過(guò)氧乙酸在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究進(jìn)展

張帥，潘連德

（上海海洋大學(xué)省部共建水產(chǎn)種質(zhì)資源發(fā)掘與利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 201306）

過(guò)氧乙酸在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究進(jìn)展

張帥，潘連德

（上海海洋大學(xué)省部共建水產(chǎn)種質(zhì)資源發(fā)掘與利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 201306）

扼要介紹了過(guò)氧乙酸的理化性質(zhì)和殺菌機(jī)制，在水產(chǎn)養(yǎng)殖中過(guò)氧乙酸的增氧、殺菌、殺蟲(chóng)、抑藻、改善水質(zhì)等作用，以及影響過(guò)氧乙酸在水產(chǎn)養(yǎng)殖中應(yīng)用的一些因素。簡(jiǎn)單了解了過(guò)氧乙酸的制配工藝，以期找到最好的制配方法，來(lái)適應(yīng)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用。

過(guò)氧乙酸；養(yǎng)殖水體；增氧；殺菌；殺蟲(chóng)

1 過(guò)氧乙酸的理化性質(zhì)和殺菌機(jī)制

過(guò)氧乙酸（peracetic acid）又叫過(guò)醋酸，因?yàn)樗菍⒈姿嵫趸纬蛇^(guò)氧基分子故而得名，于1902年首次合成[1]，分子式C2H4O3，分子量是76.0518，是過(guò)氧有機(jī)酸中結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合成容易、相對(duì)穩(wěn)定性較好的高活性、強(qiáng)氧化性有機(jī)酸。過(guò)氧乙酸熔點(diǎn)0.1℃，沸點(diǎn)110℃，密度d4151.226，閃點(diǎn)41℃，折射率nD201.3974，外觀為無(wú)色液體，有強(qiáng)烈刺鼻味，易溶于水、乙醇、乙醚和硫酸[2]。它是一種具有重要用途的廣譜、高效殺菌劑，具有很強(qiáng)的殺菌能力，對(duì)各種微生物，包括細(xì)菌繁殖體、芽孢、霉菌和病毒具有高效和快速殺滅效果，在醫(yī)療、防疫、食品等領(lǐng)域上有廣泛的應(yīng)用[3]。過(guò)氧乙酸在水中的分解反應(yīng)，同時(shí)伴隨著過(guò)氧化氫的反應(yīng)，反應(yīng)式如下：

單原子氧（O）、羥基（OH）和羧基（COO）均具有極強(qiáng)的破壞各種致病菌和霉菌類細(xì)胞膜的能力，并迅速滲透到細(xì)胞膜內(nèi)殺死病原體。主要通過(guò)兩種途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)殺菌作用的：一是菌體蛋白質(zhì)變性、凝固；二是通過(guò)氧化還原反應(yīng)損害酶蛋白的活性基因，抑制酶的活性，或因化學(xué)結(jié)構(gòu)與代謝產(chǎn)物相似，競(jìng)爭(zhēng)或非競(jìng)爭(zhēng)地同酶結(jié)合而抑制酶的活性[4]。

2 過(guò)氧乙酸在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用

2.1 對(duì)養(yǎng)殖水體的增氧作用

養(yǎng)殖水體由于投入品（飼料、藥物等）和水產(chǎn)動(dòng)物的排泄物積累，會(huì)引起水質(zhì)惡化，導(dǎo)致魚(yú)類、蝦和河蟹等缺氧，嚴(yán)重時(shí)會(huì)窒息死亡。溶氧和水質(zhì)惡化已經(jīng)成為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的主要障礙。過(guò)氧乙酸是過(guò)氧化物，分子結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，氧化產(chǎn)生氧氣，從而增加了水中溶解氧的含量，供水生動(dòng)物呼吸，防止因缺氧浮頭或窒息死亡，改善水體有氧環(huán)境下的理化反應(yīng)，又可氧化水中有害物質(zhì)[5]，建立優(yōu)良的養(yǎng)殖水體環(huán)境。

2.2 對(duì)養(yǎng)殖水體的殺菌作用

過(guò)氧乙酸是一種廣譜、高效殺菌劑，殺菌力強(qiáng)、使用方便，且成本較低。過(guò)氧乙酸通過(guò)強(qiáng)氧化作用，可對(duì)細(xì)菌性病害、真菌性病害、病毒等產(chǎn)生較強(qiáng)的殺滅作用。過(guò)氧乙酸殺孢子適應(yīng)范圍更廣，比其他殺菌劑更適應(yīng)低溫[6]。由于過(guò)氧乙酸是一種弱酸，其殺芽孢作用在酸性條件下比在堿性條件下效果更好[7]。這一性質(zhì)已在過(guò)氧化氫和叔丁基過(guò)氧化氫殺孢子試驗(yàn)中得到印證[8-9]，其反應(yīng)后只留下無(wú)毒殘留，可以避免各種交叉感染，提高魚(yú)、蝦、貝類的飼養(yǎng)成活率。

