三聚氰胺的代谢原药——环丙氨嗪.doc

三聚氰胺的代谢原药环丙氨嗪江苏农业科学2009年第3期三聚氰胺的代谢原药环丙氨嗪罗芳琴,王冉,侯翔,金邦荃(1.南京师范大学食品科学与营养系,江苏南京210094;2.江苏省农业科学院/江苏省畜禽产品安全重点实验室,江苏南京210014)摘要:环丙氨嗪是一种广谱杀虫剂,畜禽体内主要代谢产物为三聚氰胺,其危险性已引起人们高度关注.本文主要对环丙氨嗪的药理作用,药动学特性,毒理学特性和残留检测及应用作了较详细的介绍.关键词:环丙氨嗪;药理作用;药动学特性;毒理学特性;检测中图分类号:$859.79文献标志码:A文章编号:10021302(2009)03-0004一o4环丙氨嗪,又称Larvadex,CGA一72662,灭蝇胺等,是FDA(美国国家药品食品管理局)和EPA(美国环境保护协会)于1974年正式批准生产的新型杀虫剂,1975年在美国上市,商品名为cyromazine.1994年获我国农业部批准作为杀虫剂在国内上市.分子式为cHN6,相对分子质量为166,化学结构式见图1,化学名为2一环丙氨基一4,6一二氨基三嗪,又名一环丙基一1,3,5一二嗪一2,4,6一三胺,是一种三嗪类化合物.本品为白色晶体,微溶于水及乙醇,无臭,熔点219223oC.环丙氨嗪的合成一般是以三聚氯氰为原料,分别通过环丙胺化反应,最后用乙醇精制而成.近几年,环丙氨嗪被广泛地添加到动物饲料中用于控制动物厩舍内蝇蛆的生长发育,改善畜禽养殖场环境卫生.2002年农业部将环丙氨嗪批准为三类新兽药.收稿日期:20090408基金项目:国家科技支撑计划(编号:2006BAK02A28).作者简介:罗芳琴(1982一),女,浙江绍兴人,硕士研究生,主要从事食品安全研究.Email:.通讯作者:金邦荃,博士,教授,主要从事食品科学与营养学研究.Tel:(025)86271827;Email:.ca.IlIINHN/H2图1环丙氨嗪(I)和其主耍代谢产物三聚氰胺()的化学结构从2007年上半年中国食品出口质量危机,美国宠物食品污染事件到2008年下半年的中国问题婴幼儿配方奶粉事件,人们始终把目光聚焦在饲料中人为添加三聚氰胺上.随着政府检测商品范围的扩大,逐渐发现即使动物食用未添加三聚氰胺的饲料时,牛奶,鸡蛋中仍会出现三聚氰胺的少量残留,主要原因就是畜禽养殖过程中大量使用了环丙氨嗪.环丙氨嗪在动物和植物体内可通过脱烷基作用代谢为三聚氰胺,环丙氨嗪在土壤和环境中的主要物理化学降解方式是光降解,降解产物主要为三聚氰胺,同时在极端pH值条件下(pH2)能水解.本文从环丙氨嗪的药理作用,药动学特性,毒理学特性,残留检测和应用等方面进行综述,为进一步开展研究工作奠定基础.(上接第3页)14牟金明,王明辉,宋日,等.作物根茬留田对土壤有效微量元素动态的影响J.吉林农业科学,1998(1):5961.15孙琴,丁士明,倪吾钟,等.磷对超积累植物东南景天生长和积累锌的影响J.环境科学,2003,23(6):818824.16徐晓燕.水稻锌营养基因型差异的研究J.广东微量元素科学,2003,10(2):69.17刘文龙,吴金桂,陆小龙,等.水稻耐锌程度研究J.广东微量元素科学,1995,2(5):6一l1.18李志剐,叶正钱,方云英,等.供锌水平对水稻生长和锌积累和分配的影响J.中国水稻科学,2003,17(1):6166.19吴金桂,宁运旺,徐跃定,等.利用蔬菜奢侈吸锌提高其营养价值的研究J.江苏农业,1995,l1(1):4953.2O张怀渝,王化新,吴素琼,等.微量元素锌在土壤一植物一动物生态系统中的循环转移与利用J.四川农业大学,1999,17(4):374377.21何忠俊,华珞,白玲玉,等.土壤一植物系统中氮锌交互作用研究进展J.土壤与环境,2001,10(2):133137.22刘呜达,王耀晶,李艳丽,等.不同磷浓度对土壤吸附锌特性的影响J.土壤肥料,2005(6):1214.23李惠英,朱永官.