非電解微酸性次氯酸水裝備及消毒劑在奶牛場整體消毒的應用與展望

文/刁春文 劉長軍 丁嵐峰

（1江蘇神力特生物科技股份有限公司；2黑龍江省牡丹江市農業農村局；3 黑龍江民族職業學院）

1976年John首次發現人體天然免疫系統中會產生次氯酸[1]，1979年Thomas[2]證實次氯酸可以造成肽鍵斷裂和細胞膜巰基被氧化，具有使細菌蛋白質變性、使酶滅活的作用，次氯酸在機體內呈微酸性，是白細胞釋放的殺滅病原微生物的，具有保護機體健康作用的物質。2002年6月，日本[3]修正了相關文件，以食品安全委員會提案作為食品添加劑進行應用；2017年美國FDA[4]重新修訂了2008年的有關次氯酸應用條款，以FDA批準食品通知1811號開始應用。1994年我國開始涉足微酸性次氯酸消毒領域的研究，2002年衛生部[5]頒布《消毒技術規范》，以酸性氧化電位水的名稱列入餐飲具、瓜果蔬菜和物品表面等的消毒應用。近10 年來，微酸性次氯酸水作為含氯消毒劑開始在奶牛場，如奶罐清洗、環境消毒、蹄浴、乳房藥浴等方面進行應用，因其綠色環保、生物安全、無毒副作用、可帶畜消毒、應用范圍廣、費用低廉，受到廣大畜牧業同仁的關注。

1 微酸性次氯酸水裝備及消毒劑概述

非電解微酸性次氯酸水以英文縮略語“CELA水”作為產品簡稱，源于Clean Economy Life Antisepsis，寓意“潔凈、安全、健康的生活”。CELA水專利裝備生成的非電解微酸性次氯酸水消毒劑，由次氯酸分子與六環微小分子水組成。目前，次氯酸水消毒劑的生成方式主要分為電解法（EP）和非電解法（NEP）2 種[6]。NEP是采用噴射流式相界面反應技術而生成的非電解微酸性次氯酸水（EAHAW）消毒劑，細分為橫流噴射鏈式反應工藝法和混合反應工藝法。其中，以橫流噴射鏈式反應工藝法生成的EAHAW消毒劑（CELA水）在含氯消毒劑中消毒效果最好。EP生成的次氯酸水消毒劑又稱酸性電解水（AEW），細分為強酸性（StAEW）、弱酸性（WeAEW）和微酸性電解水（SlAEW）3 種，其主要成分是次氯酸分子，但有效氯濃度、pH值不穩定。電解法次氯酸水消毒劑一直未得到統一命名，曾有“酸性電位水”“氧化電位水”“強酸性電解水”“微酸性電解水”等多種名稱。

1.1 CELA 水裝備技術原理

1.1.1 CELA水發生器原理

CELA水裝備[7]根據核化學鏈式反應的理論和爆發式水分子與次氯酸分子瞬間結合，形成比較穩定的次氯酸水小分子團，并依托物聯網智能管理系統和pH值調控系統，研發出的新一代無毒副作用、生態友好型的CELA水裝備（發生器），具有安全性好、受熱穩定、殺菌速度快、消毒范圍廣、滅病毒效率高、無腐蝕性和劣化性、保存期長和環保、除臭等優點。CELA水生成的噴射流式相界面反應技術，與電解法、合成法截然不同，從原水處理到CELA水的生成都達到了極高的精細度與精密度。

1.1.2 CELA水消毒原理

CELA水的消毒原理[1，2，8]仍然沿用日本Fukuzaki教授2006年在《Biocontrol Science》的研究解釋，即細胞膜表面帶有負電荷，次氯酸根（ClO-）也帶負電荷，不能輕易進入細胞內部，而次氯酸（HClO）是中性小分子，可以穿透細胞膜，進入細胞內部，并與其內部的DNA和線粒體發生反應，使其死亡而達到殺菌的作用。這在一定程度上解釋了同等有效氯的情況下，次氯酸（HClO）的殺菌能力比次氯酸鈉（NaClO）好的原因。同時，次氯酸在殺菌、殺病毒過程中，不僅可作用于細胞壁、病毒外殼，而且因次氯酸分子小，不帶電荷，還可滲透入菌（病毒）體內，與菌（病毒）體蛋白質、核酸和酶等發生氧化反應，破壞其磷酸脫氫酶，使糖代謝失調而致其死亡，從而殺死病原微生物。