過(guò)氧乙酸是酸性強(qiáng)氧化劑，主要分解或水解生成H2O或進(jìn)一步生成原子氧（O）、活性氧（·OH），在酸性條件下的電極電位很高[10]，殺菌的氧化反應(yīng)可奪取菌體電荷，破壞其結(jié)構(gòu)，主要通過(guò)氧化作用和酸性作用導(dǎo)致微生物死亡，作為高度氧化狀態(tài)的藥劑，通過(guò)氧化作用破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜，進(jìn)而破壞酶系統(tǒng)，酸性作用可直接損傷細(xì)菌。

與H2O2殺菌性能的比較，過(guò)氧乙酸比H2O2更有潛力[11]，低濃度殺菌時(shí)H2O2需要更高的劑量才能達(dá)到過(guò)氧乙酸的效果[2]。過(guò)氧化氫酶作用于過(guò)氧化氫對(duì)過(guò)氧乙酸沒(méi)有影響[12]。這些差異與特定的自由基有關(guān)，對(duì)于H2O2，破壞自由基是羥基自由基OH，對(duì)于過(guò)氧乙酸殺害的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞是RCOO[13]，由于孢子殺死與殺死植物細(xì)胞不同，其他自由基可能參與細(xì)菌芽孢的殺滅作用[14]。研究人員發(fā)現(xiàn)，通過(guò)改變過(guò)氧乙酸和H2O2的比率，使過(guò)氧乙酸負(fù)責(zé)殺菌作用，而不是H2O2來(lái)是負(fù)責(zé)[15]。

2.3 對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物殺蟲(chóng)作用

過(guò)氧乙酸在水產(chǎn)養(yǎng)殖中被應(yīng)用在殺蟲(chóng)上，過(guò)氧乙酸在濃度為6.250mg/L時(shí)，0.5 h能全部殺死小瓜蟲(chóng)幼蟲(chóng)，1.562 mg/L時(shí)，1 h能全部殺死小瓜蟲(chóng)幼蟲(chóng)。過(guò)氧乙酸對(duì)不同發(fā)育時(shí)期的小瓜蟲(chóng)包囊都有一定的殺滅作用，當(dāng)過(guò)氧乙酸的濃度為6.250 mg/L、1.562mg/L時(shí)，剛脫落的包囊的病死率為75.63%、25.60%。脫落10 h的包囊的病死率為65.86%、10.20%。過(guò)氧乙酸在較低濃度內(nèi)對(duì)水產(chǎn)寄生蟲(chóng)有一定的殺滅效果[16]。

Straus and Meinelt[17]過(guò)氧乙酸（40%）和乙酸（25%）配成0.40 mg/L劑量，3 h殺死95%的小瓜蟲(chóng)幼蟲(chóng)。Sudová等人研究，1 mg/L的過(guò)氧乙酸（40%）處理鯉魚(yú)纖毛幼蟲(chóng)，連續(xù)給藥4 d，發(fā)現(xiàn)幼蟲(chóng)的數(shù)量顯著減少[18]。

2.4 對(duì)水體殺藻作用

實(shí)驗(yàn)室中用3 mg/L的過(guò)氧乙酸對(duì)小球藻和藍(lán)綠藻進(jìn)行滅殺，小球藻和藍(lán)綠藻的數(shù)量為105CFU/ mL和103CFU/mL，2 h后藻類數(shù)量為102CFU/mL和102CFU/mL[19]，說(shuō)明過(guò)氧乙酸對(duì)單胞藻有很好的滅殺效果[20]。但過(guò)氧乙酸對(duì)單胞藻和絲狀藻的滅殺并沒(méi)有被應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)際中，而乙酸已經(jīng)被用于治理玄武湖藍(lán)藻水華，乙酸使用量在26.87 g/m3，可以在短時(shí)間內(nèi)滅殺藍(lán)藻[21]。

2.5 降低水體中氨氮作用

國(guó)際水產(chǎn)專家認(rèn)為：對(duì)水產(chǎn)品的污染因素是氨態(tài)氮，它會(huì)對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖中許多生物造成直接毒性[22]。分解氨態(tài)氮是改善水質(zhì)并決定養(yǎng)殖成敗的關(guān)鍵。現(xiàn)實(shí)中除氨氮的一種方法是氯化[23-24]。但作為氯的替代品，過(guò)氧乙酸在降低氨氮方面略遜于氯[25]，考慮到氯的殘留物對(duì)水生生物的傷害，過(guò)氧乙酸的優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)出來(lái)了。過(guò)氧乙酸既能有效地分解水體中的氨態(tài)氮降解亞硝酸鹽等又沒(méi)有毒性殘留，在未來(lái)水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用前景很大。

2.6 降低水中重金屬、有機(jī)物等作用

過(guò)氧乙酸可氧化降解水中的重金屬、有機(jī)質(zhì)及鹵化物等，這是其他魚(yú)病防治藥物無(wú)法比擬的。隨著社會(huì)對(duì)綠色食品的逐步重視，水產(chǎn)業(yè)者和水產(chǎn)品消費(fèi)者對(duì)水中的重金屬、有機(jī)物、鹵化物對(duì)養(yǎng)殖動(dòng)物的不良作用和殘留毒性已越來(lái)越關(guān)注，過(guò)氧乙酸才是生產(chǎn)“綠色水產(chǎn)食品”的最有效途徑。

