豬場生物安全中清潔和消毒的理論與實踐

付亞楠

摘? 要：生物安全是確保豬場的豬遠離疾病的最重要且最有效的措施，而對豬場及與養豬生產相關的設備進行科學且高效的清洗和消毒是豬群獲得高質量生物安全的前提條件之一。影響清洗和消毒效率的因素有許多種，本文從清洗和消毒的流程著手，闡述了該流程的七個重要步驟的重要性和執行要求，最后結合北美豬場和生豬運輸運營商的現場經驗，就如何選擇和使用洗滌劑和消毒劑以及驗證清洗和消毒的效果提出了實用方法。

關鍵詞：豬;生物安全;清潔;消毒

中圖分類號：S815 文獻標志碼：C 文章編號：1001-0769（2021）05-0014-05

眾多文獻報道，在養豬生產和運輸過程中，場所的化學消毒是生物安全的關鍵組成部分。許多關于化學消毒的研究側重于實際使用條件對消毒劑功效的影響，如泥土負荷（泥土的數量和類型）、溫度、濃度和接觸時間。關于清潔和消毒的其他關鍵條件對消毒效果影響的文章很少，而這些條件最終會對衛生效果（以及豬的生產力指標）的整體質量產生巨大影響。這些條件包括消毒前的適當清潔，以及使操作人員消毒的能力和效率最大化的適當設備和技術。在本文中，我們通過一種新穎的豬場清潔和消毒方法，介紹了過去18個月的現場經驗。利用最新的消毒技術，我們挑戰關于豬場清潔和消毒的現有公約，這些公約非必要地妨礙了消毒的能力和效率。

1? 清潔和消毒的常規流程

養豬生產中的清潔和消毒流程可以概括為七個獨立的步驟：

1.1 干洗

干洗是指確保去除泥土和其中的污物（糞便、墊料、飼料和硬殼等），以減少需要濕洗清潔或消毒步驟的泥土負荷。干洗通常在使用水清洗之前，用鏟子和刷子鏟去或刮除大顆粒物質。設備和其他組件的拆卸應在此步驟進行，以便為后續步驟作準備。

1.2 用稀釋的清潔劑浸泡

用稀釋的清潔劑浸泡所有需要清潔的表面，這一步引入具有表面活性的化學試劑有助于通過清潔去除表面污垢。這些試劑還有助于泥土溶解并保持懸浮狀態，因此用水沖洗即可輕易將其清除。泡沫洗滌階段是最有效的時期，因為它可以延長垂直面的接觸時間，并易于從視覺上辨別。

1.3 高壓清洗

洗滌劑浸泡后用高壓水槍清洗，壓力為5.17 MPa～12.41 MPa。這可增加洗滌劑預浸泡化學作用的機械作用（和溫度，如果使用熱水），從而進一步疏松泥土，使其更有效地去除。

1.4 干燥

建議清潔后再干燥，以免殘留的沖洗水稀釋消毒劑。

1.5 消毒

應使用濃度適宜的消毒劑減輕重要傳染源的傳播風險，且最好使用比高壓沖洗低一個數量級的壓力（0.41 MPa～1.38 MPa）。關鍵是確保所有表面都經過了濃度適宜的消毒劑的處理。

1.6 干燥

消毒劑通常對動物的皮膚和眼睛有刺激性或腐蝕性，并且在意外攝入殘留物的情況下會對動物產生毒性，因此干燥是關鍵。

1.7 檢驗

通過結構化的視覺檢查和微生物采樣檢查定期檢驗清潔和消毒過程，有助于確定需改進的領域和培訓不足之處。

2? 清潔和消毒的實際操作

我們想知道，操作人員在清潔和消毒過程中是否會出現偷工減料情況。由于人們已充分了解并記錄了畜群因感染致病菌而引起疫病暴發或亞臨床感染的影響，因此人們形成了很高的消毒意識。然而，如van Heugten等證明的那樣，豬感染非傳染性抗原（如存在于帶有糞便和灰塵的不清潔環境中的抗原）的影響在經濟上也很重要。這本身不僅暗示了消毒的重要性，也表明清潔是減少來自泥土、灰塵和糞便中非傳染性抗原的有效手段。Cargil和Benhazi的研究表明，與單獨消毒相比，對場所進行清潔和消毒，斷奶仔豬和育肥豬的平均日增重分別提高了14.4%和8.1%。

