标题：N-氨基甲酰谷氨酸
研制背景
近年来猪营养领域一个重大的发现是精氨酸族氨基酸在调控机体营养代谢和免疫反应方面所起的重要作用，其机理和效果非常明确，国内外学者已经对此进行了诸多综述[1][2]。但由于精氨酸成本相对过高，在日粮中按有效剂量添加时可能对其他氨基酸代谢产生干扰，于是业内人士寄希望通过另外一种物质精氨酸内源激活剂即NCG来达到提高机体精氨酸含量、改善动物生产和健康的目的。本文将以问答的形式诠释NCG在养猪生产中利用的情况，使大家能更清楚地了解该产品的功用。
  1、 怎样鉴定NCG、检测其含量？
根据其化学组成，NCG可以用红外光谱（IR）、核磁共振（NMR）和高效液相色谱法（HPLC）方法进行鉴定，其含量检测可以用NMR和HPLC方法。
2、 NCG主要的功能是什么？
通过促进精氨酸内源合成，提高多胎动物窝产仔数和初生重，增强雄性动物的繁殖力，促进幼龄动物生长和发育。
3、NCG发挥作用途径是什么？
NCG是N-乙酰谷氨酸（即NAG）类似物，在动物体内可以像NAG一样发挥作用参与机体尿素循环，半衰期长，代谢稳定，具有广泛的生物学功能。研究表明，NCG可以作为代谢激活剂参与二氢吡咯-5-羧酸合成酶（P5CS）和氨甲酰磷酸合成酶I（CPS-I）的激活，促进谷氨酰胺或脯氨酸合成瓜氨酸，进而促进精氨酸的合成[3]，也因此将其称为精氨酸内源激活剂。一氧化氮（NO）和多胺在生命体内作用广泛，可促进局部血液循环，精氨酸作为合成它们的必需前体物质是不可缺少的[4]，而NCG能有效提高精氨酸的含量，对维持精氨酸水平及机体正常生理机能十分重要。
    4、NCG主要用在哪些方面？
人类健康方面：
以前由于成本问题，NCG主要在人类上使用，一方面作为营养强化剂可以显著增加肌肉产量，用于许多流行的健美运动促肌肉增长产品中（例如加拿大Nutrabolics公司的Hemotropin；美国的CMI公司的Anabolic Signal等）；另一方面作为药品用于治疗人类的某些罕见病上：例如意大利Orphan Europe公司生产的Carbaglu®（主要成份为NCG）在2003年已获得欧盟批准，用于治疗新生儿先天NAG合成酶缺失引起的高血氨症，该药已与2010年3月获得美国FDA的首肯，有机会进入美国市场[5]。此外，在新生儿另外一种罕见遗传性疾病- 枫糖尿症中，NCG也有望发挥很好的治疗效果[6]。
食品动物生产方面：
以前限于成本，NCG没有用于食品动物生产中（只有在哺乳仔猪上做过研究），但NCG促发生成的精氨酸在妊娠母猪和仔猪上做过许多研究，能显著提高母猪的生产效率和仔猪的生长[7][8][9][10][11]。尽管如此，由于在饲料中添加有效剂量的精氨酸成本过高，而且对其他氨基酸如赖氨酸和色氨酸有拮抗作用，所以在动物生产中应用受到很大限制。经过两年多的攻关，借助国家农业科技成果转化资金的支持，国家饲料工程技术研究中心已经开发出可以用于食品动物生产的NCG。实证研究表明，NCG对妊娠母猪、哺乳母猪、哺乳仔猪和断奶仔猪有明显的积极影响，其他动物试验也在进展中，前景看好。
5、NCG安全性如何？在体内分布过程及代谢终产物是什么？
由于已经作为人类保健品和药品使用，所以NCG是高度安全的。药量试验表明，大鼠口服2806 mg/kg或静脉注射238.6 mg/kg（为最高静脉注射级别）NCG没有发生中毒反应。
研究表明，男性志愿者口服100 mg/kg体重的NCG，吸收率为30%。3小时（范围为2-4小时）在血浆中达到峰值，浓度为2.6μg/mL（范围为1.8-4.8），其表观分布容积（apparent volume of distribution）很高：为2657 L（范围为1616-5797）。摄入NCG前12小时消除较快，24小时后仍能检测到，但数量仅为最大浓度的5%，其终末半衰期为28小时。
