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猪场生物安全中清洁和消毒的理论与实践
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付亚楠 译 唐彩琰 审 罗静如 制表
摘 要：生物安全是确保猪场的猪远离疾病的最重要且最有效的措施，而对猪场及与养猪生产相关的设备进行科学且高效的清洗和消毒是猪群获得高质量生物安全的前提条件之一。影响清洗和消毒效率的因素有许多种，本文从清洗和消毒的流程着手，阐述了该流程的七个重要步骤的重要性和执行要求，最后结合北美猪场和生猪运输运营商的现场经验，就如何选择和使用洗涤剂和消毒剂以及验证清洗和消毒的效果提出了实用方法。
关键词：猪；生物安全；清洁；消毒
众多文献报道，在养猪生产和运输过程中，场所的化学消毒是生物安全的关键组成部分。许多关于化学消毒的研究侧重于实际使用条件对消毒剂功效的影响，如泥土负荷(泥土的数量和类型)、温度、浓度和接触时间。关于清洁和消毒的其他关键条件对消毒效果影响的文章很少，而这些条件最终会对卫生效果(以及猪的生产力指标)的整体质量产生巨大影响。这些条件包括消毒前的适当清洁，以及使操作人员消毒的能力和效率最大化的适当设备和技术。在本文中，我们通过一种新颖的猪场清洁和消毒方法，介绍了过去18个月的现场经验。利用最新的消毒技术，我们挑战关于猪场清洁和消毒的现有公约，这些公约非必要地妨碍了消毒的能力和效率。
1 清洁和消毒的常规流程
养猪生产中的清洁和消毒流程可以概括为七个独立的步骤：
1.1 干洗
干洗是指确保去除泥土和其中的污物(粪便、垫料、饲料和硬壳等)，以减少需要湿洗清洁或消毒步骤的泥土负荷。干洗通常在使用水清洗之前，用铲子和刷子铲去或刮除大颗粒物质。设备和其他组件的拆卸应在此步骤进行，以便为后续步骤作准备。
1.2 用稀释的清洁剂浸泡
用稀释的清洁剂浸泡所有需要清洁的表面，这一步引入具有表面活性的化学试剂有助于通过清洁去除表面污垢。这些试剂还有助于泥土溶解并保持悬浮状态，因此用水冲洗即可轻易将其清除。泡沫洗涤阶段是最有效的时期，因为它可以延长垂直面的接触时间，并易于从视觉上辨别。
1.3 高压清洗
洗涤剂浸泡后用高压水枪清洗，压力为5.17 MPa～12.41 MPa。这可增加洗涤剂预浸泡化学作用的机械作用(和温度，如果使用热水)，从而进一步疏松泥土，使其更有效地去除。
1.4 干燥
建议清洁后再干燥，以免残留的冲洗水稀释消毒剂。
1.5 消毒
应使用浓度适宜的消毒剂减轻重要传染源的传播风险，且最好使用比高压冲洗低一个数量级的压力(0.41 MPa～1.38 MPa)。关键是确保所有表面都经过了浓度适宜的消毒剂的处理。
1.6 干燥
消毒剂通常对动物的皮肤和眼睛有刺激性或腐蚀性，并且在意外摄入残留物的情况下会对动物产生毒性，因此干燥是关键。
1.7 检验
通过结构化的视觉检查和微生物采样检查定期检验清洁和消毒过程，有助于确定需改进的领域和培训不足之处。
2 清洁和消毒的实际操作
我们想知道，操作人员在清洁和消毒过程中是否会出现偷工减料情况。由于人们已充分了解并记录了畜群因感染致病菌而引起疫病暴发或亚临床感染的影响，因此人们形成了很高的消毒意识。然而，如van Heugten等证明的那样，猪感染非传染性抗原(如存在于带有粪便和灰尘的不清洁环境中的抗原)的影响在经济上也很重要。这本身不仅暗示了消毒的重要性，也表明清洁是减少来自泥土、灰尘和粪便中非传染性抗原的有效手段。Cargil和Benhazi的研究表明，与单独消毒相比，对场所进行清洁和消毒，断奶仔猪和育肥猪的平均日增重分别提高了14.4％和8.1％。
根据我们与美国40强大型集约化养猪生产者合作的经验，很少有猪场能完全遵循上述推荐的清洁和消毒流程。大多数安装漏缝地板的猪场没有执行最初的清洁和干洗步骤，他们的理由是地面的漏缝可防止尘土积聚。对于运猪车，干洗步骤应遵循清洁和消毒流程，因为每次运输都会堆积过多的垫料和粪便。用洗涤剂浸泡的情况更少，估计合规率只有40％。许多养猪生产者和运输商都以高压水或大量水冲洗的方法作为清洁和消毒流程的第一步。许多人认为用洗涤剂预浸泡是一个多余的步骤，如果正确执行了强力清洗步骤，则没有必要。
