N—氨甲酰谷氨酸（NCG）在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

王春平　岳龍耀

精氨族氨基酸在調(diào)控機(jī)體營(yíng)養(yǎng)代謝和免疫反應(yīng)方面的重要作用是近年來(lái)豬營(yíng)養(yǎng)領(lǐng)域一個(gè)重大的發(fā)現(xiàn)，其機(jī)理和效果非常明確，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了諸多綜述。但由于精氨酸成本相對(duì)過(guò)高，如果在飼糧中按有效劑量添加時(shí)會(huì)對(duì)其他氨基酸代謝產(chǎn)生干擾且占用配方空間，于是業(yè)內(nèi)人士希望通過(guò)另一種物即N-氨甲酰谷氨酸（NCG）來(lái)提高機(jī)體精氨酸含量進(jìn)而改善動(dòng)物健康狀況和生產(chǎn)性能。

1 NCG的理化性質(zhì)

N-氨甲酰谷氨酸英文名稱(chēng)為N-Carbamylglutamate簡(jiǎn)稱(chēng)NCG，分子式為C6H10N2O5，分子量是190.15，純品為無(wú)色透明晶體，CAS（美國(guó)化學(xué)文摘服務(wù)社）編號(hào)為1188-38-1，易溶于水，難溶于有機(jī)溶劑，活性物質(zhì)等電點(diǎn)為pH 3.02，根據(jù)NCG化學(xué)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(duì)其鑒定，其含量檢測(cè)可用NMR和HPLC方法。

2 NCG的作用途徑

NCG化學(xué)結(jié)構(gòu)是N-乙酰谷氨酸（NAG）類(lèi)似物，NAG是內(nèi)源精氨酸合成的激活劑，僅能在細(xì)胞內(nèi)合成且只能存在3～5 s，而NCG在動(dòng)物體內(nèi)可以像NAG一樣參與機(jī)體尿素循環(huán)，半衰期長(zhǎng)，代謝穩(wěn)定，具有廣泛的生學(xué)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(jìn)谷氨酰胺或脯氨酸合成瓜氨酸，進(jìn)而促進(jìn)精氨酸的生成。一氧化氮（NO）和多胺在機(jī)體內(nèi)作用廣泛，是血管生成、胚胎形成、胎盤(pán)和胎兒生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵調(diào)控物質(zhì)，提高胎盤(pán)對(duì)胎兒血液、氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)，從而減少胚胎早期死亡，促進(jìn)胎兒后期的生長(zhǎng)發(fā)育。精氨酸是合成它們的必需前體物質(zhì)，而NCG能有效提高精氨酸含量，對(duì)維持精氨酸水平及機(jī)體正常生理功能十分重要。

3 NCG的主要用途

3.1 人類(lèi)健康方面

NCG應(yīng)用于人類(lèi)， 一方面作為藥品用于治療人類(lèi)的某些罕見(jiàn)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(zhǔn)，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(guó)FDA（食品和藥物管理局）首肯，進(jìn)入美國(guó)市場(chǎng)。另一方面作為營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑可顯著增加肌肉產(chǎn)量，用在健美運(yùn)動(dòng)促肌肉增長(zhǎng)產(chǎn)品（例如：加拿大Nutrabolics公司的Hemotropin＼美國(guó)CMI公司的AnabolicSignal等）中。此外，對(duì)新生兒另外一種罕見(jiàn)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(dòng)物生產(chǎn)方面

NCG通過(guò)促進(jìn)內(nèi)源精氨酸合成，提高多胎動(dòng)物窩產(chǎn)仔數(shù)和初生重、促進(jìn)幼齡動(dòng)物生長(zhǎng)和發(fā)育。

3.2.1 在妊娠母豬中的作用

NCG對(duì)妊娠母豬的作用，主要是提高母豬體內(nèi)精氨酸水平而促進(jìn)NO和多胺的合成。母豬窩產(chǎn)仔數(shù)對(duì)其生產(chǎn)效率有重要影響。自然條件下，母豬發(fā)生宮內(nèi)發(fā)育遲緩（IUGR）現(xiàn)象非常嚴(yán)重，妊娠早期胎盤(pán)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(gè)主要的內(nèi)皮依賴(lài)性舒張因子，在調(diào)控胎盤(pán)-胎兒間的血流中發(fā)揮重要作用，因此對(duì)母體至胎兒的養(yǎng)分和氧氣運(yùn)輸過(guò)程中也起調(diào)控作用。多胺在DNA和蛋白質(zhì)合成中起調(diào)控作用，因此也調(diào)控機(jī)體的細(xì)胞增殖和分化。這兩者是血管生成、胚胎發(fā)育以及胎盤(pán)和胎兒生長(zhǎng)的關(guān)鍵調(diào)控物質(zhì)，它們合成量不足是造成宮內(nèi)發(fā)育遲緩的共同機(jī)制。妊娠后期是胎兒生長(zhǎng)最快的階段，NO通過(guò)促進(jìn)血液的流動(dòng)加快氧氣和養(yǎng)分的運(yùn)輸，多胺加速細(xì)胞增殖，兩者共同促進(jìn)機(jī)體同化作用，進(jìn)而提高仔豬生長(zhǎng)發(fā)育和初生窩重。妊娠期子宮多種組織內(nèi)的NO，通過(guò)激活鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶使環(huán)一磷酸鳥(niǎo)苷（cGMP）濃度升高，從而松弛子宮平滑肌，使子宮處于靜止?fàn)顟B(tài)，保證正常妊娠過(guò)程的順利進(jìn)行。

