三聚氰胺在奶牛體內(nèi)代謝途徑的研究

三聚氰胺在奶牛體內(nèi)代謝途徑的研究

三聚氰胺是重要的化工原料，可與羧胺結(jié)合生成三聚氰胺-甲基酯。該樹脂是一種熱固性樹脂，具有鎖定、防水、耐寒、耐老化等功能。廣泛應(yīng)用于木材、紙漿、醫(yī)藥等行業(yè)。2007年以來,美國發(fā)生多起寵物貓、狗中毒死亡事件,并初步認(rèn)為寵物食品中含有的三聚氰胺是導(dǎo)致貓、狗中毒死亡的原因。美國農(nóng)業(yè)部通過試驗(yàn)證實(shí)三聚氰胺不會在禽體內(nèi)累積并可快速代謝排出。另外有研究表明,當(dāng)豬肉中三聚氰胺的殘留量不超過50ng/g時(shí),豬肉是能安全食用的。國家規(guī)定牛奶中三聚氰胺含量不高于2.5mg/kg時(shí),牛奶也可以飲用。發(fā)生于2008年的三鹿三聚氰胺奶粉事件已經(jīng)過去1年多,在此期間,國內(nèi)外已經(jīng)對三聚氰胺在奶牛體內(nèi)的代謝以及牛奶中的殘留做了一些研究,但對三聚氰胺下腳料的研究較少。三聚氰胺下腳料是指化工行業(yè)生產(chǎn)三聚氰胺所剩下的一些副產(chǎn)品,其中除了三聚氰胺外還含有三聚氰酸等高含氮化學(xué)物質(zhì),含氮量較高(約為38.78%)。泌尿系統(tǒng)是機(jī)體排除三聚氰胺的主要途徑,單獨(dú)飼喂三聚氰胺或三聚氰酸時(shí),一般不影響動物的腎臟功能,但同時(shí)飼喂三聚氰胺與三聚氰酸時(shí),兩者結(jié)合會生成結(jié)晶阻礙腎臟功能,造成動物機(jī)體器官的損傷。因此,本研究旨在研究三聚氰胺下腳料中三聚氰胺在奶牛體內(nèi)的代謝與排出規(guī)律、轉(zhuǎn)化到牛奶中的效率以及對奶牛安全的評估,為全面揭示三聚氰胺對奶牛的影響提供基礎(chǔ)資料。1材料和方法1.1聚氰胺下腳料大豆根據(jù)年齡、體重、泌乳期和產(chǎn)奶量相近的原則,從中國農(nóng)業(yè)大學(xué)小牧場試驗(yàn)基地選取5頭健康、安裝永久性瘤胃瘺管的荷斯坦奶牛為試驗(yàn)動物,采用單因素設(shè)計(jì)方法,分3個(gè)階段進(jìn)行試驗(yàn),每個(gè)階段都是相同的5頭牛,同一階段飼喂相同水平的三聚氰胺下腳料[由農(nóng)業(yè)部飼料效價(jià)與安全監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心(北京)提供,含氮量為38.78%]。根據(jù)等氮替代的原則,三聚氰胺下腳料的添加水平設(shè)計(jì)為0.516%、0.860%、1.204%,分別代替精補(bǔ)料中3%、5%、7%的豆粕。奶牛全天應(yīng)采食的三聚氰胺下腳料總量在晨飼時(shí)一次性飼喂完畢,每個(gè)階段試驗(yàn)期10d,前7天為預(yù)試期,后3天為采樣期。試驗(yàn)在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)小牧場試驗(yàn)基地進(jìn)行,為方便糞尿采集,試驗(yàn)?zāi)膛Ｔ诓蓸悠诓捎盟┫凳斤曫B(yǎng),定時(shí)飼喂,自由飲水。1.2精補(bǔ)料、微生物和蘆試驗(yàn)飼糧參照《奶牛營養(yǎng)需要與飼料成分》(2007版)進(jìn)行配制,由混合精料(每頭奶牛每天的精補(bǔ)料采食量為7.5kg)、苜蓿和蘆葦組成,苜蓿和蘆葦按1︰1等重混合。試驗(yàn)飼糧組成及營養(yǎng)水平見表1。1.3血樣、尿樣的采集為了避免靜脈采血對奶牛造成的應(yīng)激,采樣期前2天在奶牛采食含三聚氰胺下腳料飼糧后的不同時(shí)間點(diǎn)分別采集瘤胃液(采食后0、1、2、4、6、9、12h,分別記為h0、h1、h2、h4、h6、h9、h12)、奶樣(采食后0、6、12h)、尿樣(采食后0、3、6、9、12h)、糞樣(采食后0、6、12h),并將2d同一時(shí)間點(diǎn)的樣品混合后進(jìn)行測定,頸靜脈采血安排在采樣期最后1天進(jìn)行,分別在奶牛采食含三聚氰胺下腳料飼糧后0、6、12h進(jìn)行。