三聚氰胺的毒性和檢測方法的研究進展

吳紅巖 郭同軍 張俊瑜 桑斷疾

新疆畜牧科學院飼料研究所，烏魯木齊 830011

飼料、奶肉等畜產品質量的安全不僅關系著農民增收和畜牧業健康發展，還關系著人民群眾身體健康和生命安全。然而一些養殖戶和廠家違反《獸藥管理條例》和《飼料藥物添加劑使用規范》，將“喹乙醇”、硫酸黏菌素和磺胺喹噁啉喂食給動物，造成動物體內獸藥殘留，直接影響人類健康。2017年3·15晚會曝光的濫用藥物和違禁添加，再一次讓飼料及畜產品質量安全成為人們關注的焦點。飼料、奶肉等畜產品質量安全是一個國家畜牧業以至于整個農業發展水平的重要標志，奶制品的安全不僅關系到乳制品行業的健康發展，更是關系到廣大消費者的健康安全[1]。為保證飼料、奶肉等畜產品質量安全，自2008年的“三聚氰胺事件”后，我國的相關部門對乳制品的生產源頭、生產過程和銷售過程等各個環節進行了嚴格控制和監管，很多監管方法和檢測標準都投入了應用[2]。作為一名長期從事分析檢驗的工作者，筆者就三聚氰胺的理化性質、毒性機理、飼料及畜產品中摻入三聚氰胺的原因、檢測方法及其發展的方向進行詳細的闡述，以期為三聚氰胺檢測方法的推廣和開發奠定基礎。

1 三聚氰胺的理化性質

1834年，德國的化學家Liebig首次合成了相對分子質量為126.12，分子式為C3N3（NH2）3的白色單斜晶體物質——三聚氰胺（俗稱密胺），結構簡式如圖1所示[1]。其物理性狀為白色單斜晶體、無味、低毒、無刺激性，高溫下可能分解產生氰化物（有較大毒性），比重1.573（14℃），熔點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形成鹽類化合物[3]。三聚氰胺有良好的光澤度、機械強度、絕緣性能和穩定性，不易燃，對水、熱、老化、電弧和化學腐蝕均具有耐受性[4]。在醫藥制造、紡織及皮革加工、木材和塑料制造、涂料、造紙、電氣和化肥等行業中均有廣泛應用[5]。

圖1 三聚氰胺結構簡式

2 三聚氰胺的毒性機理

三聚氰胺的毒理機制主要是通過剛斷奶的大鼠和成年大鼠的飼喂試驗評估。對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象，發現三聚氰胺對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晶體在動物機體內消除緩慢，難溶解而容易蓄積，最終引起慢性毒性[7]。Burns[8]研究指出，三聚氰胺對動物的毒害作用主要是動物長時間攝入含三聚氰胺的食物，致使膀胱及腎出現結石，造成泌尿系統損害，嚴重的會導致部分細胞增生而誘發膀胱癌；攝入同樣濃度的對鄰苯二甲酸二甲酯、對苯二甲酸和三聚氰胺等易致結石的化學物質，剛斷奶的大鼠的結石發病率要比成年大鼠高得多，而成年大鼠的結石發病率與易致結石的化學物質的攝入量有明顯的劑量-效應關系[8]。三聚氰胺對人的毒害作用是人攝入含有三聚氰胺的食物后，部分三聚氰胺在機體內發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狀結構，形成結石。而嬰幼兒由于膀胱及腎的功能發育尚不完全，對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致結石的原因[6]。

3 三聚氰胺摻入乳制品的原因

2007年3月，美國曾暴發因寵物飼料中添加三聚氰胺而導致大量寵物死亡的寵物“毒糧事件”。2008年9月，我國三鹿乳業集團的嬰幼兒奶粉被檢出含有三聚氰胺且嚴重超標，而食用三鹿奶粉的嬰幼兒大部分均出現了腎臟結石。這些事件都給人們帶來了嚴重的經濟損失和精神傷害，也正因為如此，三聚氰胺才引起了人們廣泛的關注。三聚氰胺作為一種重要的氮雜環有機化工原料，是如何摻入牛奶中的？有一些學者認為，這種微溶于水的三嗪類含氮雜環有機化合物是不能大量溶于鮮牛奶中。經試驗證明，三聚氰胺是以粉末狀態加入鮮牛奶中，它在牛奶中的主要存在狀態不是“溶解”，而是“懸浮”。這種物質在鮮牛乳中的最高懸浮濃度是32 mg/kg，當超過這個濃度時就會在一定時間內發生沉淀。而牛奶中的蛋白質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，在各個方向對不同膠粒撞擊時產生的合力相等，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的不透明液體，因此它很容易被人誤認為是“溶解”在牛奶中[9]。

