陳家锃/天津瑞普生物技術股份有限公司
筆者在養豬一線走訪中發現,豬場在非洲豬瘟防控中存在諸多消毒問題,比如要么過度或者無效,究其原因是對消毒作用機理的認知不足。筆者撰寫此文,旨在希望大家盡快走出或避免進入消毒誤區,同時為豬場制定科學消毒程序提供一些參考。
消毒主要分為物理和化學兩種方式。物理消毒指用熱蒸汽、紫外線、過濾和超聲波等物理方式對病原微生物進行殺滅;化學消毒指通過消毒劑與病原體發生化學反應從而殺滅病原微生物。
無論是物理還是化學消毒,其消毒效果都受多重因素影響,任何消毒條件的缺失都有可能進入消毒誤區。化學消毒最為常用和普遍,本篇文章重點論述化學消毒存在的誤區。
化學消毒,消毒劑與病原體需發生化學反應,其反應過程必然受環境溫度、配比濃度、作用時間和溶劑性質等條件影響,這些條件決定了消毒劑的適用范圍。
1.1 從消毒劑作用機理講,有七大因素會影響消毒效果
1.1.1 消毒劑的濃度消毒劑對于適用的病原微生物都有最小殺滅濃度,多種消毒劑是濃度越大殺滅效果越好,但并不是所有的消毒劑都是這樣,有些濃度高了消毒效果反而下降。比如戊二醛或過硫酸氫鉀復合物粉類消毒劑濃度越高消毒效果越好,而福爾馬林和乙醇則不然,甲醛含量為20%時的福爾馬林固定效果最好,乙醇濃度在75%時殺菌效果最好,因為此類消毒劑過高的濃度可導致其緩沖液不能達到最佳的作用條件,反而出現降低作用效果的情況,所以此類消毒劑濃度并不是濃度越高消毒效果越好。
消毒劑的作用機理,決定了每種消毒劑對于適用病原體都存在最適的殺滅濃度,不適的濃度會影響消毒效果。
1.1.2 消毒作用時間無論哪種消毒劑,在有效殺滅濃度下都有最短殺滅時間,消毒作用時間必須等于或大于最短殺滅時間才能達到殺滅病原微生物的目的。比如殺滅非洲豬瘟病毒,哈獸研測得的數據是20ppm 的臭氧水最短殺滅時間是10min;1:800 的復合過硫酸氫鉀溶液最短殺滅時間是30min;1:200 的復方戊二醛苯扎溴銨溶液最短殺滅時間是30min 等。
除了強酸和強堿之外,大多數消毒劑所需的消毒時間是較長的,如酚類、醇類、醛類等都需要30分鐘以上的消毒時間,氧化類、含氯類也需要一定的消毒時間。
消毒劑的作用機理,決定了每種消毒劑對于適用病原體,在其殺滅濃度范圍都有最短殺滅時間,作用時間低于最短殺滅時間是無法殺滅病原體,嚴重影響殺滅效果。
1.1.3 消毒環境溫度每種消毒劑同樣存在最適消毒溫度,低于和高于最適溫度都會影響消毒效果。比如戊二醛,環境溫度低于20℃時消毒效果逐漸下降,這類消毒劑溫度高會提升消毒效果;比如臭氧,環境溫度高于42℃時臭氧會加速分解,氯制劑同樣受環境溫度影響,溫度越高用于殺滅病原體的氯揮發越快,殺毒效果也隨之降低,這類消毒劑溫度升高會降低消毒效果。
消毒劑的作用機理,決定了每種消毒劑的最適作用溫度,消毒環境溫度低于或高于最適溫度時會影響消毒效果。
1.1.4 消毒溶劑的性質消毒最常用的溶劑就是水,而各地稀釋用水的pH 存在一定差異,稀釋用水pH 變化會影響消毒劑的電離度或打破絡合平衡。
pH 偏高的堿性水會打破碘酸平衡,提升氯制劑、復合過硫酸氫鉀、有機酸等酸性的消毒液的pH,導致消毒效果下降;