1.2 CELA 水裝備及消毒劑的特性

1.2.1 CELA水發生器的特性

CELA水發生器[7]及其消毒劑具有較大的優勢特性，其核心是采用噴射流式相界面反應的橫流噴射鏈式反應工藝技術，生成目前穩定的次氯酸分子水。該發生器具有以下特點：一是即時生產。采用流體控制技術，可現場即時生產CELA水，相當于把消毒液生產廠搬到養殖場。二是一機多用。可將動物飲水消毒、養殖器具消毒和噴霧消毒一體化，并可應用于糞污除臭、去氨、環保、清潔環境等。三是濃度可調。采用計算機IOT遠程監控，消毒液濃度可調，噴霧噴淋時間、次數可調。一般生物膜或飲水消毒濃度≤5 mg/L，噴霧消毒濃度≤50 mg/L，器具噴淋消毒濃度≤100 mg/L，以及殺滅烈性傳染性病毒濃度100～200 mg/L等。四是產能可調。裝備（成套設備）產能0.75～10.00 t/h，揚程40 m，可根據養殖場的實際情況設計控制產能。五是殺菌、滅病毒廣泛。可迅速殺滅細菌、病毒，控制人獸共患病，特別對非洲豬瘟、高致病性禽流感、口蹄疫[9]、布氏桿菌病、大腸桿菌、沙門氏菌、霉菌等有效。六是技術標準先進。要求pH值為6.20±0.05～6.80±0.05；最高有效氯成分≤200 mg/L；供電要求為220 V，50 Hz；最大功率為4 500 W；自來水或井水；進水壓力要求為0.1～0.3 Mpa；進水流量≥1 500 L/h；主機重量為300 kg；使用環境為室內，溫度≥5 ℃。七是消毒劑無腐蝕性。CELA水pH值呈中性，對現代化設備無任何腐蝕性，并克服了氯氣的有毒性和易爆性，克服NaClO的不穩定性和腐蝕性和常規氯消毒劑的異味性。

1.2.2 CELA水與含氯消毒劑的比較

CELA水消毒劑屬于環境友好、生物安全型消毒劑，從穩定性、理化性質、安全性、適用范圍、應用方式、使用濃度、消毒效果等方面與混合法EAHAWAEW以及常用含氯消毒劑之間進行比較，優勢明顯，結果見表1。

目前，CELA水消毒劑經過急性毒性、遺傳毒性、細胞毒性、刺激性以及敏感性等多項認證檢測，得到了醫藥衛生、食品保健、畜牧獸醫等部門的安全認定，可廣泛應用于食品加工、醫療保育、公共機關、農業養殖、餐飲業等領域。因此，綜合比較，CELA水＞混合法EAHAW消毒劑＞AEW消毒劑＞NaClO消毒劑＞含氯類消毒劑。

早在1948年，Fair等[10]證實，SlAEW消毒劑優于NaClO消毒劑，殺菌能力是NaClO的80～100 倍，主要是因為不帶電荷的HClO分子能穿透微生物細胞和孢子壁，而帶電荷的次氯酸陰離子不能穿透細胞壁的緣故。賴發偉等[11]發現，SlAEW作為殺菌劑的效力是同等摩爾比NaClO的80～100 倍。陳為民等[12]進一步證明，采用2 mg/L的SlAEW與三氯異氰尿酸、次氯酸鈉及二氧化氯進行定量殺菌試驗，在1 min內的殺菌效果相當于含40 mg/L有效氯的三氯異氰尿酸或次氯酸鈉及含30 mg/L有效氯的二氧化氯的效果。牛會平等[13]用60 mg/L的SlAEW，經35 倍稀釋后對大腸桿菌的殺滅率達到100%，而稀釋了16 倍的AEW的殺滅率僅達到了59%；同樣，稀釋了45 倍后對金黃色葡萄球菌的殺滅率為100%，而稀釋了11 倍的AEW的殺滅率只能達到60%，SlAEW優于AEW。Disinpower產品報告[14]指出，15mg/LSlAEW與60 mg/LAEW的殺菌速率相同。由此推斷，EAHAW50 mg/L濃度相當于200 mg/LAEW的殺菌速率。

