊂细菌脲酶是由２个或３个亚基复合物组成的多聚体［２－３］㊂脲酶高效催化尿素降解，在提供氮源的同时也给人类健康和农业生产带来许多不利影响，主要表现在如下４个方面：１）产脲酶微生物定植消化道或尿道所致的胃肠道溃疡（幽门螺杆菌）或泌尿结石（克雷伯氏菌和变形杆菌）［４］；２）土壤中的产脲酶微生物所致的尿素流失［５］；３）畜禽生产中，粪便中产脲酶微生物加速氨的排放所致的大气环境污染［６］；４）反刍动物瘤胃中产脲酶微生物降低尿素氮的利用率所致的动物生产性能下降［７］㊂㊀㊀细菌脲酶结构蛋白是由２个（α㊁β）或３个（α㊁β㊁γ）亚基单位组成的同源寡聚体蛋白组成的多聚体［２，８］，如产气克雷伯氏菌（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａａｅｒｏ⁃ｇｅｎｅｓ）和巴氏生孢八叠球菌（Ｓｐｏｒｏｓａｒｃｉｎａｐａｓｔｅｕｒ⁃ｉｉ）所产脲酶就由（αβγ）３组成，每个α－亚基含有２个镍离子活性中心构成的（αβ）８桶状结构域；腐生葡萄球菌（ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓｓａｐａｒｏｐｈｙｔｉｃｓ）所产脲酶由（αβγ）４组成，幽门螺杆菌所产脲酶则仅由α和β形成（αβ）１２球形结构组成㊂尽管不同种类的脲酶间亚基数量不同，但脲酶镍离子附近活性位点的结构是保守的，且其活化与催化机制相似㊂然而，不同种类脲酶间变构位点结构可变性却很大［９］㊂㊀㊀脲酶抑制剂能抑制尿素产氨的反应，有助于解决脲酶活性强导致的人体健康危害㊁土壤氮流失㊁粪肥氨释放以及瘤胃尿素氮利用率低等问题㊂近年来，新型脲酶抑制剂的研发多以前期报道的不同类别脲酶抑制剂的有效基团的组合优化为基础㊂鉴于此，本文按化合物种类将脲酶抑制剂分为不同的类别，并探讨各类化合物的脲酶抑制功能基团或其特征结构，以及这些化合物与脲酶活性中心的作用模式㊂这些化合物中的功能基团或其特征结构可以用于新型脲酶抑制剂的合成，对研发新型脲酶抑制剂具有重要的参考作用㊂１ 近年来公开报道的脲酶抑制剂㊀㊀近年来公开报道的对研发新型脲酶抑制剂具有重要参考作用的脲酶抑制剂见表１㊂表１对不同脲酶抑制剂进行了分类，并列举了不同研究中８期张震宇等：细菌脲酶抑制剂及其作用机理的研究进展合成的抑制剂类型㊁代表抑制剂㊁抑制类型㊁ｋｉ值㊁半抑制浓度（ＩＣ５０）值㊁抑制对象㊁参比抑制剂以及重要基团信息㊂其中，抑制剂类型是指在研究中涉及的一类化合物的总称；代表抑制剂是指通过脲酶活性试验筛选出的该类化合物中抑制活性最强的化合物；抑制类型是指脲酶抑制剂与脲酶的作用特点，通常包括竞争性抑制㊁非竞争性抑制㊁反竞争性抑制㊁混合性抑制；脲酶抑制剂的ｋｉ值和ＩＣ５０值用于反映其抑制活性㊂不同研究中往往会使用不同脲酶作为研究对象，通过在相同条件下测定公认有效的脲酶抑制剂（如乙酰氧肟酸㊁硫脲㊁羟基脲等）作为参比抑制剂与新型脲酶抑制剂进行脲酶抑制效果比较，就能判断新型脲酶抑制剂抑制效果的强弱㊂表１中重要基团一栏是指一类化合物中被认为对于该类化合物脲酶抑制活性至关重要的化学结构，通过化学修饰取代该结构能改变化合物的抑制活性㊂１．１ 氧肟酸类化合物㊀㊀氧肟酸类化合物的螯合性强，能与镍㊁铜等各种过渡金属形成螯合力较强的复合物㊂当氧肟酸类化合物与脲酶活性位点中金属离子结合，即可使之失活㊂脲酶抑制剂开发的早期，主要是研究开发氧肟酸类化合物，特别是针对乙酰氧肟酸的研究较多，这是因为其化学结构相对简单，脲酶抑制效果良好，因而得到了广泛的应用㊂但乙酰氧肟酸具有一定的局限性，体外瘤胃菌体培养试验证明，添加乙酰氧肟酸会降低挥发性脂肪酸的生成并改变乙酸㊁丙酸㊁丁酸间的摩尔比［４５］㊂乙酰氧肟酸是医用领域唯一经美国食品和药物管理局（ＦＤＡ）批准上市的㊁用于治疗幽门螺旋杆菌感染的药用脲酶抑制剂，但治疗的剂量大（成人至少１０００ｍｇ／ｄ），以致引起副作用［４６］㊂因此，近年来有关脲酶抑制剂的研究主要集中于解析氧肟酸类化合物的有效基团，评估其作用效果与机制，并利用这些信息合成新型脲酶抑制剂，以期改善其副作用㊂通常氧肟酸类化合物与脲酶活性中心的作用机制为：化学结构中羟肟酸酯的羰基氧与脲酶活性中心的１个镍离子结合，并进一步与活性中心的ＷＢ位点结合，同时去除自身结构中－ＯＨ基团，从而桥接另一个镍离子形成双齿络合物㊂形成的过渡态中间体有类似于底物尿素与脲酶结合时形成的结构，因此能阻止底物尿素与脲酶活性中心的结合，从而抑制脲酶活性（图１）㊂㊀㊀Ｒａｊｉｃᶄ等［１２］通过合成氧肟酸的衍生物发现只有含有－ＯＨ基团的衍生物才具有脲酶抑制作用㊂Ｘｉａｏ等［１１］通过研究类黄酮类化合物，建立了一种理想脲酶抑制剂模型㊂该模型由３个 环状 结构组成（图２－ａ），结合乙酰氧肟酸的化学结构（图２－ｂ）提出氧肟酸的部分化学结构可以模拟类黄酮类化合物模型中的环状结构（图２－ｃ）㊂因此，通过利用乙酰氧肟酸作为化学结构骨架模拟结构ａ中的环Ａ（图２－ａ）以及结构ａ中具有ｂ－羟基羰基部分的环Ｃ（图２－ａ），可设计出复合型脲酶抑制剂（图２－ｄ）㊂经此组合设计，最终得到脲酶抑制效果最好的化合物为３－（３－氯苯基）－３－羟基丙酰基－异羟肟酸（图２－ｅ）㊂其ＩＣ５０值为（０．０８３ʃ０．００４）μｍｏｌ／Ｌ㊁ｋｉ值为（０．０１４ʃ０．００３）μｍｏｌ／Ｌ，是一种混合性脲酶抑制剂㊂㊀㊀基于上述理想脲酶抑制剂模型，Ｓｈｉ等［１０］将水杨酸衍生物的苯甲酸结构㊁黄酮类三环结构和乙酰氧肟酸的羟肟酸结构组合建立新型化合物支架结构，合成了２４种衍生物，其中３－（２－苄氧基－５－氯苯基）－３－羟基丙酰异羟肟酸的脲酶抑制活性最强，ＩＣ５０值为（０．１５ʃ０．０５）μｍｏｌ／Ｌ，比参比脲酶抑制剂乙酰氧肟酸强２０倍，是一种混合性脲酶抑制剂㊂用ＮＭｅ取代该化合物羟肟酸部分的－ＮＨ导致脲酶抑制效果的降低，表明－ＮＨ基团对于氧肟类化合物的脲酶抑制功能非常重要㊂分子对接表明该化合物中的ＮＨＯ－中Ｏ原子部分以双齿方式配位２个镍离子并与Ｈｉｓ２２１建立氢键，而ＮＨＯ－中Ｈ原子部分分别与Ａｓｐ３６２的ＣＯＯ－和Ａｌａ３６５的ＣＯ－的３个氧原子形成３个氢键㊂该化合物中的５－氯水杨酸骨架分别与氨基酸残基Ｍｅｔ３１７和Ｍｅｔ３６６形成的疏水作用力以及苄基分别与酶表面的Ａｓｎ１６８和Ａｌａ１６９残基所建立的额外疏水接触，均增加了该化合物的脲酶抑制效果（图３）㊂该研究提出，氧肟酸类化合物中额外的带有苯环结构的修饰能够增加氧肟酸类化合物与脲酶蛋白表面氨基酸残基形成疏水作用的概率㊂需要特别指出的是，不是所有对氧肟酸类化合物的化学修饰都是有利的，例如：氧肟酸类化合物中插入Ｎ－甲基结构会干扰氧肟酸类化合物与活性中心的结合㊂通过去除该类化合物中羟肟酸部分的甲基得到的３－（２－苄氧基－５－氯苯基）－３－羟基丙酰异羟肟酸等化合物，较之前化合物脲酶抑制效果提高了３０ ８００倍㊂７９４３㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报３２卷表１㊀脲酶抑制剂分类Ｔａｂｌｅ１㊀Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｕｒｅａｓｅｉｎｈｉｂｉｔｏｒｓ分类Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ抑制剂类型Ｔｙｐｅｏｆｉｎｈｉｂｉｔｏｒ代表抑制剂Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅｉｎｈｉｂｉｔｏｒ抑制类型Ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎｔｙｐｅｋｉ值ｋｉｖａｌｕｅ／（ｎｍｏｌ／Ｌ）ＩＣ５０值ＩＣ５０ｖａｌｕｅ抑制对象Ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎｏｂｊｅｃｔｓ参比抑制剂Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｉｎｈｉｂｉｔｏｒ重要基团Ｉｍｐｏｒｔａｎｔｇｒｏｕｐ参考文献Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ氧肟酸类化合物Ｈｙｄｒｏｘａｍｉｃａｃｉｄｃｏｍｐｏｕｎｄｓ３－芳基丙酰异羟肟酸衍生物３－（２－苄氧基－５－氯苯基）－３－羟基丙酰异羟肟酸混合性０．