不同磷锌施肥量对大麦产量及其吸收的影响J.中国生态农业,2002,10(4):5l一53.24周启星,高拯民.作物籽实中cd与zn交互作用及其机理的研究J.农业环境保护,1994,13(4):148151.25李荣林,王胜兵,李优琴,等.锌硒对油菜吸收和累积镉的影响J.江苏农业,2008,24(3):274278.26王衍安,范伟国,李德全,等.施肥方式对缺锌小叶病苹果树锌营养的影响J.中国农业科学,2002,35(10):12491253.27林葆,李家康.施肥是补充食物营养元素的重要方法N.中华合作时报,20080221(A4).28陈必链,黄键.我国富锌和富硒功能食品的研究现状J.食品开发与研究,1999,20(1):3337.29王志耕,虞泽鹏.富锌生物乳的研究初探J.中国奶牛,2002(1):50.3O张潮海,华林章,高树芳,等.水稻对污染土壤中镉,铅,铜,锌的富集规律的探讨J.福建农业,2003,18(3):147150.31吴忠坤.营养功能稻米及其开发前景J.中国食物与营养,2007(4):1618.NNNN罗芳琴等:三聚氰胺的代谢原药环丙氨嗪一51环丙氨嗪的药理作用2环丙氨嗪的药动学特性环丙氨嗪属三嗪胺类化合物,是一种新型昆虫生长调节剂.该药属”缓效型”杀虫剂,主要通过抑制昆虫表皮几丁质的生物合成,使蜕皮,化蛹受阻,导致蝇蛆和蛹畸形,活动减缓,摄食减少,直至死亡.高浓度时可影响成虫的寿命.该药对多种昆虫有很强的抑制活性.果蝇,黑胃蝇,烟草角虫,廊舍蚊及其他蝇科,蚊科昆虫都对该药敏感,其杀虫活性明显优于除虫菊酯类,氨基甲酸酯类农药.Hall等报道,实验室条件下,环丙氨嗪对产蛋初期普通家蝇的LC.为0.42mg/kg,对秋家蝇的LC0为Q.04mg/kg;混饲浓度为禽1.5mg/(kg?d),猪0.5mg/(kg?d),牛0.5mg/(kg.?d)时,连用5d,停药24h后,禽和猪粪便中普通家蝇被完全抑制,并持续较长时间(禽4d,猪24h),而牛中的应用效果各组间差异较大,控制水平为24%75%,不及禽和猪;并认为消化吸收过程的差异是引起种间差异的主要原因.Williama等报道了环丙氨嗪喷洒和混饲途径控制鸡粪便中普通家蝇的效果.喷洒浓度为0.025%,0.05%和0.1%,用量为1.9和3.8L/10.2m粪便表层,用药后17d,除0.025%一1.9L/10.2m这一组外,普通家蝇均减少70%或更多,对实验室培育的普通家蝇则呈现100%抑制.混饲试验中,药物添加浓度为1.5和5mg/kg,给药1d后再停药1d,普通家蝇100%致死.Hart等给绵羊喷洒浓度为1g/L的环丙氨嗪溶液,9周内,7组田间试验的平均发病率从16.5%降至1.5%;2组昆虫室试验的效果比田间试验要好得多,8周内从93%和73%降低至2%和0.将药物浓度提高到100倍时,对绵羊不产生任何副作用;浓度提高到2倍时,前3个月对妊娠绵羊及子代不产生影响.该药物与普通驱虫剂和用来控制羊虱的溶液混用是安全的.环丙氨嗪在溶剂中稳定,且可在羊毛上停留较长时间.结果表明,该药优于有机磷农药,在杀灭苍蝇的同时,安全度也大大提高了.环丙氨嗪吸收后广泛分布于各组织体液中.Jahangir等研究了环丙氨嗪在家蝇体内的分布和吸收.在添加有牛奶和糖的溶液中加入浓度为839mg/L的“C环丙氨嗪1mL/d,持续喂饲雌家蝇4d,14d内,放射性分泌物占总摄入量的85%一90%.残留在体内的放射性物质主要分布在血淋巴(0.9%),卵巢包括卵(1%)和胴体(0.7%)中,测定产下的卵,第一代生殖营养周期有0.6%的沉积在卵内,而随后卵巢中放射性物质含量会降低,表明环丙氨嗪喂饲雌家蝇后会被卵吸收,抑制F1代幼虫发育.为了研究卵对该药物的吸收机制,用双向电泳从血淋巴中分离出卵黄蛋白,与c环丙氨嗪共孵,将孵育后的混合物SephadexG一25胶凝过滤,分辨两个放射性的高峰,最高蜂为蛋白质,次高峰为环丙氨嗪,可能是雌家蝇血淋巴中的环丙氨嗪绑定于卵黄蛋白上,吸收进入卵内.