消毒剂的抗病毒研究进展

祁梦南，孙 元，仇华吉

（中国农业科学院哈尔滨兽医研究所 兽医生物技术国家重点实验室，哈尔滨 150069）

病毒是一类颗粒微小、结构简单、可繁殖的非细胞型微生物。常见的猪病毒性疾病有猪瘟、非洲猪瘟、猪伪狂犬病、猪流行性腹泻以及猪繁殖与呼吸障碍征等，这些猪病毒性传染病发病急、蔓延快，危害大，严重影响猪只健康以及农业经济发展。因此，为了防控这些发病迅速且死亡率高的猪病，一方面是进行疫苗免疫，另一方面是采取严格的生物安全措施。尤其是2018年8月我国非洲猪瘟的暴发，给我国养猪业造成了沉重打击[1-2]。由于尚无商品化疫苗，对于非洲猪瘟的防控主要靠检疫、扑杀以及生物安全措施，其中最基础的消毒环节便也成为养殖过程中的重中之重。消毒是指用化学或物理的方法将病原微生物杀死，使其达到无公害、无法传播的要求。常见的消毒方法包括：化学消毒、物理消毒（紫外线、高温、超声波、电离辐射等）和生物消毒（发酵产热产酸或噬菌体法）这三大类，由于物理消毒和生物消毒只在某些特殊的场合使用，在很大程度上受限，所以化学消毒越来越受重视[3]。在规模化养殖生产中，正确使用化学消毒剂至关重要，而许多养殖户对常用消毒剂了解不深，经常错用、滥用，从而影响了畜牧业生产发展。因此如何恰当地选择消毒剂并合理利用对于有效抵御病毒感染至关重要。本文对猪场常用消毒剂的作用机理、使用方法以及适用范围等进行总结归纳，以期对我国消毒剂在猪场中的规范使用提供参考。

1 猪场常用化学消毒剂的分类

猪场使用消毒剂应以“高效、安全、稳定、经济、方便”为宗旨[4]。由于病毒种类繁多，突变速度快，消毒剂对不同病毒消毒效果大有不同。养殖者应根据消毒剂的特性选择合适的消毒剂。按化学性质的不同，目前养殖场常用化学消毒剂主要分为酚类、醛类、醇类、酸类、碱类、季铵盐类、卤素类以及过氧化物类这几大类。

1.1 酚类酚类消毒剂在酸性条件下性质稳定，且不受有机物干扰，能较好地发挥消毒作用。目前市场常用的酚类消毒剂被证明对病毒有效，在pH<4和>11时可以灭活ASFV[5]。英国皮尔布赖特研究所[6]研究发现，由邻苯基苯酚和对氯间甲酚两种同类消毒成分组成的酚类消毒剂，即使在1∶800的稀释比例下，对ASFV仍然有效。

1.2 醛类最早用于消毒的醛类化合物是甲醛。甲醛能够有效杀灭病毒，且对细菌、芽孢、霉菌等均有效，但甲醛刺激性强，对皮肤黏膜有强烈的刺激作用，长时间接触会导致机体受损，甚至诱发癌变，已经很少使用。戊二醛作为一种潜在的杀病毒剂，可用于杀灭ASFV，它通常用于塑料等非金属物品的消毒。有研究表明，戊二醛对H3N2亚型猪流感病毒的杀灭效果显著，且其杀灭病原的能力受有机物影响小[7]。但戊二醛同样具有毒副作用，是一种潜在的致癌物，因此为应确保消毒过程中的安全，需要监测戊二醛的暴露情况。此外，戊二醛发挥消毒作用时间偏长，且受温度影响显著。冷红英等[8]研究了戊二醛对消化内镜的消毒效果，发现戊二醛的杀菌速度最慢。

1.3 醇类醇类消毒剂对病毒和细菌均有杀灭作用。醇类消毒剂通过破坏蛋白质的结构，从而导致病毒丧失活性。甲醇、乙醇及异丙醇等均是醇类消毒剂，其中乙醇较甲醇具有更强的杀灭病毒效果。80%的乙醇除了能够在30 s内有效杀灭鼠诺如病毒、腺病毒等无囊膜病毒，还能有效杀灭部分有囊膜病毒[9]。乙醇溶液的最佳杀菌浓度为70%～75%。武昌俊等[10]研究了乙醇、碘伏、三氯生这三种消毒剂对常见细菌的杀灭效果，结果表明，乙醇的杀菌谱较宽，对革兰氏阳性菌、阴性菌和真菌均有效。由于醇类消毒剂易挥发，其浓度受温度影响较大，所以应尽量做到现配现用。