pH 偏低的酸性水,會降低燒堿、戊二醛(戊二醛最適pH7.5~8.5)類需要堿性環境起消毒作用的消毒劑殺滅效果。
我們需要了解每種消毒劑對溶劑最適pH,特別是最適溶劑pH 范圍比較窄的消毒劑,需要對溶劑進行預處理,進行pH 測試并調配至最適pH。比如稀釋過硫酸氫鉀復合物粉時,需對堿性的消毒稀釋用水過濾堿性顆粒物;當稀釋用水呈酸性時,稀釋泡沫清洗劑或戊二醛時可適當加入碳酸氫鈉調節稀釋用水的pH 值,以達到最佳殺滅條件。而堿性稀釋用水對戊二醛消毒效果影響不大。
1.1.5 有機物的干擾氧化類、氯制劑、醛制劑都會受到有機物(油脂、蛋白等)的干擾,包括常用的過硫酸氫鉀復合粉也會受到干擾。因為有機物會作為底物與此類消毒劑發生反應,從而會使消毒劑效果降低,嚴重者甚至失效。
1.1.6 硬水的影響硬水中含有可溶性固體或過高的鈣、鎂離子等,這些物質可與部分消毒劑的有效成分發生絡合或螯合反應,從而降低了消毒劑的殺滅效果。比如當有機酸遇到來自喀斯特地貌的硬水時,可以生成沉淀并降低殺滅效果。
1.1.7 拮抗作用多種消毒劑之間存在拮抗作用,他們聯用或混合時會降低殺滅效果,最常見的就是堿性和酸性消毒劑之間的拮抗現象。比如在日常消毒操作中,由于沖洗不徹底導致相鄰環節中存在拮抗作用兩種消毒劑發生相互干擾,降低了本環節的消毒效果。因此要重視存在拮抗作用兩個環節之間的沖洗和瀝水操作,以求避免或降低消毒劑之間的拮抗現象出現。

表1 化學類消毒劑的作用機制
消毒劑按消毒譜又可分為低效、中效和高效消毒劑。高效消毒劑是指可殺滅一切病原體的消毒劑;中效消毒劑是指能殺滅分枝桿菌、真菌、病毒和細菌繁殖體等微生物的消毒劑;低效消毒劑是指只能殺滅細菌繁殖體和親脂病毒的消毒劑。其優劣勢見表2。

表2 不同消毒劑的優劣勢分析
由于細菌和病毒主要成分是蛋白和脂質等有機成分,對于有機質敏感的氧化劑類、鹵素類、氯制劑、醛制劑類等消毒劑而言都能起殺滅病毒和細菌的作用,因此上述消毒劑均屬于高效消毒劑。季銨鹽的消毒機理是改變細胞膜的通透性,繼而發生溶胞作用,引起細胞溶解或壞死。因此對細菌更有效,對病毒相對較差,屬于低效消毒劑。
在設計消毒程序時,不僅要考慮滅活病毒,也要殺滅細菌,就需要不同功能的消毒劑聯合使用。
知曉消毒劑作用機理才能對消毒程序進行科學設計,避免造成消毒誤區出現。
2.1 誤區一:以殺滅細菌作為消毒評價指標從表1 可以了解到,季銨鹽類的作用機理是改變細菌外膜的通透性,使細菌失水而死亡。因此季銨鹽、表面活性劑類消毒劑對細菌更高效,但這種作用機制對囊膜病毒的效果較差。由于細菌和病毒是兩類不同的微生物,其殺滅機制也是不同的。在評估消毒劑時以細菌作為底物評價消毒劑的優劣,并不適用于病毒。比如過硫酸氫鉀復合粉殺滅細菌的效力低,當其對比測試的消毒劑中存在季銨鹽類等低效消毒劑成分時,往往會導致消毒劑評價結果失真。