１３ˑ１０３（０．１５ʃ０．０５）μｍｏｌ／Ｌ幽门螺旋杆菌脲酶乙酰氧肟酸ＩＣ５０＝（２３．８ʃ１．５）μｍｏｌ／Ｌ苄基㊁５－氯水杨酸骨架［１０］β－羟基β－苯基丙酰基异羟肟酸３－（３－氯苯基）－３－羟基丙酰基－异羟肟酸混合性０．０１４ʃ０．００３（０．０８３ʃ０．００４）μｍｏｌ／Ｌ幽门螺旋杆菌脲酶乙酰氧肟酸ＩＣ５０＝（２７．６ʃ２．５）μｍｏｌ／Ｌ氯取代苯环［１１］甲基和Ｏ－乙基非甾体异羟肟酸２－［（２，６－二氯苯基）氨基］－Ｎ－羟基苯乙酰胺３７．４μｍｏｌ／Ｌ刀豆脲酶双氯芬酸［１２］硫脲及其衍生物ＴｈｉｏｕｒｅａａｎｄｉｔｓｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓＮ，Ｎᶄ－二取代硫脲Ｎ－苯基－Ｎ－（３－吡啶基）硫脲竞争性（８．４３ʃ０．０２）μｍｏｌ／Ｌ刀豆脲酶硫脲ＩＣ５０＝（２１．００ʃ０．１１）μｍｏｌ／Ｌ带有孤电子对指向化合物中心的取代基团［１３］硫脲二硫化物类似物１，１ᶄ－［二硫代二基双（２，１－亚苯基）］双［３－（４－氟苯基）硫脲］０．４μｍｏｌ／Ｌ刀豆脲酶硫脲ＩＣ５０＝（１９．４６ʃ１．２０）μｍｏｌ／Ｌ富电子取代基［１４］硫脲苯并噻唑类似物２－［４－（苯并［ｄ］噻唑－２－基）苯甲酰基］－Ｎ－（３，４－二氯苯基）肼甲硫代酰胺（２．１０ʃ０．２４）μｍｏｌ／Ｌ刀豆脲酶硫脲ＩＣ５０＝（１９．４６ʃ１．２０）μｍｏｌ／Ｌ吸电子类取代基团［１５］苯甲酰硫脲衍生物苯甲酰硫脲衍生物２０混合性（４７５．２ʃ１６６．０）ˑ１０３化合物浓度为５００μｍｏｌ／Ｌ时抑制率为６５．２％刀豆脲酶正丁基硫代磷酸三胺浓度为５００μｍｏｌ／Ｌ时抑制率为４０％苯甲酰基［１６］１－酰基－３－芳基硫脲衍生物１－（３－氯苯基）－３－十四烷酰基－硫脲非竞争性０．０２１ˑ１０３（０．０３９１ʃ０．００２８）μｍｏｌ／Ｌ刀豆脲酶硫脲ＩＣ５０＝（１８．１９５ʃ０．３８２）μｍｏｌ／Ｌ酰基［１７］８９４３８期张震宇等：细菌脲酶抑制剂及其作用机理的研究进展续表１分类Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ抑制剂类型Ｔｙｐｅｏｆｉｎｈｉｂｉｔｏｒ代表抑制剂Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅｉｎｈｉｂｉｔｏｒ抑制类型Ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎｔｙｐｅｋｉ值ｋｉｖａｌｕｅ／（ｎｍｏｌ／Ｌ）ＩＣ５０值ＩＣ５０ｖａｌｕｅ抑制对象Ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎｏｂｊｅｃｔｓ参比抑制剂Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｉｎｈｉｂｉｔｏｒ重要基团Ｉｍｐｏｒｔａｎｔｇｒｏｕｐ参考文献Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ棕榈酰硫脲衍生物１－（４－氯苯基）－３棕榈酰硫脲非竞争性０．０１３６ˑ１０３０．０７０１μｍｏｌ／Ｌ刀豆脲酶硫脲ＩＣ５０＝４．７２μｍｏｌ／Ｌ４－氯取代苯环㊁酰基［１８］Ｎ，Ｎ，Ｎᶄ－三取代硫脲与二价镍的复合物Ｎｉ（Ⅱ）Ｎ，Ｎ－甲基苯基－Ｎᶄ－苯甲酰基硫脲（１．１７ʃ０．１２）μｍｏｌ／Ｌ刀豆脲酶硫脲ＩＣ５０＝（２３．０ʃ１１．０）μｍｏｌ／Ｌ镍离子配位基团［１９］芳基硫脲衍生物１－（２，３－二氯苯基）－３－［２－（４－异丁基苯基）丙酰基］硫脲竞争性０．００１２０．００８１ˑ１０－６μｍｏｌ／Ｌ刀豆脲酶硫脲ＩＣ５０＝１８．５０１ˑ１０－３μｍｏｌ／Ｌ１，３－二取代硫脲基团［２０］杂环类化合物Ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄｓ４－芳基噻吩－２－醛衍生物４－（３－氯－４－氟苯基）噻吩－２－乙醛２７．１μｇ／ｍＬ硫脲ＩＣ５０＝２７．５μｇ／ｍＬ二卤代基团［２１］５－芳基噻吩衍生物Ｎ－（５－苯基噻吩－２－磺酰基）乙酰胺（３８．４０ʃ０．３２）μｇ／ｍＬ刀豆脲酶硫脲ＩＣ５０＝４３μｇ／ｍＬ三氟甲基［２２］吡唑啉磺酰胺衍生物（Ｓ）－３－（１，３－二甲基－１Ｈ－吡唑啉［４，３－ｅ］［１，２，４］三嗪－５－基）－４－乙氧基－Ｎ－（１－羟基－丙－２－基）苯磺酰胺混合性０．０１ˑ１０３０．０３７μｍｏｌ／Ｌ刀豆脲酶硫脲ＩＣ５０＝２０．９μｍｏｌ／Ｌ（Ｓ）－２－羟基－１－甲基乙二胺取代基［２３］７－氮杂吲哚类似物７－［２－（４－甲氧基－苯基）－２－氧代乙基］－１吡咯并［２，３－ｂ］吡啶－７－鎓（２．１９ʃ０．３７）μｍｏｌ／Ｌ刀豆脲酶硫脲ＩＣ５０＝（２１．００ʃ０．１１）μｍｏｌ／Ｌ甲氧基苯甲酰基［２４］有机硒化合物化合物４ｄ（原文献中编号）竞争性１００７ʃ９６２５．４μｍｏｌ／Ｌ巴氏生孢八叠球菌脲酶乙酰氧肟酸ｋｉ＝（３３００ʃ４００）ｎｍｏｌ／Ｌ甲酯基㊁苯基［２５］５－取代－８－甲基－２Ｈ－吡啶［１，２－ａ］嘧啶－２，４（３Ｈ）－二酮及其苯胺㊁氨基吡啶和肼衍生物８－甲基－３－［（２－磺酰苯胺）亚甲基］－２Ｈ－吡啶［１，２－ａ］嘧啶－２，４－二酮化合物浓度为１００μｍｏｌ／Ｌ时抑制率为９７％刀豆脲酶硫脲浓度为１００μｍｏｌ／Ｌ时抑制率为９４％４－硝基苯甲酰肼基团［２６］９９４３㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报３２卷续表１分类Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ抑制剂类型Ｔｙｐｅｏｆｉｎｈｉｂｉｔｏｒ代表抑制剂Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅｉｎｈｉｂｉｔｏｒ抑制类型Ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎｔｙｐｅｋｉ值ｋｉｖａｌｕｅ／（ｎｍｏｌ／Ｌ）ＩＣ５０值ＩＣ５０ｖａｌｕｅ抑制对象Ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎｏｂｊｅｃｔｓ参比抑制剂Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｉｎｈｉｂｉｔｏｒ重要基团Ｉｍｐｏｒｔａｎｔｇｒｏｕｐ参考文献Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ二氢嘧啶的肼衍生物等４类杂环类化合物乙基２－肼基－１，４－二甲基－６－（对硝基苯基）－１，６－二氢嘧啶－５－羧酸二盐酸盐混合性（１４．６３ʃ０．０２）ˑ１０３（１５．０ʃ０．