环丙氨嗪能有效杀死虫卵,大大减少厩舍成虫数量.孙晨熹等曾将家蝇卵埋入不同药物浓度的麦麸混合物中,观察并记录相应的羽化成蝇数,结果浓度在0.00005%时可有效地阻止蝇卵化为蝇蛹,化蛹数为0,羽化率为0;浓度在0.00004%时化蛹率为15%,羽化率为4.00%.实际应用时建议使用0.0005%混饲.世界卫生组织(,WHO)报道,鸡摄入环丙氨嗪后,有99.1%被排泄出体外,其中有78%是未改变的环丙氨嗪,其余是其代谢产物三聚氰胺及微量的甲基环丙氨嗪,羟基环丙氨嗪.Miller等报道了奶牛排出的尿液可抑制厩舍内蝇类的繁殖.环丙氨嗪以0,0.1,0.5,1.0mg/kg奶牛体重混饲给药,药物主要经尿排出,最高的2个剂量组可抑制家蝇(Muscadomestica)和厩螫蝇(Stomoxyscalcitrans)的发育,分析牛体组织中环丙氨嗪和其代谢产物三聚氰胺的结果表明,肾中残留含量最高(0.35mg/kg),其次是板油和肝脏,肌肉周围也有少量存在.在小鼠,绵羊,山羊及猴子的试验中,都表明了环丙氨嗪的再吸收及排泄很迅速,饲喂环丙氨嗪后24h,尿液中排泄了80%一95%,粪便中排出了2%一7%.环丙氨嗪在鸡体内吸收迅速,血浆中第一次达到最大药物浓度为1.8h,血浆最大药物浓度为0.050.2g/ml.口服生物利用度约为34%.吸收后广泛分布于各组织体液中,如肝,胆囊,体液,直肠和肾,体液中的药物浓度与血液中的药物浓度成一定的比例关系.该药也可以渗入脂肪组织,但不能通过血脑屏障,在脑中药物浓度极低,通常检测不到.3环丙氨嗪的毒理学特性环丙氨嗪对大鼠,羊,猴子和鸡口服灌胃药代动力学研究表明,这些动物之间未发现实质性不同,环丙氨嗪经大鼠,羊口服后很快吸收并且迅速排泄.肝和肾脏是残留靶器官,在牛奶和鸡蛋中检出少量的环丙氨嗪.在大鼠,猴子,羊的尿中及母鸡的排泄物中残留的大多数为未代谢的环丙氨嗪(大于70%),检出少量代谢的环丙氨嗪如三聚氰胺(<15%),氢氧化环丙氨嗪和甲基环丙氨嗪(2%).环丙氨嗪的急性口服毒性很低,口服LD.:小鼠2029mr/kgBW,大鼠3387mg/kgBW.小鼠和大鼠摄入环丙氨嗪24个月,与饲喂正常饲料的试验动物相比,未产生任何炎症,诱变或肿瘤性病变.绵羊的环丙氨嗪皮肤试验中,每个动物喷洒30g环丙氨嗪,未发现机体体重,血液病学,血浆谷氨酸盐或丙氨酸转化性的相关化合物变化;每个动物喷洒12g环丙氨嗪,未发现对胎儿发育和出生速度的任何影响.环丙氨嗪对兔皮肤是一种温和的刺激剂,对兔眼黏膜无刺激作用.给豚鼠皮内或表皮施以环丙氨嗪,未发现皮肤接触性过敏反应.环丙氨嗪对鸡繁殖性能和各项体征指标有不同程度的影响.Wilson等报道了环丙氨嗪对来航种鸡繁殖性能的影响,8周龄母鸡用0,50,100,500,1000,2000mr,/kg环丙氨嗪混饲给药,同品种公鸡用0和2000mg/kg环丙氨嗪混饲,结果1000和2000mr/kg混饲时,蛋产量明显下降,种蛋孵化率降低,但精子质量不受影响.Brake等”用环丙氨嗪以0,500,1000,2000mr/kg混饲给药,试验时间为1日龄至16周龄,测定体重,饲料消耗,存活率,产蛋量,受精率,孵化率.试验中,因采食量大幅度减少,将500mr,/kg组剂量降至250mg/kg,继续给药至4O周.以2000mr,/kg环丙氨嗪给药组火鸡性成熟前生长缓慢,饲料消耗较少;性成熟后,授精率和蛋重降低.解剖尸体发现,1000和2000mr,/kg剂量给药6江苏农业科学2009年第3期时,肾脏是主要损伤靶器官,出现肿大,结节,囊肿,尿酸盐沉积和坏死灶.数据表明,250ms/kg环丙氨嗪剂量对生长,饲料消耗,产蛋量,受精率,孵化率,存活率和子代无有害作用.翁亚彪等报道,种鸡饲料按500s/t的剂量添加国产环丙氨嗪,试验组种鸡每天的产蛋率,受精率,孵化率和健苗率都只在较窄的幅度内波动,而且这种波动与对照组的基本一致.