三聚氰胺在动物体内代谢的研究进展

■ 兰欣怡 王加启 卜登攀 刘开朗 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所

三聚氰胺（C3N6H6）是一种三嗪类含氮杂环有机化合物，被广泛用于树脂合成。由于三聚氰胺含氮率高，并且食品和饲料中的三聚氰胺不易被凯氏定氮法检测出，三聚氰胺也常被不法商人添加到食品或饲料中，以提升产品蛋白质含量指标，对人畜健康造成了一定的危害，因此，三聚氰胺在动物体内的代谢途径、形式及其毒性受到人们的极大关注。

表1 饲喂棉粕、尿素、三聚氰胺的牛瘤胃液氨浓度

1 化学结构和性质

三聚氰胺（Melamine），简称三胺，分子量126.12，含氮量66%左右。三聚氰胺是白色单斜晶体，几乎无味，微溶于水，相对密度1.573g/cm3（16℃），可溶于甲醇、甲醛、乙酸、热乙二醇、甘油、吡啶等。熔点大约350℃；280℃以上可以被分解，密度为1574kg/m3；在20℃时的气压是4.7×10-8Pa；水溶性为3.1g/L，pH值大约为8.0（OECD，2002）。

图1 饲喂棉粕、尿素、三聚氰胺的牛瘤胃液平均氨浓度

2 三聚氰胺在动物体内的代谢

2.1 三聚氰胺在反刍动物体内的代谢

三聚氰胺在瘤胃内降解速度较慢，瘤胃微生物利用率较低。Newton等（1978）用3头肉牛作为试验对象，在日粮中分别添加棉粕（11%）、尿素（1.4%）和三聚氰胺（0.9%），并在试验期间的1、3、7、21、35和49天，饲喂日粮后的0.5～7.0h内每隔1h采瘤胃液。瘤胃氨浓度受到饲料含氮物降解、微生物利用氨以及瘤胃壁吸收等因素的影响，是反映瘤胃内氮代谢的重要指标，氨浓度高表明微生物合成蛋白水平高，即利用率高（李静，2008）。由表1可知，饲喂棉粕和尿素后1h出现氨浓度的峰值，而三聚氰胺在瘤胃内氨浓度峰值出现在饲喂后4h，说明三聚氰胺在瘤胃内水解速度较慢。3～49天内，饲喂三聚氰胺牛的瘤胃平均氨浓度仅≤2.6mMol/L，低于瘤胃中蛋白合成所需的瘤胃平均氨浓度3.57 mMol/L（Satter等，1974）。以上数据说明三聚氰胺不能为瘤胃微生物蛋白的合成提供足够的氨水平，在瘤胃内利用率低。

由图1可知，三聚氰胺与棉粕在瘤胃内的降解速度相近，但在瘤胃内产生的氨明显低于尿素。饲喂三聚氰胺日粮的牛瘤胃液氨浓度曲线平缓，饲喂第3天后基本呈直线，这说明三聚氰胺降解缓慢。三聚氰胺在牛体内消化率低，三聚氰胺或其过瘤胃分解产物大部分经尿液排出，在体内残留量较少。氮代谢数据（表2）显示，与尿素和棉粕相比，三聚氰胺在牛体内消化率最低，在尿中的氮含量比棉粕多，24h内53.8%摄入的三聚氰胺氮经尿液排出，但粪中的三聚氰胺氮含量最少。三聚氰胺在牛体内氨残留量最少，残留在体内的三聚氰胺少量分布在血液和内脏中，大部分残留于肾和膀胱中。

2.2 三聚氰胺在单胃动物体内的代谢

三聚氰胺在单胃动物中残留量少，大部分以原体形式排出体外。研究显示，老鼠在6h内可以排出50%摄入的三聚氰胺，狗在24h内排出60.0%～86.5%（Lipschitz等，1945）。Sugita等（1991）用雄性Wistar老鼠作为试验对象，发现三聚氰胺不能被胃吸收，在盲肠和大肠中能检测到三聚氰胺，这说明三聚氰胺可能对肠道微生物降解有一定影响，三聚氰胺在小肠的半衰期是37.9min。欧洲食品安全局（EFSA，2007）报道，给成年雄鼠饲喂0.38mg三聚氰胺后，90%的三聚氰胺24h内经尿液排出，部分经粪便排出；24h后，血液、肝脏和血浆中的残留量有轻微的增加，肾脏和膀胱组织中的残留量比血浆中的高，膀胱中残留量最高，这与大部分三聚氰胺以尿液形式排出体外有关。血浆半衰期是2.7h，泌尿半衰期是3.0h，三聚氰胺在肾中的清除率是2.5mL/min，说明三聚氰胺及其衍生物不会在哺乳动物组织中积累。Baynes等（2008）给5头断奶猪静脉注射6.13mg/kg三聚氰胺，24h后采集的血样进行分析。试验数据显示，三聚氰胺在猪体内的半衰期是（4.04±0.37）h，清除率是（0.11±0.01 ）L/h·kg，分布容量为（0.61±0.04）L/kg，由此可见三聚氰胺能迅速地通过肾被清除，不会产生显著的组织粘合。