６）μｍｏｌ／Ｌ刀豆脲酶硫脲ＩＣ５０＝２１μｍｏｌ／Ｌ游离Ｓ原子㊁肼基［２７］半硫代碳酰肼衍生物１－［４－（３－溴苯基）－６－甲基－２－硫代－３，４－二氢嘧啶－５－羰基］－４－（４－甲氧基苯基）氨基硫脲（０．５８ʃ０．０３）μｍｏｌ／Ｌ刀豆脲酶硫脲ＩＣ５０＝２１μｍｏｌ／Ｌ氨基硫脲㊁靛红基团［２８］三唑基苯甲酰胺衍生物Ｎ－（１－｛５－巯基－４－［（４－甲氧基苄叉）氨基］－４Ｈ－１，２，４－三唑－３－基｝－２－苯乙基）苯甲酰胺非竞争性抑制剂（０．０１３７ʃ０．０００８）μｍｏｌ／Ｌ刀豆脲酶硫脲ＩＣ５０＝（１５．１５１ʃ１．２７０）μｍｏｌ／Ｌ氧和甲氧基官能团［２９］二羟基嘧啶衍生物５－（２，３－二甲氧基亚苄基）－２－硫代二氢嘧啶－４，６（１Ｈ，５Ｈ）－二酮混合性（１１．９００ʃ０．０１１）ˑ１０３（２２．６０ʃ１．１４）μｍｏｌ／Ｌ刀豆脲酶硫脲ＩＣ５０＝（２１．２ʃ１．３）μｍｏｌ／Ｌ苯基［３０］槲皮素及其类似物槲皮素非竞争性抑制剂（１１．２ʃ０．９）μｍｏｌ／Ｌ幽门螺旋杆菌脲酶乙酰氧肟酸ＩＣ５０＝（１９．４ʃ２．０）μｍｏｌ／Ｌ羟基［３１］巴比妥酸盐类化合物Ｂａｒｂｉｔｕｒａｔｅｃｏｍｐｏｕｎｄｓ５－芳基－Ｎ，Ｎ－二甲基巴比妥酸衍生物化合物７（原文献中编号）（２８．６３ʃ１．１１）μｍｏｌ／Ｌ硫脲ＩＣ５０＝（２１．００ʃ０．１１）μｍｏｌ／Ｌ内环ＮＨ结构㊁侧链苯环的邻位添加取代基［３２］硫代巴比妥酸化合物５－（３，４－二羟基苄叉）－２－硫代二氢－４，６（１Ｈ，５Ｈ）－嘧啶二酮（１．６１ʃ０．１８）μｍｏｌ／Ｌ巴氏生孢八叠球菌脲酶硫脲ＩＣ５０＝（２１．００ʃ０．１１）μｍｏｌ／Ｌ羟基㊁硫原子㊁吡啶基团［３３］巴比妥酸的二乙基铵盐的两性离子加合物５，５ᶄ－（对甲苯亚甲基）双［６－羟基嘧啶－２，４（１Ｈ，３Ｈ）－二酮］二乙胺盐（１７．６０ʃ０．２３）μｍｏｌ／Ｌ刀豆脲酶硫脲ＩＣ５０＝（２１．２ʃ１．３）μｍｏｌ／Ｌ醛基［３４］００５３８期张震宇等：细菌脲酶抑制剂及其作用机理的研究进展续表１分类Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ抑制剂类型Ｔｙｐｅｏｆｉｎｈｉｂｉｔｏｒ代表抑制剂Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅｉｎｈｉｂｉｔｏｒ抑制类型Ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎｔｙｐｅｋｉ值ｋｉｖａｌｕｅ／（ｎｍｏｌ／Ｌ）ＩＣ５０值ＩＣ５０ｖａｌｕｅ抑制对象Ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎｏｂｊｅｃｔｓ参比抑制剂Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｉｎｈｉｂｉｔｏｒ重要基团Ｉｍｐｏｒｔａｎｔｇｒｏｕｐ参考文献Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ双硫代巴比妥衍生物５，５ᶄ－｛［（３，５－二甲氧基苯基）亚甲基］双（１，３－二乙基－２－硫代二氢嘧啶）－４，６（１Ｈ，５Ｈ）－二酮｝（７．４５ʃ０．１２）μｍｏｌ／Ｌ巴氏生孢八叠球菌脲酶硫脲ＩＣ５０＝（２１．１０ʃ０．１２）μｍｏｌ／Ｌ给电子基团［３５］巴比妥酸盐和硫代巴比妥酸盐化合物衍生物２－｛［（４，６－二氧－２－硫代四氢嘧啶－５（２Ｈ）－亚叉基）甲基］氨基｝－４－硝基苯甲酸（８．５３０ʃ０．０２７）μｍｏｌ／Ｌ刀豆脲酶硫脲ＩＣ５０＝（２１．０００ʃ０．０１１）μｍｏｌ／Ｌ（硫代）巴比妥基部分的ＮＨ基团［３６］巴比妥酸化合物衍生物化合物１ａ（原文献中编号）４１．６μｍｏｌ／Ｌ幽门螺旋杆菌脲酶羟基脲ＩＣ５０＝１００μｍｏｌ／Ｌ芳内酯［３７］磷酰胺类化合物Ｐｈｏｓｐｈａｍｉｄｅｃｏｍｐｏｕｎｄｓ磷酰胺类化合物的衍生物Ｎ－（１，３－苯并噻唑－２－基）磷酸三酰胺２ˑ１０－３μｍｏｌ／Ｌ刀豆脲酶Ｎ－正丁基硫代磷酸三酰胺（ＮＢＰＴ）ＩＣ５０＝１００ｎｍｏｌ／Ｌ次膦酸基团［３８］磷酰胺类化合物的Ｎ，二甲基衍生物Ｎ，Ｎ－二甲氨基甲烷膦酸竞争性（８２ʃ２６）ˑ１０３（２１．０ʃ５．７）μｍｏｌ／Ｌ刀豆脲酶甲基［３９］席夫碱类化合物Ｓｃｈｉｆｆｂａｓｅｓｃｏｍｐｏｕｎｄｓ席夫碱类化合物（Ｅ）－１－（３－硝基亚苄基）硫代氨基脲竞争性０．０９ˑ１０３（０．１０２ʃ０．５００）μｍｏｌ／Ｌ刀豆脲酶硫脲ＩＣ５０＝（２１．００ʃ０．１１）μｍｏｌ／Ｌ苯环间位吸电子基团［４０］席夫碱类化合物Ｃｕ２Ｃｌ４（Ｌ２）２混合性－１５ˑ１０３（０．０３ʃ０．７８）μｍｏｌ／Ｌ刀豆脲酶乙酰氧肟酸ＩＣ５０＝（３７．２ʃ４．０）μｍｏｌ／Ｌ金属离子［４１］氟化苯甲醛㊁异烟肼（一种抗结核药）及它们的二价铜化合物衍生得到的席夫碱Ｃｕ⁃Ｌ１（０．４９ʃ０．０１）μｍｏｌ／Ｌ刀豆脲酶乙酰氧肟酸ＩＣ５０＝（１８５．０ʃ６．２）μｍｏｌ／Ｌ铜（Ⅱ）配合基团［４２］席夫碱铜（Ⅱ）配合物（拥有平坦四结合铜离子中心）Ｃｕ（Ｌ４）２（３．６２ʃ０．２７）μｍｏｌ／Ｌ刀豆脲酶乙酰氧肟酸ＩＣ５０＝（６３．７０ʃ０．１３）μｍｏｌ／Ｌ铜（Ⅱ）配合基团［４３］铜（Ⅱ）和镍（Ⅱ）与席夫碱配体的有二齿的配合物Ｃｕ（Ｌ３）２１．４５μｍｏｌ／Ｌ刀豆脲酶乙酰氧肟酸ＩＣ５０＝６３μｍｏｌ／Ｌ金属离子［４４］１０５３㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报３２卷图１㊀乙酰氧肟酸与脲酶活性中心相互作用模式图Ｆｉｇ．１㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎａｃｅｔｏｈｙｄｒｏｘａｍｉｃａｃｉｄａｎｄｕｒｅａｓｅａｃｔｉｖｉｔｙｓｉｔｅ［４７］图２㊀基于类黄酮结构的理想性氧肟酸类脲酶抑制剂设计Ｆｉｇ．２㊀Ｄｅｓｉｇｎｏｆｉｄｅａｌｈｙｄｒｏｘａｍｉｃａｃｉｄｕｒｅａｓｅｉｎｈｉｂｉｔｏｒｂａｓｅｄｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｆｌａｖｏｎｏｉｄｓ［１１］㊀㊀ａ㊁ｂ中氨基酸残基由紫色实线表示，化合物由绿色棍状图表示㊂ｂ中红色圈出部分为２个化合物结构不同之处㊂㊀㊀Ｔｈｅａｍｉｎｏａｃｉｄｒｅｓｉｄｕｅｓａｒｅｓｈｏｗｎａｓｐｕｒｐｌｅｌｉｎｅｓ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｃｏｍｐｏｕｎｄｓａｒｅｓｈｏｗｎａｓｇｒｅｅｎｓｔｉｃｋｓｉｎｆｉｇｕｒｅｓａａｎｄｂ．Ｔｈｅｒｅｄｃｙｃｌｅｉｎｆｉｇｕｒｅｂｈｉｇｈｌｉｇｈｔｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅ⁃ｔｗｅｅｎｔｗｏｃｏｍｐｏｕｎｄｓ．图３㊀化合物３－（５－氯－２－羟基苯基）－３－羟基丙酰异羟肟酸（ａ）㊁３－（２－苄氧基－５－氯苯基）－３－羟基丙酰异羟肟酸（ｂ）与脲酶的结合模式Ｆｉｇ．３㊀Ｂｉｎｄｉｎｇｍｏｄｅｏｆ３⁃（５⁃ｃｈｌｏｒｏ⁃２⁃ｈｙｄｒｏｘｙｐｈｅｎｙｌ）⁃３⁃ｈｙｄｒｏｘｙ⁃Ｎ⁃ｍｅｔｈｙｌｐｒｏｐｉｏｎｙｌｈｙｄｒｏｘａｍｉｃａｃｉｄ（ａ）ａｎｄ３⁃（５⁃ｃｈｌｏｒｏ⁃２⁃ｈｙｄｒｏｘｙｐｈｅｎｙｌ）⁃３⁃ｈｙｄｒｏｘｙｐｒｏｐｉｏｎｙｌｈｙｄｒｏｘａｍｉｃａｃｉｄ（ｂ）ｗｉｔｈｕｒｅａｓｅ［１０］１．