鸟氨酸盐酸盐为什么在分析含量时会加5%醋酸汞
常用的盐酸盐,用高氯酸做标准溶液在醋酸中进行非水滴定,产生的盐酸在醋酸中酸性较强,对高氯酸产生干扰,反应不能完全,故药典中规定生物碱的氢卤酸盐不可直接滴定,需加入5%的醋酸汞冰醋酸溶液3-5ml后,使其生成在醋酸溶剂中难解离的卤化汞,再进行滴定,此时可反应完全
产品类别:化工 >>医药原料、中间体
产品名称:D-鸟氨酸盐酸盐
最多是医药原料,不能用于食品
2009年3月,卫生部就食品添加精氨酸问题向上海市药监局、江苏省卫生厅复函(卫办监督函(2009)221号),内容如下:
上海市食品药品监管局、江苏省卫生厅:
上海市食品药品监管局《关于“精氨酸是否可以作为原料添加到普通食品中”的请示》(沪食药监食安[2009]034号)收悉。全国打击违法添加非食用物质和滥用食品添加剂专项整治领导小组办公室专门听取了上海市食品药品监管局、江苏省卫生厅调查情况汇报,并对案件进行了专题研究。现函复如下:
依据现行《食品卫生法》和《食品添加剂使用卫生标准》(以下简称CB2760)规定,L一精氨酸属于GB2760允许使用的食品用香料品种,不是食品,不得作为食品原料使用。按照GB2760和香精香料使用的自限性原则,L一精氨酸须配制成香精后方可用于食品生产,在食品中的用量应不超过250毫克/千克。根据来文所附产品标识和你们对该产品精氨酸含量检测结果,该产品中的精氨酸不符合上述规定,应当依法予以严肃查处。全国打击违法添加非食用物质和滥用食品添加剂专项整治领导小组办公室将督办此案件,请及时反馈查处结果。
专此函复。
二OO九年三月十六日
下午好,有的。一般常见的都是氨基酸系列比如L-精氨酸(左旋精氨酸)、鸟氨酸等等,它们溶于水后呈现弱碱性,属于氨基强过酸根的特殊类型,就像酸性的无机碱氢氧化铝一样,这些都仅为少数特例不作为整体被注意,请酌情参考。左旋鸟氨酸盐酸盐不成盐时就是弱碱性的。
一般来说,是一种化学物质的结构简式。叫L-精氨酸。
L-精氨酸是化学物质,分子式是 C6H14N4O2。经水重结晶后,于105 ℃失去结晶水,其水溶性呈强碱性,可从空气中吸收二氧化碳。溶于水(15%,21℃),不溶于乙醚,微溶于乙醇。
对成人为非必需氨基酸,但体内生成速度较慢,对婴幼儿为必需氨基酸,有一定解毒作用。其大量存在于鱼精蛋白等中,亦为各种蛋白质的基本组成,故存在十分广泛。
药品名称 L-精氨酸
别 名 2-氨基-5-胍基戊酸L-蛋白氨基酸胍基戊氨酸精氨酸L-2-氨基-胍基戊酸L-胍基戊氨酸L-精氨酸碱
外文名称 L(+)-Arginine
主要适用症
营养增补剂;氨基酸类药;食品添加剂。
不良反应
肾病变及部分排尿困难的现象
主要用药禁忌
肾衰竭患者应与医生沟通用量
目录
1 简介
2 性质
3 用途合成
4 产品描述
5 性质
6 合成方法
7 用途
8 生产工艺
简介
中文名称:L-精氨酸
中文同义词:L-精氨酸2-氨基-5-胍基戊酸L-蛋白氨基酸胍基戊氨酸精氨酸L-2-氨基-胍基戊酸L-胍基戊氨酸L-精氨酸碱
英文名称: L(+)-Arginine
英文同义词: L(+)-ARGININEL-ARGININEL-ARGININE BASEL-ARGL-2-AMINO-5-GUANIDINOVALERIC ACIDARGARGININE, L-FEMA 3819
分子式 : C6H14N4O2
分子量 : 174.2
相关类别: 氨基酸和衍生物pharmaceticalchiralArginine [Arg, R]Amino AcidsAmino Acids and Derivativesfor Resolution of AcidsOptical Resolutionalpha-Amino AcidsBiochemistrySynthetic Organic ChemistryL-Amino AcidsL-型氨基酸Amino Acids食品添加剂食品和饲料添加剂营养性添加剂氨基酸及其衍生物生化试剂生物化学品氨基酸营养强化剂(营养增补Nitric Oxide
性质
熔点 222 °C (dec.)(lit.)
比旋光度 27.1 o (c=8, 6N HCl)
折射率 27 ° (C=8, 6mol/L HCl)
FEMA 3819
储存条件 Store at 0-5
溶解度 H2O: 100 mg/mL
form Powder
水溶解性 148.7 g/L (20 ℃)
敏感性 Air Sensitive
Merck 14,780
BRN 1725413
稳定性 Stable. Incompatible with strong oxidizing agents.
CAS 数据库 74-79-3(CAS DataBase Reference)
NIST化学物质信息 L-Arginine(74-79-3)
EPA化学物质信息 L-Arginine(74-79-3)
用途合成 食品添加剂最大允许使用量最大允许残留量标准
添加剂中文名称允许使用该种添加剂的食品中文名称添加剂功能最大允许使用量(g/kg)最大允许残留量(g/kg)l-精氨酸食品食品用香料用于配制香精的各香料成分不得超过在GB 2760中的最大允许使用量和最大允许残留量
化学性质 白色菱形结晶 (从水中析出,含2分子结晶水)或单斜片状结晶(无结晶水),无臭,味苦;易溶于水(0℃水中溶解度为83g/L,50℃水中溶解度为 400g/L),极微溶于乙醇,不溶于乙醚;pI 10.76;加热至105℃时失去两分子结晶水,230℃时颜色变深,分解点为244℃;比旋光度[α]20D+12.5°(0.5-2.0mg/ml,H2O),[α]20D+27.3°(0.5-2.0mg/ml,6mol/L HCl);水溶液在205nm处有最大吸收(1gε3.28)。
用途 用于生化研究,各类肝昏迷及病毒性肝类谷丙转氨酶异常者。
用途 营养增补剂;调味剂。与糖进行加热反应(氨基-羰基反应)可获得特殊的香味物质。GB 2760-2001规定为允许使用的食品用香料。氨基酸输液及综合氨基酸制剂的重要成分。
用途 氨基酸类药。
用途 用作医药原料及食品添加剂
用途 精氨酸是维持婴幼儿生长发育必不可少的氨基酸。它是鸟氨酸循环的中间代谢物,能促使氨转变成为尿素,从而降低血氨含量。它也是精子蛋白的主要成分,有促进精子生成,提供精子运动能量的作用。此外,静注精氨酸,能刺激垂体释放生长激素,可用于垂体功能试验。
生产方法 以明胶或猪毛、猪血粉等为原料,经水解后,从水解液中提取氨酸盐酸盐(见03400),再经脱盐酸而得成品。
生产方法 由蛋白质(如明胶)水解物经离子交换树脂或氢氧化钡分离而得。通常制成盐酸盐,但游离状态下亦稳定,故也有游离品出售。也可由以糖类为原料经发酵法制得。
生产方法 以明胶为原料,盐酸水解后与苯甲醛缩合得苯亚甲基精氨酸,经盐酸水解、活性炭处理、柱层析精制得成品。
类别 有毒物品
毒性分级 中毒
急性毒性 参考值: 腹腔-大鼠 LD50: 3793 毫克/公斤
可燃性危险特性
可燃; 燃烧产生有毒氮氧化物烟雾
储运特性 库房通风低温干燥
灭火剂 干粉,泡沫,沙土,二氧化碳, 雾状水
职业标准 STEL 10 毫克/立方米
产品描述
L-Arginine(L-1-Amino-4-guanidovaleric acid)
对成人为非必需氨基酸,但体内生成速度较慢,对婴幼儿为必需氨基酸,有一定解毒作用。
天然品大量存在于鱼精蛋白等中,亦为各种蛋白质的基本组成,故存在十分广泛。
分子式:C6H14N4O2
分子量:174.20
性状:白色斜方晶系(二水物)晶体或白色结晶性粉末.熔点244℃(分解).经水重结晶后,于105 ℃失去结晶水.其水溶性呈强碱性,可从空气中吸收二氧化碳.溶于水(15%,21℃),不溶于乙醚,微溶于乙醇.
