三聚氰胺在水生生物體內(nèi)轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究

樊銀明，馬曉國

(廣東工業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣東廣州510006)

三聚氰胺(Melamine)簡稱三胺，有3種同系物，分別是三聚氰酸(Cyanuric acid)、三聚氰酸一酰胺(Ammelide)、三聚氰酸二酰胺(Ammeline)。目前研究表明［1-2］，三聚氰胺在機(jī)體內(nèi)的代謝屬于不活潑代謝，即在機(jī)體內(nèi)不會迅速發(fā)生代謝變化，只會以原體形式或同系物形式排出，而不是代謝產(chǎn)物形式。三聚氰胺經(jīng)三步脫氨基作用可逐步水解為三聚氰酸二酰胺、三聚氰酸一酰胺和三聚氰酸［3］。近年來，利用微宇宙系統(tǒng)研究化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境中的遷移與歸宿，得到越來越廣泛的應(yīng)用［4-8］。微宇宙是依據(jù)自然環(huán)境原型設(shè)計，通過建立生態(tài)模型來研究化學(xué)物質(zhì)的遷移、轉(zhuǎn)化從而了解其在環(huán)境中的遷移與歸宿。

該研究利用微宇宙模擬水生態(tài)系統(tǒng)，以羅非魚、田螺為試驗(yàn)動物，采用室內(nèi)靜水養(yǎng)殖，對三聚氰胺在模擬養(yǎng)殖水體中的生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化規(guī)律進(jìn)行了初步研究，旨在為三聚氰胺在生物體內(nèi)的代謝轉(zhuǎn)化過程提供一些科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計 試驗(yàn)采用室內(nèi)靜水養(yǎng)殖系統(tǒng)，在聚乙烯水族箱(50 cm×50 cm×50 cm)中進(jìn)行，放入約10 kg不含三聚氰胺的干凈土壤，加入已曝氣24 h的自來水約100 L。缸內(nèi)放養(yǎng)大小勻稱、體質(zhì)健康、平均體重在80～100 g的羅非魚20尾(雌雄約各占一半);田螺60只;金魚藻200 g。采用自然光照，控制水溫(25±2)℃，pH在7.0±0.2，溶解氧5 mg/L以上，持續(xù)充氧，定時投喂明珠牌(珠江水產(chǎn)研究所飼料廠)魚飼料。所有生物試養(yǎng)10 d，保證系統(tǒng)穩(wěn)定后，采用水體輸入的方式，稱取5.0 g三聚氰胺(化學(xué)純)，用超純水溶解，加入試驗(yàn)水族箱中并混勻，使水中三聚氰胺濃度為0.05 g/L。每組試驗(yàn)設(shè)置3個平行加標(biāo)試驗(yàn)水族箱，3個空白對照。分別于第1、2、4、7、10、15、20 天從 3 個加標(biāo)試驗(yàn)水族箱中各采集羅非魚2尾，田螺6只，經(jīng)處理后將各類樣品分別混勻，其中羅非魚去磷，去皮，去魚刺，分別取魚肉、腎臟、肝臟及其他內(nèi)臟部分搗碎;田螺去殼后分別取螺肉及內(nèi)臟部分搗碎收集樣品。所取生物樣品一個月內(nèi)完成分析。同時從空白試驗(yàn)水族箱中各取3個平行樣，采集及制樣方法與加標(biāo)樣一致。

1.2 儀器與試劑 7890A-5975C氣相色譜-質(zhì)譜儀(美國Agilent公司);MAS-Ⅱ常壓微波輔助合成儀(上海新儀微波化學(xué)科技有限公司);KQ-100DB型數(shù)控超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司);KDC-140HR高速冷凍離心機(jī)(安徽中科中佳儀器有限公司);Smart2Pure超純水系統(tǒng)(電導(dǎo)率0.055 μS/cm德國TKA公司);上海安亭250 μl微量進(jìn)樣器(上海安亭微量進(jìn)樣器廠);N-EVAP112氮吹儀(美國Organomation公司);XW-80A旋渦混合儀(江蘇海門其林貝爾儀器制造有限公司);AUW320電子分析天平(島津企業(yè)管理(中國)有限公司);JPB-607A便攜式溶解氧測定儀(上海精密科學(xué)儀器有限公司);PHS-3C型pH計(上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司)?；旌闲完栯x子交換固相萃取柱(60 mg，3 ml，德國CNW Technologies GmbH)。

N，O-雙三甲基-硅基三氟乙酰胺(BSTFA)+1%三甲基氯硅烷(TMCS)(美國Regis Technologies，Inc);三聚氰胺純品99.9%，上海阿拉丁試劑;三聚氰胺化學(xué)純99%，上海阿拉丁試劑;三聚氰酸標(biāo)準(zhǔn)品，純度為99.0%(德國Dr.Ehrenstorfer);三聚氰酸一酰胺標(biāo)準(zhǔn)品，純度為99.0%(德國Dr.Ehrenstorfer);三聚氰酸二酰胺標(biāo)準(zhǔn)品，純度為98.0%(德國Dr.Ehrenstorfer);吡啶、甲醇均為色譜純(德國CNW Technologies GmbH);二氯甲烷、三氯乙酸均為分析純，上海阿拉丁試劑。

