N—氨甲酰谷氨酸（NCG）在养猪生产中的应用

王春平　岳龙耀

精氨族氨基酸在调控机体营养代谢和免疫反应方面的重要作用是近年来猪营养领域一个重大的发现，其机理和效果非常明确，国内外学者对此进行了诸多综述。但由于精氨酸成本相对过高，如果在饲粮中按有效剂量添加时会对其他氨基酸代谢产生干扰且占用配方空间，于是业内人士希望通过另一种物即N-氨甲酰谷氨酸（NCG）来提高机体精氨酸含量进而改善动物健康状况和生产性能。

1 NCG的理化性质

N-氨甲酰谷氨酸英文名称为N-Carbamylglutamate简称NCG，分子式为C6H10N2O5，分子量是190.15，纯品为无色透明晶体，CAS（美国化学文摘服务社）编号为1188-38-1，易溶于水，难溶于有机溶剂，活性物质等电点为pH 3.02，根据NCG化学组成，可用红外光谱（IR）、核磁共振（NMR）和高效液相色谱（HPLC）方法对其鉴定，其含量检测可用NMR和HPLC方法。

2 NCG的作用途径

NCG化学结构是N-乙酰谷氨酸（NAG）类似物，NAG是內源精氨酸合成的激活剂，仅能在细胞内合成且只能存在3～5 s，而NCG在动物体内可以像NAG一样参与机体尿素循环，半衰期长，代谢稳定，具有广泛的生学功能。研究表明，NCG可以激活二氢吡咯-5-羧酸合成酶（P5CS）和氨甲酰磷酸合成酶I（CPS-I），促进谷氨酰胺或脯氨酸合成瓜氨酸，进而促进精氨酸的生成。一氧化氮（NO）和多胺在机体内作用广泛，是血管生成、胚胎形成、胎盘和胎儿生长发育的关键调控物质，提高胎盘对胎儿血液、氧气和营养物质的供应，从而减少胚胎早期死亡，促进胎儿后期的生长发育。精氨酸是合成它们的必需前体物质，而NCG能有效提高精氨酸含量，对维持精氨酸水平及机体正常生理功能十分重要。

3 NCG的主要用途

3.1 人类健康方面

NCG应用于人类， 一方面作为药品用于治疗人类的某些罕见病，例如意大利OrphanEurope公司生产的Carbaglu（主要成分为NCG）在2003年获欧盟批准，用于治疗新生儿先天NAG合成酶缺失引起的高血氨症，该药已于2010年3月获美国FDA（食品和药物管理局）首肯，进入美国市场。另一方面作为营养强化剂可显著增加肌肉产量，用在健美运动促肌肉增长产品（例如：加拿大Nutrabolics公司的Hemotropin＼美国CMI公司的AnabolicSignal等）中。此外，对新生儿另外一种罕见遗传性疾病-枫糖尿症，NCG也有望发挥很好的治疗作用。

3.2 动物生产方面

NCG通过促进内源精氨酸合成，提高多胎动物窝产仔数和初生重、促进幼龄动物生长和发育。

3.2.1 在妊娠母猪中的作用

NCG对妊娠母猪的作用，主要是提高母猪体内精氨酸水平而促进NO和多胺的合成。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各阶段子宫的容积成为限制母猪产仔数增加的主要因素。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中也起调控作用。多胺在DNA和蛋白质合成中起调控作用，因此也调控机体的细胞增殖和分化。这两者是血管生成、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。妊娠后期是胎儿生长最快的阶段，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初生窝重。妊娠期子宫多种组织内的NO，通过激活鸟苷酸环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，保证正常妊娠过程的顺利进行。

实证研究表明：母猪妊娠期（15～114 d）饲粮中加NCG 0.3～1.2 kg/t，窝产仔数提高1头左右；或妊娠后期（80～114 d）饲粮中添加NCG 0.8～1.5 kg/t，初生窝重提高1～3 kg左右。