质量标准:
外观性状:白色结晶粉末
含量:99.0%-100.0%
比旋光度:+26.9o--27.9o
透光率:≥98%
氯化物:≤0.02%
硫酸盐含量:≤0.02%
铁含量:≤10ppm
重金属含量:≤10ppm
砷含量:≤1ppm
其他氨基酸:不得检验出。
干燥失重:≤0.5%
灼烧残渣: ≤0.10%
PH值:10.5-12.0
性质
1.在体内它是鸟氨酸循环的中间代谢产物,可促使尿素的生成和排泄,纠正氨中毒而能解除肝昏迷。精氨酸也是精子蛋白的主要成分,有促进精子生成,提高精子运动能量的作用。
2. 存在于烟叶中。
3. 是精子蛋白的重要组成部分。由水中结晶是二水物,在105&ordmC失去结晶水。由乙醇中结晶石无水物
合成方法
1.提取法
2. 烟草:BU,22;合成:可由明胶水解、精制而得。也可用化学方法合成
用途
营养增补剂.精氨酸是鸟氨酸循环中的一个组成成分具有极其重要的生理功能.多吃精氨酸,可以增加肝脏中精氨酸(arginase)的活性,有助于将血液中的氨转变为尿素而排泄出去.所以,精氨酸对高氨血症,肝脏机能障碍等.
L-精氨酸也是精子蛋白的主要成分,有促进精子的质量,提高精子运动能量的作用.
精氨酸可有效提高免疫力、促进免疫系统分泌自然杀伤细胞、吞噬细胞、白血球内烯素 (interleukin-1) 等内生性物质,有利于对抗癌细胞及预防病毒感染。另外,精氨酸是鸟氨酸 (L-ornithine) 及脯氨酸 (L-proline) 的前趋物,脯氨酸是构成胶原蛋白的重要元素,补充精氨酸对于严重外伤、烧伤等需要大量组织修护的康护,具有明显的帮助,同时具有降低感染及发炎的效果。
精氨酸对于部分因为肾压过高而产生的肾病变及部分排尿困难的现象,皆具有改善作用,不过由于精氨酸是氨基酸,也可能对肾衰竭患者造成负担,因此对于严重肾机能低下者使用前,最好先与主治医师商量。
L-精氨酸
生产工艺
一 一次浓缩段
原料:Ⅰ母(胱氨酸生产中一次中和段产物)。
辅料:蒸汽。
将Ⅰ母通入一次浓缩罐内,通入蒸汽。温度120℃,气压-0.09Mpa,浓缩时间6h。结晶,过滤。
终点产物:结晶液(去一次脱色段)。
二 一次脱色段
辅料:活性炭、纯水、树脂。
结晶液进入一次脱色罐,投入活性炭、纯水。温度80℃,脱色时间2h。过滤后,滤液经过树脂吸附。
终点产物:1、滤渣(回收利用);2、容易(去二次浓缩段)。
三 二次浓缩段
辅料:蒸汽、酒精。
滤渣进入一次浓缩罐内,通入蒸汽。温度120℃,气压-0.09Mpa,浓缩时间6h,并用酒精浸泡结晶。
终点产物:1、结晶液(去二次浓缩段)。
四 二次脱色段
辅料:蒸汽、纯水、活性炭。
滤液进入二次脱色罐,通(投)入蒸汽、纯水、活性炭。温度80℃,脱色时间2h,过滤。
终点产物:1、滤渣(回收利用);2、滤液(去三次浓缩段)。
五 三次浓缩段
辅料:蒸汽、酒精。
滤渣进三次浓缩罐,通入蒸汽。温度120℃气压-0.09Mpa,浓缩时间6h,并用酒精浸泡结晶,过滤。
终点产物:1、滤液(回收利用);2、结晶体(即L-精氨酸粗品,去精制段)。
六 精制段
辅料:蒸馏水
用蒸馏水冲洗上段工序产品并离心甩干,送入烘干房,烘干,包装、入库。烘干温度100℃,烘干时间6h。
终点产物:L-精氨酸成品。 半胱氨酸盐酸盐一水物
2、肉类:猪肉、牛肉、羊肉、鸡肉等。
3、坚果类:核桃、花生、芝麻、葵花子、榛子、杏仁、腰果等。
4、蔬菜类:豆腐皮、大豆、紫菜、豌豆、山药、银杏、洋葱等。
精氨酸
化学式为C6H14N4O2,分子量为174.20,是氨基酸类化合物。在人体内参与鸟氨酸循环,促进尿素的形成,使人体内产生的氨经鸟氨酸循环转变成无毒的尿素,由尿中排出,从而降低血氨浓度。有较高浓度的氢离子,有助于纠正肝性脑病时的酸碱平衡。与组氨酸,赖氨酸共同为碱性氨基酸。精氨酸最初是在1886年由德国科学家从植物羽扁豆幼苗中分离提取出来并命名的。由蛋白质(如明胶)水解物经离子交换树脂或氢氧化钡分离而得。通常制成盐酸盐,但游离状态下亦稳定,故也有游离品出售。也可由以糖类为原料经发酵法制得。作为营养增补剂、调味剂。与糖进行加热反应(氨基-羰基反应)可获得特殊的香味物质,GB2760-2001规定为允许使用的食品用香料。
氨基酸通过肽键连接起来成为肽与蛋白质。氨基酸、肽与蛋白质均是有机生命体组织细胞的基本组成成分,对生命活动发挥着举足轻重的作用。
某些氨基酸除可形成蛋白质外,还参与一些特殊的代谢反应,表现出某些重要特性。
(1) 赖氨酸
赖氨酸为碱性必需氨基酸。由于谷物食品中的赖氨酸含量甚低,且在加工过程中易被破坏而缺乏,故称为第一限制性氨基酸。
赖氨酸可以调节人体代谢平衡。赖氨酸为合成肉碱提供结构组分,而肉碱会促使细胞中脂肪酸的合成。往食物中添加少量的赖氨酸,可以刺激胃蛋白酶与胃酸的分泌,提高胃液分泌功效,起到增进食欲、促进幼儿生长与发育的作用。赖氨酸还能提高钙的吸收及其在体内的积累,加速骨骼生长。如缺乏赖氨酸,会造成胃液分沁不足而出现厌食、营养性贫血,致使中枢神经受阻、发育不良。
赖氨酸在医药上还可作为利尿剂的辅助药物,治疗因血中氯化物减少而引起的铅中毒现象,还可与酸性药物(如水杨酸等)生成盐来减轻不良反应,与蛋氨酸合用则可抑制重症高血压病。
单纯性疱疹病毒是引起唇疱疹、热病性疱疹与生殖器疱疹的原因,而其近属带状疱疹病毒是水痘、带状疱疹和传染性单核细胞增生症的致病者。印第安波波利斯Lilly研究室在1979年发表的研究表明,补充赖氨酸能加速疱疹感染的康复并抑制其复发。
长期服用赖氨酸可拮抗另一个氨基酸――精氨酸,而精氨酸能促进疱疹病毒的生长。
(2) 蛋氨酸
蛋氨酸是含硫必需氨基酸,与生物体内各种含硫化合物的代谢密切相关。当缺乏蛋氨酸时,会引起食欲减退、生长减缓或不增加体重、肾脏肿大和肝脏铁堆积等现象,最后导致肝坏死或纤维化。
蛋氨酸还可利用其所带的甲基,对有毒物或药物进行甲基化而起到解毒的作用。因此,蛋氨酸可用于防治慢性或急性肝炎、肝硬化等肝脏疾病,也可用于缓解砷、三氯甲烷、四氯化碳、苯、吡啶和喹啉等有害物质的毒性反应。
(3) 色氨酸