表2 3种氮源在牛体内的氮代谢

3 三聚氰胺衍生物在动物体内的代谢

在强酸或强碱液中，三聚氰胺水解，氨基逐步被羟基取代，生成三聚氰酸二酰胺、三聚氰酸一酰胺和三聚氰酸，三者同为三聚氰胺衍生物（Roberto，2008）。

三聚氰胺与三聚氰酸同时摄入体内会导致中毒。Puschner等（2007）发现，三聚氰胺和三聚氰酸能够依靠分子结构上的羧基与氨基之间形成水合键，将二者连接起来。这种连接反复进行，最终形成一个网状结构，难溶于水，进而沉淀形成结石，造成肾小管的物理阻塞，导致尿液无法顺利排出、肾脏积水，最终导致肾脏衰竭。EFSA（2007）研究显示，通过口服进入体内的98%三聚氰胺24h后经尿液排出，排泄的半衰期约为3h。目前，还没有三聚氰酸和三聚氰胺二酰胺在动物和人类中的毒物动力学数据。

4 三聚氰胺的毒性

三聚氰胺对动物毒性较低，不具遗传毒性、致癌性或致畸性。据EFSA（2007）报道，三聚氰胺在啮齿动物中的急性毒性低，口服的半数致死量是3100～3300 mg/kg体重。给小鼠饲喂较低剂量（2250mg/kg）的三聚氰胺时，试验鼠没有发生膀胱癌的迹象；但在雄鼠的慢性毒性试验中，当三聚氰胺的添加量达到4500和9000mg/kg时，其肾脏的慢性炎症发病率有增加的趋势（刘庆生等，2008）。给小鼠饲喂高剂量三聚氰胺，会造成膀胱结石、炎症反应和增生反应的症状，特别是在雄鼠中（EFSA，2007）。国际癌症研究所（IARC，1999）对三聚氰胺致癌性的评估并没有将其列入对人类有致癌性的一类物质。食品科学委员会（SCF）公布三聚氰胺的每日可容忍摄入量（TDI）为0.5 mg/kg体重，美国食品药品管理局（FDA，2006）公布的TDI为0.63 mg/kg体重。

5 展望

目前研究认为，三聚氰胺在机体内的代谢属于不活泼代谢或惰性代谢，在机体内难以发生快速的代谢变化，在反刍动物瘤胃中合成蛋白质利用率低，单胃动物以原体形式或衍生物形式排出三聚氰胺。

三聚氰胺在动物体内的代谢研究虽然已有相关报道，但仍有很多问题尚待深入研究，如三聚氰胺在不同畜禽体内的代谢规律和在畜禽副产品中的残留量；三聚氰胺对动物消化器官的影响；如何通过更有效的方法检测消化液、排泄物和副产品中的三聚氰胺等。■

[1]Baynes R E，Smith G，Mason S E，et al.Pharmacokinetics of melamine in pigs following intravenous administration. Food Chem Toxicol，2008，46（3）：1196～2000

[2]EFSA. EFSA’s provisional statement on a request from the European Commissi on related to melamine and structurally related compounds such as cyanuric acid in protein-rich. Ingredients Used for Feed and Food，2007（6）：7～11

[3]Newton G L，Utley P R. Melamnie as a dietary nitrogen source for ruminants.Animal Science，1978（47）：1338～1344

[4]IARC （International Agency for Research on Cancer）. IARC monographs on the evaluation of carcinogenic risks to humans. France：International Agency for Research on Cancer,1999

[5]Lipschitz W L，Stokey E. The mode of action of three new diuretics：melamine，adenine and formoguanamine. Pharmacol Exp Ther，1945（83）：235～249

[6]Puschner B， Poppenga R H， Lowenstine L J，et al. Assessment of melamine and cyanuric acid toxicity in cats. Vet Diagn Invest，2007，19（6）：616～624

[8]Satter L D，Slyter L L. Effect of ammonia concentration on rumen microbial protein production in vitroBrit. J Nutr，1974（32）：199

[9]Sugita T. Intestinal absorption and urinary excretion of melamine in male Wistar rats. Food Hyg Soc Japan，1991（32）：439～443

[10]李静，张晓明，莫放等.饲料级缩二脲作为反刍动物非蛋白氮饲料的安全性与有效性系列研究.饲料研究，2008（1）：53～56

[11]刘庆生，王加启.三聚氰胺在动物体内的毒性研究进展.中国畜牧兽医，2008，35（10）：5～7