２㊀硫脲及其衍生物㊀㊀硫脲最早应用于土壤，它既是硝化抑制剂，又是脲酶抑制剂㊂硫脲是典型的尿素类似物，与脲酶反应的机理和尿素类似㊂其碳－硫双键中的硫与脲酶活性中心中１个镍离子结合，并进一步去除自身结构中－ＯＨ基团，与活性中心的另一镍离子的羟基消去１个水分子以与另一镍离子结合形成桥状结构㊂硫脲的脲酶抑制效果良好，有关其衍生物的研究较多㊂Ｋｈａｎ等［１３］发现硫脲衍生物的脲酶抑制效果要优于相同侧链的尿素衍生物，取代链上是否含有单电子对其是否具有脲酶抑制作用具有决定性作用㊂该研究发现，抑制效果最强的化合物为Ｎ－苯基－Ｎᶄ－（３－吡啶基）硫脲，其结构中具有３个吡啶取代基团，其ＩＣ５０值为８．４３μｍｏｌ／Ｌ㊂Ｔａｈａ等［１４］筛选出了一系列具有二硫基的对称双取代硫脲衍生物，发现其在两端氮原子上连接有苯环的该类化合物都具有刀豆脲酶抑制活性，且在苯环侧链的任意位置上连接有氟原子的，均能显著增强这类化合物的脲酶抑制效果（ＩＣ５０值在０．４ １．７μｍｏｌ／Ｌ）㊂该研究中还发现，具有相同脲酶抑制效果且无细胞毒性的硫脲衍生物均含有邻－ＣＬ－苯基㊁对－ＣＦ３－苯基，或含有给电子基团甲基或甲氧基㊂之后Ｔａｈａ等［１５］将苯并噻唑与氨基硫脲组合进行新型脲酶抑制剂的开发，所合成的１８种化合物的ＩＣ５０值均优于硫脲㊂这表明化合物芳香环上有吸电子类取代基团存在时，其极性和脲酶抑制效果均比没有吸电子类取代基团存在时强㊂㊀㊀Ｂｒｉｔｏ等［１６］利用苯甲酰基取代硫脲氮原子上的氢，合成了单苯甲酰基硫脲衍生物，再经刀豆脲酶抑制试验，证明在硫脲中引入苯甲酰基能有效提高硫脲的脲酶抑制能力㊂㊀㊀Ｓａｅｅｄ等［１７－１８］通过对肉豆蔻素和棕榈酸进行酰基修饰合成了２类硫脲衍生物，发现这些化合物的ＩＣ５０值在０．０１ ０．０９μｍｏｌ／Ｌ，此２类衍生物中，脲酶抑制效果最强的化合物在其第２氮端的苯环上都含有氯原子㊂当肉豆蔻素硫脲衍生物中肉豆蔻酸基团与苯环上的氯原子为间位时该类化合物的脲酶抑制活性最高㊂而棕榈酸硫脲衍生物中棕榈酸基团与苯环上的氯原子为对位时，此类化合物的脲酶抑制活性最高，且这２类化合物均为非竞争性抑制剂㊂因此，硫脲衍生物２个氮端上是否连接有吸电子基团对于此类化合物是否具２０５３８期张震宇等：细菌脲酶抑制剂及其作用机理的研究进展有脲酶抑制效果至关重要㊂㊀㊀Ｐｅｒｖｅｚ等［４８］筛选出了大量硫脲的二羟吲哚衍生物，发现衍生物中甲氧基与二羟吲哚基团为对位或衍生物中的氯取代基与二羟吲哚基团为间位时，其脲酶抑制效果较其他化合物好㊂Ｐｅｒｖｅｚ等［４８］还发现，在硫脲衍生物的侧链苯环的任意位置上加上诱导吸电子基团，均能提高这类化合物的脲酶抑制效果㊂例如，含有三氟代甲氧基或三氟代甲基的化合物（抑制率４１％ ７８％）与含有甲氧基及甲基的化合物（抑制率８％ ２９％）相比，具有更强的脲酶抑制活性㊂１．３㊀杂环类化合物１．３．１㊀五元杂环类化合物㊀㊀杂环化合物是环状分子中含有除碳原子外含有至少１个其他原子的有机化合物㊂对于杂环类脲酶抑制剂，化合物侧链及苯环上连接的基团的类性与它们的排列位置对该化合物的脲酶抑制效果均有很大的影响，各基团在空间上排列的位置对于该化合物的脲酶抑制效果亦很重要㊂Ａｌｉ等［２１］发现侧链中含有吸电子基团的化合物比相同位置为给电子基团的化合物的脲酶抑制活性更强，其中抑制效果最好的化合物含有二卤代基团㊂Ｎｏｒｅｅｎ等［２２］对该类化合物进行了追踪研究，以刀豆脲酶为靶标，最终获得了３种脲酶抑制效果强于硫脲的脲酶抑制剂，其中效果最好的化合物为Ｎ－｛［５－（４－氯苯基）噻吩－２－基］磺酰基｝乙酰胺㊂在进行杂环类脲酶抑制剂开发时常用到咪唑基团㊂Ｎａｕｒｅｅｎ等［４９］测试了１５种四芳基咪唑－吲哚化合物，这些化合物的脲酶抑制效果都优于硫脲，其中抑制效果最好的２类化合物中均含有二取代卤素基团或在化合物的芳基吲哚部分连有三氟甲基基团㊂Ｍｏｊｚｙｃｈ等［２３］利用五元杂环吡唑并三嗪与磺酰胺杂交合成了一系列候选化合物，这些化合物的脲酶抑制ＩＣ５０值为０．０３７ ０．０８４μｍｏｌ／Ｌ，其中脲酶抑制效果最好的化合物为化合物（Ｓ）－３－（１，３－二甲基－１Ｈ－吡唑啉［４，３－ｅ］［１，２，４］三嗪－５－基）－４－乙氧基－Ｎ－（１－羟基－丙－２－基）苯磺酰胺，它含有（Ｓ）－２－羟基－１－甲基乙二胺取代基，是一种手性化合物㊂它的对映异构体（Ｒ）－３－（１，３－二甲基－１Ｈ－吡唑啉［４，３－ｅ］［１，２，４］三嗪－５－基）－４－乙氧基－Ｎ－（１－羟基－丙－２－基）苯磺酰胺的脲酶抑制效果为这些化合物中最弱，表明化学结构完全相同的杂环类脲酶抑制剂，其手性化合物的对映异构体之间的脲酶抑制效果也可能相差甚远㊂Ｓａｉｆｙ等［２４］报道了一系列７－偶氮吲哚衍生物，其ＩＣ５０值为２．１９２５５．１１μｍｏｌ／Ｌ㊂其中脲酶抑制效果最好的化合物为７－［２－（４－甲氧基－苯基）－２－氧代乙基］－１Ｈ吡咯［２，３－ｂ］吡啶－７－鎓具有４－甲氧基苯甲酰基基团，ＩＣ５０值为（２．１９ʃ０．３７）μｍｏｌ／Ｌ㊂而抑制效果第２好的化合物为７－［２－（４－氯－苯基）－２－氧代－乙基）－１Ｈ吡咯［２，３－ｂ］吡啶－７－鎓，ＩＣ５０值仅为（１３３．３１ʃ０．４６）μｍｏｌ／Ｌ，表明结构相近的杂环类脲酶抑制的抑制效果不一定相近㊂㊀㊀Ｔａｂｕｃｈｉ等［５０］报道依布硒啉对脲酶具有抑制作用，可用于预防胃肠道溃疡㊂Ｍａｃｅｇｏｎｉｕｋ等［２５］研究了不同基团修饰依布硒啉化学结构中氮原子对其脲酶抑制效果的影响，发现当氮原子上存在羧酸基团时，依布硒啉对脲酶的抑制活性显著降低，以致此类衍生物中大部分没有脲酶抑制效果，其编号为４ａ的化合物的脲酶抑制效果最好，其ＩＣ５０值为２５．４μｍｏｌ／Ｌ㊂在相同位置上用甲酯基或苯基取代羧酸基团后，化合物的脲酶抑制效果恢复到正常水平，ＩＣ５０值在３．３ ４．７μｍｏｌ／Ｌ㊂１．３．２㊀六元杂环类化合物㊀㊀六元杂环化合物主要包括吡啶酮㊁吡啶并嘧啶以及吡啶酮类化合物，由于其广泛的生物活性，在脲酶抑制剂的开发中报道较多㊂Ｒａｕｆ等［２６］评估了一系列的吡啶并嘧啶衍生物，发现是否存在金属螯合基团（如－ＳＨ或４－硝基苯甲酰肼基团）决定了这些化合物的脲酶抑制效果，通过对其中８－甲基－３－［（２－磺酰苯胺）亚甲基］－２Ｈ－吡啶［１，２－ａ］嘧啶－２，４－二酮和４－羟基－Ｎ０－｛［８－甲基－２，４－二氧代－２Ｈ－吡啶基［１，２－ａ］嘧啶－３（４Ｈ）－亚烷基］甲基｝苯并酰肼的互变异构化研究发现，杂环原子的负电荷量与化合物的脲酶抑制效果呈正相关㊂Ｋｈａｎ等［２７］报道了一系列具有脲酶抑制活性的二氢嘧啶（ＤＨＰＭ）的衍生物，发现这类化合物能同时与脲酶活性中心的镍离子以及活性中心周围的氨基酸残基互作而发挥抑制脲酶活性的作用，是一种混合性脲酶抑制剂㊂Ｉｆｔｉｋｈａｒ等［２８］跟踪研究了二氢嘧啶的衍生物，发现这类衍生物中含有氨基硫脲或靛红基团的化合物的脲酶抑制效果较好㊂１．４㊀巴比妥酸盐类化合物㊀㊀Ｋｈａｎ等［３２］对巴比妥酸盐类化合物结构中的３０５３㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报３２卷氮原子及芳基侧链上连接取代基团对其脲酶抑制效果的影响进行了评价㊂发现内环具有－ＮＨ结构的衍生物的抑制效果最好，在这类化合物的侧链苯环的邻位添加取代基团能提高其脲酶抑制活性㊂在对硫代巴比妥酸化合物的研究中发现，将能与镍离子结合的基团取代芳基能提高该化合物的脲酶抑制活性，如Ｋｈａｎ等［３３］通过将－ＯＨ㊁硫原子㊁吡啶基团取代硫代巴比妥酸化合物中的苯基上对位的氢，增加了其脲酶抑制活性㊂其他一些较大的基团由于空间位阻较大，若将其取代该化合物苯基上对位的氢，反而降低该合物的脲酶抑制活性㊂Ｒａｈｉｍ等［３５］报道了双硫代巴比妥衍生物的合成及其脲酶抑制效果，其中最有效的化合物的苯基上具有取代基团，而吲哚和萘基等基团的衍生物对脲酶的表现出较弱的抑制活性㊂㊀㊀Ｂａｒａｋａｔ等［３４］筛选了几种双巴比妥酸盐类衍生物㊂其中脲酶抑制效果最好的化合物为５，５ᶄ－（对甲苯亚甲基）双［６－羟基嘧啶－２，４（１Ｈ，３Ｈ）－二酮］二乙胺盐，ＩＣ５０值为（１７．