色氨酸可转化生成人体大脑中的一种重要神经传递物质――5–羟色胺,而5–羟色胺有中和肾上腺素与去甲肾上腺素的作用,并可改善睡眠的持续时间。当动物大脑中的5–羟色胺含量降低时,表现出异常的行为,出现神经错乱的幻觉以及失眠等。此外,5–羟色胺有很强的血管收缩作用,可存在于许多组织,包括血小板和肠粘膜细胞中,受伤后的机体会通过释放5–羟色胺来止血。医药上常将色氨酸用作抗闷剂、抗痉挛剂、胃分泌调节剂、胃粘膜保护剂和强抗昏迷剂等。
(4) 缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和苏氨酸
缬氨酸、亮氨酸与异亮氨酸均属支链氨基酸,同时都是必需氨基酸。当缬氨酸不足时,大鼠中枢神经系统功能会发生紊乱,共济失调而出现四肢震颤。通过解剖切片脑组织,发现有红核细胞变性现象,晚期肝硬化病人因肝功能损害,易形成高胰岛素血症,致使血中支链氨基酸减少,支链氨基酸和芳香族氨基酸的比值由正常人的3.0~3.5降至1.0~1.5,故常用缬氨酸等支链氨基酸的注射液治疗肝功能衰竭等疾病。此外,它也可作为加快创伤愈合的治疗剂。
亮氨酸可用于诊断和治疗小儿的突发性高血糖症,也可用作头晕治疗剂及营养滋补剂。异亮氨酸能治疗神经障碍、食欲减退和贫血,在肌肉蛋白质代谢中也极为重要。
苏氨酸是必需氨基酸之一,参与脂肪代谢,缺乏苏氨酸时出现肝脂肪病变。
(5) 天冬氨酸、天冬酰胺
天冬氨酸通过脱氨生成草酰乙酸而促进三羧酸循环,故是三羧酸循环中的重要成分。天冬氨酸也与鸟氨酸循环密切相关,担负着使血液中的氨转变为尿素排泄出去的部分工作。同时,天冬氨酸还是合成乳清酸等核酸前体物质的原料。
通常将天冬氨酸制成钙、镁、钾或铁等的盐类后使用。因为这些金属在与天冬氨酸结合后,能通过主动运输途径透过细胞膜进入细胞内发挥作用。天冬氨酸钾盐与镁盐的混合物,主要用于消除疲劳,临床上用来治疗心脏病、肝病、糖尿病等疾病。天冬氨酸钾盐可用于治疗低钾症,铁盐可治疗贫血。
不同癌细胞的增殖需要消耗大量某种特定的氨基酸。寻找这种氨基酸的类似物――代谢拮抗剂,被认为是治疗癌症的一种有效手段。天冬酰胺酶能阻止需要天冬酰胺的癌细胞(白血病)的增殖。天冬酰胺的类似物S–氨甲酰基–半胱氨酸经动物试验对抗白血病有明显的效果。目前已试制的氨基酸类抗癌物有10多种,如N–乙酰–L–苯丙氨酸、N–乙酰–L–缬氨酸等,其中有的对癌细胞的抑制率可高达95%以上。
(6) 胱氨酸、半胱氨酸
胱氨酸及半胱氨酸是含硫的非必需氨基酸,可降低人体对蛋氨酸的需要量。胱氨酸是形成皮肤不可缺少的物质,能加速烧伤伤口的康复及放射性损伤的化学保护,刺激红、白细胞的增加。
半胱氨酸所带的巯基(-SH)具有许多生理作用,可缓解有毒物或有毒药物(酚、苯、萘、氰离子)的中毒程度,对放射线也有防治效果。半胱氨酸的衍生物N–乙酰–L–半胱氨酸,由于巯基的作用,具有降低粘度的效果,可作为粘液溶解剂,用于防治支气管炎等咳痰的排出困难。此外,半胱氨酸能促进毛发的生长,可用于治疗秃发症。其他衍生物,如L–半胱氨酸甲酯盐酸盐可用于治疗支气管炎、鼻粘膜渗出性发炎等。
(7) 甘氨酸
甘氨酸是最简单的氨基酸,它可由丝氨酸失去一个碳而生成。甘氨酸参与嘌呤类、卟啉类、肌酸和乙醛酸的合成,乙醛酸因其氧化产生草酸而促使遗传病草酸尿的发生。此外,甘氨酸可与种类繁多的物质结合,使之由胆汁或尿中排出。此外,甘氨酸可提供非必需氨基酸的氮源,改进氨基酸注射液在体内的耐受性。将甘氨酸与谷氨酸、丙氨酸一起使用,对防治前列腺肥大并发症、排尿障碍、频尿、残尿等症状颇有效果。
(8) 组氨酸
组氨酸对成人为非必需氨酸,但对幼儿却为必需氨基酸。在慢性尿毒症患者的膳食中添加少量的组氨酸,氨基酸结合进入血红蛋白的速度增加,肾原性贫血减轻,所以组氨酸也是尿毒症患者的必需氨基酸。
组氨酸的咪唑基能与Fe2+或其他金属离子形成配位化合物,促进铁的吸收,因而可用于防治贫血。组氨酸能降低胃液酸度,缓和胃肠手术的疼痛,减轻妊娠期呕吐及胃部灼热感,抑制由植物神经紧张而引起的消化道溃烂,对过敏性疾病,如哮喘等也有功效。此外,组氨酸可扩张血管,降低血压,临床上用于心绞痛、心功能不全等疾病的治疗。类风湿性关节炎患者血中组氨酸含量显著减少,使用组氨酸后发现其握力、走路与血沉等指标均有好转。
在组氨酸脱羧酶的作用下,组氨酸脱羧形成组胺。组胺具有很强的血管舒张作用,并与多种变态反应及发炎有关。此外,组胺会刺激胃蛋白酶与胃酸。
(9) 谷氨酸
谷氨酸、天冬氨酸具有兴奋性递质作用,它们是哺乳动物中枢神经系统中含量最高的氨基酸,其兴奋作用仅限于中枢。当谷氨酸含量达9%时,只要增加10–15mol的谷氨酸就可对皮层神经元产生兴奋性影响。因此,谷氨酸对改进和维持脑功能必不可少。
谷氨酸经谷氨酸脱羧酶的脱羧作用而形成γ–氨基丁酸,后者是存在于脑组织中的一种具有抑制中枢神经兴奋作用的物质,当γ–氨基丁酸含量降低时,会影响细胞代谢与细胞功能。
谷氨酸的多种衍生物,如二甲基氨乙醇乙酰谷氨酸,临床上用于治疗因大脑血管障碍而引起的运动障碍、记忆障碍和脑炎等。γ–氨基丁酸对记忆障碍、言语障碍、麻痹和高血压等有效,γ–氨基β–羟基丁酸对局部麻痹、记忆障碍、言语障碍、本能性肾性高血压、羊癫疯和精神发育迟缓等有效。
谷氨酸与天冬氨酸一样,也与三羧酸循环有密切的关系,可用于治疗肝昏迷等症。谷氨酸的酰胺衍生物――谷氨酰胺,对胃溃疡有明显的效果,其原因是谷氨酰胺的氨基转移到葡萄糖上,生成消化器粘膜上皮组织粘蛋白的组成成分葡萄糖胺。
(10) 丝氨酸、丙氨酸与脯氨酸
丝氨酸是合成嘌呤、胸腺嘧淀与胆碱的前体,丙氨酸对体内蛋白质合成过程起重要作用,它在体内代谢时通过脱氨生成酮酸,按照葡萄糖代谢途径生成糖。脯氨酸分子中吡咯环在结构上与血红蛋白密切相关。羟脯氨酸是胶原的组成成分之一。体内脯氨酸、羟脯氨酸浓度不平衡会造成牙齿、骨骼中的软骨及韧带组织的韧性减弱。脯氨酸衍生物和利尿剂配合,具有抗高血压作用。
牛 磺 酸
牛磺酸是牛黄的组成成分。
牛磺酸普遍存在于动物乳汁、脑与心脏中,在肌肉中含量最高,以游离形式存在,不参与蛋白质代谢。植物中仅存在藻类,高等植物中尚未发现。体内牛磺酸是由半胱氨酸代谢而来的。
牛磺酸的缺乏会影响到生长、视力、心脏与脑的正常生长。
