王春平　岳龍耀

精氨族氨基酸在調控機體營養(yǎng)代謝和免疫反應方面的重要作用是近年來豬營養(yǎng)領域一個重大的發(fā)現(xiàn)，其機理和效果非常明確，國內外學者對此進行了諸多綜述。但由于精氨酸成本相對過高，如果在飼糧中按有效劑量添加時會對其他氨基酸代謝產(chǎn)生干擾且占用配方空間，于是業(yè)內人士希望通過另一種物即N-氨甲酰谷氨酸（NCG）來提高機體精氨酸含量進而改善動物健康狀況和生產(chǎn)性能。

1 NCG的理化性質

N-氨甲酰谷氨酸英文名稱為N-Carbamylglutamate簡稱NCG，分子式為C6H10N2O5，分子量是190.15，純品為無色透明晶體，CAS（美國化學文摘服務社）編號為1188-38-1，易溶于水，難溶于有機溶劑，活性物質等電點為pH 3.02，根據(jù)NCG化學組成，可用紅外光譜（IR）、核磁共振（NMR）和高效液相色譜（HPLC）方法對其鑒定，其含量檢測可用NMR和HPLC方法。

2 NCG的作用途徑

NCG化學結構是N-乙酰谷氨酸（NAG）類似物，NAG是內源精氨酸合成的激活劑，僅能在細胞內合成且只能存在3～5 s，而NCG在動物體內可以像NAG一樣參與機體尿素循環(huán)，半衰期長，代謝穩(wěn)定，具有廣泛的生學功能。研究表明，NCG可以激活二氫吡咯-5-羧酸合成酶（P5CS）和氨甲酰磷酸合成酶I（CPS-I），促進谷氨酰胺或脯氨酸合成瓜氨酸，進而促進精氨酸的生成。一氧化氮（NO）和多胺在機體內作用廣泛，是血管生成、胚胎形成、胎盤和胎兒生長發(fā)育的關鍵調控物質，提高胎盤對胎兒血液、氧氣和營養(yǎng)物質的供應，從而減少胚胎早期死亡，促進胎兒后期的生長發(fā)育。精氨酸是合成它們的必需前體物質，而NCG能有效提高精氨酸含量，對維持精氨酸水平及機體正常生理功能十分重要。

3 NCG的主要用途

3.1 人類健康方面

NCG應用于人類， 一方面作為藥品用于治療人類的某些罕見病，例如意大利OrphanEurope公司生產(chǎn)的Carbaglu（主要成分為NCG）在2003年獲歐盟批準，用于治療新生兒先天NAG合成酶缺失引起的高血氨癥，該藥已于2010年3月獲美國FDA（食品和藥物管理局）首肯，進入美國市場。另一方面作為營養(yǎng)強化劑可顯著增加肌肉產(chǎn)量，用在健美運動促肌肉增長產(chǎn)品（例如：加拿大Nutrabolics公司的Hemotropin＼美國CMI公司的AnabolicSignal等）中。此外，對新生兒另外一種罕見遺傳性疾病-楓糖尿癥，NCG也有望發(fā)揮很好的治療作用。

3.2 動物生產(chǎn)方面

NCG通過促進內源精氨酸合成，提高多胎動物窩產(chǎn)仔數(shù)和初生重、促進幼齡動物生長和發(fā)育。

3.2.1 在妊娠母豬中的作用

NCG對妊娠母豬的作用，主要是提高母豬體內精氨酸水平而促進NO和多胺的合成。母豬窩產(chǎn)仔數(shù)對其生產(chǎn)效率有重要影響。自然條件下，母豬發(fā)生宮內發(fā)育遲緩（IUGR）現(xiàn)象非常嚴重，妊娠早期胎盤發(fā)育和功能以及妊娠各階段子宮的容積成為限制母豬產(chǎn)仔數(shù)增加的主要因素。NO是一個主要的內皮依賴性舒張因子，在調控胎盤-胎兒間的血流中發(fā)揮重要作用，因此對母體至胎兒的養(yǎng)分和氧氣運輸過程中也起調控作用。多胺在DNA和蛋白質合成中起調控作用，因此也調控機體的細胞增殖和分化。這兩者是血管生成、胚胎發(fā)育以及胎盤和胎兒生長的關鍵調控物質，它們合成量不足是造成宮內發(fā)育遲緩的共同機制。妊娠后期是胎兒生長最快的階段，NO通過促進血液的流動加快氧氣和養(yǎng)分的運輸，多胺加速細胞增殖，兩者共同促進機體同化作用，進而提高仔豬生長發(fā)育和初生窩重。妊娠期子宮多種組織內的NO，通過激活鳥苷酸環(huán)化酶使環(huán)一磷酸鳥苷（cGMP）濃度升高，從而松弛子宮平滑肌，使子宮處于靜止狀態(tài)，保證正常妊娠過程的順利進行。

實證研究表明：母豬妊娠期（15～114 d）飼糧中加NCG 0.3～1.2 kg/t，窩產(chǎn)仔數(shù)提高1頭左右；或妊娠后期（80～114 d）飼糧中添加NCG 0.8～1.5 kg/t，初生窩重提高1～3 kg左右。

3.2.2 在哺乳母豬中的作用

NCG通過促進內源精氨酸的合成從而使機體NO保持在生理高水平，促進母豬分娩后平滑肌舒張、緩解肌肉緊張狀態(tài)，有助于母豬產(chǎn)后恢復。NCG可通過母乳傳遞給哺乳仔豬，在仔豬體內促進精氨酸生成，發(fā)揮仔豬的生長潛力。