说明饲料中添加环丙氨嗪后没有对种鸡的产蛋率,受精率,孵化率和健苗率等生产性能产生不良影响.4环丙氨嗪的残留及检测环丙氨嗪有一定的残留量.在连续16周给药2.5ms/kg鸡的鸡蛋中,残留量为0.25mS/kg,脂肪,肉及肉类副产品(肌胃,腺胃,鸡肠)中为0.05ms/kg.食品中经65.62h其残留量小于0.044mr,/kg.许多养殖户把环丙氨嗪长期应用于产蛋期鸡饲料和肥育猪饲料中而没有休药期,造成了鸡蛋和肉等动物产品中的药物残留.虽然环丙氨嗪的毒性较小,但嗪类衍生物的农药对环境具有重要影响.这些化合物能与土壤中的有机质通过不同机制相互作用,离子相互作用是通过质子化氨基或氢键进行的或是土壤中的矿物质通过配位键与金属离子相互作用.一旦这些农药进入到环境中,经过一系列的物理,化学和生物过程导致它们被运送或转化为反应产物,这些物质的遗留可能会改变环境的性质,释放对环境有害的化合物.环丙氨嗪在极端的pH值下,可水解或光降解成稳定结构的杂环胺(三嗪一2,4,6一三胺)26;还可以通过植物和动物的脱烷基代谢反应和环境降解形成三聚氰胺;环丙氨嗪在动物体内的主要代谢物也为三聚氰胺O其在大剂量即饮食剂量>10000ms/kg时会导致公鼠膀胱肿瘤,研究发现这些肿瘤是由储积在体内的坚硬水晶固体经刺激形成的.为了减少动物性食品中兽药残留对人类的潜在危害,美国和欧盟各国均制定了严格的饲料添加浓度和畜产品中最高残留限量(0.05ms/kg),2001年我国农业部也在动物性食品中兽药残留最高限量中规定环丙氨嗪在禽产品中的最高残留限量为0.05ms/kg.环丙氨嗪作为一种高效,广谱的兽药被广泛应用于农作物,饲料中但大量使用造成在空气,土壤和水中的持久残留,不仅造成环境污染,而且对人体健康产生危害,因此对环丙氨嗪残留的检测非常重要.目前国外己报道的环丙氨嗪残留检测方法有:GC-28,HPLC3ll,blIR_32_,GCMS以及LCESIMS/MS联用技术.Yokley等用LcuV检测土壤中环丙氨嗪残留,并用GCMSD进行确证.土壤样品用乙腈一0.05mol/L碳酸铵(V:V=70:30)提取,经过强阳离子交换(SCX),最后用液相一紫外检侧器检测,选定的波长为214nm;确证方法用的是GCMSD.用LCUV检测时,环丙氨嗪的回收率为97%,标准差为16%,检测限为2.5ng,定量限为0.01mg/kg;用GCMSD确证时,环丙氨嗪的回收率为107%,标准差为9.9%,检测限为0.05ng,定量限为0.01ms/kg.Armenta等用2种基于振动原理的光谱学方法测定固体农药制剂中环丙氨嗪含量:傅里叶变换红外(FTIR)光谱法:用CHOH提取环丙氨嗪,1900cm处校正基线后,在1622cm直接测定萃取物的峰高;FTrRaman光谱法:将标准色谱柱作为样品池,663和601cm之间建立基线,在拉曼光谱强度在633和623em之间直接用来测定固体粉末样品.FIIR光谱法的灵敏度为0.01631ms/g吸光度,FTrRaman光谱法的灵敏度为2.23S/g峰面积.FFIR和兀一Raman光谱法的重复性为0.2,相对标准偏差(RSD)为0.4%,检测限分别为0.2%和0.8%(m/m).这两种方法与液相色谱法相比,差异显着.Sancho等采用LCESIMS/MS联用技术检测甜菜中的环丙氨嗪及其代谢物三聚氰胺.由于这2种农药都是弱极性碱性分子,这使检测工作变得较复杂.试验中,他们使用添加了磷酸盐缓冲液的甲醇萃取液并高速搅拌,五氟庚酸(TF-HA)作为离子对试剂,萃取液只用水稀释1倍后,便采用LCESIMS/MS进行检测分析,结果2种农药的检测限均低于0.O1mr/kg,环丙氨嗪和三聚氰胺的回收率也令人满意,分别为92%和78%.5环丙氨嗪的应用在畜牧生产上环丙氨嗪主要作为灭蝇药,用于鸡舍内苍蝇的控制.环丙氨嗪预混剂的推荐剂量为5ms/kg,在苍蝇活动季节开始时加入饲料中,连用46周,然后停用46周,再用46周.