N-氨基甲醯谷氨酸

NCG是N-Carbamylglutamate的簡稱，中文名稱為：N-氨甲醯谷氨酸。其分子式為C6H10N2O5，分子量是190.15，純品為無色透明晶體，CAS（國化學文摘服務社）編號為1188-38-1。NCG不溶於水，微溶於有機溶劑，活性物質等電點為3.02，其鹽類溶於水。通過促進精氨酸內源合成，提高動物窩產仔數和初生重，增強雄性動物的繁殖力，促進幼齡動物生長和發育。

基本介紹

• 中文名：N-氨基甲醯谷氨酸
• 外文名：N-Carbamylglutamate
• 簡稱：NCG
• 分子量：190.15

研製背景

近年來豬營養領域一個重大的發現是精氨酸族胺基酸在調控機體營養代謝和免疫反應方面所起的重要作用，其機理和效果非常明確，國內外學者已經對此進行了諸多綜述[1][2]。

但由於精氨酸成本相對過高，在日糧中按有效劑量添加時可能對其他胺基酸代謝產生干擾，於是業內人士寄希望通過另外一種物質精氨酸內源激活劑即NCG來達到提高機體精氨酸含量、改善動物生產和健康的目的。本文將以問答的形式詮釋NCG在養豬生產中利用的情況，使大家能更清楚地了解該產品的功用。

1、 怎樣鑑定NCG、檢測其含量？

根據其化學組成，NCG可以用紅外光譜（IR）、核磁共振（NMR）和高效液相色譜法（HPLC）方法進行鑑定，其含量檢測可以用NMR和HPLC方法。

2、 NCG主要的功能是什麼？

通過促進精氨酸內源合成，提高多胎動物窩產仔數和初生重，增強雄性動物的繁殖力，促進幼齡動物生長和發育。

3、NCG發揮作用途徑是什麼？

NCG是N-乙醯谷氨酸（即NAG）類似物，在動物體內可以像NAG一樣發揮作用參與機體尿素循環，半衰期長，代謝穩定，具有廣泛的生物學功能。研究表明，NCG可以作為代謝激活劑參與二氫吡咯-5-羧酸合成酶（P5CS）和氨甲醯磷酸合成酶I（CPS-I）的激活，促進谷氨醯胺或脯氨酸合成瓜氨酸，進而促進精氨酸的合成[3]，也因此將其稱為精氨酸內源激活劑。一氧化氮（NO）和多胺在生命體內作用廣泛，可促進局部血液循環，精氨酸作為合成它們的必需前體物質是不可缺少的[4]，而NCG能有效提高精氨酸的含量，對維持精氨酸水平及機體正常生理機能十分重要。

4、NCG主要用在哪些方面？

人類健康方面

以前由於成本問題，NCG主要在人類上使用，一方面作為營養強化劑可以顯著增加肌肉產量，用於許多流行的健美運動促肌肉增長產品中（例如加拿大Nutrabolics公司的Hemotropin；美國的CMI公司的Anabolic Signal等）；另一方面作為藥品用於治療人類的某些罕見病上：例如義大利Orphan Europe公司生產的Carbaglu®（主要成份為NCG）在2003年已獲得歐盟批准，用於治療新生兒先天NAG合成酶缺失引起的高血氨症，該藥已與2010年3月獲得美國FDA的首肯，有機會進入美國市場[5]。此外，在新生兒另外一種罕見遺傳性疾病- 楓糖尿症中，NCG也有望發揮很好的治療效果[6]。

食品動物生產方面

以前限於成本，NCG沒有用於食品動物生產中（只有在哺乳仔豬上做過研究），但NCG促發生成的精氨酸在妊娠母豬和仔豬上做過許多研究，能顯著提高母豬的生產效率和仔豬的生長[7][8][9][10][11]。儘管如此，由於在飼料中添加有效劑量的精氨酸成本過高，而且對其他胺基酸如賴氨酸和色氨酸有拮抗作用，所以在動物生產中套用受到很大限制。經過兩年多的攻關，藉助國家農業科技成果轉化資金的支持，國家飼料工程技術研究中心已經開發出可以用於食品動物生產的NCG。實證研究表明，NCG對妊娠母豬、哺乳母豬、哺乳仔豬和斷奶仔豬有明顯的積極影響，其他動物試驗也在進展中，前景看好。

5、NCG安全性如何？在體內分布過程及代謝終產物是什麼？

由於已經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2806 mg/kg或靜脈注射238.6 mg/kg（為最高靜脈注射級別）NCG沒有發生中毒反應。