1.4 酸类市场上主要的酸类消毒剂是有机酸类消毒剂，由于其强稳定性、消毒快速以及表面粘着能力强等性质，被广泛用来对流行病进行控制消毒。ASFV耐pH值范围相对较高，当pH值低于3.4时，该病毒的实际存活时间相对较短，因此可以选择酸类消毒剂对其进行灭活。目前市场上的酸类消毒剂种类繁多，但是许多单一或复配有机酸的降低酸度效果不佳，难以有效杀灭病毒。优质的有机酸不仅可以杀灭病毒，还具有营养价值和免疫调节作用。廖荣斌等[11]研究表明，0.1%的发酵有机酸能够有效杀灭ASFV，且能完全保障猪只的安全。河海健等[12]用现制的副猪嗜血杆菌悬液进行不同消毒剂的消毒效果试验，结果表明，主要成分为高沸点煤焦油和有机酸的复合型消毒剂消毒效果最佳。

1.5 碱类氢氧化钠的消毒效果极佳，对病毒、细菌、芽孢均有很强的杀灭作用，但其腐蚀性强，故仅用于炭疽杆菌芽孢的杀灭[4]。氢氧化钠能有效灭活脂质包裹的病毒，如人类免疫缺陷病毒和伪狂犬病病毒[13]。氢氧化钙作为强碱类消毒剂，已被证明可以降低泥浆和废水处理过程中的病毒水平。有研究表明，热处理或添加碱性化学品，如氢氧化钠或氢氧化钙能有效灭活泥浆中的ASFV[14]。此外，温度对ASFV的化学灭活有影响，在22℃时强碱类消毒剂的灭活效果高于4℃[15]。

1.6 卤素类卤素类消毒剂包括含氯消毒剂和含碘消毒剂等。含氯消毒剂对病毒具有较强的杀灭作用，因其杀菌谱广、作用迅速且价格低廉而被广泛使用。次氯酸盐是最常用的氯消毒剂，主要有次氯酸钠和次氯酸钙两种形式。次氯酸盐具有广谱的抗菌活性，且残留毒性相对较低。pH对次氯酸和次氯酸根离子之间的平衡有明显的影响，酸性的条件有利于次氯酸的形成，能够达到较好的消毒目的[16]。氯对噬菌体f2裸RNA的灭活速率与完整噬菌体相同，而f2衣壳蛋白仍能吸附在宿主上[17]。由此可见，次氯酸盐可以通过氧化磷酸化破坏蛋白质的活性。因此次氯酸盐是世界动物卫生组织合作中心和美国国际动物生物制品合作研究所推荐的痘病毒消毒剂之一，有痘病毒相关研究已证实了次氯酸钠在杀灭有囊膜病毒方面的有效性[18]。由于次氯酸盐长时间储存后会失效，因此在使用前必须检查其活性。主要的含碘消毒剂有碘伏、碘液、碘酊等。其中聚维酮碘是元素碘与聚乙烯吡咯烷酮结合形成的一种疏松复合物，其毒性低，对皮肤黏膜无刺激，主要用于皮肤的消毒。口服碘制剂是采用纳米级高聚络合技术工艺生产的高聚络合碘，该消毒剂不同于其他碘类消毒剂，它更稳定，且对细胞和黏膜组织无刺激、无损伤，可以确保口服碘制剂不会损伤动物的口腔、鼻腔、消化道及呼吸道黏膜。本团队有研究表明，口服碘制剂可高效杀灭ASFV，且对细胞无影响（数据未发表）。王炜红等[19]研究了消毒剂在有机物干扰条件下对脊髓灰质炎病毒的灭活效果，结果表明有机物浓度越高，碘类消毒剂对病毒的灭活效果越低。猪场中存在的病毒均为有机质包裹下的病毒，因此用碘类消毒剂消毒时应根据实际情况适当调整消毒剂浓度以及消毒时间。

1.7 季铵盐类季铵盐类消毒剂是一种阳离子表面活性剂，此类消毒剂不仅对皮肤和组织无刺激性，而且还能对表面进行消毒。缺点就是受有机物、温度和pH影响较大。常用的季铵盐类消毒剂有苯扎溴铵、苯扎氯铵等。苯扎溴铵性状稳定，能杀灭多种病毒。王晶等[20]发现，苯扎溴铵-大蒜素复方消毒剂对新城疫病毒有较强的杀灭作用，该复方消毒剂植物消毒剂相结合，为新型环保复方消毒剂的开发奠定了基础。