被细菌感染的病人,由于细菌的大量繁殖消耗了体内的牛磺酸,也会形成牛磺酸缺乏,发生眼底视网膜电流图的变化,而补充牛磺酸后会使眼底的病变好转由于人类只能有限地合成牛磺酸,因此膳食中的牛磺酸就显得非常重要。
奶制品中牛磺酸的含量很低。禽类中,黑色禽肉的牛磺酸含量要比白色肉的高。海产品与禽、畜类比较,以海产品中的牛磺酸含量最高,如牡蛎、蛤蜊与淡菜中牛磺酸可高达400mg/100g以上,同时加热烹调对其牛磺酸的含量没有什么影响。日常的各种食物,包括谷物、水果和蔬菜等,都不含牛磺酸。
精 氨 酸
(一) 精氨酸是鸟氨酸循环中的一个组成成分,具有极其重要的生理功能。多吃精氨酸,可以增加肝脏中精氨酸酶的活性,有助于将血液中的氨转变为尿素而排泄出去。所以,精氨酸对高氨血症、肝脏机能障碍等疾病颇有效果。
精氨酸是一种双基氨基酸,对成人来说虽然不是必需氨基酸,但在有些情况如机体发育不成熟或在严重应激条件下,如果缺乏精氨酸,机体便不能维持正氮平衡与正常的生理功能。病人若缺乏精氨酸会导致血氨过高,甚至昏迷。婴儿若先天性缺乏尿素循环的某些酶,精氨酸对其也是必需的,否则不能维持其正常的生长与发育。
精氨酸的重要代谢功能是促进伤口的愈合作用,它可促进胶原组织的合成,故能修复伤口。在伤口分泌液中可观察到精氨酸酶活性的升高,这也表明伤口附近的精氨酸需要量大增。精氨酸能促进伤口周围的微循环而促使伤口早日痊愈。
精氨酸的免疫调节功能,可防止胸腺的退化(尤其是受伤后的退化),补充精氨酸能增加胸腺的重量,促进胸腺中淋巴细胞的生长。
补充精氨酸还能减少患肿瘤动物的体积,降低肿瘤的转移率,提高动物的活存时间与存活率。
在免疫系统中,除淋巴细胞外,吞噬细胞的活力也与精氨酸有关。加入精氨酸后,可活化其酶系统,使之更能杀死肿瘤细胞或细菌等靶细胞。
郑建仙博士,华南理工大学教授
氨基酸与人类健康
氨基酸是构成生物体蛋白质并同生命活动有关的最基本的物质,是在生物体内构成蛋白质分子的基本单位,与生物的生命活动有着密切的关系。它在抗体内具有特殊的生理功能,是生物体内不可缺少的营养成分之一。
一、构成人体的基本物质,是生命的物质基础
1.构成人体的最基本物质之一
构成人体的最基本的物质,有蛋白质、脂类、碳水化合物、无机盐、维生素、水和食物纤维等。
作为构成蛋白质分子的基本单位的氨基酸,无疑是构成人体内最基本物质之一。
构成人体的氨基酸有20多种,它们是:色氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、缬氨酸、赖氨酸、组氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、胱氨酸、半胱氨酸、精氨酸、甘氨酸、丝氨酸、酪氨酸、3.5.二碘酪氨酸、谷氨酸、天门冬氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸、精氨酸、瓜氨酸、乌氨酸等。这些氨基酸存在于自然界中,在植物体内都能合成,而人体不能全部合成。其中8种是人体不能合成的,必需由食物中提供,叫做“必需氨基酸”。这8种必需氨基酸是:色氨酸、苏氨酸、蛋氨酸、缬氨酸、赖氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和苯丙氨酸。其他则是“非必需氨基酸”。组氨酸能在人体内合成,但其合成速度不能满足身体需要,有人也把它列为“必需氨基酸”。胱氨酸、酪氨酸、精氨酸、丝氨酸和甘氨酸长期缺乏可能引起生理功能障碍,而列为“半必需氨基酸”,因为它们在体内虽能合成,但其合成原料是必需氨基酸,而且胱氨酸可取代80%~90%的蛋氨酸,酪氨酸可替代70%~75%的苯丙氨酸,起到必需氨基酸的作用,上述把氨基酸分为“必需氨基酸”、“半必需氨基酸”和“非必需氨基酸”3类,是按其营养功能来划分的;如按其在体内代谢途径可分为“成酮氨基酸”和“成糖氨基酸”;按其化学性质又可分为中性氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸,大多数氨基酸属于中性。
2.生命代谢的物质基础
生命的产生、存在和消亡,无一不与蛋白质有关,正如恩格斯所说:“蛋白质是生命的物质基础,生命是蛋白质存在的一种形式。”如果人体内缺少蛋白质,轻者体质下降,发育迟缓,抵抗力减弱,贫血乏力,重者形成水肿,甚至危及生命。一旦失去了蛋白质,生命也就不复存在,故有人称蛋白质为“生命的载体”。可以说,它是生命的第一要素。
蛋白质的基本单位是氨基酸。如果人体缺乏任何一种必需氨基酸,就可导致生理功能异常,影响抗体代谢的正常进行,最后导致疾病。同样,如果人体内缺乏某些非必需氨基酸,会产生抗体代谢障碍。精氨酸和瓜氨酸对形成尿素十分重要;胱氨酸摄入不足就会引起胰岛素减少,血糖升高。又如创伤后胱氨酸和精氨酸的需要量大增,如缺乏,即使热能充足仍不能顺利合成蛋白质。总之,氨基酸在人体内通过代谢可以发挥下列一些作用:①合成组织蛋白质;②变成酸、激素、抗体、肌酸等含氨物质;③转变为碳水化合物和脂肪;④氧化成二氧化碳和水及尿素,产生能量。因此,氨基酸在人体中的存在,不仅提供了合成蛋白质的重要原料,而且对于促进生长,进行正常代谢、维持生命提供了物质基础。如果人体缺乏或减少其中某一种,人体的正常生命代谢就会受到障碍,甚至导致各种疾病的发生或生命活动终止。由此可见,氨基酸在人体生命活动中显得多么需要。
二、在食物营养中的地位和作用
人类为了生存必需摄取食物,以维持抗体正常的生理、生化、免疫机能,以及生长发育、新陈代谢等生命活动,食物在体内经过消化、吸收、代谢,促进抗体生长发育、益智健体、抗衰防病、延年益寿的综合过程称为营养。食物中的有效成分称为营养素。
作为构成人体的最基本的物质的蛋白质、脂类、碳水化合物、无机盐(即矿物质,含常量元素和微量元素)、维生素、水和食物纤维,也是人体所需要的营养素。它们在机体内具有各自独特的营养功能,但在代谢过程中又密切联系,共同参加、推动和调节生命活动。机体通过食物与外界联系,保持内在环境的相对恒定,并完成内外环境的统一与平衡。
氨基酸在这些营养素中起什么作用呢?