研究表明，男性志願者口服100 mg/kg體重的NCG，吸收率為30%。3小時（範圍為2-4小時）在血漿中達到峰值，濃度為2.6μg/mL（範圍為1.8-4.8），其表觀分布容積（apparent volume of distribution）很高：為2657 L（範圍為1616-5797）。攝入NCG前12小時消除較快，24小時後仍能檢測到，但數量僅為最大濃度的5%，其終末半衰期為28小時。

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物為谷氨酸。攝入36-48小時後，血漿中出現NCG代謝產物峰值，消除較慢，半衰期為100小時。人口服100 mg/kg體重的NCG，9%從尿中60%從糞便中以原物質形態排出[12]。

6、NCG通過促進精氨酸生成途徑在機體內產生的重要活性物質有哪些？

作為NAG類似物，NCG使機體精氨酸維持在較高的生理水平，精氨酸在體內經過一系列代謝過程可以轉化為有重要生物活性的物質，主要為NO和多胺（包括腐胺、亞精胺和精胺）。這些物質在調控機體營養代謝和免疫反應方面起重要作用，在多胎妊娠動物上尤其是如此。

7、與直接使用精氨酸相比，在食品動物生產中使用NCG有何優點？

1）有效劑量相對成本的比較：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，成本上有明顯優勢；

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，無法維持較高濃度水平，而NCG在體內代謝穩定，通過尿素循環通路持續地促進精氨酸的產生，可使機體的精氨酸長期維持在一定生理濃度水平；

3）對胺基酸平衡的影響：發揮多胎動物的繁殖潛力必須添加藥物劑量的精氨酸，但日糧中添加過高的精氨酸可能會干擾胺基酸的平衡。而添加少量的NCG即可在機體合成並維持較高的精氨酸水平，從而發揮其重要功能，同時也能避免與賴氨酸等的拮抗。

4）對其他胺基酸吸收的影響：動物口服精氨酸干擾賴氨酸、組氨酸和色氨酸在小腸的吸收，導致這些胺基酸在血漿中的濃度降低；而使用NCG不會干擾這些胺基酸的吸收，不會影響它們在血漿中的濃度，從而在一定程度上起到節約必需胺基酸的作用；

5）貯存和易用性比較：天然有活性的L-精氨酸為白色粉末，但是極易吸潮，難於貯存。因此，生產中使用較多的是L-精氨酸鹽酸鹽，該產品氯含量在16.8-17%，添加到動物日糧中可能會使氯離子增加，而影響機體的電解質平衡。而NCG常溫常壓下理化性質穩定，可長期貯存，添加到動物日糧中不會干擾電解質平衡。

8、精氨酸或NCG是否對所有動物繁殖功能都有明顯功效？

不是都有效。主要是對多胎動物如豬、狗、兔子等作用顯著，會提高雌性動物窩產仔數和初生重，而對單胎雌性動物繁殖性能影響不大。

9、妊娠母豬日糧中添加NCG有何益處？

NCG在妊娠母豬上的作用主要在於它能提高母豬體內精氨酸水平，進而促進NO和多胺的合成。

1）母豬窩產仔數對其生產效率有重要影響。自然條件下母豬發生宮內發育遲緩（IUGR）現象非常嚴重，妊娠早期胎盤發育和功能以及妊娠所有階段子宮的容積成為限制母豬產仔數增加的主要因素[13]。

2）NO是一個主要的內皮依賴性舒張因子，在調控胎盤-胎兒間的血流中發揮重要作用，因此對母體至胎兒的養分和氧氣運輸過程也起調控的作用；多胺在DNA和蛋白質合成中起調控作用，因此也調控著機體的細胞增殖和分化。兩者是血管生成、胚胎髮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育遲緩的共同機制[14]。

3）妊娠後期是胎豬增長最快的階段，NO通過促進血液的流動加快氧氣和養分的運輸，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育和窩重；

4)妊娠期子宮多種組織內的NO，通過激活鳥苷酸還化酶使環一磷酸鳥苷（cGMP）濃度升高，從而鬆弛子宮平滑肌，使子宮處於靜止狀態，從而保證正常妊娠過程的順利進行。

5）實證研究：

母豬妊娠期（0-114天）日糧中添加NCG（0.8-1.2 kg/噸）使窩產仔數提高1頭左右；或妊娠後期（80-114天）日糧中添加NCG（0.8-1.5 kg/噸）使窩產仔數提高0.2頭，初產窩增重提高1-3 kg。

