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【背景及概述】[1][2][3]
精氨酸（Arg）最初是由Schlus于1886年從植物羽扇豆苗中分離提取的，1895年Hedin發現精氨酸存在于哺乳動物的蛋白質中。其分子結構于20世紀初已經清楚，并能進行人工合成。精氨酸是幼齡哺乳動物的必需氨基酸，是組織蛋白中最豐富的氮載體。精氨酸是堿性氨基酸，在動物體內有重要的生理生化功能，其不僅是細胞質和核酸蛋白的主要成分，還是將天門冬氨酸、谷氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸、聚胺（腐胺、精脒、精胺）等轉換為高能磷酸化合物肌酸磷酸的中間體，是肌酐酸唯一的氨來源；還作為尿素循環的中間體，通過尿素循環解除氨中毒，避免由于氨過量造成的代謝紊亂；在機體的勻質代謝方面也起著重要的作用，可用于多種代謝途徑，包括精氨酸酶、一氧化氮合酶、精氨酸/甘氨酸胍基轉移酶（AGAT）、精氨酰-tRNA 合成酶等。另外，精氨酸不僅作為蛋白質合成的重要原料，同時也是機體內肌酸、多胺和一氧化氮（NO）等物質的合成前體，在動物體營養代謝與調控過程中發揮著重要作用，是幼年動物的必需氨基酸之一。由于母乳中所含和幼畜自身合成的氨基酸不能滿足其營養需求，可能會限制其生長性能的發揮，因此需要額外提供。但對成年動物來說，是一種條件性必需氨基酸，只有在動物腸道受損、受傷的條件下才是必需氨基酸，正常情況下是非必需氨基酸。近年來，研究者對精氨酸營養和生理功能的研究日益增多，且不斷突破。
【結構】[1][2]
精氨酸的分子式為C6H14N4O2 ，精氨酸可以算為一種雙性氨基酸，這是因為與主鏈最接近的側鏈部分是較長、有機且疏水的，而另一端的側鏈則是一個胍基，這個胍基的酸度系數（pKa）為12.48，在中性、酸性或堿性的環境下都是帶正電荷的。因為在其雙鍵及氮孤立電子對之間的共軛體系，使得其正電殛離開原位。這個胍基能形成多重的氫鍵。
【理化性質】[1]
白色斜方晶系晶體或白色結晶性粉末，熔點244 ℃。經水重解結晶后，于105 ℃失去結晶水。其水溶液呈強堿性，可從空氣中吸收二氧化碳。溶于水（15%，21 ℃），不溶于乙醚，微溶于乙醇。
【代謝】[1][2]
1.精氨酸體內代謝途徑
通過精氨酸酶分解為尿素和鳥甘酸。鳥甘酸是合成多胺類物質的前體，是調節細胞生長的重要物質，也是細胞增殖的促進劑。通過氧化途徑，經一氧化氮合成酶（NOS）催化生成具有生物活性的一氧化氮（NO），NO是一種內皮舒張因子，有利于維持血管的通透性，改善腸道的缺血缺氧功能；精氨酸可以由甘氨酸轉脒基酶分解為鳥氨酸和肌酐酸，由精氨酸分解酶降解為鳥氨酸和尿素。精氨酸在相關酶作用下最終分別轉化成腐胺、脯氨酸和谷氨酰胺，腐胺可以生成亞精胺和精胺，三者統稱為多胺，谷氨酰胺可進入三羧酸循環，氧化供能產生CO2 ；精氨酸在家禽體內通過鳥氨酸循環分解成氨后，合成嘌呤，然后降解為尿酸排出。
2.精氨酸的主要吸收部位
精氨酸主要在畜禽的小腸中段吸收，但在家禽小腸前段、后段、胃甚至特定條件下嗦囊也可以吸收部分精氨酸。日糧中30%~50%的氨基酸在小腸內被消化吸收。日糧中約40%的精氨酸在小腸內直接被分解消化，其余進入機體循環。
【生理功能】[1]