1.蛋白质在机体内的消化和吸收是通过氨基酸来完成的
作为机体内第一营养要素的蛋白质,它在食物营养中的作用是显而易见的,但它在人体内并不能直接被利用,而是通过变成氨基酸小分子后被利用的。即它在人体的胃肠道内并不直接被人体所吸收,而是在胃肠道中经过多种消化酶的作用,将高分子蛋白质分解为低分子的多肽或氨基酸后,在小肠内被吸收,沿着肝门静脉进入肝脏。一部分氨基酸在肝脏内进行分解或合成蛋白质;另一部分氨基酸继续随血液分布到各个组织器官,任其选用,合成各种特异性的组织蛋白质。在正常情况下,氨基酸进入血液中与其输出速度几乎相等,所以正常人血液中氨基酸含量相当恒定。如以氨基氮计,每百毫升血浆中含量为4~6毫克,每百毫升血球中含量为6.5~9.6毫克。饱餐蛋白质后,大量氨基酸被吸收,血中氨基酸水平暂时升高,经过6~7小时后,含量又恢复正常。说明体内氨基酸代谢处于动态平衡,以血液氨基酸为其平衡枢纽,肝脏是血液氨基酸的重要调节器。因此,食物蛋白质经消化分解为氨基酸后被人体所吸收,抗体利用这些氨基酸再合成自身的蛋白质。人体对蛋白质的需要实际上是对氨基酸的需要。
2.起氮平衡作用
当每日膳食中蛋白质的质和量适宜时,摄入的氮量由粪、尿和皮肤排出的氮量相等,称之为氮的总平衡。实际上是蛋白质和氨基酸之间不断合成与分解之间的平衡。正常人每日食进的蛋白质应保持在一定范围内,突然增减食入量时,机体尚能调节蛋白质的代谢量维持氮平衡。食入过量蛋白质,超出机体调节能力,平衡机制就会被破坏。完全不吃蛋白质,体内组织蛋白依然分解,持续出现负氮平衡,如不及时采取措施纠正,终将导致抗体死亡。
3.转变为糖或脂肪
氨基酸分解代谢所产生的a-酮酸,随着不同特性,循糖或脂的代谢途径进行代谢。a-酮酸可再合成新的氨基酸,或转变为糖或脂肪,或进入三羧循环氧化分解成CO2和H2O,并放出能量。
4.参与构成酶、激素、部分维生素
酶的化学本质是蛋白质(氨基酸分子构成),如淀粉酶、胃蛋白酶、胆碱脂酶、碳酸酐酶、转氨酶等。含氮激素的成分是蛋白质或其衍生物,如生长激素、促甲状腺激素、肾上腺素、胰岛素、促肠液激素等。有的维生素是由氨基酸转变或与蛋白质结合存在。酶、激素、维生素在调节生理机能、催化代谢过程中起着十分重要的作用。
5.人体必需氨基酸的需要量
成人必需氨基酸的需要量约为蛋白质需要量的20%,——37%。
这个不加葡萄糖,很难下咽的,果断买空胶囊或者速溶纸包着服用。
精氨酸为碱性氨基酸是人体内必需的一种氨基酸,能催化鸟氨酸循环的进行,促进尿素的形成而使人体内的氨,变成无毒尿素。
是内源性合成一氧化氮的底物启在合成酶的催化下生成而发挥生理效应。这一生化过程称为一氧化氮通路。一氧化氮作为细胞间信使及神经递质在心血管系统和中枢神经及外周传递等发挥重要作用。
不良反应:
1.本药盐酸盐(10%溶液)内氯离子含量为47.5mmol/100mL,可引起高氯性酸血症,肾功能减退者或大剂量使用时更易发生酸中毒。
2.少数患者可出现过敏反应。
3.静脉滴注过快可引起流涎、面部潮红及呕吐等。
4.有报道肝肾功能不全或糖尿病患者使用本品可引起高钾血症。
5.静脉滴注本品可引起肢体麻木和头痛、恶心、呕吐及局部静脉炎,静脉给予大剂量精氨酸可使外周血管扩张而引起低血压。
以上内容参考:百度百科-精氨酸
孙红暖hongnuansun@163.com, 杨海明, 王志跃通讯作者 dkwzy@263.net, 张得才, 张芬芬, 杨芷
摘要:精氨酸不仅参与机体内多种营养物质的合成和分解代谢,还作为一种免疫调节剂主要通过精氨酸酶和一氧化氮2条代谢途径参与体内的免疫调节。本文就精氨酸的理化性质、合成和分解代谢、营养生理功能及其对机体免疫调节的影响4方面进行了综述。
关键词: 精氨酸 理化性质 代谢 营养生理 免疫功能
Nutrition Physiological and Immune Functions of Arginine in Animals
SUN Hongnuanhongnuansun@163.com, YANG Haiming, WANG ZhiyueCorresponding author dkwzy@263.net, ZHANG Decai, ZHANG Fenfen, YANG Zhi
Abstract: Arginine not only participates in anabolism and catabolism of various nutrients in the body, but also can regulate the immunity system by means of arginase and nitric oxide metabolic pathways as a immune regulator. This article reviewed the physico-chemical properties, anabolism and catabolism, nutrition physiological and immune functions of arginine.
Key words: arginine physico-chemical properties metabolism nutrition physiological immune function
精氨酸(arginine,Arg)最初是在1886年由德国科学家从植物羽扁豆幼苗中分离提取出来并命名的,1995年,Hedin在哺乳动物的蛋白质中也发现了精氨酸的存在。精氨酸是维持新生哺乳动物最佳生长和氮平衡的必需氨基酸。Geng等[1]研究报道,精氨酸是新生哺乳仔猪的必需氨基酸。家禽体内缺乏合成精氨酸前体物质所必需的甲酰磷酸酶(催化谷氨酰胺与谷氨酸合成瓜氨酸)和二氢吡咯-5-羧酸合成酶(催化脯氨酸与鸟氨酸转化成谷氨酸)等关键酶,不能合成精氨酸,只能由饲粮提供,所以精氨酸也是家禽的必需氨基酸[2],成年哺乳动物在正常情况下能够自身合成精氨酸,但在饥饿、创伤、应激及快速生长等状态下自身合成的精氨酸不足以满足机体需要。因此,精氨酸又被认为是条件性必需氨基酸[3]。精氨酸因其具有广泛的生物学功能而在所有氨基酸中占有很重要的地位,它在机体内参与组织细胞蛋白质、尿素、肌酸、肌酐、一氧化氮(NO)、谷氨酰胺、嘧啶等的合成[4]。近年来发现精氨酸可以通过NO途径参与机体营养免疫调节,因此精氨酸作为一种免疫调节剂而成为动物营养研究的热点。
1 精氨酸的理化特性
精氨酸是含有2个碱性基团即氨基和胍基的氨基酸,在生理pH条件下属于碱性氨基酸(pH 10.5~12.5),它是20种蛋白质氨基酸中碱性最强的氨基酸。其分子式为C6H14N4O2,结构式见图1,学名2-氨基-5-胍基戊酸,三字母简称Arg,单字母简称R,相对分子质量为174.20,为白色菱形结晶(含2分子结晶水)或单斜片状结晶(无结晶水),无嗅,味苦,易溶于水,极微溶于乙醇,不溶于乙醚,加热至105 ℃时失去2分子结晶水。精氨酸中由于胍基的存在易与酸反应形成盐。精氨酸在自然界中有2种异构体即D-精氨酸(D-Arg)和L-精氨酸(L-Arg),在动物机体内有营养、代谢及免疫生理功能的是L-精氨酸。
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图1 精氨酸的结构式
Fig.1 Structural formula of arginine
2 精氨酸合成和分解代谢
2.1 精氨酸的合成
动物机体精氨酸主要有3个来源:一是来源于饲粮,饲粮中大约40%的精氨酸在小肠内直接被分解消化,其余进入机体循环(进入其他器官组织),这是精氨酸的最主要来源[5];二是来源于机体蛋白质的周转代谢,当动物禁食时高达80%精氨酸来源于机体蛋白质的分解;三是来源于机体内其他氨基酸如谷氨酸、脯氨酸等的转化(内源合成)。