根據我們與美國40強大型集約化養豬生產者合作的經驗，很少有豬場能完全遵循上述推薦的清潔和消毒流程。大多數安裝漏縫地板的豬場沒有執行最初的清潔和干洗步驟，他們的理由是地面的漏縫可防止塵土積聚。對于運豬車，干洗步驟應遵循清潔和消毒流程，因為每次運輸都會堆積過多的墊料和糞便。用洗滌劑浸泡的情況更少，估計合規率只有40%。許多養豬生產者和運輸商都以高壓水或大量水沖洗的方法作為清潔和消毒流程的第一步。許多人認為用洗滌劑預浸泡是一個多余的步驟，如果正確執行了強力清洗步驟，則沒有必要。

在強力清洗步驟之后，使用消毒劑之前，他們對干燥步驟的遵守率實際上為零。干燥是一個耗時的步驟，此時豬舍、設備和工人都處于閑置狀態，因此被普遍認為是效率低下的步驟，且可輕松避免。其結果是消毒劑被噴灑在仍然濕潤的表面，在許多情況下，大量的沖洗水會稀釋消毒劑，進而影響其功效。自從Chick和Watson發表開創性論文以來，人們普遍接受的是，要想減少指定水平的活性傳染源數量，接觸時間與消毒劑濃度之間的相關性需由以下類型的指數表達式表示：

式中：η是濃度指數或稀釋系數，隨消毒劑的類型而變化。

從這個表達式可以清楚地看出，對于特定的消毒劑，濃度指數η越高，稀釋效果越好。對于季銨類化合物（一種常用的消毒劑，稱為季銨鹽），報道的濃度指數在0.8～2.5。另一種常用的消毒劑戊二醛，濃度指數為1.0。這意味著，在最壞的情況下，對于季銨鹽消毒劑，用一池靜水稀釋至目標濃度的50%，需要近1 h （標簽規定為10 min）的接觸時間才能確保消毒效果。就戊二醛而言，雖然稀釋效果不那么明顯，但稀釋至目標濃度的50%時仍需要20 min的接觸時間，即標簽上指定值的2倍。

消毒劑的應用幾乎完全是按照消毒劑規定的劑量進行的，通常約為4 m2/L。這一濃度是可以接受的，從其功效來說，只需要確保正在使用的濃度是正確的。根據筆者的經驗，幾乎沒有豬場經理或操作人員正確理解串聯化學注入系統的工作方式，因此，豬場使用的消毒劑濃度是不正確的。手動可調式串聯進樣器的普及以及在固定進樣器上錯誤選擇稀釋針頭也促成了上述問題。考慮到上面提到的關于稀釋效果的討論，這種情況的嚴重性進一步加劇。第2個明顯但尚未解決的問題是，在有限時間的壓力以及處在豬舍中不舒適工作環境下，很難目測4 m2/L的應用劑量。

在分娩環境的時間壓力下，母豬在環境完全干燥之前需要移動許多次。對時間不那么敏感的操作區域，如分娩舍和育成舍，通常可以花費數小時讓環境干燥。在此過程中，那些正在被“烘干”的運豬車會自然干燥，甚至那些還沒有被“烘干”的運豬車，會由于行駛過程產生的強制對流，在運輸途中變干。然而，由于分娩過程的特殊性，殘留消毒劑對動物造成傷害的風險很大。母豬不得不在限位欄中側臥很長時間。新生仔豬的皮膚非常敏感，同時由于其體重較輕，它們更容易受到口服殘留化學物質的侵害。因此，給產房預留適當的消毒時間很關鍵。

