三聚氰胺的毒性和检测方法的研究进展

吴红岩 郭同军 张俊瑜 桑断疾

新疆畜牧科学院饲料研究所，乌鲁木齐 830011

饲料、奶肉等畜产品质量的安全不仅关系着农民增收和畜牧业健康发展，还关系着人民群众身体健康和生命安全。然而一些养殖户和厂家违反《兽药管理条例》和《饲料药物添加剂使用规范》，将“喹乙醇”、硫酸黏菌素和磺胺喹噁啉喂食给动物，造成动物体内兽药残留，直接影响人类健康。2017年3·15晚会曝光的滥用药物和违禁添加，再一次让饲料及畜产品质量安全成为人们关注的焦点。饲料、奶肉等畜产品质量安全是一个国家畜牧业以至于整个农业发展水平的重要标志，奶制品的安全不仅关系到乳制品行业的健康发展，更是关系到广大消费者的健康安全[1]。为保证饲料、奶肉等畜产品质量安全，自2008年的“三聚氰胺事件”后，我国的相关部门对乳制品的生产源头、生产过程和销售过程等各个环节进行了严格控制和监管，很多监管方法和检测标准都投入了应用[2]。作为一名长期从事分析检验的工作者，笔者就三聚氰胺的理化性质、毒性机理、饲料及畜产品中掺入三聚氰胺的原因、检测方法及其发展的方向进行详细的阐述，以期为三聚氰胺检测方法的推广和开发奠定基础。

1 三聚氰胺的理化性质

1834年，德国的化学家Liebig首次合成了相对分子质量为126.12，分子式为C3N3（NH2）3的白色单斜晶体物质——三聚氰胺（俗称密胺），结构简式如图1所示[1]。其物理性状为白色单斜晶体、无味、低毒、无刺激性，高温下可能分解产生氰化物（有较大毒性），比重1.573（14℃），熔点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]。盐酸、硫酸、硝酸、乙酸、草酸等均能与三聚氰胺反应形成盐类化合物[3]。三聚氰胺有良好的光泽度、机械强度、绝缘性能和稳定性，不易燃，对水、热、老化、电弧和化学腐蚀均具有耐受性[4]。在医药制造、纺织及皮革加工、木材和塑料制造、涂料、造纸、电气和化肥等行业中均有广泛应用[5]。

图1 三聚氰胺结构简式

2 三聚氰胺的毒性机理

三聚氰胺的毒理机制主要是通过刚断奶的大鼠和成年大鼠的饲喂试验评估。对比分析刚断奶的大鼠和成年大鼠饲喂含三聚氰胺的日粮后的生理生化现象，发现三聚氰胺对成年大鼠的毒性高于刚断奶的大鼠，并且有明显的慢性毒性[6]。主要原因是三聚氰胺的结晶体在动物机体内消除缓慢，难溶解而容易蓄积，最终引起慢性毒性[7]。Burns[8]研究指出，三聚氰胺对动物的毒害作用主要是动物长时间摄入含三聚氰胺的食物，致使膀胱及肾出现结石，造成泌尿系统损害，严重的会导致部分细胞增生而诱发膀胱癌；摄入同样浓度的对邻苯二甲酸二甲酯、对苯二甲酸和三聚氰胺等易致结石的化学物质，刚断奶的大鼠的结石发病率要比成年大鼠高得多，而成年大鼠的结石发病率与易致结石的化学物质的摄入量有明显的剂量-效应关系[8]。三聚氰胺对人的毒害作用是人摄入含有三聚氰胺的食物后，部分三聚氰胺在机体内发生水解生成三聚氰酸，三聚氰酸代谢到膀胱和肾脏后，又能与未水解的三聚氰胺在膀胱及肾形成大的网状结构，形成结石。而婴幼儿由于膀胱及肾的功能发育尚不完全，对三聚氰胺的敏感度比成人高，这可能是婴幼儿食用含三聚氰胺奶粉易导致结石的原因[6]。

3 三聚氰胺掺入乳制品的原因

2007年3月，美国曾暴发因宠物饲料中添加三聚氰胺而导致大量宠物死亡的宠物“毒粮事件”。2008年9月，我国三鹿乳业集团的婴幼儿奶粉被检出含有三聚氰胺且严重超标，而食用三鹿奶粉的婴幼儿大部分均出现了肾脏结石。这些事件都给人们带来了严重的经济损失和精神伤害，也正因为如此，三聚氰胺才引起了人们广泛的关注。三聚氰胺作为一种重要的氮杂环有机化工原料，是如何掺入牛奶中的？有一些学者认为，这种微溶于水的三嗪类含氮杂环有机化合物是不能大量溶于鲜牛奶中。经试验证明，三聚氰胺是以粉末状态加入鲜牛奶中，它在牛奶中的主要存在状态不是“溶解”，而是“悬浮”。这种物质在鲜牛乳中的最高悬浮浓度是32 mg/kg，当超过这个浓度时就会在一定时间内发生沉淀。而牛奶中的蛋白质是由具有不透明性和高度分散性的直径在1～100 nm之间的胶体粒子组成，一定量的三聚氰胺加入牛奶中，其作为分散介质，在各个方向对不同胶粒撞击时产生的合力相等，使三聚氰胺“悬浮”在牛奶中而未被电离。由于牛奶是具有反光性质的不透明液体，因此它很容易被人误认为是“溶解”在牛奶中[9]。

