为什么要检脲酶定性

随着膨化技术在饲料工业中推广普及，越来越多的饲料生产商在配方中使用膨化大豆粉，与其它蛋白资源一样，大豆的适度熟化非常重要，熟化程度低会含抗胰蛋白酶等营养抑制因子，熟化度过高又会导致氨基酸利用率低。判断膨化大豆粉是否合格的主要指标是脲酶活性。脲酶活性是指：在30±5℃和PH值等于7的条件下，每分钟每克膨化大豆分解尿素所释放的氨态氮的毫克数。脲酶本身无营养意义，但它与抗胰蛋白酶的含量接近，并且遇热变性失活的程度与抗胰蛋白酶相似，因此，尿酶活性用来作为膨化大豆加热是否合适的间接估测指标。脲酶活性没有负值，最低为0。在我国现行的国标推荐值为0.3，在美国一般认为以不超过0.2为宜，并且针对日粮中有尿素的反刍动物而言不得超过0.12，当然对于家禽和猪0.3或稍高都可以接受。国内很多大企业一般均采用0.2。

实验室定量测定脲酶活性的方法较复杂，有滴定法和pH增值法两种，已有研究表明两者对同一样品测得的数值也不相等。目前国内绝大部分企业都采用快速而简单的简易判定方法定性地估测脲酶活性，一般来说，主要有如下两种方法。

一.液态法

1.原理：大豆制品中的脲酶可使尿素分解成氨，会使酚红指示剂改变颜色。

2.试剂

2.1尿素:GB696，分析纯。

2.2酚红指示剂

2.2.1称取0.1g酚红，加1.43mL0.1mol/L氢氧化钠溶液，在研钵中研磨以促溶解；

2.2.2转移至250mL定量瓶中，加蒸馏水至刻度，摇匀备用。

3.操作方法

3.1取0.2g粉末样品，置于25mL比色管中。

3.2加0.02g尿素，加酚红指示剂2滴，再加水20mL，充分摇匀15s。

3.3记录粉红色出现时间，并根据时间判断尿酶活性，颜色出现时间应少于15min。

颜色出现时间 脲酶活性

1min 极强

1～5min 强

5～15min 稍有

15min 无

同时作空白对照试验。

样品空白(不加尿素)及试剂空白(不加样品)，只有上述空白正常时，即酚红指示剂不改变颜色，试验结果才是可靠的。

一般企业认为7、8分钟变色较为合适。

二、半固态法

1.原理：大豆制品中的脲酶可使尿素分解成氨，会使酚红指示剂改变颜色。

2.试剂

2.1稀硫酸（H2SO4）0.2N。

2.2尿素一酚红试剂

2.2.1将1.2克酚红溶解于30ml0.2N的NaOH中；

2.2.2用蒸馏水将之稀释至约300mL；

2.2.3加入90g尿素（分析纯）并溶解之；

2.2.4用蒸馏水稀释至2L；

2.2.5加入14mL 1.0N的H2SO4或70mL o.2N的H2SO4；

2.2.6用蒸馏水稀释至最后体积3L；

2.2.7溶液应具明亮的琥珀色。

3.操作方法

3.1在一个150ml的烧杯中倒入少量试剂，注意溶液必须呈明亮的琥珀色。若溶液已转变为深桔红色，滴人稀硫酸溶液并搅拌之，直至溶液再度呈琥珀色。

3.2量一匙粉末样品，放置于培养皿中。

3.在样品上加入两匙试剂，轻轻搅拌，将样品平铺于培养皿中。若仍有干样品斑点，则再加入试剂，直至将样品浸湿。

4.放置5分钟后观察：

a. 没有任何红点出现：再任其放置25分钟，若仍无红点出现，说明大豆粉过熟。

b. 有少量红点：少量尿素酶活性，可用。

c. 样品表面约有25％为红点覆盖：少量尿素酶活性，可用。

d. 豆饼表面约有50％为红点覆盖：尿素酶活性较高，不可以使用。

e. 豆饼表面的75％－100％为红点覆盖：尿素酶活性很高，样品过生，不能使用。

以上两种简易脲酶活性估测方法在国内各饲料厂被广泛采用，尤其是后者在膨化大豆粉生产的在线检测上很普遍。尽管这两种方法原理一样，但是，因其操作过程差异，所以对膨化大豆粉品质的反映内容也不尽相同。

