三聚氰胺在奶牛体内代谢途径的研究

三聚氰胺在奶牛体内代谢途径的研究

三聚氰胺是重要的化工原料，可与羧胺结合生成三聚氰胺-甲基酯。该树脂是一种热固性树脂，具有锁定、防水、耐寒、耐老化等功能。广泛应用于木材、纸浆、医药等行业。2007年以来,美国发生多起宠物猫、狗中毒死亡事件,并初步认为宠物食品中含有的三聚氰胺是导致猫、狗中毒死亡的原因。美国农业部通过试验证实三聚氰胺不会在禽体内累积并可快速代谢排出。另外有研究表明,当猪肉中三聚氰胺的残留量不超过50ng/g时,猪肉是能安全食用的。国家规定牛奶中三聚氰胺含量不高于2.5mg/kg时,牛奶也可以饮用。发生于2008年的三鹿三聚氰胺奶粉事件已经过去1年多,在此期间,国内外已经对三聚氰胺在奶牛体内的代谢以及牛奶中的残留做了一些研究,但对三聚氰胺下脚料的研究较少。三聚氰胺下脚料是指化工行业生产三聚氰胺所剩下的一些副产品,其中除了三聚氰胺外还含有三聚氰酸等高含氮化学物质,含氮量较高(约为38.78%)。泌尿系统是机体排除三聚氰胺的主要途径,单独饲喂三聚氰胺或三聚氰酸时,一般不影响动物的肾脏功能,但同时饲喂三聚氰胺与三聚氰酸时,两者结合会生成结晶阻碍肾脏功能,造成动物机体器官的损伤。因此,本研究旨在研究三聚氰胺下脚料中三聚氰胺在奶牛体内的代谢与排出规律、转化到牛奶中的效率以及对奶牛安全的评估,为全面揭示三聚氰胺对奶牛的影响提供基础资料。1材料和方法1.1聚氰胺下脚料大豆根据年龄、体重、泌乳期和产奶量相近的原则,从中国农业大学小牧场试验基地选取5头健康、安装永久性瘤胃瘘管的荷斯坦奶牛为试验动物,采用单因素设计方法,分3个阶段进行试验,每个阶段都是相同的5头牛,同一阶段饲喂相同水平的三聚氰胺下脚料[由农业部饲料效价与安全监督检验测试中心(北京)提供,含氮量为38.78%]。根据等氮替代的原则,三聚氰胺下脚料的添加水平设计为0.516%、0.860%、1.204%,分别代替精补料中3%、5%、7%的豆粕。奶牛全天应采食的三聚氰胺下脚料总量在晨饲时一次性饲喂完毕,每个阶段试验期10d,前7天为预试期,后3天为采样期。试验在中国农业大学小牧场试验基地进行,为方便粪尿采集,试验奶牛在采样期采用拴系式饲养,定时饲喂,自由饮水。1.2精补料、微生物和芦试验饲粮参照《奶牛营养需要与饲料成分》(2007版)进行配制,由混合精料(每头奶牛每天的精补料采食量为7.5kg)、苜蓿和芦苇组成,苜蓿和芦苇按1︰1等重混合。试验饲粮组成及营养水平见表1。1.3血样、尿样的采集为了避免静脉采血对奶牛造成的应激,采样期前2天在奶牛采食含三聚氰胺下脚料饲粮后的不同时间点分别采集瘤胃液(采食后0、1、2、4、6、9、12h,分别记为h0、h1、h2、h4、h6、h9、h12)、奶样(采食后0、6、12h)、尿样(采食后0、3、6、9、12h)、粪样(采食后0、6、12h),并将2d同一时间点的样品混合后进行测定,颈静脉采血安排在采样期最后1天进行,分别在奶牛采食含三聚氰胺下脚料饲粮后0、6、12h进行。