以往动物生物化学及动物营养教科书上讲述的精氨酸内源合成部位是肝脏,但事实并不然,Li等[6]研究发现,精氨酸在肝脏中的含量为0.03~0.10 mmol/L,远低于其他氨基酸在肝脏中的含量(0.5~10.0 mmol/L)。瓜氨酸在精氨酸琥珀酸合成酶和精氨酸琥珀酸裂解酶的作用下转化为精氨酸,这2种酶在肝脏内的活性始终保持较高水平,但是转化成高浓度的精氨酸会负反馈调节精氨酸的生成,在精氨酸酶的作用下分解为鸟氨酸和尿素,以阻止精氨酸进入机体循环。血浆内的瓜氨酸和线粒体内的鸟氨酸是内源性精氨酸合成的前体物质,瓜氨酸是由肠吸收性上皮细胞分泌的。如图2所示,以猪为研究对象反映哺乳动物中瓜氨酸和精氨酸在各组织器官之间的代谢,与最近报道的精氨酸和瓜氨酸在人体内代谢模式相同[8]。由此可知,通过鸟氨酸循环后肝脏中的精氨酸将不存在净合成,这与Li等[6]研究结果一致。所以对于哺乳动物而言精氨酸的内源合成主要通过小肠-肾代谢轴完成。在成年动物机体内,小肠是瓜氨酸的合成场所,合成的瓜氨酸释放到其他组织中去合成精氨酸。肾脏的生化环境特别是精氨酸酶的低活性有利于精氨酸的合成[9, 10],在肾脏中精氨酸的合成部位是肾脏的皮质而85%精氨酸酶是在肾脏的髓质,所以肾脏是合成精氨酸的另一重要的场所,在成年动物机体内,由小肠分泌的瓜氨酸在肾近端小管内被精氨酸琥珀盐移解酶快速转化成精氨酸。幼年动物合成精氨酸的主要场所是小肠,Blachier等[11]研究发现,仔猪肠上皮细胞具有将瓜氨酸和鸟氨酸转化成精氨酸的能力。
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图2 瓜氨酸和精氨酸各器官之间的代谢关系
Fig.2 Metabolic relationship between citrulline and arginine in organs[7]
精氨酸在哺乳动物和家禽机体内的吸收部位是有区别的,家畜主要靠小肠中段吸收,而家禽主要是由小肠前段、后段和胃吸收,且在特定的条件下嗉囊也可以吸收精氨酸[12]。Labelle等[13]研究认为,家禽机体内存在着一条专门吸收碱性氨基酸的途径,不同的碱性氨基酸如精氨酸、赖氨酸等竞争相同的碱性氨基酸载体形成拮抗[14, 15]。
2.2 精氨酸的分解代谢
精氨酸在哺乳动物机体内代谢途径如图3所示。精氨酸在动物体内直接代谢途径有2条:一是在精氨酸酶的作用下分解为鸟氨酸和尿素,鸟氨酸是合成多胺类物质的前体,多胺是重要的生物学调控物质,尤其与DNA、RNA以及蛋白质的生物代谢有关,在细胞生长、增殖及分化中起重要的作用[17];二是在一氧化氮酶(nitric oxide syntheses,NOS)的作用下,精氨酸被分解成等分子的瓜氨酸和NO,NO可以作为信号分子参与机体内多种调节包括免疫调节。另外,作为脒基转移反应的脒基供体,精氨酸、甘氨酸和蛋氨酸共同合成胍基乙酸和磷酸肌酸,肌酸能够在机体运动时迅速补充能量。精氨酸在禽类动物机体内的代谢途径是经过鸟氨酸循环生成氨后,再生成嘌呤,然后随嘌呤降解成尿酸而排出体外。小肠是精氨酸降解的主要场所。
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图3 哺乳动物机体内精氨酸的代谢途径
Fig.3 Metabolic pathway of arginine in mammals[16]
ASL:精氨酸琥珀酸裂解酶argininosuccinate lyaseADC:精氨酸脱羧酶arginine decarboxylaseAGAT:精-甘脒基转移 酶arginine-glycine amidinotransferaseARG:精氨酸酶arginaseASS:精氨酸琥珀酸合成酶argininosuccinate synthetaseDDAH:二甲基精氨酸二甲基水解酶dimethylarginine dimethylaminohydrolaseOAT:鸟氨酸转氨酶ornithine aminotransferaseODC:鸟氨酸脱羧酶orniththine decarboxylaseOTC:鸟氨酸氨甲酰转移酶ornithine transcarbamylaseP5C:L-△1-吡咯啉- 5-羧酸盐L-△1-pyrroline-5-carboxylatePRMT:蛋白质-精氨酸甲基转移酶protein-argininemethyltransferaseNOHA:羟 基-L-精氨酸hydroxy-Larginine
精氨酸参与机体内免疫调节作用主要是通过“精氨酸酶”途径和“NO”途径。参与2条途径的底物均为精氨酸,如图3所示,2条途径之间存在着相互竞争抑制,如NOS可以产生精氨酸酶抑制剂(nor-NOHA),抑制精氨酸酶的活性。Cobert等[18]发现在一些寄生虫疾病如布氏锥虫病中,宿主通过NOS可产生大量的NO,对寄生虫具有明显的杀伤作用,同时寄生虫利用精氨酸酶产生的多胺合成自身的DNA。加入强效的nor-NOHA后,NO生成增加,寄生虫的数量也明显减少,这为解释精氨酸酶与NOS之间相互抑制提供了一个较好的例证。
3 精氨酸对动物的营养生理作用
精氨酸作为一种条件性必需氨基酸,可通过其代谢产物在动物机体内营养代谢调控中发挥重要的生物学功能。
3.1 对动物生长性能的影响
精氨酸是动物机体内携带氮最多的氨基酸。动物代谢产生大量的氨,精氨酸可促进尿素循环,使血氨转换为尿素排除,维持体内氮的平衡。麻名文等[19]研究表明,饲粮中添加2.0%精氨酸能够显著提高断奶至2月龄生长肉兔的增重。Corzo等[20]研究雄性肉鸡精氨酸的需要时发现,饲粮中添加精氨酸能够显著提高42~56日龄雄性肉仔鸡的平均日采食量和平均日增重。刘凤菊等[21]研究饲粮中精氨酸的水平对1~3周龄雌性爱拔益加(AA)肉仔鸡的影响时发现,精氨酸水平极显著地影响1~3周龄肉仔鸡的体重和平均日增重。方勇军[22]研究发现,在低精氨酸饲粮基础上添加精氨酸可显著影响肉鸭的生长性能,提高了肉鸭的平均日采食量和平均日增重,随着添加水平提高,平均日增重上升,添加水平为1.12%时,增重效果最好。朱伟等[23]研究循环高温环境下精氨酸营养对肉鸭生长性能的影响发现,添加0.5%精氨酸可显著降低肉鸭生长全期(1~49日龄)的料重比。姚康等[24]研究表明,在哺乳仔猪基础饲粮中添加0.6%和0.8%精氨酸与对照组相比,7~14日龄的平均日增重分别提高了54.3%和53.3%,14~21日龄0.6%和0.8%精氨酸添加组平均日增重比对照组提高了45.4%和44.9%。Yao等[25]在7日龄仔猪饲粮中添加0.6%的精氨酸,显著提高了平均日增重,促进了肌肉蛋白质的合成。Kim等[26]研究在7~21日龄仔猪饲粮中添加0.2%和0.4%精氨酸,通过人工乳饲喂系统进行喂养,结果发现平均日增重比对照组分别提高了28%和66%。范苗[27]研究得到相似的结果,添加不同水平的精氨酸与对照组相比提高了7~21日龄的平均日增重。杨慧等[28]研究发现,在断奶仔猪基础饲粮中添加1%的精氨酸能够显著提高仔猪的平均日采食量和平均日增重,显著降低料重比。由此可见,动物饲粮中添加适宜的精氨酸能够有效提高平均日采食量和平均日增重,降低料重比,改善动物的生长性能。
3.2 对动物屠宰性能的影响
