三聚氰胺的毒性和檢測(cè)方法的研究進(jìn)展

吳紅巖 郭同軍 張俊瑜 桑斷疾

新疆畜牧科學(xué)院飼料研究所，烏魯木齊 830011

飼料、奶肉等畜產(chǎn)品質(zhì)量的安全不僅關(guān)系著農(nóng)民增收和畜牧業(yè)健康發(fā)展，還關(guān)系著人民群眾身體健康和生命安全。然而一些養(yǎng)殖戶和廠家違反《獸藥管理?xiàng)l例》和《飼料藥物添加劑使用規(guī)范》，將“喹乙醇”、硫酸黏菌素和磺胺喹噁啉喂食給動(dòng)物，造成動(dòng)物體內(nèi)獸藥殘留，直接影響人類健康。2017年3·15晚會(huì)曝光的濫用藥物和違禁添加，再一次讓飼料及畜產(chǎn)品質(zhì)量安全成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。飼料、奶肉等畜產(chǎn)品質(zhì)量安全是一個(gè)國家畜牧業(yè)以至于整個(gè)農(nóng)業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志，奶制品的安全不僅關(guān)系到乳制品行業(yè)的健康發(fā)展，更是關(guān)系到廣大消費(fèi)者的健康安全[1]。為保證飼料、奶肉等畜產(chǎn)品質(zhì)量安全，自2008年的“三聚氰胺事件”后，我國的相關(guān)部門對(duì)乳制品的生產(chǎn)源頭、生產(chǎn)過程和銷售過程等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了嚴(yán)格控制和監(jiān)管，很多監(jiān)管方法和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)都投入了應(yīng)用[2]。作為一名長期從事分析檢驗(yàn)的工作者，筆者就三聚氰胺的理化性質(zhì)、毒性機(jī)理、飼料及畜產(chǎn)品中摻入三聚氰胺的原因、檢測(cè)方法及其發(fā)展的方向進(jìn)行詳細(xì)的闡述，以期為三聚氰胺檢測(cè)方法的推廣和開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

1 三聚氰胺的理化性質(zhì)

1834年，德國的化學(xué)家Liebig首次合成了相對(duì)分子質(zhì)量為126.12，分子式為C3N3（NH2）3的白色單斜晶體物質(zhì)——三聚氰胺（俗稱密胺），結(jié)構(gòu)簡式如圖1所示[1]。其物理性狀為白色單斜晶體、無味、低毒、無刺激性，高溫下可能分解產(chǎn)生氰化物（有較大毒性），比重1.573（14℃），熔點(diǎn)354℃，能溶于甲醛、乙酸，微溶于水及醇，不溶于醚、苯和四氯化碳[2]。鹽酸、硫酸、硝酸、乙酸、草酸等均能與三聚氰胺反應(yīng)形成鹽類化合物[3]。三聚氰胺有良好的光澤度、機(jī)械強(qiáng)度、絕緣性能和穩(wěn)定性，不易燃，對(duì)水、熱、老化、電弧和化學(xué)腐蝕均具有耐受性[4]。在醫(yī)藥制造、紡織及皮革加工、木材和塑料制造、涂料、造紙、電氣和化肥等行業(yè)中均有廣泛應(yīng)用[5]。

圖1 三聚氰胺結(jié)構(gòu)簡式

2 三聚氰胺的毒性機(jī)理

三聚氰胺的毒理機(jī)制主要是通過剛斷奶的大鼠和成年大鼠的飼喂試驗(yàn)評(píng)估。對(duì)比分析剛斷奶的大鼠和成年大鼠飼喂含三聚氰胺的日糧后的生理生化現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)三聚氰胺對(duì)成年大鼠的毒性高于剛斷奶的大鼠，并且有明顯的慢性毒性[6]。主要原因是三聚氰胺的結(jié)晶體在動(dòng)物機(jī)體內(nèi)消除緩慢，難溶解而容易蓄積，最終引起慢性毒性[7]。Burns[8]研究指出，三聚氰胺對(duì)動(dòng)物的毒害作用主要是動(dòng)物長時(shí)間攝入含三聚氰胺的食物，致使膀胱及腎出現(xiàn)結(jié)石，造成泌尿系統(tǒng)損害，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致部分細(xì)胞增生而誘發(fā)膀胱癌；攝入同樣濃度的對(duì)鄰苯二甲酸二甲酯、對(duì)苯二甲酸和三聚氰胺等易致結(jié)石的化學(xué)物質(zhì)，剛斷奶的大鼠的結(jié)石發(fā)病率要比成年大鼠高得多，而成年大鼠的結(jié)石發(fā)病率與易致結(jié)石的化學(xué)物質(zhì)的攝入量有明顯的劑量-效應(yīng)關(guān)系[8]。三聚氰胺對(duì)人的毒害作用是人攝入含有三聚氰胺的食物后，部分三聚氰胺在機(jī)體內(nèi)發(fā)生水解生成三聚氰酸，三聚氰酸代謝到膀胱和腎臟后，又能與未水解的三聚氰胺在膀胱及腎形成大的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，形成結(jié)石。而嬰幼兒由于膀胱及腎的功能發(fā)育尚不完全，對(duì)三聚氰胺的敏感度比成人高，這可能是嬰幼兒食用含三聚氰胺奶粉易導(dǎo)致結(jié)石的原因[6]。