1.8 过氧化物类常用的过氧化物类消毒剂主要有过氧乙酸和过氧化氢等。目前针对非洲猪瘟的消毒剂之中，过氧乙酸对环境污染小，且能够在低温条件下杀灭病原。此外，这种化学消毒剂与其他市场上常用消毒剂不同的是它的腐蚀性不大[21]。冷红英等[17]研究表明，过氧乙酸能快速杀灭模拟管腔内壁上的微生物，且对医用金属材质腐蚀低。本团队研究表明，过硫酸氢钾复合物粉和臭氧水均对ASFV具有良好的灭活效果，浓度为1000 mg/L的过硫酸氢钾复合粉溶液可高效灭活ASFV，10～20 mg/L臭氧水可使ASFV的病毒滴度降低3log10，因此，这两种消毒剂可作为猪场防控非洲猪瘟的有效消毒剂[22]。

1.9 不同消毒剂比较目前猪场常用化学消毒剂有酚类、醛类、醇类、酸类、碱类、季铵盐类、卤素类以及过氧化物类等，如何恰当地选择消毒剂并合理利用对于有效抵御病毒感染至关重要。表1对这几类常用消毒剂进行了比较分析，以期为今后猪场消毒剂的选择提供参考。

表1 猪场常用消毒剂比较分析Table 1 Comparative analysis of common disinfectants used in pig farms

2 常用消毒剂的杀毒机理

了解化学消毒剂的杀毒机理对防控病毒性传染病至关重要，但国内外对这方面的研究比较滞后。由于微生物个体极其微小但结构复杂，要确切了解消毒剂对它们的作用机理的难度不低。相对于细菌，病毒的结构相对简单，消毒剂杀灭病毒主要就是破坏病毒囊膜、蛋白质或者核酸。

2.1 消毒剂对病毒囊膜的作用病毒囊膜含有脂质成份，因此有囊膜病毒对消毒剂的敏感性可能取决于病毒是否具有亲脂性。亲脂性消毒剂并不能有效灭活无囊膜病毒，脂膜病毒对脂溶性消毒剂如邻苯基苯酚、阳离子表面活性剂（QAC）、异丙醇以及乙醚和氯仿等敏感[23]。有研究表明，有脂质囊膜的病毒比无脂质囊膜的病毒对碘更为敏感，推测其表面蛋白很有可能是其作用靶点[24]。

2.2 消毒剂对蛋白质的作用病毒的衣壳蛋白一直是研究病毒消杀机理的一个热点。消毒剂与病毒衣壳蛋白的作用方式与强度取决于消毒剂和病毒的种类。醛类消毒剂主要通过醛基对病毒衣壳蛋白的巯基、羟基、羧基等的烷基化，引起蛋白质凝固，从而使病毒灭活[25]。过氧化物类消毒剂作为一种氧化剂，通过氧化蛋白质使病毒灭活[26]。复合有机酸溶于水后，其羧基端具有亲脂性，羟基端与生物膜相似相溶，渗透能力强，突破病原体的生物膜后能释放H+并水解核酸或蛋白，快速杀灭病原体[27]。碱、醇和酚类等有机溶剂可以使多肽链的折叠方式发生扰乱，造成蛋白质变性，从而杀灭病原微生物[28]。臭氧与半胱氨酸残基、色氨酸残基、蛋氨酸残基作用后直接破坏蛋白质，并使RNA受损[29]。牛登云等[30]研究表明，伪狂犬病病毒对戊二醛、过硫酸氢钾复合粉和氢氧化钠均敏感。虽然大多数化学消毒剂对有囊膜病毒几乎都有效，但季铵盐类、双氯苯双胍己烷、戊二醛对裸病毒的杀灭效果都不甚理想。总体而言，有囊膜病毒比无囊膜病毒对消毒剂更敏感些。

2.3 消毒剂对核酸的作用病毒能够抵抗外界不利环境而存活很长时间是由于病毒囊膜及衣壳对核酸有保护作用。PCR检测结果可反映消毒剂对病毒核酸的影响。通过对戊二醛和其他醛类消毒剂蛋白质-DNA交联的能力的检测发现，具有交联能力的丙烯醛、戊二醛和甲醛会抑制噬菌体在猿猴病毒40（SV40）中DNA合成。Taylor等[31]发现，用次氯酸盐对1型脊髓灰质炎病毒进行消毒时，其RNA被氯降解成碎片，从而使其失去感染能力[31]。此外，还有研究表明，有效氯浓度为1000 mg/L以上的含氯消毒剂30 s内能够完全破坏新冠病毒的RNA[32]。Fuzawa等[33]研究游离氯对轮状病毒的杀灭机制时，发现游离氯通过破坏病毒衣壳，从而渗透到病毒粒子内部破坏病毒RNA。