在强力清洗步骤之后，使用消毒剂之前，他们对干燥步骤的遵守率实际上为零。干燥是一个耗时的步骤，此时猪舍、设备和工人都处于闲置状态，因此被普遍认为是效率低下的步骤，且可轻松避免。其结果是消毒剂被喷洒在仍然湿润的表面，在许多情况下，大量的冲洗水会稀释消毒剂，进而影响其功效。自从Chick和Watson发表开创性论文以来，人们普遍接受的是，要想减少指定水平的活性传染源数量，接触时间与消毒剂浓度之间的相关性需由以下类型的指数表达式表示：
式中：η是浓度指数或稀释系数，随消毒剂的类型而变化。
从这个表达式可以清楚地看出，对于特定的消毒剂，浓度指数η越高，稀释效果越好。对于季铵类化合物(一种常用的消毒剂，称为季铵盐)，报道的浓度指数在0.8～2.5。另一种常用的消毒剂戊二醛，浓度指数为1.0。这意味着，在最坏的情况下，对于季铵盐消毒剂，用一池静水稀释至目标浓度的50％，需要近1 h (标签规定为10 min)的接触时间才能确保消毒效果。就戊二醛而言，虽然稀释效果不那么明显，但稀释至目标浓度的50％时仍需要20 min的接触时间，即标签上指定值的2倍。
消毒剂的应用几乎完全是按照消毒剂规定的剂量进行的，通常约为4 m2/L。这一浓度是可以接受的，从其功效来说，只需要确保正在使用的浓度是正确的。根据笔者的经验，几乎没有猪场经理或操作人员正确理解串联化学注入系统的工作方式，因此，猪场使用的消毒剂浓度是不正确的。手动可调式串联进样器的普及以及在固定进样器上错误选择稀释针头也促成了上述问题。考虑到上面提到的关于稀释效果的讨论，这种情况的严重性进一步加剧。第2个明显但尚未解决的问题是，在有限时间的压力以及处在猪舍中不舒适工作环境下，很难目测4 m2/L的应用剂量。
在分娩环境的时间压力下，母猪在环境完全干燥之前需要移动许多次。对时间不那么敏感的操作区域，如分娩舍和育成舍，通常可以花费数小时让环境干燥。在此过程中，那些正在被“烘干”的运猪车会自然干燥，甚至那些还没有被“烘干”的运猪车，会由于行驶过程产生的强制对流，在运输途中变干。然而，由于分娩过程的特殊性，残留消毒剂对动物造成伤害的风险很大。母猪不得不在限位栏中侧卧很长时间。新生仔猪的皮肤非常敏感，同时由于其体重较轻，它们更容易受到口服残留化学物质的侵害。因此，给产房预留适当的消毒时间很关键。
根据笔者的经验，一些猪场和大多数运输运营商会在执行清洁和消毒后进行某种视觉检查，许多以ATP生物发光作为清洁验证技术的尝试都未成功，还有一些选择性地使用反转录聚合酶链式反应来检测地板或设备表面存在的猪流行性腹泻病毒或猪繁殖与呼吸综合征病毒等关键病毒。
3 改进建议和实际操作——现场经验
鉴于上述清洁和消毒实践在该领域中的不足，笔者提出了以下措施，在北美已被越来越多的猪场 和运输运营商采用：
3.1 采用洗涤剂浸泡步骤
洗涤剂的使用提高了操作人员在整个洗涤过程中的工作效率。Hurnick的研究显示，如果使用冷水洗涤，对育肥栏而言，洗涤剂预浸会将整体清洗时间减少46.5％。与单独使用热水压力冲洗相比，即使使用冷水预浸泡和冷水冲洗，清洁猪舍所花费的时间仍可减少30％。这是因为仅通过机械作用(压力)去除污垢比较困难，洗涤剂的去污和乳化作用允许用户能够以连续模式对所选区域进行动力洗涤，而不必经常停下来清除顽固污垢。
此外，正如研究人员在文献中广泛报道的那样，使用洗涤剂可以减少传染源的载量，降幅达99％，并有助于防止生物膜的形成。使用洗涤剂以及在强力清洗中使用热水可以改善清洁效果，也可以减少或消除消毒剂的潜在干扰。泥土对消毒剂活性的抑制作用已被广泛记录和研究。
重要的是在使用洗涤剂预浸和冲洗的过程中采用正确的操作技术，如应遵循起泡再冲洗的技术步骤。从底部向上起泡有助于避免洗涤剂过度使用或浪费，并可确保所有污渍均得到处理，因为如果从顶部起泡沫，洗涤剂往下流淌会使已处理区域与未处理区域的界限变得模糊。清洗时则从顶部向下，利用水从高处向下流的优势减少水的消耗。
如果在洗涤剂预浸泡步骤中使用具有杀菌特性的洗涤剂产品(清洁剂或消毒剂)，则可获得洗涤剂预浸泡的另一个好处。在这种情况下，通过清洁剂-消毒剂产品本身的作用进行额外的消杀可进一步减少传染源。带有标签说明可用作清洁剂或消毒剂的产品，通常适合用作有效的杀菌剂预浸剂。