将采集的瘤胃液加入1～2滴50%硫酸进行固氮处理,2500r/min离心后取上层清液,冷冻保存待测;将采集的奶样加1滴饱和的重铬酸钾溶液防腐,冷冻保存待测;将采集的粪样混合均匀,每100g粪样加10mL10%酒石酸防腐固氮,风干粉碎待测;将采集的尿样加10%稀硫酸进行固氮处理,冷冻保存待测;将采集的血样用1%肝素钠抗凝,4000r/min离心10min,取血浆冷冻保存待测。所有待测样品送农业部饲料工业中心测定样品中三聚氰胺的残留浓度,检测方法采用文献中给出的方法。2结果与分析2.1残留浓度的测定从表2可以看出,瘤胃液中三聚氰胺残留浓度随着时间的推移先上升后降低,瘤胃液中的残留浓度的峰值出现在采食后1h。在采食后9h瘤胃液中三聚氰胺残留浓度与采食后0h差异不显著(P>0.05)。从表3可以看出,三聚氰胺残留浓度随着添加水平的增加而升高,但各组之间的差异不显著(P>0.05)。2.2血液残留浓度从表4和表5可以看出,血样中三聚氰胺的残留浓度随时间的推移先上升后降低,并且在采食后6h时达到峰值,但血液中残留浓度并不随采食后时间的延长而呈现显著变化(P>0.05)。血样中三聚氰胺的残留浓度随着添加水平的增加逐渐上升,1.204%添加组显著高于0.516%添加组(P<0.05),0.860%添加组与1.204%和0.516%添加组均没有显著差异(P>0.05)。2.3采样时间点的限制从表6和表7可以看出,采食后12h内,奶样中三聚氰胺残留浓度随时间的推移而上升。由于受挤奶次数的限制,没有足够多的采样时间点,所以并不能说明牛奶中残留浓度最高出现在采食后12h,但各采样时间点之间没有显著性差异。奶样中的残留浓度随着添加水平的增加逐渐上升,添加水平较高的2个组之间没有显著性差异(P>0.05),而添加水平最低的组显著低于添加水平较高的2个组(P<0.05)。2.4不同采样时间点残留浓度的变化由表8和表9可以看出,奶牛粪样中三聚氰胺残留浓度随时间推移先下降后上升,残留浓度在采食后6h时最低,而残留浓度峰值出现在采食后12h,但不同采样时间点之间的残留浓度差异不显著(P>0.05)。随着添加水平的增加,粪样中三聚氰胺残留浓度也逐渐增加,但统计结果显示粪中残留的浓度并不随下脚料添加水平的增加而呈现显著变化(P>0.05)。2.5尿样中三聚氰胺的残留浓度5.从表10和表11可以看出,随着奶牛采食三聚氰胺下脚料时间的推移,尿样中三聚氰胺的残留浓度呈现上升趋势,尿样中的三聚氰胺残留浓度没有显著差异(P>0.05)。随着添加水平的增加,尿样中的三聚氰胺残留浓度极显著增加(P<0.01)。3讨论3.1不同大小血液中三聚氰胺残留浓度的比较三聚氰胺下脚料被奶牛采食之后,首先在瘤胃液中溶解,下脚料中除了含氮量较高的三聚氰胺外还有氰酸、三聚氰酸等含氮量也较高的物质,三聚氰胺与氰酸、三聚氰酸在瘤胃液中会产生结晶,被瘤胃壁吸附或随食糜流向消化段后段,这会降低瘤胃液中三聚氰胺的残留浓度,进而影响到血液中的三聚氰胺残留浓度以及三聚氰胺对机体器官的危害程度。本试验中,3个添加水平下,采食后9h瘤胃液中三聚氰胺的残留浓度与采食后0h时的残留浓度均差异不显著(P>0.05)。