肠道细菌可能启动了NCG的降解过程，粪便中确定的一种代谢产物为谷氨酸。摄入36-48小时后，血浆中出现NCG代谢产物峰值，消除较慢，半衰期为100小时。人口服100 mg/kg体重的NCG，9%从尿中60%从粪便中以原物质形态排出[12]。
6、NCG通过促进精氨酸生成途径在机体内产生的重要活性物质有哪些？
作为NAG类似物，NCG使机体精氨酸维持在较高的生理水平，精氨酸在体内经过一系列代谢过程可以转化为有重要生物活性的物质，主要为NO和多胺（包括腐胺、亚精胺和精胺）。这些物质在调控机体营养代谢和免疫反应方面起重要作用，在多胎妊娠动物上尤其是如此。
  7、与直接使用精氨酸相比，在食品动物生产中使用NCG有何优点？
1）有效剂量相对成本的比较：母猪和仔猪上的试验表明，NCG添加量为精氨酸的1/10左右，即可达到同样的效果，成本上有明显优势；
2）体内代谢过程比较：精氨酸在动物体内极易被精氨酸酶水解，无法维持较高浓度水平，而NCG在体内代谢稳定，通过尿素循环通路持续地促进精氨酸的产生，可使机体的精氨酸长期维持在一定生理浓度水平；
3）对氨基酸平衡的影响：发挥多胎动物的繁殖潜力必须添加药物剂量的精氨酸，但日粮中添加过高的精氨酸可能会干扰氨基酸的平衡。而添加少量的NCG即可在机体合成并维持较高的精氨酸水平，从而发挥其重要功能，同时也能避免与赖氨酸等的拮抗。
4）对其他氨基酸吸收的影响：动物口服精氨酸干扰赖氨酸、组氨酸和色氨酸在小肠的吸收，导致这些氨基酸在血浆中的浓度降低；而使用NCG不会干扰这些氨基酸的吸收，不会影响它们在血浆中的浓度，从而在一定程度上起到节约必需氨基酸的作用；
5）贮存和易用性比较：天然有活性的L-精氨酸为白色粉末，但是极易吸潮，难于贮存。因此，生产中使用较多的是L-精氨酸盐酸盐，该产品氯含量在16.8-17%，添加到动物日粮中可能会使氯离子增加，而影响机体的电解质平衡。而NCG常温常压下理化性质稳定，可长期贮存，添加到动物日粮中不会干扰电解质平衡。
8、精氨酸或NCG是否对所有动物繁殖功能都有明显功效？
不是都有效。主要是对多胎动物如猪、狗、兔子等作用显著，会提高雌性动物窝产仔数和初生重，而对单胎雌性动物繁殖性能影响不大。
9、妊娠母猪日粮中添加NCG有何益处？
NCG在妊娠母猪上的作用主要在于它能提高母猪体内精氨酸水平，进而促进NO和多胺的合成。
1）母猪窝产仔数对其生产效率有重要影响。自然条件下母猪发生宫内发育迟缓（IUGR）现象非常严重，妊娠早期胎盘发育和功能以及妊娠所有阶段子宫的容积成为限制母猪产仔数增加的主要因素[13]。
2）NO是一个主要的内皮依赖性舒张因子，在调控胎盘-胎儿间的血流中发挥重要作用，因此对母体至胎儿的养分和氧气运输过程也起调控的作用；多胺在DNA和蛋白质合成中起调控作用，因此也调控着机体的细胞增殖和分化。两者是血管生成、胚胎发育以及胎盘和胎儿生长的关键调控物质，它们合成量不足是造成宫内发育迟缓的共同机制[14]。
3）妊娠后期是胎猪增长最快的阶段，NO通过促进血液的流动加快氧气和养分的运输，多胺加速细胞增殖，两者共同促进机体同化作用，进而提高仔猪生长发育和窝重；
4)妊娠期子宫多种组织内的NO，通过激活鸟苷酸还化酶使环一磷酸鸟苷（cGMP）浓度升高，从而松弛子宫平滑肌，使子宫处于静止状态，从而保证正常妊娠过程的顺利进行。
5）实证研究：