實(shí)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(guò)促進(jìn)內(nèi)源精氨酸的合成從而使機(jī)體NO保持在生理高水平，促進(jìn)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(fù)。NCG可通過(guò)母乳傳遞給哺乳仔豬，在仔豬體內(nèi)促進(jìn)精氨酸生成，發(fā)揮仔豬的生長(zhǎng)潛力。

實(shí)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(dòng)物自身內(nèi)源精氨酸合成對(duì)維持其體內(nèi)的精氨酸平衡起著關(guān)鍵的作用。對(duì)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(xì)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(jī)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(lèi)似物添加到哺乳仔豬飼糧中，可有效解決精氨酸缺乏問(wèn)題?，F(xiàn)實(shí)養(yǎng)豬生產(chǎn)中無(wú)法通過(guò)飼料使哺乳仔豬獲得足夠的精氨酸，因?yàn)閿嗄糖白胸i采食量很低。所以，斷奶后2周內(nèi)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(lèi)物質(zhì)，導(dǎo)致血氨和腸氨濃度升高，極易引起仔豬腸黏膜損傷，進(jìn)而誘發(fā)腹瀉。NCG可促進(jìn)仔豬體內(nèi)尿素循環(huán)，使血氨和腸氨濃度降低，從而減少仔豬應(yīng)激，促進(jìn)其健康改善和生長(zhǎng)發(fā)育。

實(shí)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(shí)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(jìn)生長(zhǎng)，提高瘦肉率，提高免疫力，改善肉質(zhì)。

4 動(dòng)物生產(chǎn)中使用NCG與直接使用精氨酸相比的優(yōu)點(diǎn)

4.1 有效劑量相對(duì)成本的比較

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

4.2 體內(nèi)代謝過(guò)程比較

精氨酸在動(dòng)物體內(nèi)極易被精氨酸酶水解，無(wú)法維持較高濃度；而NCG在體內(nèi)代謝穩(wěn)定，通過(guò)尿素循環(huán)持續(xù)促進(jìn)精氨酸生成，可使機(jī)體精氨酸長(zhǎng)期維持在一定生理濃度。

4.3 對(duì)氨基酸平衡的影響

發(fā)揮多胎動(dòng)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(guò)多精氨酸可能會(huì)干擾氨基酸平衡。而添加少量NCG既可在機(jī)體合成并維持較高的精氨酸水平，又能避免與賴(lài)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(dòng)物飼糧中可能會(huì)增加氯離子，從而影響機(jī)體的電解質(zhì)平衡。而NCG在常溫壓下理化性質(zhì)穩(wěn)定，可長(zhǎng)期貯存，添加到動(dòng)物飼糧中不會(huì)干擾電解質(zhì)平衡。

5 NCG的安全性及代謝產(chǎn)物

由于已作為人類(lèi)保健品和藥品使用，所以NCG是高度安全的。藥量試驗(yàn)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(jí)別）的NCG沒(méi)有發(fā)生中毒反應(yīng)。

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(dá)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(cè)到，但數(shù)量?jī)H為最大濃度的5%，其終末半衰期為28 h。

腸道細(xì)菌可能啟動(dòng)了NCG的降解過(guò)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(zhì)形態(tài)排出。

6 動(dòng)物用NCG產(chǎn)品的研發(fā)與上市

在國(guó)家農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金的支持下，國(guó)家飼料工程技術(shù)研究中心組織行業(yè)專(zhuān)家對(duì)NCG產(chǎn)品產(chǎn)化進(jìn)行攻關(guān)，已申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利，并通過(guò)農(nóng)業(yè)部專(zhuān)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(jí)和試劑級(jí)。只有亞太興牧（北京）科技有限公司一家能夠生產(chǎn)飼料級(jí)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(lèi)飼料和飼料添加劑證書(shū)（2014）01號(hào)，產(chǎn)品現(xiàn)已上市?！觯ň庉嫞旱一郏?/p>