3 常用消毒剂的使用方法

3.1 喷雾用喷雾器将消毒剂产生气雾弥散在空间，进行环境和物品表面的消毒称为喷雾消毒。0.1%～0.5%的过氧乙酸溶液可对车辆用具、畜禽栏舍、地面、墙壁及饲料槽等进行喷雾消毒，消毒人员在喷雾时应穿戴好防护用品，避免过氧乙酸的强腐蚀性和刺激性伤害眼睛、皮肤及黏膜等[4]。

3.2 浸泡浸泡法是将物品浸没在消毒液内，以此达到消毒灭菌目的，该方法适用于杀菌谱广、腐蚀性弱的水溶性消毒剂。工作人员的工作服等可用200倍比稀释的过硫酸氢钾复合物浸泡处理[34]。

3.3 擦拭擦拭法是用消毒剂擦拭物品表面，从而达到消毒灭菌目的，适用于易溶于水、穿透性强的消毒剂。有研究发现，使用季铵盐湿巾擦拭物体表面能够很好的杀灭细菌，而仅用清水湿巾擦拭无效[35]。

3.4 熏蒸熏蒸法是通过加热的方式使消毒液汽化来消毒灭菌，适用于不能蒸、煮、浸泡的物品或空气消毒等。加热3%～5%的过氧乙酸溶液，并按2～3 mL/m3的剂量对猪舍内空气熏蒸消毒，可以达到很好的效果[4]。

4 常用消毒剂的选择

4.1 环境消毒环境消毒常用碱类、季铵盐类及过氧化物类消毒剂等。通常使用3%～5%的氢氧化钠水溶液或20%的氢氧化钙对被炭疽杆菌污染的场所进行消毒[4]。400倍稀释的过氧乙酸或过氧化氢不仅可以对地面、圈舍墙壁喷洒消毒，还能进行带猪喷雾消毒[26]。此外，次氯酸钙、2%～5%的甲醛溶液以及0.2%的溴化二甲基二癸基烃铵水溶液均可用于畜舍地面及墙壁消毒[4]。

4.2 器械消毒器械主要采用擦拭或浸泡的方式。苯扎溴铵对器械无腐蚀性，可用0.1%的苯扎溴铵溶液对这类器械进行浸泡消毒。而耐腐蚀的物品可用0.1%～0.2%的过氧乙酸溶液浸泡处理2～120 min即可[4]。注射器、体温计和某些外科手术器械的消毒通常使用乙醇。

4.3 水源消毒饮水系统是容易被忽视的疾病传播的重要源头之一，因此猪场应选择合适的消毒剂对水源进行消毒。次氯酸钙具有杀菌、除臭作用，每升饮水中加入0.3～1.5 g即可[4]。此外，还可用1000倍稀释后的过硫酸氢钾复合物消毒，每周1次即可[34]。

4.4 体表消毒常用于体表消毒的消毒剂有乙醇、苯扎溴铵、碘类消毒剂等。0.5%～1%的苯扎溴铵溶液可用于皮肤黏膜的消毒[4]。

5 消毒剂灭活病毒效果评价方法

合理使用高效的消毒剂可以有效控制养殖场的环境卫生、保证家畜的健康、避免经济上的损失，因此，对消毒剂的消毒效果评价至关重要。目前在实验室中常用的评价病毒消毒效果的方法主要有分子生物学评价法和细胞培养评价法。

5.1 分子生物学评价法核酸是病毒的重要组成成分，因此用分子生物学方法来检测消毒剂对病毒核酸的影响是较常用的手段之一。ASFV DNA的拷贝水平是非洲猪瘟临床疗效评价的一个重要指标。实时荧光定量PCR（quantitative real-time PCR,qPCR）作为当前临床上有效检测ASFV DNA的手段，在消毒剂对ASFV杀灭效果的评估中也发挥着重要作用。用qPCR方法检测氯对水中诺如病毒的消毒效果研究发现，随着氯浓度的增加，诺如病毒基因拷贝数相应降低[36]。虽然qPCR技术快捷高效且特异性强，但检测环境受到污染则容易出现假阳性。Suarez等[37]发现，用季铵盐类和酚类消毒剂处理禽流感病毒后，qPCR法仍能检测到病毒核酸，尽管不能从病毒中分离出该病毒。