６ʃ０．２３）μｍｏｌ／Ｌ，强于硫脲㊂这类化合物与脲酶活性中心的作用模式为：巴比妥酸的羰基与脲酶的ＫＣＸ２１９和Ａｒｇ３３８形成了氢键，并与ＫＣＸ２１９和羰基相邻的Ａｌａ１６９㊁Ｇｌｙ２７９㊁Ａｓｐ３６２形成氢键；醛基与Ｈｉｓ３２３之间有亲水作用力（图４）㊂１．５㊀磷酰胺类化合物㊀㊀磷酸二胺及磷酸三胺类抑制剂是一种目前已知的活性最强的脲酶抑制剂，应用较多的有丁基磷酰三胺（ＮＢＰＴＯ）㊁正丁基硫代磷酰三胺（ＮＢ⁃ＰＴ），这类化合物的脲酶抑制活性非常强，但在酸性条件下不稳定，因此不能在临床上应用㊂㊀㊀磷酰胺类化合物的作用机理在于其结构中的１个氧原子取代脲酶活性位点中Ｗ１位点水分子并取代Ｎｉ１结合的羟基，另外１个氧原子和１个氮原子共同取代活性位点中ＷＢ及Ｗ２的２个水分子（图５）㊂㊀㊀磷酰二胺类化合物易水解，难以应用到实际生产中㊂近年来，有关磷酰二胺类化合物改造和修饰的报道较多㊂Ｄｏｍｉｎｇｕｅｚ等［３８］以磷酰二胺类化合物为基本骨架合成了一系列衍生物，这类化合物不含不稳定的Ｐ Ｎ键，在生物体内能稳定存在㊂此类新合成的化合物与脲酶的结合自由能与磷酰二胺类化合物与脲酶的结合自由能大小相近，因此认为它们具有类似的脲酶抑制性质，此类化合物通常是细菌脲酶的可逆竞争性抑制剂㊂此类化合物结构中含有对甲基硫代次膦酸的脲酶抑制活性要高于对甲基次膦酸，可能是因为对甲基硫代次膦酸中硫原子与酶活性位点中镍离子的相互作用较强㊂以刀豆脲酶为抑制对象，这类化合物抑制效果最好的能达到２ｎｍｏｌ／Ｌ（参比抑制剂ＮＢＰＴ的ＩＣ５０值为１００ｎｍｏｌ／Ｌ）［５２］㊂此类化合物的抑制模式为：次膦酸基团与酶活性中心残基Ｈｉｓ２２２和Ａｓｐ３６３形成２个氢键，并与２个镍离子相互作用㊂此外，此类化合物的酰胺基与脲酶Ａｌａ３６６氨基酸残基的羰基形成氢键［３９，５１］㊂㊀㊀氨基酸残基由黄色棍状表示，配体（化合物）由紫色棍状表示㊂㊀㊀Ｔｈｅａｍｉｎｏａｃｉｄｒｅｓｉｄｕｅｓａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｙｅｌｌｏｗｓｔｉｃｋｓ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｌｉｇａｎｄｓａｒｅｓｈｏｗｎｉｎｐｕｒｐｌｅｓｔｉｃｋｓ．图４㊀一种巴比妥酸盐类化合物与刀豆脲酶的结合模式图Ｆｉｇ．４㊀ＢｉｎｄｉｎｇｍｏｄｅｄｉａｇｒａｍｏｆｂａｒｂｉｔｕｒｉｃａｃｉｄａｎｄＪａｃｋｂｅａｎｕｒｅａｓｅ［３４］图５㊀活性脲酶（ａ）㊁磷酰胺类化合物抑制脲酶（ｂ）的骨架结构Ｆｉｇ．５㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆａｃｔｉｖｅｕｒｅａｓｅ（ａ）ａｎｄｐｈｏｓｐｈｏｒａｍｉｄｅｓｉｎｈｉｂｉｔｅｄｕｒｅａｓｅ（ｂ）［８］４０５３。
脲酶抑制剂和硝化抑制剂
脲酶抑制剂和硝化抑制剂脲酶抑制剂1、脲酶的作用：能将尿素分解成氨和二氧化碳，即水解作用。
2、脲酶抑制剂及其作用原理：A 脲酶抑制剂：对土壤脲酶活性有抑制作用的化合物或元素的总称。
B作用原理：它通过对在脲酶催化过程中扮演主要角色的巯基发生作用，有效的抑制脲酶的活性，从而延缓土壤中尿素的水解速度，减少氨向大气中挥发损失。
(即脲酶抑制剂通过与尿素竞争脲酶活性部位，抢占先机，使脲酶失去与尿素作用来减缓尿素水解)。
C其抑制重点在于：抑制尿素活性并延缓水解过程，减少氨产生。
3、脲酶抑制剂的种类：主要有无机物和有机物两大类。
无机物主要是分子量大于50的重金属化合物如Cu、Ag、Co、Ni等元素的不同价态离子；有机物主要是各类醌类物质。
不同的脲酶抑制剂其抑制机理不同。
本论文采用的脲酶抑制剂—NBPT便是醌类物质。
4、脲酶抑制剂的国内外研究现状A 国外研究现状20世纪30年代，Rotini报道了土壤脲酶的存在，40年代Cornad指出将某些物质施入土壤可以抑制脲酶活性，延长氮肥的有效期。
60年代对与脲酶抑制剂的研究开始。
至1971年Bromner等人从130多种化合物中筛选出效果较好的脲酶抑制剂为苯醌和氢醌类化合物。
Bundy等(1973)的实验表明苯醌的效果最好。
进入80年代，国际上已开发了近70种有实用意义的脲酶抑制剂，主要包括醌类、多羟酚类、磷酰胺类、重金属类以及五氯硝基苯等。
1996年春，美国IMC-Agrotain公司以Agrotain商标在市场上销售。
B 国内研究现状脲酶抑制剂在我国的研究起步较晚，80年代初，中国科学院沈阳应用生态研究所首先进行了系统研究，以周礼恺、张志明为代表。
90年代初，开发出长效碳酸氢铵、长效尿素和一系列含尿素长效复合肥料，并申请了专利。
进入90年代，研究方向由纯化合物或无机盐转向了天然物质，如腐植酸类。
硝化抑制剂1、硝化抑制剂及其原理A 硝化抑制剂对能够抑制土壤中亚硝化细菌微生物活性的一类物质的总称。
脲酶抑制剂在反刍动物饲养中的应用
脲酶抑制剂在反刍动物饲养中的应用云南农业大学动科院营养实验室510-畜牧人论坛网友：东方-159********（24小时开机）1、尿素在饲料中的使用和存在的问题牛羊等反刍动物有独特的消化系统，能充分利用青绿饲料、农副产品等饲料来生产肉、奶畜产品而日益受到畜牧业的重视。
但这些非常规饲料资源营养上不平衡，造成我国反刍动物的生产发展缓慢，以粗饲料为主的日粮满足了家畜的能量需要，但蛋白质需要量不足。
目前，普遍采用尿素作为非氮白蛋添加在反刍动物饲料之中，因为反刍家畜瘤胃能产生很强的尿酶，尿素进入后很快地被尿酶水解，产生氨和二氧化碳，氨在瘤胃微生物的作用下生成微生物蛋白而被动物消化吸收。
所以，在反刍动物饲养中，大力推广应用尿素是一条缓解蛋白饲料紧缺价高的有效途径。
但是在反刍动物饲料中单纯添加尿素却存在着很大的问题。
由于瘤胃内控制尿素分解速度的脲酶活性过高，导致了瘤胃微生物分解尿素的速度比利用速度快4倍，产生的大量氨不能被利用，并通过肠壁进入血液，使血液中酸碱平衡发生变化，神经系统受影响，易造成家畜的氨中毒，严重时会死亡，尤其是食入尿素后不能立即饮水，以防止加快尿素分解速度时更易中毒。
所以，尿素的利用效率只有60%，远低于豆饼的90%，较低的利用率和可能的中毒危险等因素都影响了尿素饲料的应用。
2、脲酶抑制剂的作用及应用如何降低脲酶活性，控制尿素速度，是避免反刍动物氨中毒和提高尿素利用率的重要措施。
脲酶抑制剂是降低脲酶活性的专用物质，可抑制反刍动物瘤胃微生物脲酶活性，减慢氨氮释放速度，使瘤胃微生物有平衡的氨氮供应，从而提高反刍动物对氨的利用率，避免氨中毒，增加微生物蛋白质的合成量，使反刍动物对氨的利用率提高，在降低日粮中蛋白质水平，节约蛋白质饲料的同时，增加了肉、奶的产量。
脲酶抑制剂即降低了饲养成本，又增加了经济效益，是反刍动物一种理想的饲料添加剂。
脲酶抑制剂的推广应用己被列为国家农业部和国家科技部的推广项目，成为跨世纪新技术的重点工程之一。
脲酶抑制剂 NBPT 的研究综述
[4] 戴 锋,胡 松. 正丁基硫代磷酰三胺的合成工艺改 进[ J] . 化工管理,2015(17) :193 - 194.
[5] Jaroslav F K,Morristown,Michale D S. N - alphatic and N,N - alphaticphosphoric triamide urease inhibitions and urease inhibited urea based fertilizer composition: US, 4530714[ P] . 1985.