表1 CELA水消毒劑與常用含氯消毒劑比較

2 CELA水裝備及其消毒劑在奶牛場的應用

2.1 奶牛場環境、物體消毒

2.1.1 CELA水消毒濃度低、速率快、滅菌譜廣

次氯酸屬于弱酸性強氧化劑，動物機體內的次氯酸是中性粒細胞和單核細胞產生的殺滅毒性強、豐度高的氧化劑，來源于中性粒細胞的髓過氧化物酶與過氧化氫作用下的氯離子氧化反應。顧崢嶸等[8]證實，中性粒細胞的次氯酸產量非常可觀，1.0×106個中性粒細胞產生2×10-7moL，足以在幾毫秒內殺滅1.5 億個大腸桿菌。同時證實，低濃度次氯酸水無細胞毒性。Wang等[15]采用受試細菌1.0×106CFU/mL的接種量，次氯酸濃度0.1～2.8 μg/mL，在MBC值時檢測微生物的殺菌速率，大多數微生物在2 min內被殺死（＞99.99%），僅釀膿性鏈球菌需要10 min被殺滅，AEW快速殺菌效果極其顯著，結果見表2。

國內試驗證實，SlAEW消毒速率快、滅菌譜廣。趙斌秀等[16]采用65 mg/LSlAEW懸滴，對脊髓灰質炎病毒5 min、脊髓灰質炎病毒3 min、甲型流感病毒和皰疹病毒1 min，滅活對數值均達到4.0以上。張學輝等[17]用54 mg/LSlAEW懸滴，對枯草桿菌黑色變種芽孢作用15 min，殺滅率為100%；在有機物干擾下作用60 min，殺滅率僅為99.65%。對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌作用30 s，殺滅率均達到100%；加入30 g/L小牛血清白蛋白作用12 min，平均殺滅率分別為95.06%和99.90%。趙嘉宇等[18]使用51.4 mg/LSlAEW對耐甲氧西林金黃色葡萄球菌作用30 s，金黃色葡萄球菌作用30 s，銅綠假單胞菌作用60 s，殺菌效果分別為99.9%、99.92%和99.97%；對念珠菌作用4 min，殺滅率達到了99.9%。馬玲等[19]用44.25 mg/L電解酸性次氯酸水，采取菌懸液、流動浸泡、載體定量的方式，對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、枯草桿菌黑色變種芽孢、白色念珠菌等殺滅效果基本相同。近年來檢測證實[9，19]，EAHAW對高致病禽流感、非洲豬瘟、口蹄疫、新冠肺炎、薩斯、乙肝、埃博拉病毒等均有較強的殺滅消毒作用。

2.1.2 CELA水裝備適應于奶牛場環境、物體消毒

SlAEW屬于環境友好型消毒劑，對環境無污染，對人和動物無害，生態安全[20]。CELA水裝備及其消毒劑便于奶牛場的地面噴灑、廄舍噴霧、工具清洗消毒，消毒劑隨機生產，節省人力，能實現奶牛場產業管理升級與現代化消毒，符合奶牛場理想消毒劑的選擇條件。采用50 mg/L的CELA水消毒劑，對飼養人員、帶牛環境、生產區設施進行清潔、噴霧消毒，2～3 次/天、3～5 min/次；可按飼養習慣對奶牛榨乳通道清潔時噴灑、沖洗消毒，并可對糞便除臭、降氨。同時，采用100 mg/L的CELA水消毒劑，通過門衛通道、消毒池對進入人員、車輛等開展消毒；經常性地使用50 mg/L的CELA水消毒劑，對生活區環境噴霧、人員洗手消毒，預防人獸共患病。奶牛場的環境、物體消毒對保證食品安全，提高奶牛業經濟效益有著極其重要的作用和價值。