2.2 誤區二:使用不可降解核酸的消毒劑,卻以PCR 檢測作為效果評價標準過氧化物(如過氧乙酸)、含氯消毒劑(如次氯酸、二氧化氯)可與核酸發生氧化還原反應,降解核酸;火堿、堿性的泡沫清洗劑也可以與病毒核酸發生中和作用從而降解核酸。戊二醛、酚制劑等消毒劑只能固定病原體的蛋白,但卻無法降解核酸,反而使用戊二醛后有可能使核酸降解更慢(因為空氣中含有降解核酸的DNA 酶,酶也是蛋白質,醛制劑可以使這些核酸酶失活,從而影響自然環境下核酸降解)。
注:在降解核酸方面,次氯酸的效果優于過硫酸氫鉀復合粉,過硫酸氫鉀復合物粉的效果優于火堿。降解核酸需要時間,上述制劑可以短時間將核酸裂解為小段(此時病毒已經失活),若降解成不能被熒光定量PCR 檢測到的小片段(<100bp)需要幾個小時的時間,一般建議消毒12h 后再進行采樣檢測。
2.3 誤區三:未經充分清洗或無法洗凈情況下混用酸性和堿性消毒劑
在常見的洗消程序中,室內消毒前會用火堿浸潤,然后再用過硫酸氫鉀復合物粉消毒。雖然操作過程有沖洗環節,但實際上滲入墻壁縫隙中的堿水很難被沖洗干凈,當再用酸性的過硫酸氫鉀復合粉消毒時,消毒劑難免在一定程度被堿中和,而沒有發揮應有的消毒作用。這種現象屢見不鮮,解決辦法就是充分沖洗并做pH 類殘留監測,盡量避免或減少酸堿混用等拮抗情況出現。
2.4 誤區四:不去污、不瀝水除了有機酸和堿(堿會受到血清影響,但不受油污影響)外,絕大多數消毒劑都會受到油污的干擾。油脂包裹后的病毒除了能顯著延長病毒的存活時間外,也會讓氧化類消毒劑先與油脂發生氧化還原反應,從而在作用時間內不能殺滅病毒。
不瀝水,除了有可能會導致洗消程序中相鄰環節消毒劑拮抗問題的出現,也會使消毒劑濃度降低,從而降低殺滅效果。瀝水不足,影響最大的是烘干環節(導致烘干時水分蒸發,由于水的熱熔比高,降低了烘干房的升溫速度,從而縮短了達到殺滅溫度的作用時間,導致烘干消毒效果降低或失?。?。
2.5 誤區五:水質差,影響消毒效果堿性水質會影響酸性消毒劑作用外,水中溶解性固體總量(TDS)也會消耗酸性消毒劑的有效成分。比較常見的是,鹽堿地的地下水堿性較高或含鹵素較高時,會影響過硫酸氫鉀復合物粉的效果。戊二醛最適作用pH 是7.5~8.5,用自來水(往往偏酸性)配置戊二醛消毒劑需要測定并調節(加入碳酸氫鈉)pH。
除了水質之外,比較常見的還有作用時間不足,如車體上噴灑戊二醛,在晴天時很快即揮發,達不到30min 的有效作用時間。
2.6 誤區六:不考慮消毒劑的時效性過氧乙酸需要現用現配,火堿也需現用現配,稀釋后長時間存放的火堿會與空氣中的二氧化碳生成碳酸氫鈉,從而失去殺菌能力。
此外過硫酸氫鉀復合物粉,也不是稀釋后馬上就能使用的。遇水后過硫酸氫鉀復合物粉會發生鏈式循環反應,室溫下需要至少10min 后,才能發揮其消毒作用。
2.7 誤區七:不關注消毒劑的有效濃度及其殘留無論用漂白粉處理水源還是用含氯類消毒劑處理蔬菜,都需要使水中的有效氯含量少于1ppm 后,才能飲用或食用,否則會引起豬只和人員的消化道問題,建議豬場購買余氯計,測定每種程序的消毒劑殘留的安全周期。
臭氧消毒需要達到20ppm 后才有效,建議豬場購買臭氧濃度儀測定熏蒸間的最低點臭氧濃度(往往最高處是臭氧濃度最低點)。由于臭氧密度大,加裝風扇和加濕器有利于臭氧進行物品的表面消毒。