母猪妊娠期（0-114天）日粮中添加NCG（0.8-1.2 kg/吨）使窝产仔数提高1头左右；或妊娠后期（80-114天）日粮中添加NCG（0.8-1.5 kg/吨）使窝产仔数提高0.2头，初产窝增重提高1-3 kg。
10、哺乳母猪日粮中为什么要添加NCG？
1）NCG使机体NO保持在生理高水平，可以促进分娩后母猪的平滑肌舒张，缓解肌肉紧张状态，有利于其产后恢复；
2）NCG可以通过母猪乳传递给哺乳仔猪，在仔猪体内促进精氨酸的生成。而哺乳期7日龄至断奶恰恰是哺乳仔猪精氨酸最为缺乏的时候，并且成为仔猪发挥其生长潜力的最主要制约因素；
3）从提高乳中精氨酸浓度满足仔猪急需养分的角度讲，哺乳母猪日粮中添加NCG比添加精氨酸具有无可比拟的优势，因为日粮中添加的精氨酸在母猪乳腺组织就被分解掉根本无法传递给仔猪，而NCG不能被乳腺组织分解可以通过乳汁传递给仔猪，从而提高仔猪机体精氨酸水平；
4）实证研究表明：母猪哺乳期日粮中添加100-300 g/吨的NCG，可以使窝断奶仔猪提高0.1头（由于成活率改善），窝均断奶重提高1.2 kg，使母猪断奶至发情间隔缩短0.3天。
11、哺乳和断奶仔猪日粮中为什么要添加NCG？
1）对于7日龄的哺乳仔猪，母猪所产乳提供的精氨酸最多仅能满足其需要量的40%，精氨酸合成不足成为制约仔猪生长的最主要因素；
2）仔猪细胞线粒体中N-乙酰谷氨酸（NAG）保持在较低的浓度，是仔猪小肠中由谷氨酰胺或脯氨酸合成瓜氨酸效率降低的共同机制，也是造成新生仔猪精氨酸缺乏的主要原因。
3）NCG作为NAG的一种代谢稳定类似物添加到哺乳仔猪日粮中可以有效解决精氨酸缺乏问题；
4）现实养猪生产中无法通过教槽料使哺乳仔猪获得足够的精氨酸，因为断奶前仔猪采食量很低。所以，断奶后2周内继续向仔猪提供NCG是必要的；
5）日粮中添加精氨酸可以缓解仔猪断奶引起的肠道粘膜萎缩，促进营养物质消化，减少腹泻的发生；
6）断奶阶段仔猪消化不良，食糜滞留在肠道被微生物发酵后产生大量氨类物质，导致血氨和肠氨浓度升高，这极易引起仔猪肠粘膜损伤，进而诱发腹泻。NCG可以促进仔猪体内尿毒循环过程，使血氨和肠氨浓度降低，从而减少仔猪所受的应激，促进其健康改善和生长发育。
7）实证研究：
哺乳期给4-14日龄仔猪口服50 mg/kg体重的NCG（每隔12小时一次），可以使血浆精氨酸水平提高68%，使日增重提高61%；
本中心所作研究表明，从7日龄至断奶后两周向仔猪提供添加NCG（200-300 g/吨）的教槽料，使仔猪断奶成活率提高8%，窝断奶重提高10%。
12、种公猪日粮中为什么要添加NCG？
NCG添加到公猪日粮中促进精氨酸生成，而精氨酸本身及其生成物NO和多胺对公猪的精子生成及维持其雄性能力有重要影响。
1）  精氨酸是精子形成的必要成分，从饲料中补充精氨酸有利于精子的生成；
2）多胺参与精液凝固作用及生殖管道预防感染屏障的形成。此外，多胺还与精子数目  和活力有关；
3）NO是在血管内皮细胞内很重要的细胞讯息传导物质，它会催化环状GMP的产生，而导致血管内皮肌肉的放松，使血流增大。这对雄性动物的精子产生、成熟以及排出过程都非常重要；
4）实证研究：
人类医学上根据NO的作用研发了性保健药“伟哥”，效果良好；
意大利培育优秀血统的种马时，主人都有一门独家秘诀，才能让这些辛苦的种马天天担任传宗接代的任务。这其中的秘密就是添加精氨酸等NO源生物，这样种马精子数目就会增加，勃起交配能力也会增强；
本中心的研究表明，公猪日粮中添加NCG（1.5 kg/吨）可以使精子数量显著提高，并使精子活力得到显著改善。
参考文献
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