表2 室溫下AEW對不同病原體的殺滅時間

2.2 奶牛場奶罐清洗、蹄浴、乳房藥浴消毒

2.2.1 擠奶罐清洗消毒

奶牛場擠奶系統的熱堿、熱酸循環沖洗是原位清洗（CIP）的關鍵步驟，長期使用會腐蝕擠奶系統，廢水處理困難，對環境污染危害大。劉羽等[21]采用62 mg/LSlA E W和堿性電解水（NaHO）、水溫37.8 ℃，對擠奶系統比較“溫水--堿性電解水--微酸性次氯酸水”沖洗模式與常規“溫水--堿性清洗劑（0.5%NaHO+NaClO）--酸性清洗劑（0.5%H2SO4+H3PO4）--溫水”沖洗模式，通過ATP酶熒光檢測清除微生物的效果，認為SlAEW清洗模式最佳，成本費用比以往降低25%以上，并可節水14%。陸筑鳳等[22]采用AEW對200 L啤酒發酵罐按“回收沖洗10 min--冷堿水（2%NaHO）清洗10 min--冷酸水（1.5%H2SO4）清洗10 min--酸性次氯酸水清洗2 min”啤酒罐CIP清洗模式，檢驗乳酸菌、野生酵母菌、醋酸桿菌、有害菌消毒狀況，結果顯示，8～10 mg/L的AEW消毒效果最好，有效氯在啤酒罐中的半衰期60 h，實驗室培養無雜菌生長，彌補了以往啤酒罐消毒劑殘留、毒害的不足，具備啤酒消毒劑的良好條件和應用價值。刁春文等[23]采用雙排式18位擠奶設備，分別用10 mg/L、50 mg/L的EAHAW消毒劑，替代原位清洗（CIP）的熱堿、熱酸清洗步驟，僅把步驟中的溫水沖洗改為溫熱水（40～50 ℃）沖洗8～10 min，結果顯示，3組間清洗效果基本相同，組間差異不顯著；微生物檢測有效氯50 mg/L組好于有效氯10 mg/L組的趨勢，交奶檢測的微生物指標、體細胞數優于原位清洗（CIP）的熱堿、熱酸清洗模式；EAHAW成本費用降低了30%～40%。

2.2.2 蹄浴與乳房藥浴消毒

蹄病發病非常普遍[24，25]，尤其是集約化程度高的奶牛場發病率更高，奶牛蹄病是造成牧場經濟損失的大病之一。蹄病主要包括蹄趾皮炎、趾間皮炎、腐蹄病、蹄跟糜爛等，多與細菌、真菌、病毒有關；也包括與感染性無關的白線病、蹄底潰瘍、蹄裂、蹄葉炎等[26]。通常1 頭奶牛在1 個泌乳周期內產奶量降低約360 kg，而且也會使產犢間隔相應延長，即從產犢到受孕的時間間隔增加14～40 天，也使得淘汰風險增加了3 倍，平均每個蹄病患牛造成的成本損失867～2 776 元。蹄病中發病率44.43%的奶牛患有蹄趾皮炎，由螺旋體引發，常伴發腐蹄病[24，25]。為此，建議采用50 mg/L的CELA水進行奶牛蹄浴，對預防奶牛蹄病至關重要，如若蹄浴效果做好，即會轉化為蹄趾皮炎的初始階段而逐漸治愈[26]。

西川晃豊等[27]采用2.5%的硫酸銅酸性電解水溶液殺滅大腸桿菌的效果，比同濃度的硫酸銅溶液效果好。患有蹄趾皮炎的奶牛5 個月發病率為1.5%～3.9%，比使用5.0%硫酸銅溶液4 個月的效果好，發病率減少了50%。刁春文等[28]采用100 mg/L、150 mg/LEAHAW消毒劑進行蹄浴，均達到了同樣的預防蹄病的效果。蹄浴液隨著蹄浴時間、頭數及有機物污染程度的增加，有效氯濃度逐漸下降，第4 h下降了70%，第6 h仍能保持5 mg/L以上的濃度，蹄病發病率同比減少了3%。建議采用50 mg/L的流動性EAHAE，可以取得更好效果。