剂、三乙胺作为缚酸剂,反应完成后直接往反应液中 通入氨气至反应完毕,抽滤除去氯化铵,滤液减压蒸 馏回收溶剂和三乙胺,剩余浅黄色黏稠液体真空干 燥,得固体粗品,收率可达到 95. 6% 。 该工艺中三 乙胺盐酸盐无需分离,在第二步中通入氨气后可游 离出来生成三乙胺和氯化铵,然后通过抽滤和减压 蒸馏分别回收。
·18·
河南化工
HENAN CHEMICAL INDUSTRY
2016 年 第 33 卷
脲 酶 抑 制 剂 NBPT 的 研 究 综 述
尤洪星 , 庄文明 , 李秀芹 , 朱孔杰
( 金正大生态工程集团股份有限公司 , 山东 临沭 276700)
摘 要:正丁基硫代磷酰三胺( NBPT) 是目前最有效的土壤脲酶抑制剂之一。 它具有优异的脲酶抑制作用,能够明 显减少尿素在土壤中的分解,增加作物对氮素的利用率,对于氮肥的增效利用具有重要的意义。 本文简单介绍了 近年来关于 NBPT 合成、作用机理和应用方面的研究工作,为 NBPT 的工业生产和在肥料中的应用提供参考。 关键词:脲酶抑制剂 ; NBPT ; 合成 ; 机理 ; 应用 中图分类号:TQ441 文献标识码:A 文章编号:1003 - 3467(2016)04 - 0018 - 03
脲酶抑制剂在畜牧生产中的应用浅析
脲酶抑制剂在畜牧生产中的应用浅析1. 引言1.1 脲酶抑制剂在畜牧生产中的应用浅析脲酶抑制剂是一类可以抑制脲酶活性的化合物，它在畜牧生产中发挥着重要作用。
通过抑制脲酶，脲酶抑制剂可以改善动物对蛋白质的利用率，增加饲料的蛋白质利用效率，降低饲料成本，提高养殖效益。
脲酶抑制剂对畜牧生产的影响主要体现在两个方面：一是促进畜禽生长发育，提高生产性能；二是改善饲料质量，减少氮排放，降低环境污染。
脲酶抑制剂的应用范围非常广泛，包括饲料添加剂、预混合饲料、浓缩饲料等多个方面。
它可以应用于各类畜禽养殖中，如猪、鸡、牛等，对不同品种的动物都有显著的效果。
在使用方法上，脲酶抑制剂通常添加在动物饲料中，按照一定的比例混合搅拌后喂养动物。
也可以通过直接注射或喷洒方式进行应用。
通过案例分析可以看出，脲酶抑制剂在畜牧生产中发挥着重要作用，对提高养殖效益，改善饲料利用效率有显著效果。
脲酶抑制剂在畜牧生产中的应用具有广阔的发展前景，对提升畜禽养殖的效益具有重要意义。
未来，随着科技的不断进步，脲酶抑制剂的研究和应用将会得到更好的发展，为畜牧生产贡献更大的力量。
2. 正文2.1 脲酶抑制剂的定义与作用脲酶抑制剂是一类能够抑制蛋白质分解酶（脲酶）活性的化合物。
脲酶是一种在动物体内起到重要调节作用的酶，能够分解蛋白质中的氨基酸，帮助动物消化吸收营养。
在畜牧生产中，过多的脲酶活性可能导致蛋白质分解过快，影响动物对饲料中蛋白质的利用效率，造成养殖效益的下降。
脲酶抑制剂的作用主要是通过抑制脲酶的活性，减缓蛋白质的分解速度，延长蛋白质在动物体内的停留时间，提高蛋白质的利用率。
这种作用有助于改善畜禽的生长发育速度、增加饲料的蛋白质利用率，并且减少对蛋白质的浪费。
脲酶抑制剂还可以调节动物体内的氮平衡，减少氮排泄量，减轻对环境的污染。
脲酶抑制剂在畜牧生产中具有重要的意义，可以有效提高饲料的利用效率，降低饲料成本，促进畜禽的健康生长。
在合理应用的前提下，脲酶抑制剂可以成为畜牧生产的有益辅助工具，为畜牧业的可持续发展做出贡献。
脲酶抑制剂的研究综述
Hans Journal of Medicinal Chemistry 药物化学, 2019, 7(1), 1-6Published Online February 2019 in Hans. /journal/hjmcehttps:///10.12677/hjmce.2019.71001A Review of Studies on Urease InhibitorsXiaojing Wu, Rui Shi, Wanchun Nie, Xiaolin Zhang, Jie QinSchool of Life Sciences, Shandong University of Technology, Zibo ShandongReceived: Nov. 20th, 2018; accepted: Dec. 5th, 2018; published: Dec. 12th, 2018AbstractUrea in soil can be decomposed into ammonia under the action of urease, which reduces the utili-zation rate of nitrogen. Urease in human body causes various diseases. The structure of urease ac-tive centers from different sources and the binding modes of several inhibitors with active centers are introduced. The urease inhibitors of metal ions, hydroxamic acids, phosphoramides, phos-phates, heterocyclic compounds and metal complexes are reviewed; the problems and prospect are put forward.KeywordsUrease, Urease Active Center, Urease Inhibitor脲酶抑制剂的研究综述吴孝婧，石蕊，聂琬纯，张晓琳，秦洁山东理工大学，生命科学学院，山东淄博收稿日期：2018年11月20日；录用日期：2018年12月5日；发布日期：2018年12月12日摘要土壤中的尿素在脲酶的作用下能够被分解为氨气，致使氮利用率降低，人体中的脲酶会引起各种疾病。
脲酶抑制剂对反刍动物瘤胃氮代谢的调控及应用
ｉ ａ ｒｄ ｃｉｎａｄｔ ｅｄｇｓｂｌｙｉ ｎｖｔ ｃ ｎｑ ｅ［． ｒｉｈＪｕｎｌｏ ｎｇｓｐｏｕ ｔ ｎ ｒ ｉｅｔ ｉｔ ｎｉ ｉｏｔ ｈ ｉｕｓ ］Ｂｉｓ ｒａ ｆ ｏ ｕ ｉ ｉ ｒ ｅ Ｊ ｔ ｏ
［５ Ｓ ｌｍｏ ４】 ｏｏ ｎ Ｍ，ＫｕｔＪ ＇Ａ ａｅ ｒ ．Ｐ ｚｇ Ｉ ｖｔ ｎ ｉ ｉｕ ｖｌａｉｎ ｏ ｅｅ ｔｄ ｎ ｉｏ ａ ｄ ｎ ｓｔ ａｕ ｔ ｆｓｌｃｅ ｒ ｅ ｏ ｍｕｔ ｕｐｓ ｔ ｅ， ｗｈａ ｂａ ａ ｄ ａｌｂ ｐ ｒｕｅ ｓ ｓ’ ｃｅｌａ ｆｅ ｌｐ ｒｏｅ ｒ ｓ ｉ ｅ ｅｔ ｒｎ ｎ Ｌ ｂａ ｕｐ ｒｕ ａ ｐｔｌｉｌ ｅｄ ｔ
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一
加脲 酶抑制 剂可有效 降低粪便 中氨 氮的分解速 度 ， 环 使 境氨 浓度降低 。 而且在 畜禽粪便 中直接 喷洒脲 酶抑制剂 也可减 少氨 的释放 ． 同样也可 达到控制养 殖场环境 氨污 染 的 目的 。 脲 酶抑制 剂是 可以抑制脲 酶活性 的物质 ， 胃具有 瘤
脲酶抑制剂综述
脲酶抑制剂综述抑制剂研究进展1、脲酶抑制剂研究进展1.1脲酶抑制剂种类及作用原理脲酶是氨基水解酶的一类酶的通称，是一种作用于线型酰胺C-N键（非肽）的水解酶。
土壤脲酶抑制剂是对土壤脲酶活性有抑制作用的化合物或元素。
Conrad早在1940年就指出向土壤中加入某些物质可以抑制脲酶活性并延缓尿素水解。
在随后的几十年里，脲酶抑制剂的研究取得很大进展，包括对尿素水解、NH3挥发、尿素N土壤转化、尿素利用率、作物产量的影响等。
脲酶抑制剂主要有无机物和有机物二大类。
无机物中主要是分子量大于50的重金属化合物如Cu、Ag、Pb、Hg、Co、Ni、Au、As、Cr等元素的不同价态离子；有机化合物中包括对氨基苯磺酰胺、二硫代氨基甲酸盐、羟基草氨酸盐、有机汞化合物、酚类、醌及取代醌类、磷胺类化合及其转化物等。
Bremner 和Douglas证明二元酚和醌是当时最有效的有机化合物，银和汞盐是最有效的无机化合物[62]。
Mulvaney和Bremner（1981）、Byrnes和Freney 等(1995)指出，最有效的脲酶抑制剂是醌如 -苯醌和氢醌（HQ）、二元酚和磷胺类化合物如N-丁基硫代磷酰三胺（NBPT）、苯基磷酰二胺（PPD）、环己基磷酰三胺（CHPT）等[65]。
其中HQ被认是较有效并经济的，而NBPT、PPD、CHPT等磷胺化合物的抑制效果则是最好的。
对脲酶抑制剂的筛选，通常注意的只是该化合物使用后尿素在一定培养时间内的残留量，而对脲酶抑制剂的作用机制研究的较少。