饲粮中添加精氨酸能够刺激线粒体的生物合成,同时增加葡萄糖和脂肪的氧化,从而降低动物胴体的脂肪率[29]。Tan等[30]研究在110日龄的公猪饲粮中添加1.00%和2.05%精氨酸,结果发现添加2.05%精氨酸组与添加1.00%精氨酸组相比血液中甘油三脂含量极显著降低了20.0%,胰高血糖素含量显著提高了36.0%,胴体肌肉含量显著提高了5.5%,胴体脂肪含量极显著降低了11.0%。Tan等[31]研究在110日龄猪基础饲粮中添加1.0%精氨酸,试验期60 d,结果显示肌肉组织中脂肪酸合成酶mRNA表达水平极显著提高了467%,脂肪组织中脂蛋白脂肪酶、葡糖糖载体转运蛋白4和乙酰辅酶A羧化酶α mRNA表达水平分别显著降低了49%、51%和38%。所以精氨酸能对肌肉组织和脂肪组织中与脂肪代谢相关的基因进行差异调控,促进肌肉组织中脂肪的沉积及脂肪组织中脂肪的分解,这就可以进一步解释Tan等[31]的研究结果,即精氨酸显著提高胴体肌肉含量和显著降低胴体脂肪含量。吴琛等[32]研究发现,添加精氨酸组与对照组相比,环江香猪瘦肉率显著提高了15.0%,脂肪率及背最长肌中粗脂肪含量分别显著降低了34.6%和35.1%。刘凤菊等[21]研究饲粮中精氨酸的水平对1~3周龄雌性AA肉仔鸡的影响发现,添加精氨酸能够提高胸肌率及降低胸肌内脂肪含量。所以精氨酸能够提高胴体的肌肉率,降低机体内脂肪的含量。
3.3 对动物肠道发育的影响
精氨酸是NO、多胺和谷氨酰胺的前体物,在动物机体内可以由NOS催化生成具有生物活性的NO,NO能激活肠道黏膜上的黏着斑激酶(FAK),而黏膜上的踝蛋白、肌动蛋白等蛋白质可被FAK激活,进而参与上皮细胞的迁移,形成新的上皮细胞,促进黏膜修复[33]。Yao等[34]研究在单笼饲养21日龄断乳阉割仔猪的基础饲粮中添加0和1%的精氨酸,试验期7 d,结果显示,添加1%精氨酸组与对照组相比小肠的相对重量显著提高了33%,十二指肠、空肠和回肠的绒毛高度分别显著提高了21%、28%和25%。Wu等[35]研究在21日龄哺乳仔猪基础饲粮中添加0.6%精氨酸,试验期7 d,结果显示,与对照组相比添加0.6%精氨酸组显著提高肠道重量,十二指肠、空肠和回肠的绒毛高度及隐窝深度,显著提高空肠和回肠的杯状细胞的数量。Puiman等[36]研究发现,精氨酸可以诱导新生仔猪肠黏膜生长。孟国权等[37]研究发现,精氨酸可通过降低肠黏膜中内皮质激素-1(ET-1)的含量和降低机体的过氧化水平来缓解脂多糖(LPS)免疫应激导致的肠道黏膜屏障损伤。Liu等[38]研究发现,精氨酸可以通过增加回肠乳糖酶活性、十二指肠和回肠二胺氧化酶活性,改善由LPS免疫应激造成空肠丙二醛含量增加的情况,还可改善由LPS免疫应激造成的回肠超氧化物歧化酶(SOD)活性增强的情况。郭长义等[39]研究泌乳母猪饲粮精氨酸对哺乳仔猪小肠黏膜发育的影响及抗氧化作用机理,结果发现添加精氨酸可以改善肠道黏膜的发育(如黏膜绒毛高度、隐窝深度),同时还可提高黏膜乳糖酶、碱性磷酸酶和谷胱甘肽酶(GSH-Px)的活性,降低了SOD的活性,所以精氨酸可能通过改善肠道的抗氧化能力从而促进哺乳仔猪肠道的发育。谭碧娥等[40]研究在7日龄断乳仔猪基础饲粮中添加0、0.2%、0.4%、0.6%和0.8%精氨酸,结果发现精氨酸能够促进超早断乳仔猪肠道的发育,阻止肠绒毛萎缩,提高肠道白细胞介素-2(IL-2)基因表达水平,增强肠道免疫功能。Tan等[41]等研究发现,精氨酸能够通过雷帕霉素靶蛋白(mTOR)和Toll样受体(TLR)4信号通路机制等来改善受LPS抑制的肠细胞增殖。陈渝等[42]研究精氨酸对免疫应激(24±1)日龄、体重在(7.19±0.63) kg的仔猪的生长性能和肠道组织细胞膜外TLR2、TLR4、TLR5和TLR6基因表达的影响,结果表明,精氨酸能够显著减缓因沙门氏杆菌活疫苗注射引起的断乳仔猪肠道TLR4和TLR5基因的过度表达及血清白细胞介素-6(IL-6)含量升高,从而缓解免疫应激对仔猪的损伤。Liu等[43]研究精氨酸对LPS诱导断奶仔猪的肠道损伤是否具有缓解作用时,结果发现添加0.5%和1.0%精氨酸显著缓解肠道形态(如绒毛高度、隐窝深度等)发育受阻的状况,且添加0.5%精氨酸组显著改善隐窝细胞增殖减少,极显著改善绒毛细胞的凋亡状况;添加0.5%精氨酸组减缓了LPS诱导造成空肠IL-6 mRNA表达水平的增加,显著减缓了空肠和回肠的肿瘤坏死因子-α(TNF-α)mRNA表达水平增的加;添加1.0%精氨酸组减缓了LPS诱导造成空肠IL-6 mRNA表达水平的增加和极显著减缓了空肠TNF-α mRNA表达水平的增加;添加0.5%精氨酸组增加了十二指肠、空肠和回肠的过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)mRNA表达水平,所以添加精氨酸能够缓解LPS诱导造成的肠道损伤。赵宏丽等[44]研究发现,在细毛断奶羔羊基础饲粮中添加不同水平的瘤胃保护性精氨酸和N-氨甲酰谷氨酸对肠道黏膜蛋白质合成率具有提高作用,其中精氨酸添加1.5 g/d剂量较好。所以添加适宜水平的精氨酸能够从基因水平及肠黏膜酶活性等方面来改善肠道形态的发育。
3.4 对动物繁殖性能的影响
精氨酸是动物机体内一种十分重要的碱性氨基酸,不仅参与精子的形成,还是精子蛋白质的重要组成成分。另外,精氨酸可调节母畜生殖道内环境的酸碱度,提高其后代的母畜比例。岳斌等[45]用5%精氨酸处理母牛子宫后,奶牛受胎率达到83.5%,高于常规人工受精受胎率(82.0%),由此说明精氨酸不会对母牛受胎率产生不良的影响;产母犊率高达70.66%,比常规人工授精产母犊率(49.40%)高21.36%,所以精氨酸可在不影响受胎率的情况下提高产母犊率。杨慧等[46, 47]研究发现,在妊娠母猪(从配种到分娩)饲粮中添加不同水平精氨酸可以提高窝产活仔数和初生窝重,添加不同水平的精氨酸对妊娠后期母猪血液的生化指标影响明显,饲粮中添加精氨酸可提高泌乳母猪血清中部分氨基酸浓度,改善泌乳母猪的新陈代谢和免疫机能,在提高仔猪生长性能的同时缩短了母猪断奶后的发情间隔。Mateo等[48]在妊娠30 d母猪的玉米-豆粕型基础饲粮中添加1.0%精氨酸盐酸盐,同时对照组添加1.7%丙氨酸做等氮对照,结果发现精氨酸组与对照组相比能够增加22%存活产仔数并增加24%存活仔猪的初生重。Zeng等[49]研究发现,精氨酸能够提高活胚胎数,同时增加足月分娩的产仔数,这对预防早期流产具有重要生产指导意义。Greene等[50]研究发现,精氨酸可以通过增强胎盘中血管内皮生长因子受体2(VEGFR2)基因的转录活性来增强生殖性能。同时,Liu等[51]研究发现,母猪妊娠后期饲粮中添加1%精氨酸能提高了母猪的繁殖性能,可能通过影响母猪脐静脉和胎盘miRNA-15b、miRNA-22的表达,调控其各自靶基因的表达量,从而调节脐静脉和胎盘的血管生成、发育和功能,母体可通过脐静脉和胎盘提供更多的养分给胎儿,保证胎儿的存活、生长和发育。所以精氨酸能够提高种畜的繁殖性能。
4 精氨酸对动物机体免疫功能的影响
精氨酸及其代谢产物在机体免疫调节、免疫防御等方面发挥着重要的作用。精氨酸主要是通过“精氨酸酶”途径和“NO”途径这2条代谢途径及调节内分泌来调节机体免疫。精氨酸在精氨酸酶的作用下,促进机体蛋白质的合成,改善机体内的氮平衡,从而提高机体免疫功能。精氨酸通过NOS催化生成NO,引起组织血管的扩张,维持血流通畅并能调控机体免疫反应[52]。精氨酸还可促进垂体分泌生长激素和催乳素,促进胰腺分泌胰岛素、生长抑素和胰多肽等,来促进蛋白质的合成间接的发挥免疫调节作用。
4.1 对动物机体免疫器官发育的影响