牛奶的3个主要营养指标是蛋白质、脂肪、非脂乳固体，通常认为牛奶中乳蛋白含量越高，则牛奶质量越好。新的生鲜乳标准《GB19301-2010食品安全国家标准 生乳》颁布前，我国乳企要求生鲜乳的乳蛋白标准执行GB19301-2003《鲜乳卫生标准》，要求合格牛奶的蛋白质≥2.95 g/100 g，乳企收购生鲜乳时往往通过乳蛋白的含量而定价。不法商人为追逐利润，在牛奶中人为地额外添加三聚氰胺以提升食品检测中的“蛋白质”含量，获得较高的收购价格[10]。李项华[11]的研究显示，每千克牛奶添加0.01%三聚氰胺，其蛋白质含量的检测值就能提高0.4%。三聚氰胺作为一种用途广泛的有机化工原料，本身没有任何营养价值，但因为其含氮量达到66%左右，被恶意添加到牛奶或奶粉中冒充蛋白质。究其原因，这与食品和饲料工业中，蛋白质含量检测的通用方法“凯氏定氮法”无法鉴别是否含有真乳蛋白质密切相关。目前，采用凯氏定氮法测出氮元素质量分数乘以6.25得出蛋白质是国际上通用的测定饲料和食品中粗蛋白质的方法[10]。

4 三聚氰胺的检测方法

目前检测饲料、乳及乳制品中的三聚氰胺的方法主要分定性检验法和定量检测法。定性检测方法有含苦味酸法及升华法在内的重量法、电位滴定法和ELISA试剂盒检测法；定量检测方法有液相色谱法、气-质联用色谱法和液-质联用色谱法3种[12-17]。

1）重量法。GB/T 9567-1997《工业用三聚氰胺》中推荐用苦味酸法和升华法测定较高含量的三聚氰胺。苦味酸法测定三聚氰胺的原理是：试样加水加热溶解后，与苦味酸溶液反应生成苦味酸三聚氰胺沉淀，称量苦味酸三聚氰胺沉淀的质量即可知三聚氰胺的含量[12,16]。升华法测定三聚氰胺的原理是：试样在升华装置中抽负压并加热，使固体三聚氰胺升华后称量残渣量，再用试样重量减去残渣量，即可知三聚氰胺含量[12,17]。

2）电位滴定法。电位滴定法较苦味酸法和升华法简便。其原理是用硫酸标准溶液滴定含三聚氰胺的溶液，依据三聚氰胺溶液pH值由5降至为3的过程中消耗的硫酸标准溶液的体积来计算三聚氰胺的含量[12,15]。计算公式为：溶液中三聚氰胺的含量（%）=溶液中总固体的含量（%）×6.307×等当量点时消耗硫酸标液的体积（mL）×0.5 mol/L硫酸标液的校正系数÷滴定时所标取总固体的质量[15]。

3）酶联免疫吸附法。利用萃取液通过均质及震荡的方式提取样品中的三聚氰胺进行免疫测定。将三聚氰胺HRP酶标记物、标样及样品提取液加入包被三聚氰胺抗体试验孔中孵育。在30 min的孵育过程中，样品中的三聚氰胺与HRP酶标记物竞争结合三聚氰胺抗体。孵育完后，倾去孔内液体，洗涤除去未结合的三聚氰胺和HRP标记物。每孔加入清澈的底物溶液，结合的酶标记物将无色的底物转化为蓝色的物质。孵育20 min后终止反应，读取各孔吸光度值，比较未知样品的吸光度值与标样的吸光度值，即可计算出样品中三聚氰胺的浓度[14]。

4）色谱法。饲料、乳及乳制品中基质成分复杂，干扰因素多，重量法和点位滴定法等化工产品中的三聚氰胺的检测往往得不到准确的结果。高效液相色谱法、气-质联用色谱法和液-质联用色谱法因不需衍生生化处理，采取简单的前处理即可简便、快速定量检测饲料及畜产品中的三聚氰胺。其中，高效液相色谱法由于较质谱法成本低，应用较广泛；而气-质联用色谱法和液-质联用色谱法的灵敏性较高效液相色谱法高[13]。

2008年10月7日，由全国食品安全应急标准化工作组、全国质量监管重点产品检验方法标准化技术委员会提出，由国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会发布了GB/T22388-2008针对原料乳、乳制品以及含乳制品中三聚氰胺含量的3种标准测定方法，即高效液相色谱法（HPLC）、液相色谱-质谱/质谱法（LC-MS/MS）和气相色谱-质谱联用法包括气相色谱-质谱法（GC-MS），气相色谱-质谱/质谱法（GC-MS/MS），用于对原料乳、乳制品以及含乳制品中三聚氰胺的定量测定。高效液相色谱法的定量限为2 mg/kg，液相色谱-质谱/质谱法的定量限为0.01 mg/kg，气相色谱-质谱法的定量限为0.05 mg/kg（其中气相色谱-质谱/质谱法的定量限为 0.005 mg/kg）[1,13]。

5 畜产品中三聚氰胺检测方法的研究进展

目前的资料显示，三聚氰胺本身的毒害不大，对职业接触人群的危害尚未见报道。但长期摄入含三聚氰胺的食物对人体是有危害的，长期摄入含三聚氰胺的食物会造成膀胱、肾部结石而致使生殖、泌尿系统的损害，并可能诱发膀胱癌[18]。三聚氰胺不是食品添加剂，更不应该人为添加到饲料及畜产品中。当前，高效液相色谱法、液相色谱-质谱/质谱法、气相色谱-质谱法和气相色谱-质谱/质谱法4种快速检测技术方法已在我国原料乳及乳制品三聚氰胺检测中得以广泛应用[19]。但随着技术的发展，笔者认为开发携带方便，操作简单、能在现场做初步定性分析的检测方法和快速、简便、经济、准确的实验室定量分析技术，以便基层动物防疫监督机构和人民群众能在现场做定性检测分析，检测分析机构能在实验室进行定量检测分析，是今后三聚氰胺检测技术的发展方向。