重金属离子和醌类物质的脲酶抑制作用机理相同，它们均能作用于脲酶蛋白上对酶促有重要的作用的巯基（-SH）），抑制作用的效果与金属-锍化物和醌-锍化物复合体的解离能力呈反比。
磷胺类化合物的作用机理为该类化合物与尿素分子有相似的结构，可与尿素竞争与脲酶的结合位点，而且其与脲酶的亲和力极高，此种结合使得脲酶减少了作用尿素的机会，达到了抑制尿素水解的目的。
脲酶抑制剂对粪便中微生物的作用
综述与专论 | Summarize and reviews312019.01·0 引言集约化畜禽生产中产生了大量的畜禽粪污废弃物，在粪尿接触的表面，尿素可与粪中微生物产生的脲酶接触并立即分解产生氨气[1]。
中国作为重要的养殖大国，由畜牧业排放的氨气占中国氨气排放总量的60%，占全球人为氨气排放总量的13.6%[2]。
氨气浓度过高可直接对畜禽的气管、肺组织造成损伤，氨气对呼吸系统的损害程度与畜舍中氨气的浓度和畜禽在其中暴露的时间长短有关[3]。
当肉鸡舍中氨气浓度达到20 mg/ｍ3时，６周后会造成肉鸡肺水肿；氨气浓度达到70 mg/kg 时，发现肉仔鸡的气管和肺黏膜纤毛出现脱落现象，同时肺部炎性细胞数量急剧增加[4]。
氨气不仅会对呼吸道造成损坏，还会导致舍内空气中微生物气溶胶浓度升高、有害病原体数量增加。
探究氨气浓度与猪舍内PM2.5含量及猪肺组织病变的关系时，发现随着氨气浓度的增加，生长猪死亡率和支原体肺炎的患病率都显著增加[5]。
同时氨气浓度过高对畜禽的神经系统、肝脏组织和消化系统也会造成不同程度的损伤。
《农业部财政部关于做好畜禽粪污资源化利用项目实施工作的通知》中强调畜禽粪污处理及资源化利用，是重大的民生工程和民心工程，因此，减少畜舍氨气的排放对国家和畜牧业发展具有重大意义。
而脲酶抑制剂可以直接或者间接抑制脲酶的活性，减少尿素分解为氨的量。
但是目前关于脲酶抑制剂的研究多用于反刍动物，在单胃动物方面的应用较少，通常用于研究脲酶抑制剂对脲酶活性的影响，而脲酶抑制对产脲酶菌的作用还未见综述。
1 畜舍内氨气来源单胃动物畜舍内的氨气主要来源于3个方面：体内蛋白质代谢、残渣垫草的腐败分解和畜禽排泄物的分解。
一头成年猪每天粪便排泄总量为5.67 kg ，其中固体部分为2.44 kg ，液体部分为3.22 kg ，含氮0.5%～0.6%[6]；一只成年蛋鸡每天粪便排泄量为0.12 kg ，含氮2.34%[7]；一个万头生猪养殖场年排污量 3万t 左右，年排氮 108 t [8]。
脲酶、硝化抑制剂综述
引言1.2缓控释肥料1.2.1 缓控释肥料分类缓控释肥料主要分为三类：1)通过化学方法改变肥料的结构而产生的缓控释肥料，主要有难溶性有机化合物(脲甲醛等)、水溶性化合物(异丁叉二脲等)、低溶解性无机盐(磷酸镁铵等)，目前这类肥料在国外研究较多，但是成本的增加巨大。
2)通过在肥料的表面包裹一层其他的材料生产的包膜肥料，使得养分释放变缓，高水平的产品可以通过调控与作物的需肥规律大致符合。
3)添加抑制剂(脲酶抑制剂、硝化抑制剂)生产的长效缓释肥料，通过脲酶抑制剂和硝化抑制剂调控土壤中酶和微生物的活性，使得速效肥料在土壤中残留更长时间。
1.2.2国内外缓控释肥料研究进展缓控释肥料在国外研究较早，美国、日本、欧洲等是世界上主要的缓控释肥料的生产国和消费国。
1961年美国TV A首先通过实验室和小规模试验开发出来的包硫尿素，后续又开发出了以热固性聚合物包膜复合肥料，90年代中期，美国的包硫尿素的年产量与消费量约为10万t、聚合物包膜肥料产量约4万t，消费量约为4.5万t。
缓控释肥以包硫尿素为主，并大多与速效肥掺混使用，主要应用于高尔夫球场、专业养护草坪等非农业领域；在添加抑制剂方面，美国道化公司开发的西吡[2-氯-6(三氯甲基)-吡啶]商品名为N-serve主要应用于美国的农场，主要原因是时间管理的需要；70年代末，日本多家公司开发了热塑性聚合物包膜肥料，最著名的为以聚烯烃和乙烯乙酸酯共聚物为包膜层的包膜复合肥料，90年代中期，日本聚合物包膜肥料年消费量为7.2万t，而包硫尿素仅为0.6万t，日本缓控释肥料以聚合物包膜复合肥为主，并大多是几种不同释放速率的包膜肥掺混，用于大田作物，主要用于水稻新耕作法栽培，在添加抑制剂方面，硫脲是日本最早使用的硝化抑制剂，由于其受影响的因素太多，使用量并不大；欧洲传统使用微溶性含氮化合物作为缓控释肥料，德国早在1924年就取得了制造脲醛肥料的专利，并与1955年实现工业化。
脲酶抑制剂
脲酶抑制剂、硝化抑制剂、磷素活化剂应用生产长效、缓释新型稳定型复合肥新产品推广缓控释肥顺应现代农业缓控释肥推广有四个方面重要意义：1、大力示范推广缓控释肥是发展现代农业的客观要求，进入新世纪以来，提出建设中国特色的现代农业，总体方向的要求，那就是高产、高效、优质、生态、安全。
缓控释肥对这五个指标和要求都是十分符合，它符合发展现代农业的发展要求，因为它符合现代农业发展方向。
2、七届五中全会提出农业发展方式的转变要由资源消耗型，转变为资源节约型和环境友好型。
中国农资对农业的贡献很大，同时负面影响也很大，化肥、农药、水利用率一般只有30%。
经过十年努力，我们还是没有解决这个问题。
要解决这个问题有两个方面：一是农资产品特性可以改变，例如缓控释肥；另一个是测土配方施肥。
现代农资的理念是四位一体：（1）、要求农资产品长效，高效，生态一体化，这是现代农资新理念。
（2）、数量、质量效益一体化，特别是在效益方面不要讲用了多少肥料，而是讲它的利用率提高多少，这才是硬道理。
（3）、产品品牌文化一体化，一流的企业是卖标准，二流的企业是卖品牌，三流企业是卖产品。
要把三点结合起来，这才是现代农资发展的需要。
（4）、现代农资推广要生产、技术、营销、服务一体化，实现四个方面的一体化才符合现代农资的发展要求，才能实现现代农业的发展方式的转变。
3、缓控释肥是发展新型农业技术的迫切需要。
现在我们的农业、农村、农民发生了很大的变化：即生产规模化、生产多元化、营销产业化、服务专业化、技术新型化，这是现代农业发展的要求，而缓控释肥完全符合这些要求，所以它是发展现代农业的迫切需要。
4、大力示范推广缓控释肥是确保国家粮食安全的重要举措。
现在农民种田的成本增长非常快，土地流转的费用高，劳动力成本高，农资的价位高，在这种情况下，一定要优质，节能，降耗的产品技术应运而生。
缓控释肥可以说是一马当先，走在了前面，它保障了粮食的安全。
2011年4月份，肥业集团与中科院沈阳应用生态研究所实行院厂合作，引进沈阳中科新型肥料有限公司总经理、博士生导师石元亮研究员开发的专利技术，共同开发生产新型长效缓释复合肥新产品并获得成功。
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脲酶抑制剂综述抑制剂研究进展1、脲酶抑制剂研究进展1.1脲酶抑制剂种类及作用原理脲酶是氨基水解酶的一类酶的通称，是一种作用于线型酰胺C-N键（非肽）的水解酶。
土壤脲酶抑制剂是对土壤脲酶活性有抑制作用的化合物或元素。
Conrad早在1940年就指出向土壤中加入某些物质可以抑制脲酶活性并延缓尿素水解。
在随后的几十年里，脲酶抑制剂的研究取得很大进展，包括对尿素水解、NH3挥发、尿素N土壤转化、尿素利用率、作物产量的影响等。
脲酶抑制剂主要有无机物和有机物二大类。
无机物中主要是分子量大于50的重金属化合物如Cu、Ag、Pb、Hg、Co、Ni、Au、As、Cr等元素的不同价态离子；有机化合物中包括对氨基苯磺酰胺、二硫代氨基甲酸盐、羟基草氨酸盐、有机汞化合物、酚类、醌及取代醌类、磷胺类化合及其转化物等。
Bremner 和Douglas证明二元酚和醌是当时最有效的有机化合物，银和汞盐是最有效的无机化合物[62]。
Mulvaney和Bremner（1981）、Byrnes和Freney 等(1995)指出，最有效的脲酶抑制剂是醌如 -苯醌和氢醌（HQ）、二元酚和磷胺类化合物如N-丁基硫代磷酰三胺（NBPT）、苯基磷酰二胺（PPD）、环己基磷酰三胺（CHPT）等[65]。
其中HQ被认是较有效并经济的，而NBPT、PPD、CHPT等磷胺化合物的抑制效果则是最好的。
对脲酶抑制剂的筛选，通常注意的只是该化合物使用后尿素在一定培养时间内的残留量，而对脲酶抑制剂的作用机制研究的较少。
重金属离子和醌类物质的脲酶抑制作用机理相同，它们均能作用于脲酶蛋白上对酶促有重要的作用的巯基（-SH）），抑制作用的效果与金属-锍化物和醌-锍化物复合体的解离能力呈反比。
磷胺类化合物的作用机理为该类化合物与尿素分子有相似的结构，可与尿素竞争与脲酶的结合位点，而且其与脲酶的亲和力极高，此种结合使得脲酶减少了作用尿素的机会，达到了抑制尿素水解的目的。