3.2 在湿表面上使用消毒剂可减轻稀释作用
消毒剂的浓度指数可用来解释稀释对消毒剂的影响。为了尽量减少稀释效果，低浓度指数的消毒剂是首选。表1列出了不同杀菌活性物质的浓度指数。如果冲洗后没有足够的时间进行干燥，最好使用对稀释效果更耐受的消毒剂(例如低浓度指数)。浓度指数小于1.0的过氧化氢消毒剂是首选。
3.3 消毒剂的应用——克服关键失效模式
如上所述，消毒剂的使用方法可能是整个清洁和消毒过程最薄弱的环节。人为判断(和失误)的空间太大，而清洁工人普遍缺乏培训和人员流动率高又加剧了这种情况。但是，在过去18个月中，许多有远见的养猪生产者和运输公司已成功采用以下措施：
(1)采用足够的串联稀释设备。应使用文丘里化学注射器，其配有适当的内部稀释孔针头(这会导致操作人员无法使用)。注射器应由经理或经过专业培训的指定人员进行校准，从而保证其内部稀释孔针头的安装正确。化学消毒剂的使用浓度应可以通过简单的方法测量，首选彩色反应纸条。
(2)使用发泡枪或喷嘴以及可以产生高黏稠泡沫的化学消毒剂。有多种原因可使泡沫消毒剂的使用满足需要。首先，泡沫的比容较液体高，可以用较少的液体分配量获得更有效的覆盖面。其次，泡沫相的密度较低，垂直和倒置于表面时的拖曳力较小，消毒接触时间也就越长。第三，泡沫相本身具有较高的表面活性剂界面浓度，通过胶体科学中描述的单层抗性效应，可降低消毒剂的蒸发速率。这又延长了消毒接触时间。
(3)更直接和直观的好处是泡沫解决方案有明显的视觉提示。从表面覆盖率直观判断，而不是对透明且无泡沫的液体消毒剂(例如当今猪场和拖车消毒中普遍使用的液体消毒剂)的覆盖率的估计，这一转变的好处相当显著。泡沫相提供的更高的覆盖率和更好的覆盖率视觉指示，可使分娩舍和育肥舍的消毒时间分别减少76％和70％，产品浪费减少可使消毒剂使用整体成本分别降低45％和38％，而使用中的稀释度比当今使用的流行消毒剂低。
3.4 选择消毒剂来提高效率
增强消毒剂杀菌效果的一个有力工具是在较高的温度下使用。正如Chick早就证明的那样，杀菌过程遵循目标微生物浓度的一级反应动力学，即：
式中：n是每单位体积的活细胞数，K是动力学常数，t是时间。
鉴于动力学常数K可以用与化学反应相同的Arrhenius型表达式来描述，则不难得出以下用来描述杀菌作用随温度变化的关系式：
式中：t1和t2是消毒至给定水平的时间，T1和T2是对应的温度，Θ是化学杀菌剂依赖常数。
习惯上将Θ表示为Θ10，其值为温度相差10 ℃时，灭菌活性的差异。在这种情况下，醛的变化范围为1.5，脂肪醇的变化范围最大，为50.0。基于过氧化氢和阴离子表面活性剂(如Intervention?)配制的消毒剂的Θ10约为2，也就是说，温度每升高10 ℃，其生物杀灭活性会增加一倍。因此，用30 ℃的水稀释可以将消毒剂的接触时间从5.0 min缩短到2.5 min，而在40 ℃情况下，接触时间可能只需1.0 min。
这也适用于其他消毒剂。例如，季铵盐(Θ10＝3.5)和戊二醛(Θ10＝1.5)混合可能会得到Θ10≈2的混合物。由此引发的问题在于这些化学物质固有的呼吸毒性以及对动物的皮肤和眼睛的腐蚀性，会因温度急剧升高而加重，这与消毒剂加速生物杀灭活性的基本原理相同。因此，在实际操作时，在高温下使用这些化学物质不仅困难，而且非常危险。
提高清洁和消毒过程效率的另一个方面是消毒后的干燥期。上文提到，干燥是为了避免动物接触杀菌性化学制剂，在大多数情况下，这些物质对动物的皮肤、眼睛以及呼吸道有刺激性或腐蚀性和口服毒性。避免因消毒剂干燥而停工的一种方法是使用无毒的消毒剂，特别是被正式分类为对动物的皮肤、眼睛或呼吸道无刺激性或腐蚀性的，且不被认为具有口服毒性的物质。
4 总结
我们在北美许多大型规模化猪场的现场经验表明，猪场在执行清洁和消毒过程中虽然存在许多缺陷，但可以通过注意设备选择和改进培训来轻松纠正。了解和更新与清洁和消毒相关的一些基本概念，有助于负责动物健康或生物安全的人员对清洁和消毒计划进行细微的改进。这些知识与最近可用的新化学技术相结合，可以极大改善工艺流程，降低成本，改善卫生和生产力成果与指标。
参考文献(14篇，略)
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