精氨酸在體內起生理作用的主要是L-精氨酸。精氨酸的生理功能主要有參與機體代謝（尿素循環等）、改善性欲、免疫調節功能、促進腸道發育、抗腫瘤和抗肥胖等。
1. 促進傷口愈合的作用
可促進膠原組織的合成，故能修復傷口。在傷口分泌液中可觀察到精氨酸酶活性的升高，這也表明傷口附近的精氨酸需要量增加。精氨酸能促進傷口周圍的微循環，從而促使傷口早日痊愈。
2. 精氨酸的免疫功能與機制
近年來，有關精氨酸與免疫功能之間的關系已進行了較為廣泛的研究，但研究結果不盡一致。雖然多數結果表明，精氨酸對免疫功能有促進作用，但由于精氨酸的添加量、動物健康狀況、動物種類以及實驗模型不同，所得的結果很不穩定。初步認為，精氨酸的調理作用主要表現為上調免疫抑制，下調過高的炎癥反應，維持機體的免疫平衡。精氨酸由于在尿素循環中的特殊位置，可以降低血氨濃度，減少機體細胞損傷。精氨酸對動物疾病的作用大多通過巨噬細胞生成NO或通過精氨酸酶代謝產生鳥氨酸（進一步產生多胺分子）。當巨噬細胞被激活后，其釋放的NO可以通過抑制靶細胞線粒體中三羧酸循環、電子傳遞和細胞DNA合成等途徑，NO 在體內可以殺死寄生蟲、細菌和病毒、抑制癌癥細胞增殖和促進血管舒張等，發揮殺傷靶細胞的效應，保護機體。同時，精氨酸對于T細胞增殖和功能非常重要。在正常條件下，T細胞中的精氨酸利用維持在最低水平。在肉兔礎日糧中添加不同水平的精氨酸（0、0.2%、0.4%、0.6%和0.8%），結果表明，添加不同水平的精氨酸對生長肉兔的尿氮水平影響極顯著。此外，還有報道表明，高溫下補充精氨酸可以減少小鼠熱應激時蛋白質分解代謝的作用，可防止氮的丟失，促進氮的存留。
3. 精氨酸的抗腫瘤和抗肥胖作用與機制
隨著人們生活水平不斷提高，物質生活都得到極大滿足，同時也給全球環境造成了很多無法挽回的摧殘，很多疾病隨之而來。物質生活變好，肥胖現象隨處可見。國內外學者針對這些現象，研究發現精氨酸具有抗腫瘤和肥胖的作用。
1）抗腫瘤作用與機制
精氨酸具有很重要的與免疫有關的抗腫瘤特性，其可在不同動物模型中防止由乙酸胺、7，12-二甲基苯并蒽和N-甲基-N-亞硝基脲誘導的化學轉化，但不阻止異煙肼（抗結核病藥）和肼轉化。而且精氨酸作為NO合成的前體，可以抑基質金屬蛋白酶、抑制細胞黏附分子和提高基質金屬蛋白酶組織抑制物的表達，從而阻止細胞黏附；另外，一定濃度的精氨酸可通過增加NO的合成而發揮細胞毒性作用，誘導凋亡、抑制腫瘤細胞增殖。在沒有其他影響因素時，小鼠接種致瘤病毒后，精氨酸能提高潛伏時間，減少腫瘤的尺寸，縮短腫瘤倒退的時間；精氨酸可抑制腫瘤的生長。
2）抗肥胖作用與機制
體內能量攝入和消耗的不平衡往往會導致脂肪的蓄積，引發肥胖，繼而誘發心血管和糖尿病等疾病。近年來，隨著肥胖及其相關疾病的蔓延，控制肥胖已經成為全球范圍內普遍關注的問題。作為生物活性因子一氧化氮（NO）的前體，精氨酸在控制肥胖方面的效果及其機理研究取得了突破性的進展。如L-精氨酸可減少肥胖，增加肌肉質量。另外，在豬日糧中添加精氨酸1.0%可調節骨骼肌和白色脂肪組織的脂肪代謝相關基因的表達，促進脂肪組織中的脂肪分解，有效改善肥胖危機。
【應用】[4]
1. 單胃動物
1）精氨酸在豬生產中的應用
A：改善生產性能，降低腹瀉率。精氨酸可以有效地修復仔豬因斷奶而造成腸黏膜的損傷，促進腸道的發育，從而提高斷奶仔豬的生長性能；而在應激、疾病和感染的情況下，L-精氨酸還能促進多種內分泌激素（如生長激素、胰島素、胰高血糖素等）的釋放，促進蛋白質的合成和抑制蛋白質的分解，從而間接促進動物生長。