三、液态法和半固态法之比较

首先需要说明的是，这两种脲酶活性快速检测方法没有行业约定俗成的名称，笔者接触过的企业均只采用其中的一种方法，对前者可以称之为“试管法”，后者称之为“表面皿法”，根据其实施的过程及样品的状态，笔者将其区分为“液态法”和“半固态法”。

从实施方法来看，液态法是过程检测，从开始一直到规定时间段结束，而半固态法属于断点检测，是5分钟后看结果；液态法通过控制各个体合格，总体自然合格，而半固态法要求的是总体符合统计学上的合格，即允许部分个体不合格。简单地说，液态法要求每一个微粒的熟化程度均要满足5分钟以内不变色，如果一个不合格，整个批次为不合格；而半固态法允许部分微粒在5分钟内变色，部分不合格，总体可以是合格的。从这点上来说，液态法对膨化大豆粉的品质要求更高，控制更严格，不仅要求熟化，而且要均匀熟化。举例说明，如果在熟化完全的大豆粉样品中掺入微量（可以是一粒）生大豆粉，液态法会立即变色从而判定为不合格，而半固态法只是增加了一个变色点，总体上仍是合格的。

从上可以看出，这两种检测方法对膨化大豆粉品质的反映内容是不一样的。半固态法反映的是产品符合统计学上的合格，而液态法反映的是完全合格。这两种不同检测方法对膨化设备的要求也是有差别的，液态法要求设备能均匀熟化，而半固态法允许产品出现部分不合格，只要总体上符合就可以，对膨化设备的要求自然要低。

可能会有人疑问，膨化大豆粉出来的不都应该是均匀一致的吗？其实不然，物料在膨化机内受到湿、热、机械剪切的共同作用从而熟化，机械剪切对膨化大豆粉所起的作用大约能占三成多，如果结构设计上缺陷或部件磨损，就会导致熟化不均匀。目前湿法膨化大豆粉的出料温度大都在135度左右（对家禽和猪要求可能低点），六年前，笔者曾遇到过膨化大豆粉出料温度在170度，用液态法检测仍不合格，出来的料有熟的，有褐变的，还有少许夹生的，如果用半固态法检测，估计就合格了。次年，一膨化厂使用某企业膨化机生产膨化大豆粉，因不熟被退货六十吨，根据大部分企业采用半固态法检测的情况，将其以一定比例掺入熟化料中，最终符合统计学上的合格。上述事件，大概就是这两种不同测定方法的实践意义吧。

脲酶urease（水解酶）：

脲酶试验原理：

存在于大多数细菌、真菌和高等植物里。它是一种酰胺酶、能酶促有机物质分子中酶键的水解。脲酶的作用是极为专性的，它仅能水解尿素，水解的最终产物是氨和碳酸。土壤脲酶活性，与土壤的微生物数量、有机物质含量、全氮和速效磷含量呈正相关。根际土壤脲酶活性较高，中性土壤脲酶活性大于碱性土壤。人们常用土壤脲酶活性表征土壤的氮素状况。

土壤中脲酶活性的测定是以脲素为基质经酶促反应后测定生成的氨量，也可以通过测定未水解的尿素量来求得。本方法是测定生成的氨量。

试剂：1）甲苯

2）10%尿素：称取10g尿素，用水溶至100ml。

3）柠檬酸盐缓冲液（PH6.7）：184克柠檬酸和147.5克氢氧化钾溶于蒸馏水。将两溶液合并，用1mol/LNaOH将PH调至6.7，用水稀释至1000毫升。

4）苯酚钠溶液（1.35mol/L）：62.5克苯酚溶于少量乙醇，加2毫升甲醇和18.5毫升丙酮，用乙醇稀释至100毫升（A），存于冰箱中；27克NaOH溶于100毫升水（B）。将AB溶液保存在冰箱中。使用前将2溶液各20毫升混合，用蒸馏水稀释至100毫升。