根據筆者的經驗，一些豬場和大多數運輸運營商會在執行清潔和消毒后進行某種視覺檢查，許多以ATP生物發光作為清潔驗證技術的嘗試都未成功，還有一些選擇性地使用反轉錄聚合酶鏈式反應來檢測地板或設備表面存在的豬流行性腹瀉病毒或豬繁殖與呼吸綜合征病毒等關鍵病毒。

3? 改進建議和實際操作——現場經驗

鑒于上述清潔和消毒實踐在該領域中的不足，筆者提出了以下措施，在北美已被越來越多的豬場 和運輸運營商采用：

3.1 采用洗滌劑浸泡步驟

洗滌劑的使用提高了操作人員在整個洗滌過程中的工作效率。Hurnick的研究顯示，如果使用冷水洗滌，對育肥欄而言，洗滌劑預浸會將整體清洗時間減少46.5%。與單獨使用熱水壓力沖洗相比，即使使用冷水預浸泡和冷水沖洗，清潔豬舍所花費的時間仍可減少30%。這是因為僅通過機械作用（壓力）去除污垢比較困難，洗滌劑的去污和乳化作用允許用戶能夠以連續模式對所選區域進行動力洗滌，而不必經常停下來清除頑固污垢。

此外，正如研究人員在文獻中廣泛報道的那樣，使用洗滌劑可以減少傳染源的載量，降幅達99%，并有助于防止生物膜的形成。使用洗滌劑以及在強力清洗中使用熱水可以改善清潔效果，也可以減少或消除消毒劑的潛在干擾。泥土對消毒劑活性的抑制作用已被廣泛記錄和研究。

重要的是在使用洗滌劑預浸和沖洗的過程中采用正確的操作技術，如應遵循起泡再沖洗的技術步驟。從底部向上起泡有助于避免洗滌劑過度使用或浪費，并可確保所有污漬均得到處理，因為如果從頂部起泡沫，洗滌劑往下流淌會使已處理區域與未處理區域的界限變得模糊。清洗時則從頂部向下，利用水從高處向下流的優勢減少水的消耗。

如果在洗滌劑預浸泡步驟中使用具有殺菌特性的洗滌劑產品（清潔劑或消毒劑），則可獲得洗滌劑預浸泡的另一個好處。在這種情況下，通過清潔劑-消毒劑產品本身的作用進行額外的消殺可進一步減少傳染源。帶有標簽說明可用作清潔劑或消毒劑的產品，通常適合用作有效的殺菌劑預浸劑。

3.2 在濕表面上使用消毒劑可減輕稀釋作用

消毒劑的濃度指數可用來解釋稀釋對消毒劑的影響。為了盡量減少稀釋效果，低濃度指數的消毒劑是首選。表1列出了不同殺菌活性物質的濃度指數。如果沖洗后沒有足夠的時間進行干燥，最好使用對稀釋效果更耐受的消毒劑（例如低濃度指數）。濃度指數小于1.0的過氧化氫消毒劑是首選。

3.3 消毒劑的應用——克服關鍵失效模式

如上所述，消毒劑的使用方法可能是整個清潔和消毒過程最薄弱的環節。人為判斷（和失誤）的空間太大，而清潔工人普遍缺乏培訓和人員流動率高又加劇了這種情況。但是，在過去18個月中，許多有遠見的養豬生產者和運輸公司已成功采用以下措施：

（1）采用足夠的串聯稀釋設備。應使用文丘里化學注射器，其配有適當的內部稀釋孔針頭（這會導致操作人員無法使用）。注射器應由經理或經過專業培訓的指定人員進行校準，從而保證其內部稀釋孔針頭的安裝正確。化學消毒劑的使用濃度應可以通過簡單的方法測量，首選彩色反應紙條。