酶联免疫吸附（enzyme-linked immunosorbnent assay,ELISA）是通过检测病毒蛋白来评价消毒剂杀毒效果的一种可靠方法，这为消毒剂实验室效果评估拓宽了途径。但ELISA方法测定也容易造成结果的假阳性或假阴性。三氯异氰尿酸消毒剂则会对ELISA的显色造成影响，而且其颜色变化与酶催化显色相似[38]。

5.2 细胞培养评价法细胞培养评价方法是采用体外培养的方式，来测定消毒剂对病毒活性的影响，是一种传统的评价手段。Keswick等[39]早在1985年就用恒河猴肾细胞来评价氯消毒剂对诺如病毒在饮用水中的消毒效果。目前细胞培养评价方法的研究日益增多，但是该方法耗时较长，灵敏度较低。

想要做到客观评价消毒剂对病毒杀灭效果，应该先明确消毒剂的作用机理，才能有针对性地选择合适的检测方法。只有了解不同评价方法的优点和缺点，才能扬长避短，根据实际情况来调整实验策略。细胞培养评价法通过测定消毒剂杀灭病毒后的病毒滴度来评估消毒剂的效果，qPCR法则是检测基因拷贝数来评价消毒剂。ASFV作为有囊膜的DNA病毒，部分消毒剂仅能破坏其囊膜，并不能完全降解其核酸，若只用qPCR法对消毒剂杀灭ASFV的效果进行评估，结果可能并不准确，因此我们应该结合细胞培养评价法和qPCR法来综合评价。

6 结语与展望

猪病毒性传染病严重危害猪只健康，其中非洲猪瘟是一种结构复杂的出血性病毒传染病，且目前尚无商品化疫苗。因此严格合理的生物安全体系的建立刻不容缓。消毒是控制感染的一项重要环节，可有效阻断病原微生物的传播。安全高效消毒剂的使用可以帮助减少病原传染的概率，从而增加养殖获益。

目前猪场常用的消毒剂主要有酚类、醛类、醇类、酸类、碱类、卤化物类、过氧化氯类以及季铵盐类等。酚类消毒剂对细菌消毒效果好且对金属无腐蚀性，但有毒性，可能会造成环境污染。醛类消毒剂对细菌病毒均有效果，但其毒副作用明显。过氧化物类消毒剂作用速度快，无污染，且不受温度的影响，在各类消毒剂中更占优势。碱类消毒剂具有强腐蚀性，因此一般只用于被炭疽杆菌污染的场所。季铵盐类和碘化物类消毒剂安全性高，但这两类消毒剂受有机物影响较大。养猪场常用的消毒剂种类繁多，各类消毒剂均有其优缺点。此外，影响消毒剂效果的因素较多，主要包括消毒剂浓度、消毒作用时间、环境温度、有机物干扰及酸碱度等[40]。因此，根据不同种类消毒剂的特性，建议猪场对圈舍、车辆、设备以及人员采用不同的消毒措施。碱类消毒剂可用于被炭疽杆菌污染的场所，由于其具有强腐蚀性，因此通常使用3%～5%的氢氧化钠水溶液或20%的石灰乳进行空舍的喷雾消毒，消毒人员应做好防护措施。碱类、醛类等消毒剂受温度、pH等的影响较大，因此车辆可用0.1%～0.5%的过氧乙酸溶液进行喷雾消毒。猪场的设备可用1%的次氯酸钠进行擦拭消毒。用于人员的消毒剂需无害无刺激性，因此建议猪场使用75%的酒精进行喷洒或擦拭消毒，养殖场工作人员的水鞋、工作服等可用过硫酸氢钾复合物按1∶200倍稀释后浸泡处理。

虽然目前使用的消毒剂能有效的杀灭病原微生物，得到防控疫情的效果，但是许多消毒剂性质不稳定，有腐蚀性或刺激性，对人、动物会造成伤害，同时也会污染环境。因此建议猪场选用1～2种消毒剂即可。随着疫情的蔓延，养殖场对各类新型的高效无污染消毒剂的需求也在不断提升，因此，在合理的选择适合的消毒剂，做好消毒剂配伍使用的同时，我们也需要研发绿色无污染且安全高效的新型消毒剂，为我国开展对病毒性传染病的综合防控提供支持。