3.1 堿性消毒劑(火堿、生石灰和泡沫清洗劑)適用于室外消毒,不適用于豬舍內部消毒堿類物質用于室外消毒有幾大優點:(1)廣譜,不僅對病毒和細菌都有效,對芽孢和寄生蟲卵也有效;(2)殺毒迅速,幾分鐘內可殺滅非洲豬瘟病毒;(3)受溫度影響較小。火堿不適用于室內消毒的原因為:(1)強腐蝕性,對電子元器件也有很大的腐蝕;(2)可能造成酸堿混用;(3)清洗不干凈時,對豬可能會產生嚴重灼傷。
3.2 復方戊二醛可用于豬舍內空舍消毒,但不適用室外消毒復方戊二醛結合了季銨鹽和戊二醛的優勢,季銨鹽的正電子會聚集到病原體表面,改變病原體的通透性,從而使戊二醛更快地固定病原體內膜中的蛋白,效果更佳。復方戊二醛室內消毒的優勢在于:(1)室內溫度條件相對可控,利于發揮消毒作用;(2)對細菌和病毒均有效;(3)腐蝕性小,有利于保護舍內設備尤其是電子元器件;(4)性價比高。
3.3 過硫酸氫鉀復合物粉+有機酸可用于緊急情況下的帶豬消毒過硫酸氫鉀復合物粉+有機酸對于豬的影響相對較小,并且二者都是酸性物質,無拮抗作用,受有機物干擾小,可用于帶豬消毒和舍內除塵。此外,過硫酸氫鉀復合物粉和機酸同樣適用于對蔬菜和豬場水線的消毒。
3.4 物品可用臭氧熏蒸或放置處理對于進場物資用臭氧熏蒸是可靠的消毒方式,臭氧具有強氧化作用,在濕度>60%時,臭氧濃度達到20ppm 時并維持1h,對空間內的物品具有廣泛、并可靠的消殺效果,可用于物資的表面消毒和個人物品的全方位消毒。
物品在室溫下放置5d,病毒可自然失活(數據源自2015年文獻《Survival of African Swine Fever Virus in Excretions from Pigs Experimentally Infected with the Georgia 2007/1 Isolate》,翻譯內容見表3)。對于不便于徹底消毒的物品如飼料可建設恒溫的儲存室,經放置后物資的風險也可大大降低。

表3 非洲豬瘟病毒的存活時間
通過查閱非洲豬瘟相關文獻,非洲豬瘟病毒并沒有我們想象的那么可怕,比如說在21℃時糞便和尿液中的病毒,不經過任何消毒措施病毒可以在5.1d 內完全失活。因此,在掌握非洲豬瘟病原學特性的基礎上,我們不但需要熟知消毒劑的作用機理,也需要關注環境溫度、配比濃度、作用時間、稀釋用水等作用條件對消毒劑消毒效果的影響,如此才能做好生物安全、防控好非洲豬瘟。
專家點評:在養豬一線生產中,多數豬場經常將生物安全和消毒混為一談,認為生物安全就是消毒,消毒就是在做生物安全,究其原因還是防控認知出了問題!
非洲豬瘟防控,我們不但需要提高認知,明確消毒與生物安全的辯證關系,更要熟知消毒劑正確使用方法,唯有如此才有可能獲得防控成功。
雖然消毒只是生物安全系統防控的一個點,但是在生物安全防控中承擔著畫龍點睛的作用,其操作是否科學和規范,直接影響著防控結果走向。
在非洲豬瘟防控中,由于病毒看不見、摸不著,多數豬場消毒又缺乏操作標準和驗證方法,導致消毒劑使用存在過度或無效等種種誤操作情況,嚴重影響了豬場的非洲豬瘟防控。