關 文 怡 等[29]采 用6 0 m g/LAEW，對奶牛乳頭藥浴的殺菌效果強，殺菌率為96.74%，與5%聚維酮碘消毒液的殺菌率（95.38%）相當；使用有效氯30 mg/L的AEW與5%聚維酮碘消毒液，對擠奶員雙手殺菌率均達95%以上，這與荒井威吉等[30]報道結果基本一致。南松劍等[31]采用20 mg/L的AEW對擠奶杯進行浸泡、消毒，消毒效果顯著。對擠奶員手進行清洗，使用毛巾進行浸泡、消毒，分別使用1 min、5 min，效果分別達到93.94%和97.07%，高于相同有效氯濃度的次氯酸鈉溶液。呂桂芬等[32]用30 mg/L、60 mg/L SlAEW，分別加入體積百分比3%和10%的甘油中，結果顯示，2 h有效氯含量分別損失了43%和57%，6 h有效氯含量均損失90%。SlAEW由pH值6.5，在2 h內下降至約0.5，2～6 h下降至pH值3.5，隨后緩慢下降保持不變。配置不同濃度的乳房藥浴液和常用乳頭藥浴劑5%聚維酮碘的殺菌效果，達到或超過對照組和聚維酮碘組，與傳統碘制劑相比具有安全、無殘留、環保等優點，加入甘油后具有保護乳頭的作用。

2.3 抗奶牛熱應激的噴淋消毒

奶牛熱應激對各生產階段均有不利的影響，尤以高產奶牛最甚[33～35]。我國每年7月、8月、9月（南方可提前至5月）是奶牛熱應激高發季節，可導致產奶量大幅下降，乳脂、乳蛋白含量降低，免疫力、繁殖性能下降，甚至可影響犢牛健康及奶牛以后幾個產次，可繼發奶牛瘤胃酸中毒和蹄葉炎，給奶牛場造成嚴重的經濟損失。除通風、降溫外最好的方法是噴淋，每天從早8～24時共噴淋7～8 次，每次間隔2 h，每次噴1 min，停4 min，6 個循環為1 次，最佳部位是頸上部[36]。采用CELA水在奶牛舍環境噴霧消毒的同時，使用10 mg/L的CELA水噴淋預防奶牛熱應激，可獲得一舉多得的效果。不但可以預防奶牛結節性皮膚病，還可以預防奶牛皮膚瘙癢癥，通過殺滅金黃色葡萄球菌等微生物作用或通過其抗炎作用（減少組胺、LTB4、IL-2的活性），減少瘙癢。

3 CELA水裝備及其消毒劑的整體應用展望

CELA水可以更好地提升奶牛場生物安全、產品質量安全、公共衛生防疫安全，共筑人獸共患傳染病的鐵臂屏障，強化構建消毒手段與措施。

CELA水裝備及消毒劑發展迅速，相對于電解法的強酸性電解水、微酸性電解水等，在裝備上具有運輸方便、智能化管控、消毒范圍廣、無殘留等生物安全的優勢，可以直接用于奶牛場消毒、防控疫病，也可應用在蹄浴、乳房藥浴、擠奶設備清洗、奶牛熱應激治療等。更有意義的是，CELA水消毒劑在治療犢牛腹瀉、奶牛子宮內膜炎等方面尚有許多應研究開發之處。有充分的理由相信，采用CELA水裝備及其消毒劑，開展奶牛場全方位整體消毒，實現“現場即時生產消毒劑，飲水、噴霧、噴灑一機多用，消毒劑濃度按應用可調，單位時間產能可控，物聯網遠程安全監控”的現代化運行模式，可獲得比較高的生態效益、經濟效益和社會效益。C