这说明本试验设计的这3个添加水平,奶牛都能在12h内将采食的下脚料中三聚氰胺吸收(进入血液通过尿排出)、代谢(通过瘤胃微生物)或随瘤胃食糜进入消化道后段通过粪排出,从而使瘤胃中三聚氰胺残留浓度保持较低水平。血液作为三聚氰胺进入内脏器官和机体组织的载体和运输途径,奶牛在采食均匀混入精料中的三聚氰胺下脚料后,经过瘤胃进入后肠道被吸收入血液。血液中的残留浓度在采食后6h时达到峰值,但血液中残留浓度并不随采食后时间的延长而呈现显著变化(P>0.05)。本试验由于受限于奶牛的承受能力,采血次数不够密集,所以需要进一步的研究才能确定采食后奶牛血液中三聚氰胺的残留浓度达到高峰的具体时间。3.2不同脚料添加水平对牛奶中三聚氰胺的残留浓度的影响牛奶是奶牛提供的主要动物性产品之一,精补料中三聚氰胺下脚料添加水平越高,牛奶中三聚氰胺残留浓度越大,牛奶的饮用安全隐患也越大。牛奶中三聚氰胺残留浓度随时间的推移而增加,但由于受挤奶次数的限制,没有足够多的采样时间点,所以并不能说明牛奶中残留浓度最高出现在采食后12h,但是根据采食后0h的残留浓度低于采食后12h的残留浓度,可以断定在采食后12～24h的某个时间点牛奶中残留的三聚氰胺浓度达到最高水平,之后下降至采食后0h的残留浓度。3个添加组牛奶中三聚氰胺的残留浓度都低于国家对生鲜乳中三聚氰胺限量值标准(国家的限量为2.5mg/kg),所以在本试验三聚氰胺下脚料添加水平条件下,牛奶的安全饮用没有受到影响。粪中残留的三聚氰胺是在消化系统未被吸收入血液,而随食糜进入消化道后段,最终排出体外的部分。从三聚氰胺在粪样中残留的浓度变化可以看出,随着三聚氰胺下脚料添加水平的增加,粪中的三聚氰胺残留浓度也相应升高。这是因为血液吸收三聚氰胺的能力不随添加水平的增加成相应比例增加,不能吸收部分便随瘤胃食糜进入后肠段通过直肠排出体外。由试验结果还可看出,在采食后6h左右粪中残留浓度最低,而残留高峰出现在采食后12h左右。这是因为在三聚氰胺下脚料采食后1h左右在瘤胃达到残留高峰,而瘤胃食糜要经过6h左右的时间才能经过消化道的消化吸收进入直肠排出体外。3.3聚氰胺残留浓度尿中残留的三聚氰胺是被吸收入血液的三聚氰胺向泌尿系统转移并经肾脏代谢之后的三聚氰胺,三聚氰胺在肾脏内的代谢产物是氰酸、三聚氰酸,三聚氰酸与三聚氰胺反应生成结晶危害肾脏正常的生理机能,因此尿中的三聚氰胺残留浓度能及时快速地反映出三聚氰胺下脚料不同添加水平时对泌尿系统(尤其是肾脏)的危害程度。由于三聚氰胺进入泌尿系统代谢或吸收会有一定的延时作用,所以尿中残留浓度的变化没有血液中的及时快速。随着采食后时间的推移,尿中的三聚氰胺残留浓度差异不显著(P>0.05),随着添加水平的增加,尿中三聚氰胺残留浓度极显著地增加(P<0.01)。从添加水平最高的处理的牛奶、粪及尿中的三聚氰胺残留浓度来看,牛奶中残留浓度仅为1.31mg/kg;粪中的残留浓度为3.30mg/kg;尿中的三聚氰胺含量为107.75mg/kg,约是牛奶中残留浓度的82倍、粪中残留浓度的33倍。上述结果证明泌尿系统是奶牛排除体内三聚氰胺的主要途径。由于采食后0h时(相当于采食后24h)的残留浓度低于12h,所以可以断定在采食三聚氰胺下脚料后12～24h这段时间,尿中的三聚氰