许多研究报道精氨酸可以促进动物的中枢免疫器官如胸腺和法式囊(禽类)的发育,同时也可以促进动物外周免疫器官如脾脏的发育。Kwak等[53]研究发现,在鸡的基础饲粮中额外添加精氨酸可显著影响鸡的免疫器官如胸腺、脾脏和法氏囊的发育。闫伟等[54]研究发现,在扬州鹅的基础饲粮中添加适宜的精氨酸可增加免疫应激鹅的脾脏和法氏囊指数。麻名文等[19]研究发现,饲粮精氨酸水平显著影响肉兔的胸腺指数,而对脾脏指数影响不显著。师昆景等[55]研究发现,胚蛋注射精氨酸可以一定程度上提高法氏囊和脾脏的重量及指数,但对胸腺的影响不明显。所以精氨酸对不同品种、不同年龄及不同健康状况的动物的免疫器官的影响不同。
4.2 对动物免疫细胞及细胞因子的影响
许多研究表明精氨酸可以促进淋巴细胞增殖、分化及合成细胞因子。Han等[56]研究发现,精氨酸可以通过提高淋巴细胞的百分比及血清IL-2和干扰素-γ(IFN-γ)的表达水平来缓解环磷酰胺对仔猪造成的免疫应激。Tan等[57]研究发现,在基础饲粮中添加精氨酸可以白细胞、细胞因子和抗体的产生来增强仔猪的细胞免疫和体液免疫,以此提高仔猪的免疫力。谭玲芳等[58]研究发现,饲粮中添加一定量的精氨酸能够显著提高血清中免疫球蛋白M(IgM)的含量。柏美娟等[59]研究发现,饲粮中添加1%的精氨酸可以增加单核细胞数和百分比,增加淋巴细胞的百分比和增殖活性,增加血清免疫球蛋白G(IgG)的含量,增加脾脏IL-2和IFN-γ的表达水平。Li等[60]研究发现,精氨酸可能是通过抑制TLR4信号途径降低肝促炎性细胞因子和自由基的释放来保护肝脏。
5 小 结
随着对精氨酸的营养生理及免疫作用研究的日益深入,精氨酸的生物学功能已经超出了普通氨基酸的功能范畴。随着抗生素的禁用,研究者正在努力的寻找抗生素的替代品,精氨酸作为一种营养免疫剂将会在动物生产中发挥越来越重要的作用。但对于不同品种、不同年龄及不同健康状况的动物而言,精氨酸的需要量及精氨酸的作用机制尚需要大量的研究逐步解决,以使精氨酸发挥最优的营养生理及免疫作用,促进动物生产健康绿色发展。
氨基酸是蛋白质的基本组成单位,大约有200多种,但在动物的营养中起重要作用而且被人们广泛认识的只有20多种,称之为标准氨基酸。根据动物对氨基酸的营养需要通常分为必需氨基酸和非必需氨基酸两大类,必需氨基酸是指在标准氨基酸中,动物体不能自身合成,或者合成的速度或数量不能满足动物正常生长的需要,必须由饲料提供的一类氨基酸。非必需氨基酸并不是可要可不要的氨基酸,而是动物体可以自身合成或者需要量较少的一类氨基酸。必需氨基酸中需要在饲料中补充量最多的称为第一限制性氨基酸,补充量排在后面的称为第二限制氨基酸。
氨基酸是构建生物机体的众多生物活性大分子之一,是构建细胞、修复组织的基础材料。氨基酸被人体用于制造抗体蛋白以对抗细菌和病毒的侵染,制造血红蛋白以传送氧气,制造酶和激素以维持和调节新陈代谢;氨基酸是制造精卵细胞的主体物质,是合成神经介质的不可缺少的前提物质;氨基酸能够为机体和大脑活动提供能源,氨基酸是一切生命之元。
氨基酸对人体的作用
一.甘氨酸 (GLY)
1、降低血液中的胆固醇浓度,防治高血压
2、降低血液中的血糖值,防治糖尿病
3、能防治血凝、血栓
4、提高肌肉活力,防止胃酸过多
5、甜味为砂糖的0.8倍,对人体有补益等营养作用
二.亮氨酸(LEU)
1、降低血液中的血糖值,对治疗头晕有作用
2、促进皮肤、伤口及骨头有愈合作用
3、如果缺乏时,会停止生长,体重减轻
三.蛋氨酸 (MET)
1、参与胆碱的合成,具有去脂的功能,防治动脉硬化高血脂症
2、有提高肌肉活力的功能
3、促进皮肤蛋白质和胰岛素的合??
四.酪氨酸 (TYR)
1、造肾上腺激素、甲状腺激素和黑色素的必需氨基酸
2、可防治老年痴呆症
3、促进新陈代谢,增进食欲
4、对治疗胃溃疡等慢性疾病、神经性炎症及发育不良等效果
5、与色素形成有关系,缺乏时会利白化症
五.组氨酸(HIS)
1、参与血球蛋白合成,促进血液生成
2、产生组氨、促进血管扩张,增加血管壁的渗透性
3、医治胃病、十二指肠等有特效
4、促进腺体分泌,对过敏性疫病有效果
5、可治疗消化性溃疡、发育不良等症状
6、对治疗心功能不全、心绞痛、降低血压、哮喘及类风湿关节炎 有效果
六.苏氨酸(THR)
人体必需,缺乏时会使人消瘦,甚至死亡
七.丙氨酸(ALA)
1、能促进血液中酒精的代谢(分解)作用增强肝功能,有保肝护肝作用
2、甜味为砂糖的1.2倍
八.异亮氨酸 (ILE)
1、能维持机体平衡,治疗精神障碍
2、有促进食欲的增加和抗贫血的作用
3、如果缺乏时,会出现体力衰竭,昏迷等症状
九.色氨酸(TRY)
1、促进血红蛋白的合成
2、防治癞皮病
3、促进生长,增加食欲
4、甜味为砂糖的35倍,配制生产的低塘食物等对糖尿病、肥胖病人食用较好
十.胱氨酸 (CYS)
1、有治疗脂肪肝和解毒效果
2、治疗皮肤的损伤,对病后、产后脱发有疗效
十一.赖氨酸(LYB)
1、参与结缔组织、微血管上皮细胞间质的形成,并保持正常的渗 透性
2、可增加食欲,促进胃蛋白酶的分泌,增强免疫能力,改善发育 迟缓,防止蛀牙,促进儿童生长
3、提高钙的吸收,促进骨骼生长
4、如果缺乏,会降低人的敏感性,妇女会停经,出现贫血、头晕、头昏和恶心等病状
十二.天门冬氨酸(ASP)
1、降代血氨,对肝有保护作用
2、对肌肉有保护作用,可治疗心绞痛,对心肌梗塞等有防治效果
3、增加鲜味,促进食欲
十三.缬氨酸(VAL)
1、促使神经系统功能正常
2、如果缺乏时,会造成触觉敏感度特别提高,肌肉的共济运动失调
3、可作为肝昏迷的治疗药物
十四.苯丙氨酸(PHE)
在机体内转变为酪氨酸,促进甲状腺素和肾和肾上腺素的合成
十五.脯氨酸 (PRO)
对高血压有疗效作用
十六.丝氨酸 (SER)
1、降低血液中的胆固醇浓度,防治高血压
2、是脑等组织中的丝氨酸磷脂的组成部分
3、结核细菌病有效果,可治疗肺病
十七.谷氨酸 (GLU)
1、降低血氨,有解氨毒的作用
2、参与脑的蛋白和塘代谢,促进氧化,改善中枢神经活动,有维持和促进脑细胞功能的作用,促进智力的增加
3、对严重肝功能不全,肝昏迷,酸中毒,癫痫精神分裂症、神经 衰弱等有治疗效果
4、对治疗胃溃疡、胃液缺乏、消化不良、食欲不振有效果
5、保护皮肤湿润,防治干裂,如配制的洗涤剂、化妆品,对皮肤、粘膜元刺激,适于幼儿及皮肤病患者使用
十八.精氨酸(ARG)
1、降低血氨,促进体中尿素生成,治疗肝昏迷等
2、增加肌肉活力,保持性功能,对治疗精子减少症有作用
<>亮氨酸
功能:
·促进睡眠
·减低对疼痛的敏感
·缓解偏头痛·缓和焦躁及紧张情绪
·减轻因酒精而引起人体中化学反应失调的症状,并有助于控制酒精中毒
参考食物:牛奶、鱼类、香蕉、花生及所有含丰富蛋白质的食物
<>赖氨酸
功能:
·可减低或防止单纯性疱疹感染(热病疱疹和口唇疱疹)的发生
·能使注意力高度集中
·使制造能量的脂肪酸可被正常利用
·有助于消除某些不孕症
参考食物:鱼肉、豆类制品、脱脂牛奶、杏仁、花生、南瓜子和芝麻
苯丙氨酸
功能:
·降低饥饿感
·提高性欲
·改善记忆力及提高思维的敏捷度
·消除抑郁情绪
参考食物:面包、豆类制品、脱脂牛奶、杏仁、花生、南瓜子和芝麻
异亮氨酸、缬氨酸
功能:
·血红蛋白形成必需
·调节糖和能量的水平,帮助提高体能
·帮助修复肌肉组织
·加快创伤愈合
·治疗肝功能衰竭
·提高血糖水平,增加生长激素的产生
参考食物:鸡蛋、大豆、黑麦、全麦、糙米、鱼类与奶制品
苏氨酸
功能:
·是协助蛋白质被人体吸收、利用所不可缺少的氨基酸
·防止肝脏中脂肪的累积
·促进抗体的产生,增强免疫系统
参考食物:肉类等
蛋氨酸
功能:
·帮助分解脂肪,能预防脂肪肝、心血管疾病和肾脏疾病的发生
·将有害物质如铅等重金属除去
·防止肌肉软弱无力
· 治疗风湿热和怀孕时的毒血症
·一种有利的抗氧化剂
参考食物:大豆、其它豆类、鱼类、大蒜、肉类、洋葱和酸奶
色氨酸
功能:
·有助于减轻焦躁不安感
·促进睡眠
·可控制酒精中毒