將采集的瘤胃液加入1～2滴50%硫酸進(jìn)行固氮處理,2500r/min離心后取上層清液,冷凍保存待測;將采集的奶樣加1滴飽和的重鉻酸鉀溶液防腐,冷凍保存待測;將采集的糞樣混合均勻,每100g糞樣加10mL10%酒石酸防腐固氮,風(fēng)干粉碎待測;將采集的尿樣加10%稀硫酸進(jìn)行固氮處理,冷凍保存待測;將采集的血樣用1%肝素鈉抗凝,4000r/min離心10min,取血漿冷凍保存待測。所有待測樣品送農(nóng)業(yè)部飼料工業(yè)中心測定樣品中三聚氰胺的殘留濃度,檢測方法采用文獻(xiàn)中給出的方法。2結(jié)果與分析2.1殘留濃度的測定從表2可以看出,瘤胃液中三聚氰胺殘留濃度隨著時(shí)間的推移先上升后降低,瘤胃液中的殘留濃度的峰值出現(xiàn)在采食后1h。在采食后9h瘤胃液中三聚氰胺殘留濃度與采食后0h差異不顯著(P>0.05)。從表3可以看出,三聚氰胺殘留濃度隨著添加水平的增加而升高,但各組之間的差異不顯著(P>0.05)。2.2血液殘留濃度從表4和表5可以看出,血樣中三聚氰胺的殘留濃度隨時(shí)間的推移先上升后降低,并且在采食后6h時(shí)達(dá)到峰值,但血液中殘留濃度并不隨采食后時(shí)間的延長而呈現(xiàn)顯著變化(P>0.05)。血樣中三聚氰胺的殘留濃度隨著添加水平的增加逐漸上升,1.204%添加組顯著高于0.516%添加組(P<0.05),0.860%添加組與1.204%和0.516%添加組均沒有顯著差異(P>0.05)。2.3采樣時(shí)間點(diǎn)的限制從表6和表7可以看出,采食后12h內(nèi),奶樣中三聚氰胺殘留濃度隨時(shí)間的推移而上升。由于受擠奶次數(shù)的限制,沒有足夠多的采樣時(shí)間點(diǎn),所以并不能說明牛奶中殘留濃度最高出現(xiàn)在采食后12h,但各采樣時(shí)間點(diǎn)之間沒有顯著性差異。奶樣中的殘留濃度隨著添加水平的增加逐漸上升,添加水平較高的2個(gè)組之間沒有顯著性差異(P>0.05),而添加水平最低的組顯著低于添加水平較高的2個(gè)組(P<0.05)。2.4不同采樣時(shí)間點(diǎn)殘留濃度的變化由表8和表9可以看出,奶牛糞樣中三聚氰胺殘留濃度隨時(shí)間推移先下降后上升,殘留濃度在采食后6h時(shí)最低,而殘留濃度峰值出現(xiàn)在采食后12h,但不同采樣時(shí)間點(diǎn)之間的殘留濃度差異不顯著(P>0.05)。隨著添加水平的增加,糞樣中三聚氰胺殘留濃度也逐漸增加,但統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示糞中殘留的濃度并不隨下腳料添加水平的增加而呈現(xiàn)顯著變化(P>0.05)。2.5尿樣中三聚氰胺的殘留濃度5.從表10和表11可以看出,隨著奶牛采食三聚氰胺下腳料時(shí)間的推移,尿樣中三聚氰胺的殘留濃度呈現(xiàn)上升趨勢,尿樣中的三聚氰胺殘留濃度沒有顯著差異(P>0.05)。隨著添加水平的增加,尿樣中的三聚氰胺殘留濃度極顯著增加(P<0.01)。3討論3.1不同大小血液中三聚氰胺殘留濃度的比較三聚氰胺下腳料被奶牛采食之后,首先在瘤胃液中溶解,下腳料中除了含氮量較高的三聚氰胺外還有氰酸、三聚氰酸等含氮量也較高的物質(zhì),三聚氰胺與氰酸、三聚氰酸在瘤胃液中會產(chǎn)生結(jié)晶,被瘤胃壁吸附或隨食糜流向消化段后段,這會降低瘤胃液中三聚氰胺的殘留濃度,進(jìn)而影響到血液中的三聚氰胺殘留濃度以及三聚氰胺對機(jī)體器官的危害程度。本試驗(yàn)中,3個(gè)添加水平下,采食后9h瘤胃液中三聚氰胺的殘留濃度與采食后0h時(shí)的殘留濃度均差異不顯著(P>0.05)。