B：改善腸黏膜結構，增強小腸吸收能力。小腸是精氨酸代謝的重要場所，精氨酸在體內可代謝為精胺、腐胺等多胺，多胺是重要的生物學調控物質，小腸黏膜生長、發育、成熟及損傷修復均依賴于多胺的供給。
C：增強機體抗氧化機能。白蛋白、球蛋白、谷草轉氨酶和谷丙轉氨酶是動物應激的重要指示指標，血清蛋白（即白蛋白）由肝臟合成，是機體蛋白質來源之一，可用于修補組織和提供能量；血清則是源于B 細胞轉化為漿細胞后分泌而成，能反映機體的抵抗力；谷丙轉氨酶、谷草轉氨酶屬于細胞內酶，正常情況下由于細胞膜的屏障作用，不易逸出，因此血清中該酶的活性很低，但當細胞因各種因素（如急性應激）而受到損傷時，細胞膜的通透性升高使其釋放入血的速度增高，從而血清酶活性顯著升高。
D：對繁殖性能的影響。精氨酸是母豬妊娠早期胎兒最豐富的氮載體和胎兒組織中沉積最豐富的氨基酸之一，同時在尿囊液中含量最高，妊娠母豬飼糧中補充L-精氨酸可以提高母豬血液氨基酸等營養物質含量，進而可能通過胎盤傳遞給
胎盤和胎兒更多營養物質（氨基酸、氧氣等），有促進胎盤和胎兒生長發育的作用。
2）精氨酸在家禽生產中的應用
精氨酸在體內不僅參與組織細胞中蛋白質、尿素、NO、谷氨酰胺和嘧啶等合成，并影響胰島素、生長激素和胰島素樣生長因子等多種內分泌激素的釋放，通過調節分子多胺和一氧化氮而達到對機體免疫功能的調節。研究報道，肉雞基礎日糧添加精氨酸后血漿NO 水平升高，能在一定程度上抑制肺動脈高壓的形成，進而降低了肉雞腹水綜合征發病率。L-精氨酸可在一定程度上保護并激活肺動脈NOS 活性，從而使內源性NO 合成增加。
2. 精氨酸在反芻動物生產中的應用
試驗表明，精氨酸可以促進冷凍-解凍后牛精子的獲能和頂體反應。盡管精氨酸會引起過早的獲能和頂體反應從而影響人工授精的受精率，但其在低濃度條件下可以維持精子的活力和生活力。
4. 精氨酸在水產動物生產中的應用
精氨酸被認為是甲殼動物中容易缺乏的必需氨基酸，而飼料中精氨酸的不足容引起水產動物生長和蛋白質代謝受到抑制。有研究表明，中華絨螯蟹幼蟹、軍曹魚、比目魚幼魚、條紋鱸、尼羅羅非魚、遮目魚、銀鱸飼料中最適精氨酸添加水平為3.62% 、2.38%、4.08% ～ 4.20%、3.9% 、4.20% 、5.25%、6.8%。
【合成】[2]
動物機體精氨酸主要有3 個來源：一是來源于飼糧，飼糧中大約40% 的精氨酸在小腸內直接被分解消化，其余進入機體循環，這是精氨酸的最主要來源； 二是來源于機體蛋白質的周轉代謝，當動物禁食時高達80% 精氨酸來源于機體蛋白質的分解；三是來源于機體內其他氨基酸如谷氨酸、脯氨酸等的轉化（內源合成）：
【主要參考資料】
[1] 徐鑫; 李呂木; 吳東. 精氨酸的研究進展.飼料博覽, 2015, 3: 15-20.
[2] 孫紅暖, et al. 精氨酸對動物的營養生理及免疫作用.動物營養學報, 2014, 26.1: 54-62.
[3] 劉兆金, et al. 精氨酸生理營養研究.氨基酸和生物資源, 2005, 27.4: 54-57.
[4] 侯玉潔, et al. 精氨酸的生理學功能及其在畜禽生產中的應用.中國飼料, 2013, 5: 32-37.