3.2.2 在哺乳母猪中的作用

NCG通过促进內源精氨酸的合成从而使机体NO保持在生理高水平，促进母猪分娩后平滑肌舒张、缓解肌肉紧张状态，有助于母猪产后恢复。NCG可通过母乳传递给哺乳仔猪，在仔猪体内促进精氨酸生成，发挥仔猪的生长潜力。

实证研究：母猪哺乳期饲粮中添加100～300 g/t的NCG，可使窝断奶仔猪数提高0.1头（由于成活率改善）、断奶窝均重提高1.2 kg、母猪断奶至发情隔缩短0.3 d。

3.2.3 在哺乳仔猪和断奶仔猪中的作用

新生动物自身内源精氨酸合成对维持其体内的精氨酸平衡起着关键的作用。对于7日龄哺乳仔猪，母乳提供的精氨酸最多满足其需要量的40%，而仔猪细胞线粒体中NAG浓度较低，是仔猪小肠中由谷氨酰胺或脯氨酸合成瓜氨酸效率低的共同机制，也是造成新生仔猪精氨酸缺乏的主要原因。NCG作为NAG的类似物添加到哺乳仔猪饲粮中，可有效解决精氨酸缺乏问题。现实养猪生产中无法通过饲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。断奶仔猪消化不良，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，极易引起仔猪肠黏膜损伤，进而诱发腹泻。NCG可促进仔猪体内尿素循环，使血氨和肠氨浓度降低，从而减少仔猪应激，促进其健康改善和生长发育。

实证研究：4～14日龄仔猪口服50 mg/（kg·bw）的NCG（每隔12 h口服1次），可使血浆精氨酸水平高68%、日增重提高61%；仔猪7日龄至断奶后2周采食添加NCG（200～300 g/t）的教槽料，断奶成活提高8%、断奶窝重提高10%。

3.2.4 在生产公猪中的作用

实证表明：使用36月龄杜洛克公猪日粮中添加600 g/t NCG，公猪射精量提高10～50 mL。

3.2.5 在育肥猪中的作用

育肥猪饲料中添加NCG能够促进生长，提高瘦肉率，提高免疫力，改善肉质。

4 动物生产中使用NCG与直接使用精氨酸相比的优点

4.1 有效剂量相对成本的比较

在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。

4.2 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；而NCG在体内代谢稳定，通过尿素循环持续促进精氨酸生成，可使机体精氨酸长期维持在一定生理浓度。

4.3 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，但饲粮中添加过多精氨酸可能会干扰氨基酸平衡。而添加少量NCG既可在机体合成并维持较高的精氨酸水平，又能避免与赖氨酸等的拮抗。

4.4 贮存性比较

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%，添加到动物饲粮中可能会增加氯离子，从而影响机体的电解质平衡。而NCG在常温压下理化性质稳定，可长期贮存，添加到动物饲粮中不会干扰电解质平衡。

5 NCG的安全性及代谢产物

由于已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2 806 mg/（kg·bw）或静脉注射238.6 mg/（kg·bw）（为最高静脉注射级别）的NCG没有发生中毒反应。

研究表明：男性志愿者口服100 mg/（kg·bw）的NCG，吸收率为30%；3 h（范围为2～4 h）在血浆中达到峰值，浓度为2.6 μg/mL（范围为1.8～4.8 μg/mL）表观分布容积（apparent volume of distribution）很高，为2 657 L（范围为1 616～5 797 L）。摄入NCG前12 h消除较快，24 h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 h。

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 h后，血浆中出现NCG代谢产物峰值，消除较慢，半衰期为100 h。人口服100 mg/（kg·bw）的NCG，9%从尿中、60%从粪便中以原物质形态排出。

6 动物用NCG产品的研发与上市

在国家农业科技成果转化资金的支持下，国家饲料工程技术研究中心组织行业专家对NCG产品产化进行攻关，已申请国家发明专利，并通过农业部专家科技成果鉴定。

目前世界上有几家公司可以生产NCG，多为药用级和试剂级。只有亚太兴牧（北京）科技有限公司一家能够生产饲料级NCG产品并于2014年4月10日获得农业部颁发的I类饲料和饲料添加剂证书（2014）01号，产品现已上市。■（编辑：狄慧）