這說明本試驗(yàn)設(shè)計(jì)的這3個(gè)添加水平,奶牛都能在12h內(nèi)將采食的下腳料中三聚氰胺吸收(進(jìn)入血液通過尿排出)、代謝(通過瘤胃微生物)或隨瘤胃食糜進(jìn)入消化道后段通過糞排出,從而使瘤胃中三聚氰胺殘留濃度保持較低水平。血液作為三聚氰胺進(jìn)入內(nèi)臟器官和機(jī)體組織的載體和運(yùn)輸途徑,奶牛在采食均勻混入精料中的三聚氰胺下腳料后,經(jīng)過瘤胃進(jìn)入后腸道被吸收入血液。血液中的殘留濃度在采食后6h時(shí)達(dá)到峰值,但血液中殘留濃度并不隨采食后時(shí)間的延長而呈現(xiàn)顯著變化(P>0.05)。本試驗(yàn)由于受限于奶牛的承受能力,采血次數(shù)不夠密集,所以需要進(jìn)一步的研究才能確定采食后奶牛血液中三聚氰胺的殘留濃度達(dá)到高峰的具體時(shí)間。3.2不同腳料添加水平對牛奶中三聚氰胺的殘留濃度的影響牛奶是奶牛提供的主要動物性產(chǎn)品之一,精補(bǔ)料中三聚氰胺下腳料添加水平越高,牛奶中三聚氰胺殘留濃度越大,牛奶的飲用安全隱患也越大。牛奶中三聚氰胺殘留濃度隨時(shí)間的推移而增加,但由于受擠奶次數(shù)的限制,沒有足夠多的采樣時(shí)間點(diǎn),所以并不能說明牛奶中殘留濃度最高出現(xiàn)在采食后12h,但是根據(jù)采食后0h的殘留濃度低于采食后12h的殘留濃度,可以斷定在采食后12～24h的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)牛奶中殘留的三聚氰胺濃度達(dá)到最高水平,之后下降至采食后0h的殘留濃度。3個(gè)添加組牛奶中三聚氰胺的殘留濃度都低于國家對生鮮乳中三聚氰胺限量值標(biāo)準(zhǔn)(國家的限量為2.5mg/kg),所以在本試驗(yàn)三聚氰胺下腳料添加水平條件下,牛奶的安全飲用沒有受到影響。糞中殘留的三聚氰胺是在消化系統(tǒng)未被吸收入血液,而隨食糜進(jìn)入消化道后段,最終排出體外的部分。從三聚氰胺在糞樣中殘留的濃度變化可以看出,隨著三聚氰胺下腳料添加水平的增加,糞中的三聚氰胺殘留濃度也相應(yīng)升高。這是因?yàn)檠何杖矍璋返哪芰Σ浑S添加水平的增加成相應(yīng)比例增加,不能吸收部分便隨瘤胃食糜進(jìn)入后腸段通過直腸排出體外。由試驗(yàn)結(jié)果還可看出,在采食后6h左右糞中殘留濃度最低,而殘留高峰出現(xiàn)在采食后12h左右。這是因?yàn)樵谌矍璋废履_料采食后1h左右在瘤胃達(dá)到殘留高峰,而瘤胃食糜要經(jīng)過6h左右的時(shí)間才能經(jīng)過消化道的消化吸收進(jìn)入直腸排出體外。3.3聚氰胺殘留濃度尿中殘留的三聚氰胺是被吸收入血液的三聚氰胺向泌尿系統(tǒng)轉(zhuǎn)移并經(jīng)腎臟代謝之后的三聚氰胺,三聚氰胺在腎臟內(nèi)的代謝產(chǎn)物是氰酸、三聚氰酸,三聚氰酸與三聚氰胺反應(yīng)生成結(jié)晶危害腎臟正常的生理機(jī)能,因此尿中的三聚氰胺殘留濃度能及時(shí)快速地反映出三聚氰胺下腳料不同添加水平時(shí)對泌尿系統(tǒng)(尤其是腎臟)的危害程度。由于三聚氰胺進(jìn)入泌尿系統(tǒng)代謝或吸收會有一定的延時(shí)作用,所以尿中殘留濃度的變化沒有血液中的及時(shí)快速。隨著采食后時(shí)間的推移,尿中的三聚氰胺殘留濃度差異不顯著(P>0.05),隨著添加水平的增加,尿中三聚氰胺殘留濃度極顯著地增加(P<0.01)。從添加水平最高的處理的牛奶、糞及尿中的三聚氰胺殘留濃度來看,牛奶中殘留濃度僅為1.31mg/kg;糞中的殘留濃度為3.30mg/kg;尿中的三聚氰胺含量為107.75mg/kg,約是牛奶中殘留濃度的82倍、糞中殘留濃度的33倍。上述結(jié)果證明泌尿系統(tǒng)是奶牛排除體內(nèi)三聚氰胺的主要途徑。由于采食后0h時(shí)(相當(dāng)于采食后24h)的殘留濃度低于12h,所以可以斷定在采食三聚氰胺下腳料后12～24h這段時(shí)間,尿中的三聚氰