3 三聚氰胺摻入乳制品的原因

2007年3月，美國曾暴發(fā)因?qū)櫸镲暳现刑砑尤矍璋范鴮?dǎo)致大量寵物死亡的寵物“毒糧事件”。2008年9月，我國三鹿乳業(yè)集團(tuán)的嬰幼兒奶粉被檢出含有三聚氰胺且嚴(yán)重超標(biāo)，而食用三鹿奶粉的嬰幼兒大部分均出現(xiàn)了腎臟結(jié)石。這些事件都給人們帶來了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和精神傷害，也正因?yàn)槿绱?，三聚氰胺才引起了人們廣泛的關(guān)注。三聚氰胺作為一種重要的氮雜環(huán)有機(jī)化工原料，是如何摻入牛奶中的？有一些學(xué)者認(rèn)為，這種微溶于水的三嗪類含氮雜環(huán)有機(jī)化合物是不能大量溶于鮮牛奶中。經(jīng)試驗(yàn)證明，三聚氰胺是以粉末狀態(tài)加入鮮牛奶中，它在牛奶中的主要存在狀態(tài)不是“溶解”，而是“懸浮”。這種物質(zhì)在鮮牛乳中的最高懸浮濃度是32 mg/kg，當(dāng)超過這個(gè)濃度時(shí)就會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)發(fā)生沉淀。而牛奶中的蛋白質(zhì)是由具有不透明性和高度分散性的直徑在1～100 nm之間的膠體粒子組成，一定量的三聚氰胺加入牛奶中，其作為分散介質(zhì)，在各個(gè)方向?qū)Σ煌z粒撞擊時(shí)產(chǎn)生的合力相等，使三聚氰胺“懸浮”在牛奶中而未被電離。由于牛奶是具有反光性質(zhì)的不透明液體，因此它很容易被人誤認(rèn)為是“溶解”在牛奶中[9]。

牛奶的3個(gè)主要營養(yǎng)指標(biāo)是蛋白質(zhì)、脂肪、非脂乳固體，通常認(rèn)為牛奶中乳蛋白含量越高，則牛奶質(zhì)量越好。新的生鮮乳標(biāo)準(zhǔn)《GB19301-2010食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 生乳》頒布前，我國乳企要求生鮮乳的乳蛋白標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行GB19301-2003《鮮乳衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》，要求合格牛奶的蛋白質(zhì)≥2.95 g/100 g，乳企收購生鮮乳時(shí)往往通過乳蛋白的含量而定價(jià)。不法商人為追逐利潤，在牛奶中人為地額外添加三聚氰胺以提升食品檢測(cè)中的“蛋白質(zhì)”含量，獲得較高的收購價(jià)格[10]。李項(xiàng)華[11]的研究顯示，每千克牛奶添加0.01%三聚氰胺，其蛋白質(zhì)含量的檢測(cè)值就能提高0.4%。三聚氰胺作為一種用途廣泛的有機(jī)化工原料，本身沒有任何營養(yǎng)價(jià)值，但因?yàn)槠浜窟_(dá)到66%左右，被惡意添加到牛奶或奶粉中冒充蛋白質(zhì)。究其原因，這與食品和飼料工業(yè)中，蛋白質(zhì)含量檢測(cè)的通用方法“凱氏定氮法”無法鑒別是否含有真乳蛋白質(zhì)密切相關(guān)。目前，采用凱氏定氮法測(cè)出氮元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)乘以6.25得出蛋白質(zhì)是國際上通用的測(cè)定飼料和食品中粗蛋白質(zhì)的方法[10]。

4 三聚氰胺的檢測(cè)方法

目前檢測(cè)飼料、乳及乳制品中的三聚氰胺的方法主要分定性檢驗(yàn)法和定量檢測(cè)法。定性檢測(cè)方法有含苦味酸法及升華法在內(nèi)的重量法、電位滴定法和ELISA試劑盒檢測(cè)法；定量檢測(cè)方法有液相色譜法、氣-質(zhì)聯(lián)用色譜法和液-質(zhì)聯(lián)用色譜法3種[12-17]。

1）重量法。GB/T 9567-1997《工業(yè)用三聚氰胺》中推薦用苦味酸法和升華法測(cè)定較高含量的三聚氰胺?？辔端岱y(cè)定三聚氰胺的原理是：試樣加水加熱溶解后，與苦味酸溶液反應(yīng)生成苦味酸三聚氰胺沉淀，稱量苦味酸三聚氰胺沉淀的質(zhì)量即可知三聚氰胺的含量[12,16]。升華法測(cè)定三聚氰胺的原理是：試樣在升華裝置中抽負(fù)壓并加熱，使固體三聚氰胺升華后稱量殘?jiān)浚儆迷嚇又亓繙p去殘?jiān)?，即可知三聚氰胺含量[12,17]。