（2）使用發泡槍或噴嘴以及可以產生高黏稠泡沫的化學消毒劑。有多種原因可使泡沫消毒劑的使用滿足需要。首先，泡沫的比容較液體高，可以用較少的液體分配量獲得更有效的覆蓋面。其次，泡沫相的密度較低，垂直和倒置于表面時的拖曳力較小，消毒接觸時間也就越長。第三，泡沫相本身具有較高的表面活性劑界面濃度，通過膠體科學中描述的單層抗性效應，可降低消毒劑的蒸發速率。這又延長了消毒接觸時間。

（3）更直接和直觀的好處是泡沫解決方案有明顯的視覺提示。從表面覆蓋率直觀判斷，而不是對透明且無泡沫的液體消毒劑（例如當今豬場和拖車消毒中普遍使用的液體消毒劑）的覆蓋率的估計，這一轉變的好處相當顯著。泡沫相提供的更高的覆蓋率和更好的覆蓋率視覺指示，可使分娩舍和育肥舍的消毒時間分別減少76%和70%，產品浪費減少可使消毒劑使用整體成本分別降低45%和38%，而使用中的稀釋度比當今使用的流行消毒劑低。

3.4 選擇消毒劑來提高效率

增強消毒劑殺菌效果的一個有力工具是在較高的溫度下使用。正如Chick早就證明的那樣，殺菌過程遵循目標微生物濃度的一級反應動力學，即：

式中：n是每單位體積的活細胞數，K是動力學常數，t是時間。

鑒于動力學常數K可以用與化學反應相同的Arrhenius型表達式來描述，則不難得出以下用來描述殺菌作用隨溫度變化的關系式：

式中：t1和t2是消毒至給定水平的時間，T1和T2是對應的溫度，Θ是化學殺菌劑依賴常數。

習慣上將Θ表示為Θ10，其值為溫度相差10 ℃時，滅菌活性的差異。在這種情況下，醛的變化范圍為1.5，脂肪醇的變化范圍最大，為50.0。基于過氧化氫和陰離子表面活性劑（如Intervention?）配制的消毒劑的Θ10約為2，也就是說，溫度每升高10 ℃，其生物殺滅活性會增加一倍。因此，用30 ℃的水稀釋可以將消毒劑的接觸時間從5.0 min縮短到2.5 min，而在40 ℃情況下，接觸時間可能只需1.0 min。

這也適用于其他消毒劑。例如，季銨鹽（Θ10=3.5）和戊二醛（Θ10=1.5）混合可能會得到Θ10≈2的混合物。由此引發的問題在于這些化學物質固有的呼吸毒性以及對動物的皮膚和眼睛的腐蝕性，會因溫度急劇升高而加重，這與消毒劑加速生物殺滅活性的基本原理相同。因此，在實際操作時，在高溫下使用這些化學物質不僅困難，而且非常危險。

提高清潔和消毒過程效率的另一個方面是消毒后的干燥期。上文提到，干燥是為了避免動物接觸殺菌性化學制劑，在大多數情況下，這些物質對動物的皮膚、眼睛以及呼吸道有刺激性或腐蝕性和口服毒性。避免因消毒劑干燥而停工的一種方法是使用無毒的消毒劑，特別是被正式分類為對動物的皮膚、眼睛或呼吸道無刺激性或腐蝕性的，且不被認為具有口服毒性的物質。

4? 總結

我們在北美許多大型規模化豬場的現場經驗表明，豬場在執行清潔和消毒過程中雖然存在許多缺陷，但可以通過注意設備選擇和改進培訓來輕松糾正。了解和更新與清潔和消毒相關的一些基本概念，有助于負責動物健康或生物安全的人員對清潔和消毒計劃進行細微的改進。這些知識與最近可用的新化學技術相結合，可以極大改善工藝流程，降低成本，改善衛生和生產力成果與指標。

參考文獻（14篇，略）

原題名：Theory and practice of cleaning and disinfection in swine biosecurity （英文）

原作者：Ramirez J A