综合国内外的资料研究，脲酶抑制剂的作用机理主要表现在以下几个方面:时，nBPT用量为0.25%最佳；种旁施用时，nBPT用量为0.15%时能够更好的促进作物氮的吸收。
脲酶抑制剂nBPT对土壤中各种细菌和酶的作用也有一定的影响，0.1-0.5%的nBPT对土壤脲酶活性影响较小;浓度在1%时抑制效果最为显著。
低浓度(0.1mg/mL)的nBPT对放线菌、细菌的生长有一定的促进作用，但中高浓度的nBPT却抑制了它们的生长。
nBPT可以抑制细菌和放线菌的发酵产酶，最大抑制率分别可以达到67.1%和55.4%。
王玉琪等研究了不同用量的脲酶抑制剂氢醌对小白菜光合特性和氮代谢的影响。
结果表明：适量的氢醌能增大小白菜叶片的气孔导度，降低细胞间CO2浓度，降低蒸腾速率，提高净光合速率;使小白菜叶片谷酰胺合成酶活性、硝酸还原酶活性、蛋白质含量、总氮含量、谷氨酸脱氢酶活性提高，降低游离氨基酸含量。
氢醒(HQ)在土壤中的作用HQ是一种白色针状结晶型物质，易燃，熔点172-175℃，沸点285-287℃，相对密度1.328kg/m3)，易溶于热水、乙醇及乙醚，微溶于苯。
早在20世纪80年代，中国科学院沈阳应用生态研究所就对HQ抑制脲酶的作用进行了大量的研究，发现HQ作为脲酶抑制剂具有抑制率高，成本低，来源广泛的特点。
在普通尿素中添加HQ可使氮肥利用率由40%提高到52%以上。
总的来说，HQ 在土壤中的作用主要表现在以下儿个方面:①对脲酶活性的抑制。
这是HQ最主要的作用。
HQ对土壤脲酶活性的抑制率及其抑制时间随着其施用量的增加而提高，与土壤脲酶活性呈显著负相关关系，并随着时间的推移而逐渐降低。
但是由于土壤质地不同，HQ的作用效果也会因土壤脲酶活性大小的不同而呈现出不同。
②对土壤尿素氨挥发的抑制。
因为HQ对土壤脲酶活性有抑制作用，所以延缓了脲酶对尿素的水解，也就抑制了因尿素水解而导致的氨挥发，减少了氮的挥发损失，降低了对大气环境的污染。
周礼凯等人用硼酸吸收法对添加了HQ 的灭菌和不灭菌土壤的氨挥发量进行测定，结果表明了灭菌土壤氨挥发量和HQ 的用量有很好的负相关关系，但是在不灭菌土壤中，由于土壤微生物的作用，氨挥发的机理比较复杂。
汤树德等的研究也表明HQ对土壤氨挥发的影响，不仅取决于HQ对土壤脲酶活性的抑制强弱和抑制时间，在很大程度上也取决于土壤质地及其对氨的吸收饱和度。
③对土壤硝化和反硝化作用的抑制。
尿素氮损失的一个重要途径就是因硝化作用导致的硝酸盐的淋失，反硝化作用所导致的含氮气体的挥发。
HQ对土壤尿素的硝化作用有很好的抑制效果，减少了硝酸盐的淋溶损失。
同时，HQ对反硝化细菌也有很好的抑制作用，降低了生物反硝化的速率，从而减少了反硝化作用产生的含氮气体的挥发损失。
④增加了土壤的生物固持。
HQ在对尿素氮的生物固持方面也起到了很好的作用，有研究表明施用HQ后土壤生物固持氮量增多，这就意味着土壤中的氮素对作物的持续供应能力有所保持甚至增强。
1.2脲酶抑制剂在作物上的应用效果使用脲酶抑制剂抑制尿素水解、减少NH3挥发损失的主要目的是提高作物尿素N利用率、保持土壤N素肥力、减少N损失及由此产生的环境污染和增加作物产量。
Rao和Ghai（1986）在盆栽试验中发现，使用脲酶抑制剂HQ和PPD在小麦收获时N吸收分别增加7.4%和13.8%，产量分别增加20%和25.1%；HQ在增产的同时使生物量增加11.1%，但PPD没有使总生物量增加；HQ对表观N 回收率的影响极小，PPD使其增加9.5%。
Cai等（1989）证明1%的PPD和NBPT分别使N利用率增加4.8%和6.9%，产量分别增加6.8%和0%，即在盆栽条件下PPD和NBPT对N利用率和作物产量并没有显著影响。
Joo等(1991)证实施用尿素N量0.25%的NBPT使土壤-植物（肯塔基蓝草）系统N回收率增加16.2%，但使用0.5%的NBPT，该系统的N回收率与对照相比并没有发生变化，其原因可能是0.5%的NBPT虽延缓了尿素水解，但由于5-6月较高的降雨量（130mm）使根域下残留尿素随水流失。
Li等（1993）利用同位素示踪试验证明PPD和NBPT分别将尿素N利用率提高4.76%和8.82%，但产量与对照相比均没有提高，而HQ则无论是N利用率和产量均低于对照。
Wang等(1995)对小麦田施用脲酶抑制剂NBPT的效果研究表明，0.15%与0.25%尿素量的NBPT增加了作物的N吸收，但产量与不施抑制剂没有差别。
但Waston等(1990)证明在施用尿素时，NBPT的使用增加了黑麦草的产量。
Freney等(1995)对水田水稻种植条件下施用脲酶抑制剂及杀藻剂的试验证明，与单施尿素相比，脲酶抑制剂CHPT的使用显著提高了尿素N回收率，但NBPTO的效果与尿素相比没有显著差异。
与脲酶抑制剂单独使用相比，杀藻剂与脲酶抑制剂配合使用均使N回收率降低（尽管降低未达到显著水平），但可使水稻产量显著提高，而单独使用脲酶抑制剂NBPTO、CHPT的水稻产量与尿素相比差异并不显著。
2硝化抑制剂种类及其研究进展2.1 硝化抑制剂的种类国际上对硝化抑制剂的研究探索起步较早，迄今为止，已发现有数百种化合物显示了或强或弱的硝化抑制效应。
从来源上讲，硝化抑制剂可以分为自然提取物和人工合成的化合物两大类。
自然提取物在被发现具有硝化抑制作用之前一般是被作为有机肥施用的。
如印度楝树，其有效成分可用丙酮、酒精等有机溶剂提取，与肥料特别是尿素混合施用具有一定的硝化抑制效果。
每公顷施用20～40kg的楝树饼在28℃下培养，其硝化抑制时间可达160天，且可提高水稻产量。
Slanger和Kerkhoff（1984）从Pongamia glabra的树皮或种子中用酒精可以提取到一组具有硝化抑制活性的呋喃－类黄酮类化合物，其硝化抑制能力在培养前五周可与N-Serve媲美。
有些植物或植物残体在生长或死亡腐解过程中也可以分泌一些具有硝化抑制特性的化合物，如酚类、萜类、有机酸等。
Bending和Lincoln（2000）发现十字花科植物在生物降解过程中会产生很多具有硝化抑制特性的低分子量挥发性含硫化合物，其中异硫氰酸盐可显著降低土壤中氨氧化菌的数量并抑制其生长。
但这些非专一性的抑制剂在土壤中保持活性的时间较短，且其硝化抑制效力一般较低。
Bremner 和McCarty（1991）的研究表明，植物根系分泌的酚类物质,其浓度达到10-4M时，才表现出抑制作用，且其抑制率都在15%以下，远低于商业硝化抑制。
因此，目前已开发的硝化抑制剂品种仍以人工合成的化合物为主。
从化学形态上讲，人工合成的硝化抑制剂主要分为无机和有机化合物两大类。
无机化合物以重金属盐类为主，但由于重金属的施用易造成环境的二次污染，因此，其作为硝化抑制剂的开发和应用价值受到了一定限制。
有机硝化抑制剂主要分为以下四大类：第一类为含硫化合物。
这是众所周知的一类硝化抑制剂。
含硫的氨基酸如蛋氨酸和甲硫氨酸均可抑制土壤硝化作用的进行，但二者对硝化作用的抑制是由于其生物降解形成的挥发性含硫化合物如CS2在发挥作用。
其他的含硫化合物如二甲硫（又称甲硫醚）、二甲基二硫醚、二硫化碳、烷基硫醇、乙硫醇、硫代乙酰胺、硫代硫酸、硫代氨基甲酸盐等对土壤硝化作用均具有一定的抑制效应。
其中二甲硫、二甲基二硫醚的硝化抑制效果较弱；二硫化碳施入土壤后可迅速扩散，对氨氧化的抑制效应较强，但其化学性质不稳定，易挥发，易燃，在土壤中存留时间短；乙硫醇与Nitrosomonas europaea 之间的作用比较复杂，既可以抑制氨的氧化，也可以抑制羟胺的氧化，但对氨氧化的抑制效应更强。
此外，硫脲、烯丙基硫脲、烯丙基硫醚等对土壤硝化作用也均具有显著的抑制效应，但烯丙基硫脲是一种基于结构的可逆的非竞争性抑制剂，而烯丙基硫醚是一种专性的、基于结构的不可逆的AMO的灭活剂，它们对不同供试土壤中硝化菌的抑制程度不同，可能与不同土壤中有机质含量不同，以及不同系统中的硝化菌群落对该抑制剂的敏感程度不同有关。
第二类为乙炔及乙炔基取代物。
乙炔是Hynes and Knowles（1978）年在Nitrosomonas europaea的纯培养试验中被首次发现对自养硝化作用具有抑制效应的，在压力低至0.1Pa时即可以发挥作用，压力为10Pa时即可完全抑制纯培养条件下N. europaea参与的硝化作用，对催化硝化作用的氨单加氧酶（AMO）具有自我钝化作用，是一种专性的非竞争性抑制剂。
很多乙炔基取代物如2-乙炔基吡啶、苯基乙炔等也都是具有潜在硝化抑制作用的化合物，其中2-乙炔基吡啶的抑制效果在被供试的21种非气态乙炔衍生物、14中吡啶类化合物中是最好的（McCarty and Bremner, 1989a）。