此方法在苍蝇繁殖季节多次使用,可有效降低苍蝇的数量,且对产蛋量,成活率,日增重,受精率和孵化率无明显影响.Miller等在加利福利亚一农场以0.3%环丙氨嗪预混剂添加于饲料中(剂量为5ms/kg),在饲喂环丙氨嗪预混剂期间,14d时家蝇蛆几乎完全被抑制,厩蝇的清况也相似.停止用药后15d内,家蝇的繁殖仍被完全控制.环丙氨嗪也可用于猪,牛和羊,一般用量为O.10.5ms/(kg?d),连用46周.自牛的尿及粪便中以原形药物排出的环丙氨嗪,可以使未成熟阶段的廊蚊,舍蝇迅速消亡.其代谢产物三聚氰胺也可有效抑制廊蚊,舍蝇幼虫的生长发育.0Brien等报道,使用环丙氨嗪浇泼羊舍,连续使用13周,隔8周再使用1次,可以彻底控制苍蝇的出现.环丙氨嗪作为一种有效的杀蛆剂,用以控制厩舍和动物身上的蝇类,也可通过叶面喷洒园艺作物控制潜叶蝇(曲一myzaspp.)及另外多种昆虫,包括蚤类,蓟马,鞘翅目昆虫.Sirota等描述了马铃薯甲虫幼虫对环丙氨嗪的中毒症状.实验室条件下,马铃薯叶片用环丙氨嗪处理后饲喂第二龄期幼虫,所有幼虫都在10d内死亡.低浓度下,第二龄期美国长岛耐药型蝇比Vestabury州易感型蝇抗性时间长,但高浓度时生存率没有不同.第四龄期的羽化率比对照低12%一16%.环丙氨嗪作用于植物,表现出系统性效应:作用于叶子时表现出TLS效应;作用于土壤时,可被根部吸收并向顶部迁移.参考文献:1宁章勇.新型兽药环丙氨嗪J.兽药与饲料添加剂,2001,6(4):1819.2GoutaillerG,VMeUeJC,GuillardC,eta1.Photocatalyseddegradationofcyromazineinaqueoustitaniumdioxidesuspensions:eomparisonwithphotolysisJ.JPhotochemPhotobiolA:Chem,2001,141罗芳琴等:三聚氰胺的代谢原药环丙氨嗪(1):7984.3RootDS,HongtrakulT,DautermanWC.Studiesontheabsorption,residuesandmetabolismofcyromazineintomatoesJ.PesticSci,1996,48(1):2530.4SanchoJV,Ib6nezM,GrimahS,eta1.ResiduedeterminationofcyromazineanditsmetabolitemelamineinchardsamplesbyionpairliquidchromatographycoupledtoelectrospraytandemmassspectrometryJ.AnalyticaChimicaActa,2005,530:237243.5郭滕,禚宝山,王勇,等.抗蝇蛆药环丙氨嗦及其应用J.中国动物保健,2003(8):2425.6魏瑞成,郑勤,陈明,等.饲料中环丙氨嗪和三聚氰胺含量的反相高效液相色谱测定方法J.西南农业,2008,21(5):14431446.7HaIlRD.FoehseMC.LaboratoryandfieldtestsofCGA72662forcontrolofthehouseflyandfaceflyinpoultry,bovineorswinemanureJ.JEconEntomol,1980,73:564569.8WilliamaRE,BerryJG.EvaluationofCGA一72662asatopicalsprayandfeedadditiveforcontrollinghousefliesbreedinginbroilermanureJ.PouhSci,1980,59(10):22072212.9HartRJ,CaveyWA,RyanKJ,eta1.CGA一72662一anewsheepblowflyinsecticideJ.AustVetL,1982,59(4):104109.10JahangirA,FunakiY,MotoyamaN.DistributionandincorporationoforallyingestedcyromazineintohouseflyeggsJ.PesticBiochemPhysiol,2001,70:108一ll7.11孙晨熹,张咏梅.