10、哺乳母豬日糧中為什麼要添加NCG？

1）NCG使機體NO保持在生理高水平，可以促進分娩後母豬的平滑肌舒張，緩解肌肉緊張狀態，有利於其產後恢復；

2）NCG可以通過母豬乳傳遞給哺乳仔豬，在仔豬體內促進精氨酸的生成。而哺乳期7日齡至斷奶恰恰是哺乳仔豬精氨酸最為缺乏的時候，並且成為仔豬發揮其生長潛力的最主要制約因素；

3）從提高乳中精氨酸濃度滿足仔豬急需養分的角度講，哺乳母豬日糧中添加NCG比添加精氨酸具有無可比擬的優勢，因為日糧中添加的精氨酸在母豬乳腺組織就被分解掉根本無法傳遞給仔豬，而NCG不能被乳腺組織分解可以通過乳汁傳遞給仔豬，從而提高仔豬機體精氨酸水平；

4）實證研究表明：母豬哺乳期日糧中添加100-300 g/噸的NCG，可以使窩斷奶仔豬提高0.1頭（由於成活率改善），窩均斷奶重提高1.2 kg，使母豬斷奶至發情間隔縮短0.3天。

11、哺乳和斷奶仔豬日糧中為什麼要添加NCG？

1）對於7日齡的哺乳仔豬，母豬所產乳提供的精氨酸最多僅能滿足其需要量的40%，精氨酸合成不足成為制約仔豬生長的最主要因素；

2）仔豬細胞線粒體中N-乙醯谷氨酸（NAG）保持在較低的濃度，是仔豬小腸中由谷氨醯胺或脯氨酸合成瓜氨酸效率降低的共同機制，也是造成新生仔豬精氨酸缺乏的主要原因。

3）NCG作為NAG的一種代謝穩定類似物添加到哺乳仔豬日糧中可以有效解決精氨酸缺乏問題；

4）現實養豬生產中無法通過教槽料使哺乳仔豬獲得足夠的精氨酸，因為斷奶前仔豬採食量很低。所以，斷奶後2周內繼續向仔豬提供NCG是必要的；

5）日糧中添加精氨酸可以緩解仔豬斷奶引起的腸道黏膜萎縮，促進營養物質消化，減少腹瀉的發生；

6）斷奶階段仔豬消化不良，食糜滯留在腸道被微生物發酵後產生大量氨類物質，導致血氨和腸氨濃度升高，這極易引起仔豬腸黏膜損傷，進而誘發腹瀉。NCG可以促進仔豬體內尿毒循環過程，使血氨和腸氨濃度降低，從而減少仔豬所受的應激，促進其健康改善和生長發育。

7）實證研究：

哺乳期給4-14日齡仔豬口服50 mg/kg體重的NCG（每隔12小時一次），可以使血漿精氨酸水平提高68%，使日增重提高61%；

本中心所作研究表明，從7日齡至斷奶後兩周向仔豬提供添加NCG（200-300 g/噸）的教槽料，使仔豬斷奶成活率提高8%，窩斷奶重提高10%。

12、種公豬日糧中為什麼要添加NCG？

NCG添加到公豬日糧中促進精氨酸生成，而精氨酸本身及其生成物NO和多胺對公豬的精子生成及維持其雄性能力有重要影響。

1） 精氨酸是精子形成的必要成分，從飼料中補充精氨酸有利於精子的生成；

2）多胺參與精液凝固作用及生殖管道預防感染屏障的形成。此外，多胺還與精子數目 和活力有關；

3）NO是在血管內皮細胞內很重要的細胞訊息傳導物質，它會催化環狀GMP的產生，而導致血管內皮肌肉的放鬆，使血流增大。這對雄性動物的精子產生、成熟以及排出過程都非常重要；

4）實證研究：

人類醫學上根據NO的作用研發了性保健藥“偉哥”，效果良好；

義大利培育優秀血統的種馬時，主人都有一門獨家秘訣，才能讓這些辛苦的種馬天天擔任傳宗接代的任務。這其中的秘密就是添加精氨酸等NO源生物，這樣種馬精子數目就會增加，勃起交配能力也會增強；

本中心的研究表明，公豬日糧中添加NCG（1.5 kg/噸）可以使精子數量顯著提高，並使精子活力得到顯著改善。

參考文獻

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