1.3 樣品預(yù)處理 水樣經(jīng)0.22 μm濾膜過濾，取5 ml于50℃下氮?dú)獯蹈?，加?00 μl吡啶、150 μl衍生化試劑，渦旋混合1 min，用玻璃磨口塞密封，微波功率420 W下反應(yīng)1 min，冷卻轉(zhuǎn)移至樣品瓶中，供氣相色譜-質(zhì)譜測定。其他生物樣品經(jīng)自然解凍后，用甲醇超聲提取，離心后取上清液過固相萃取柱，收集洗脫液氮?dú)獯蹈珊筮M(jìn)行衍生化，冷卻后轉(zhuǎn)移至樣品瓶中，供氣相色譜-質(zhì)譜測定［9］。

1.4 分析與測定方法 氣相色譜-質(zhì)譜儀(7890A-5975C)，HP-5MS毛細(xì)管色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm);進(jìn)樣口溫度250℃;電子轟擊離子源(EI);電離能量70 eV;離子源溫度230℃;四極桿溫度150℃;傳輸線溫度280℃;程序升溫:70℃下保持1 min，以20℃/min升至200℃保持5 min，再以30℃/min升至280℃;不分流進(jìn)樣，進(jìn)樣量1.0 μl;載氣為高純氦氣，流速1.0 ml/min。全掃描Scan/選擇離子監(jiān)測SIM掃描模式，三聚氰胺及其同系物的保留時間和質(zhì)譜條件如表1所示。

表1 三聚氰胺及其同系物的保留時間和質(zhì)譜條件

所有結(jié)果的獲得都是利用已知三聚氰胺及其同系物標(biāo)樣對樣品中各峰進(jìn)行外標(biāo)定性［10-17］。

2 結(jié)果與分析

采用GC-MS，利用已知三聚氰酸、三聚氰酸一酰胺、三聚氰酸二酰胺、三聚氰胺標(biāo)準(zhǔn)品對樣品中各峰進(jìn)行外標(biāo)定性研究發(fā)現(xiàn)，三聚氰胺進(jìn)入水體后，能被水生生物迅速吸收。試驗(yàn)第1天，水生生物體內(nèi)就能檢測出三聚氰胺。其中，魚其他內(nèi)臟(除腎臟和肝臟)在試驗(yàn)15 d、20 d時測出含有三聚氰酸二酰胺，魚腎臟和肝臟在試驗(yàn)20 d時測出含有三聚氰酸一酰胺(圖1、圖2)，這可能是因?yàn)槿矍璋废仍隰~其他內(nèi)臟內(nèi)進(jìn)行第一步脫氨基作用水解成三聚氰酸二酰胺，水解得到的三聚氰酸二酰胺進(jìn)入肝臟和腎臟，進(jìn)一步脫氨基水解成三聚氰酸一酰胺。螺肉和螺內(nèi)臟在20 d時分別測出含有三聚氰酸二酰胺和三聚氰酸一酰胺(圖3、圖4)。水樣在試驗(yàn)15 d、20 d時分別測出含有三聚氰酸二酰胺、三聚氰酸一酰胺和三聚氰酸，可能是來自于魚或田螺將體內(nèi)的三聚氰胺轉(zhuǎn)化成其同系物的形式排出體外，而螺和魚體內(nèi)沒有測出三聚氰酸，這可能是因?yàn)槿矍杷嵩谏餀C(jī)體內(nèi)為惰性代謝，容易被機(jī)體排出體外，而且三聚氰酸是三聚氰胺三步脫氨基作用的最后水解產(chǎn)物，其含量低，導(dǎo)致三聚氰酸在機(jī)體內(nèi)基本上不殘留。

3 結(jié)論

圖1 魚腎臟20 d的SIM

圖2 魚肝臟20 d的SIM

圖3 螺肉20 d的SIM

圖4 螺內(nèi)臟20 d的SIM

試驗(yàn)利用微宇宙水族系統(tǒng)，初步研究了三聚氰胺在水生生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化規(guī)律。三聚氰胺進(jìn)入水體后，能被水生生物迅速吸收。在試驗(yàn)初期水生生物體內(nèi)的三聚氰胺以原體的形式排出體外，在試驗(yàn)后期一部分三聚氰胺經(jīng)脫氨基作用逐步水解為三聚氰酸二酰胺、三聚氰酸一酰胺和三聚氰酸，以其原體和同系物的形式排出體外。試驗(yàn)結(jié)果為研究三聚氰胺在水生生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化規(guī)律提供了資料，但三聚氰胺在機(jī)體內(nèi)的脫氨基轉(zhuǎn)化機(jī)理有待進(jìn)一步試驗(yàn)研究。

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