灭蝇胺对阻止家蝇繁殖效果的初探J.中华卫生杀虫药械,2002,8(2):2526.12wH0.TheWHOrecommendedclassificationofpesticidesbyhazardandguidelinestoclassication19901991,wH0/PCs/90.1R.Geneva,Switzerland:WorldHealthOrganization,1990.13MillerRW,SchmidtmannET,WauchopeRD,eta1.Urinedeliveryofcyromazineforsuppressinghouseandstableflies(Diptera:Muscidae)inoutdoordairycalfhutchesJ.JEconEntomol,1996,89(3):68994.14朱模忠.兽药手册M.北京:化学工业出版社,2002.15中华人民共和国农业部公告第259号:批准环丙氨嗪原料及制剂等为新兽药EB/OL.(20030401)20090320./gg/200811/t20081l17.30432.htm.16中国兽药典委员会.进口兽药与饲料添加剂手册M.上海:上海科学技术出版社,1996.17WilsonHR,HarmsRH,SimpsonCF,eta1.EffectofhighlevelsofLarvadexonreproductioninLeghombreedersJ.PouhSci,1983,62(9):17311733.18BrakeJ,OctJF,WagesDP,eta1.EffectofCGA一72662(Laledex)inturkeysduringrearingandreproductionJ.PouhSci,1989,68(6):731738.19翁亚彪,林景坤,黎建荣,等.蝇灭控制鸡粪蝇蛆孳生的效果及其对种鸡生产性能的影响J.中国兽医杂志,2005,41(9):l113.20魏瑞成,黄思瑜,侯翔,等.鸡蛋中三聚氰胺残留的检测J.江苏农业,2008,24(6):936939.21SenesiN.BindingmechanismsofpesticidestosoilhumicsubstancesJ.SciTotalEnviron,1992,56(8):6376.22PusinoA,MiceraG,GessaC,eta1.InteractionoffluazifopwithAl一,Fe”一,andCu”一saturatedmontmorilloniteJ.ClaysClayMiner,1988,37:558562.23LimLO,SchererSJ,ShulerKD,eta1.DispositionofcyromazineinplantsunderenvironmentalconditionsJ.JA鲥cFoodChem,1990,38:860864.24EpsteinRL,RandeckerV,CorraoP,eta1.Influenceofheatandcurepreservativesonresiduesofsulfamethazine,chloramphenicol,andcyromazineinmuscletissueJ.JAcFoodChem,1988,36:10091012.25CookAM,HutterRS.8一TriazinesasnitrogensoureesforbacteriaJ.JAcFoodChem,1981,29:11351143.26FDA.21一foodanddrugs,part556:Tol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