2）電位滴定法。電位滴定法較苦味酸法和升華法簡便。其原理是用硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定含三聚氰胺的溶液，依據(jù)三聚氰胺溶液pH值由5降至為3的過程中消耗的硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積來計(jì)算三聚氰胺的含量[12,15]。計(jì)算公式為：溶液中三聚氰胺的含量（%）=溶液中總固體的含量（%）×6.307×等當(dāng)量點(diǎn)時(shí)消耗硫酸標(biāo)液的體積（mL）×0.5 mol/L硫酸標(biāo)液的校正系數(shù)÷滴定時(shí)所標(biāo)取總固體的質(zhì)量[15]。

3）酶聯(lián)免疫吸附法。利用萃取液通過均質(zhì)及震蕩的方式提取樣品中的三聚氰胺進(jìn)行免疫測(cè)定。將三聚氰胺HRP酶標(biāo)記物、標(biāo)樣及樣品提取液加入包被三聚氰胺抗體試驗(yàn)孔中孵育。在30 min的孵育過程中，樣品中的三聚氰胺與HRP酶標(biāo)記物競爭結(jié)合三聚氰胺抗體。孵育完后，傾去孔內(nèi)液體，洗滌除去未結(jié)合的三聚氰胺和HRP標(biāo)記物。每孔加入清澈的底物溶液，結(jié)合的酶標(biāo)記物將無色的底物轉(zhuǎn)化為藍(lán)色的物質(zhì)。孵育20 min后終止反應(yīng)，讀取各孔吸光度值，比較未知樣品的吸光度值與標(biāo)樣的吸光度值，即可計(jì)算出樣品中三聚氰胺的濃度[14]。

4）色譜法。飼料、乳及乳制品中基質(zhì)成分復(fù)雜，干擾因素多，重量法和點(diǎn)位滴定法等化工產(chǎn)品中的三聚氰胺的檢測(cè)往往得不到準(zhǔn)確的結(jié)果。高效液相色譜法、氣-質(zhì)聯(lián)用色譜法和液-質(zhì)聯(lián)用色譜法因不需衍生生化處理，采取簡單的前處理即可簡便、快速定量檢測(cè)飼料及畜產(chǎn)品中的三聚氰胺。其中，高效液相色譜法由于較質(zhì)譜法成本低，應(yīng)用較廣泛；而氣-質(zhì)聯(lián)用色譜法和液-質(zhì)聯(lián)用色譜法的靈敏性較高效液相色譜法高[13]。

2008年10月7日，由全國食品安全應(yīng)急標(biāo)準(zhǔn)化工作組、全國質(zhì)量監(jiān)管重點(diǎn)產(chǎn)品檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)提出，由國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布了GB/T22388-2008針對(duì)原料乳、乳制品以及含乳制品中三聚氰胺含量的3種標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法，即高效液相色譜法（HPLC）、液相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜法（LC-MS/MS）和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法包括氣相色譜-質(zhì)譜法（GC-MS），氣相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜法（GC-MS/MS），用于對(duì)原料乳、乳制品以及含乳制品中三聚氰胺的定量測(cè)定。高效液相色譜法的定量限為2 mg/kg，液相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜法的定量限為0.01 mg/kg，氣相色譜-質(zhì)譜法的定量限為0.05 mg/kg（其中氣相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜法的定量限為 0.005 mg/kg）[1,13]。

5 畜產(chǎn)品中三聚氰胺檢測(cè)方法的研究進(jìn)展

目前的資料顯示，三聚氰胺本身的毒害不大，對(duì)職業(yè)接觸人群的危害尚未見報(bào)道。但長期攝入含三聚氰胺的食物對(duì)人體是有危害的，長期攝入含三聚氰胺的食物會(huì)造成膀胱、腎部結(jié)石而致使生殖、泌尿系統(tǒng)的損害，并可能誘發(fā)膀胱癌[18]。三聚氰胺不是食品添加劑，更不應(yīng)該人為添加到飼料及畜產(chǎn)品中。當(dāng)前，高效液相色譜法、液相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜法、氣相色譜-質(zhì)譜法和氣相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜法4種快速檢測(cè)技術(shù)方法已在我國原料乳及乳制品三聚氰胺檢測(cè)中得以廣泛應(yīng)用[19]。但隨著技術(shù)的發(fā)展，筆者認(rèn)為開發(fā)攜帶方便，操作簡單、能在現(xiàn)場做初步定性分析的檢測(cè)方法和快速、簡便、經(jīng)濟(jì)、準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)室定量分析技術(shù)，以便基層動(dòng)物防疫監(jiān)督機(jī)構(gòu)和人民群眾能在現(xiàn)場做定性檢測(cè)分析，檢測(cè)分析機(jī)構(gòu)能在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行定量檢測(cè)分析，是今后三聚氰胺檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向。