3 影響過(guò)氧乙酸在水產(chǎn)養(yǎng)殖中作用的因素

3.1 溫度

溫度是諸多因子中最為重要的因素之一，它直接影響水生動(dòng)物機(jī)體的代謝、生長(zhǎng)和存活[26-27]。溫度還可通過(guò)影響溶解氧、鹽度等其他環(huán)境參數(shù)對(duì)水生動(dòng)物間接產(chǎn)生影響[28]。過(guò)氧乙酸本身的分解、反應(yīng)也受溫度的影響。

溫度對(duì)過(guò)氧乙酸在養(yǎng)殖中應(yīng)用的影響，在養(yǎng)殖中隨著溫度的升高殺菌能力逐漸加強(qiáng)，但低濃度也有一定的殺菌效果，且在低濃度下殺菌效果比H2O2強(qiáng)。溫度低至-20℃仍然有顯著的殺菌效果。實(shí)驗(yàn)表明，用0.3%的過(guò)氧乙酸殺枯草芽孢桿菌芽孢，在10℃、0℃、-10℃、-20℃、-30℃時(shí)，所需要的時(shí)間分別為12、60、210、315、378 min。

3.2 酸堿度

由于過(guò)氧乙酸是弱酸性的特性[29]，所以其在酸性條件下效果要比在堿性條件下好。在pH值5~7之間過(guò)氧乙酸的效果最佳，在1 mg/L濃度下，pH值在7~9之間，隨著pH值的增高殺菌效果降低。

pH值和溫度的增高，增加了消毒副產(chǎn)物的生成。但是研究表明，隨著pH值的增高，水中非揮發(fā)性的氯消毒副產(chǎn)物-鹵乙酸（HAAs）減少[30-31]。因此，在水產(chǎn)養(yǎng)殖中用過(guò)氧乙酸時(shí)，確定最佳的pH值范圍是必要的。

3.3 濃度與作用時(shí)間

過(guò)氧乙酸殺菌作用隨著濃度的增加和作用時(shí)間的延長(zhǎng)而加強(qiáng)。高濃度和長(zhǎng)時(shí)間接觸可以提高過(guò)氧乙酸對(duì)細(xì)菌等的去除率。作為氯制劑的代替品，已經(jīng)有人提出單獨(dú)用過(guò)氧乙酸或與一個(gè)短的紫外曝光組合對(duì)一些污水進(jìn)行處理[32-33]。

3.4 有機(jī)物

有機(jī)物能降低過(guò)氧乙酸的殺菌效果，其影響主要與有機(jī)物種類、微生物數(shù)量、溫度等有關(guān)。氨氮（NH3+-N）是一種水中常見(jiàn)的物質(zhì)，分子氨對(duì)許多水生生物有直接毒性。在水中去除氨氮的一種方法是氯化，但其副產(chǎn)品有一定的毒害作用，作為氯的替代方案，過(guò)氧乙酸與氨反應(yīng)也已有針對(duì)性地研究了。

4 小結(jié)

過(guò)氧乙酸作為一種良好氧化劑和廣譜、高效、速效、廉價(jià)的滅菌劑，其增氧、殺菌、對(duì)藻類也有一定的滅殺作用的性能，以及它的環(huán)境安全和食品安全的優(yōu)勢(shì)，今后在水產(chǎn)養(yǎng)殖中應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛。生產(chǎn)商應(yīng)對(duì)其生產(chǎn)工藝和貯存穩(wěn)定性等方面進(jìn)行改進(jìn)，不斷地提升這一產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)水平，應(yīng)盡快研究出更加先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)的新工藝，以適應(yīng)過(guò)氧乙酸在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的新產(chǎn)品和新技術(shù)。

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Research progress of application of peracetic acid in aquaculture

Zhang shuai，Pan Liande
（Key Laboratory of Exploitation and Utilization of Aquatic Genetic Resources，Shanghai Ocean University，Ministry of Education，Shanghai 201306，China）

Briefly introduces the physicochemical properties and bactericidalmechanism of peracetic acid，in aquaculture of peracetic acid oxygen increasing，disinfection，insecticide，can inhibit the growth of algae，improve water quality etc.function，and application effect of peracetic acid in aquaculture factors.A simple understanding of the preparation process of peracetic acid，in order to find the best preparation method，to adapt to the application in aquaculture.

peracetic acid；aquaculture water；oxygenation；sterilization；insecticidal

S949

：A

：1004-2091（2017）01-0007-04

10.3969/j.issn.1004-2091.2017.01.002

2016-03-09）

水產(chǎn)動(dòng)物遺傳育種上海市協(xié)同創(chuàng)新中心（ZF1206）

張帥（1989-），男，碩士研究生，主要從事水產(chǎn)動(dòng)物臨床醫(yī)學(xué)研究.E-mail:592923279@qq.com

潘連德（1960-），男，教授，主要從事水產(chǎn)動(dòng)物健康養(yǎng)殖和醫(yī)學(xué)研究.E-mail：landp@shou.edu.cn