實證研究：母豬哺乳期飼糧中添加100～300 g/t的NCG，可使窩斷奶仔豬數(shù)提高0.1頭（由于成活率改善）、斷奶窩均重提高1.2 kg、母豬斷奶至發(fā)情隔縮短0.3 d。

3.2.3 在哺乳仔豬和斷奶仔豬中的作用

新生動物自身內源精氨酸合成對維持其體內的精氨酸平衡起著關鍵的作用。對于7日齡哺乳仔豬，母乳提供的精氨酸最多滿足其需要量的40%，而仔豬細胞線粒體中NAG濃度較低，是仔豬小腸中由谷氨酰胺或脯氨酸合成瓜氨酸效率低的共同機制，也是造成新生仔豬精氨酸缺乏的主要原因。NCG作為NAG的類似物添加到哺乳仔豬飼糧中，可有效解決精氨酸缺乏問題?，F(xiàn)實養(yǎng)豬生產(chǎn)中無法通過飼料使哺乳仔豬獲得足夠的精氨酸，因為斷奶前仔豬采食量很低。所以，斷奶后2周內繼續(xù)向仔豬提供NCG是必要的。斷奶仔豬消化不良，食糜滯留在腸道被微生物發(fā)酵后產(chǎn)生大量氨類物質，導致血氨和腸氨濃度升高，極易引起仔豬腸黏膜損傷，進而誘發(fā)腹瀉。NCG可促進仔豬體內尿素循環(huán)，使血氨和腸氨濃度降低，從而減少仔豬應激，促進其健康改善和生長發(fā)育。

實證研究：4～14日齡仔豬口服50 mg/（kg·bw）的NCG（每隔12 h口服1次），可使血漿精氨酸水平高68%、日增重提高61%；仔豬7日齡至斷奶后2周采食添加NCG（200～300 g/t）的教槽料，斷奶成活提高8%、斷奶窩重提高10%。

3.2.4 在生產(chǎn)公豬中的作用

實證表明：使用36月齡杜洛克公豬日糧中添加600 g/t NCG，公豬射精量提高10～50 mL。

3.2.5 在育肥豬中的作用

育肥豬飼料中添加NCG能夠促進生長，提高瘦肉率，提高免疫力，改善肉質。

4 動物生產(chǎn)中使用NCG與直接使用精氨酸相比的優(yōu)點

4.1 有效劑量相對成本的比較

在母豬和仔豬上的試驗表明，NCG添加量為精氨酸的1/10左右即可達到同樣的效果，成本上有明顯優(yōu)勢。

4.2 體內代謝過程比較

精氨酸在動物體內極易被精氨酸酶水解，無法維持較高濃度；而NCG在體內代謝穩(wěn)定，通過尿素循環(huán)持續(xù)促進精氨酸生成，可使機體精氨酸長期維持在一定生理濃度。

4.3 對氨基酸平衡的影響

發(fā)揮多胎動物的繁殖潛力必須添加藥物劑量的精氨酸，但飼糧中添加過多精氨酸可能會干擾氨基酸平衡。而添加少量NCG既可在機體合成并維持較高的精氨酸水平，又能避免與賴氨酸等的拮抗。

4.4 貯存性比較

天然有活性的L-精氨酸為白色粉末，但是極易吸潮，難于貯存。因此，生產(chǎn)中使用較多的是L-精氨酸鹽酸鹽，該產(chǎn)品氯含量在16.8%～17%，添加到動物飼糧中可能會增加氯離子，從而影響機體的電解質平衡。而NCG在常溫壓下理化性質穩(wěn)定，可長期貯存，添加到動物飼糧中不會干擾電解質平衡。

5 NCG的安全性及代謝產(chǎn)物

由于已作為人類保健品和藥品使用，所以NCG是高度安全的。藥量試驗表明，大鼠口服2 806 mg/（kg·bw）或靜脈注射238.6 mg/（kg·bw）（為最高靜脈注射級別）的NCG沒有發(fā)生中毒反應。

研究表明：男性志愿者口服100 mg/（kg·bw）的NCG，吸收率為30%；3 h（范圍為2～4 h）在血漿中達到峰值，濃度為2.6 μg/mL（范圍為1.8～4.8 μg/mL）表觀分布容積（apparent volume of distribution）很高，為2 657 L（范圍為1 616～5 797 L）。攝入NCG前12 h消除較快，24 h后仍能檢測到，但數(shù)量僅為最大濃度的5%，其終末半衰期為28 h。

腸道細菌可能啟動了NCG的降解過程，糞便中確定的一種代謝產(chǎn)物為谷氨酸。攝入36～48 h后，血漿中出現(xiàn)NCG代謝產(chǎn)物峰值，消除較慢，半衰期為100 h。人口服100 mg/（kg·bw）的NCG，9%從尿中、60%從糞便中以原物質形態(tài)排出。

6 動物用NCG產(chǎn)品的研發(fā)與上市

在國家農(nóng)業(yè)科技成果轉化資金的支持下，國家飼料工程技術研究中心組織行業(yè)專家對NCG產(chǎn)品產(chǎn)化進行攻關，已申請國家發(fā)明專利，并通過農(nóng)業(yè)部專家科技成果鑒定。

目前世界上有幾家公司可以生產(chǎn)NCG，多為藥用級和試劑級。只有亞太興牧（北京）科技有限公司一家能夠生產(chǎn)飼料級NCG產(chǎn)品并于2014年4月10日獲得農(nóng)業(yè)部頒發(fā)的I類飼料和飼料添加劑證書（2014）01號，產(chǎn)品現(xiàn)已上市?！觯ň庉嫞旱一郏?/p>