牛奶的3個主要營養指標是蛋白質、脂肪、非脂乳固體，通常認為牛奶中乳蛋白含量越高，則牛奶質量越好。新的生鮮乳標準《GB19301-2010食品安全國家標準 生乳》頒布前，我國乳企要求生鮮乳的乳蛋白標準執行GB19301-2003《鮮乳衛生標準》，要求合格牛奶的蛋白質≥2.95 g/100 g，乳企收購生鮮乳時往往通過乳蛋白的含量而定價。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中的“蛋白質”含量，獲得較高的收購價格[10]。李項華[11]的研究顯示，每千克牛奶添加0.01%三聚氰胺，其蛋白質含量的檢測值就能提高0.4%。三聚氰胺作為一種用途廣泛的有機化工原料，本身沒有任何營養價值，但因為其含氮量達到66%左右，被惡意添加到牛奶或奶粉中冒充蛋白質。究其原因，這與食品和飼料工業中，蛋白質含量檢測的通用方法“凱氏定氮法”無法鑒別是否含有真乳蛋白質密切相關。目前，采用凱氏定氮法測出氮元素質量分數乘以6.25得出蛋白質是國際上通用的測定飼料和食品中粗蛋白質的方法[10]。

4 三聚氰胺的檢測方法

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

1）重量法。GB/T 9567-1997《工業用三聚氰胺》中推薦用苦味酸法和升華法測定較高含量的三聚氰胺。苦味酸法測定三聚氰胺的原理是：試樣加水加熱溶解后，與苦味酸溶液反應生成苦味酸三聚氰胺沉淀，稱量苦味酸三聚氰胺沉淀的質量即可知三聚氰胺的含量[12,16]。升華法測定三聚氰胺的原理是：試樣在升華裝置中抽負壓并加熱，使固體三聚氰胺升華后稱量殘渣量，再用試樣重量減去殘渣量，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。其原理是用硫酸標準溶液滴定含三聚氰胺的溶液，依據三聚氰胺溶液pH值由5降至為3的過程中消耗的硫酸標準溶液的體積來計算三聚氰胺的含量[12,15]。計算公式為：溶液中三聚氰胺的含量（%）=溶液中總固體的含量（%）×6.307×等當量點時消耗硫酸標液的體積（mL）×0.5 mol/L硫酸標液的校正系數÷滴定時所標取總固體的質量[15]。

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

4）色譜法。飼料、乳及乳制品中基質成分復雜，干擾因素多，重量法和點位滴定法等化工產品中的三聚氰胺的檢測往往得不到準確的結果。高效液相色譜法、氣-質聯用色譜法和液-質聯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、快速定量檢測飼料及畜產品中的三聚氰胺。其中，高效液相色譜法由于較質譜法成本低，應用較廣泛；而氣-質聯用色譜法和液-質聯用色譜法的靈敏性較高效液相色譜法高[13]。

2008年10月7日，由全國食品安全應急標準化工作組、全國質量監管重點產品檢驗方法標準化技術委員會提出，由國家質量監督檢驗檢疫總局、國家標準化管理委員會發布了GB/T22388-2008針對原料乳、乳制品以及含乳制品中三聚氰胺含量的3種標準測定方法，即高效液相色譜法（HPLC）、液相色譜-質譜/質譜法（LC-MS/MS）和氣相色譜-質譜聯用法包括氣相色譜-質譜法（GC-MS），氣相色譜-質譜/質譜法（GC-MS/MS），用于對原料乳、乳制品以及含乳制品中三聚氰胺的定量測定。高效液相色譜法的定量限為2 mg/kg，液相色譜-質譜/質譜法的定量限為0.01 mg/kg，氣相色譜-質譜法的定量限為0.05 mg/kg（其中氣相色譜-質譜/質譜法的定量限為 0.005 mg/kg）[1,13]。

5 畜產品中三聚氰胺檢測方法的研究進展

目前的資料顯示，三聚氰胺本身的毒害不大，對職業接觸人群的危害尚未見報道。但長期攝入含三聚氰胺的食物對人體是有危害的，長期攝入含三聚氰胺的食物會造成膀胱、腎部結石而致使生殖、泌尿系統的損害，并可能誘發膀胱癌[18]。三聚氰胺不是食品添加劑，更不應該人為添加到飼料及畜產品中。當前，高效液相色譜法、液相色譜-質譜/質譜法、氣相色譜-質譜法和氣相色譜-質譜/質譜法4種快速檢測技術方法已在我國原料乳及乳制品三聚氰胺檢測中得以廣泛應用[19]。但隨著技術的發展，筆者認為開發攜帶方便，操作簡單、能在現場做初步定性分析的檢測方法和快速、簡便、經濟、準確的實驗室定量分析技術，以便基層動物防疫監督機構和人民群眾能在現場做定性檢測分析，檢測分析機構能在實驗室進行定量檢測分析，是今后三聚氰胺檢測技術的發展方向。