5）次氯酸钠溶液：用水稀释试剂，至活性氯的浓度为0.9%，溶液稳定。

6）氮的标准溶液：a 精确称取0.4717克硫酸铵溶于水并稀释至1000ml，得到1ml含有0.1mg氮的标准液

标准曲线绘制：吸取配置好的氮溶液10ml，定容至100ml，即稀释了10倍，吸取1，3，5，7，9，11，13ml移至50ml容量瓶，加水至20ml，再加入4ml苯酚钠，仔细混合，加入3ml次氯酸钠，充分摇荡，放置20分钟,用水稀释至刻度。将着色液在紫外分光光度计上于578nm处进行比色测定，以标准溶液浓度为横坐标，以光密度值为纵坐标绘制曲线图。

取新鲜土壤7份，每份30g，装于棕色广口瓶中，先将1，3－二氯丙烯溶于丙酮（定量），6份分别加入不同浓度均为1.5ml的1，3－二氯丙烯，使之在土壤中的浓度分别为1、10、50、100、200、500µg/g，另1份相应加入1.5ml的丙酮作为对照，然后调节土壤的含水量至最大田间持水量的60%（记录此时重量，以便补充水分）。放置于25℃恒温培养箱，培养后第0d、1d，5d，10d（前10d密封，后来测定的敞口）、20d，30d，40d，50d分别取土样检测脲酶的活性。取样前，反复旋转广口瓶，混匀土样，一个处理随机取3个重复。

1) 称取5g过1mm筛的风干土样于100ml容量瓶中。

2) 向容量瓶中加入1ml甲苯（以能全部使土样湿润为度）并放置15分钟

3) 之后加入10ml 10％尿素溶液和20ml柠檬酸缓冲液（PH6.7），并 仔细混合

4) 将容量瓶放入37摄氏度恒温箱中，培养24h

5) 培养结束后，用热至38摄氏度水稀释至刻度，仔细摇荡，并将悬液用致密滤纸过滤于三角瓶中。

6) 显色：吸取3ml滤液于50ml容量瓶中，加入10ml蒸馏水，充分震荡，然后加入4ml苯酚钠，仔细混合，再加入3ml次氯酸钠，充分摇荡，放置20分钟，用水稀释至刻度，溶液呈现（青定）酚的蓝色。

7) 1h内在（（青定）酚的蓝色在1h内保持稳定）在分光光度计上用1cm液槽，于578nm处将显色液进行比色测定。

8) 无土对照：不加土样，其他操作与样品实验相同。以检验试剂纯度，整个实验设置一个对照

9)无基质对照：以等体积的水代替基质，其他操作与样品实验相同。每个土样都设此对照。

结果计算：土壤脲酶活性以24小时后100g土壤中NH3－N的毫克数表示。

M＝（X样品－X无土－X无基质）*100*10

式中：M－土壤脲酶活性值

X样品――样品实验的光密度值在标准曲线上对应的NH3－N毫克数

X无土――无土对照实验中的光密度值在标准曲线上对应的NH3－N毫克数

X无基质――无基质对照实验中的光密度值在标准曲线上对应的NH3－N毫克数

100 ――样品定容的体积与测定时吸取量的比值

10 ――酶活性单位的土重与样品土重之比值

注意事项：当脲酶活性为3-80微克NH3-N时，本法能获得可靠结果。当脲酶活性小于3微克NH3-N，培养时间需增至24小时（已经24h了）（计算时应考虑这一点）

计算：脲酶活性以24h后1g土壤中NH3-N的mg数表示。

NH3-N（mg）＝a*2

A：从标准曲线查得NH3-N毫克数

2 ：换算成1k土的系数。