新型杀菌除味剂和空气净化器对猪舍环境和断奶仔猪健康的影响

时间：2024-05-30

蔡剑锋，陈强强，华卫东，张晓锋，倪一凡，肖丽霞，张金枝*

（1.浙江大学动物科学学院，浙江杭州 310058；2.浙江省农业科学院畜牧兽医研究所，浙江杭州 310021）

在集约化、规模化、工厂化生产方式下，猪舍内饲养密度越来越高，每天产生大量排泄物导致猪舍内空气污染物含量高，不仅影响猪舍内猪只健康，还会对周围环境造成污染。光触媒也叫光催化剂，是一类具有光催化功能的金属半导体材料。光触媒在一定能量的光线照射下，表面会产生空穴（h）和电（e），这些产生的电子空穴对能够与水和氧气发生氧化还原反应，生成羟基自由基等具有强氧化性的物质，这些强氧化性基团能够降解挥发性有机化合物等有害气体，杀灭细菌、病毒等微生物。猪舍中空气污染物浓度高，对空气净化器的净化能力具有较高要求，静电、臭氧、等离子体和光触媒空气净化器在养殖舍已有相关研究，对养殖舍有较好的净化效果。本试验采取新型杀菌除味剂和空气净化器对猪舍环境作用，监测猪舍中主要空气污染物指标，并探究了断奶仔猪在新型杀菌除味剂和空气净化器共同作用的猪舍环境下对其生长性能、血清生化指标、免疫指标和抗氧化指标的影响，以期为实际生产中找到减少猪舍有害气体新方法提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料新型杀菌除味剂和空气净化器由睿致科技有限公司提供（中国香港）。新型杀菌除味剂的除味杀菌机理为：新型杀菌除味剂主要成分为三氧化钨，在光照条件下，材料表面吸附的水和氧气产生大量活性氧，能够破坏细菌和病毒的表面蛋白分子化学键，能够通过对细胞内 DNA 及细胞膜直接损伤和破坏而实现细菌死亡。此外，新型杀菌除味剂具有比表面积大、表面电子能态密度高等特性，容易在带电性的细菌外层附着，产生电势差，进而破坏微生物。

空气净化器工作原理为：空气净化器表面有两层过滤网，过滤网融入了二氧化钛，净化器腔体内有二氧化钛光触媒颗粒镀层陶瓷片，在净化器内紫外灯光照射下，能够对进入净化器腔体内的细菌进行杀灭并对进入的臭气进行分解。

1.2 试验设计与饲养管理试验于2019年10月—2019年11月在浙江省农科院海宁科技牧场的保育猪舍进行，每栋猪舍有8间，每间猪舍一侧为过道，另一侧为墙面，对照组和试验组保育猪舍大小均为11.6 m（长）×6 m（宽）×2.4 m（高），每间保育舍有6栏，每侧各3栏，中间为过道，保育猪舍平面图见图1。选择40日龄左右的长×大二元杂交断奶仔猪216头，仔猪初始平均体重为14.54 kg，公母比2:1，分为2组，每组6个重复，每个重复18头猪。整个试验期间，关闭两间猪舍墙面一侧的大、小排风扇，关闭过道一侧的卷帘、门以及猪舍顶部的通风窗，保证对照猪舍和试验猪舍为封闭环境。预试期5 d，预试期间对照猪舍和试验猪舍温湿度、NH浓度等环境指标相近。在第6天对试验组猪舍的墙壁、地面和栏杆表面喷涂新型杀菌除味剂，空气净化器置于猪舍中央离地面0.5 m高的位置，对猪舍表面喷涂完新型杀菌除味剂后开启。正试期30 d。试验组喷涂新型杀菌除味剂并开启空气净化器后的第2天作为正式试验的第1天。试验期间对照组和试验组均饲喂同一日粮，试验日粮按照 NRC（2012）仔猪营养需要配制，日粮组成及营养成分见表1，试验期间记录下采样时的温湿度。试验期间08:30和16:30各打1次料，保证仔猪自由采食和饮水，每天16:00进行机械刮粪，除不对猪舍进行消毒外，仔猪免疫程序以及其他饲养管理按猪场常规进行。

表1 日粮组成以及营养水平

图1 保育舍平面图和环境因子采样点分布

1.3 猪舍内环境指标的测定试验期间每天13:00开始同时检测对照组猪舍和试验组猪舍中的环境指标，采样点见图1。NH的测量采用纳氏试剂比色法，使用ZR-3500型大气采样仪（青岛众瑞智能仪器股份有限公司），采样高度为1.5 m，流量0.5 L/min，采样时间10 min，重复3次；CO测定使用滴定法，采样高度1.5 m，流量0.3 L/min，采样时间8 min，重复3次；粉尘浓度检测使用LD-5激光粉尘仪（青岛聚创环保仪器设备有限公司），采样高度1.2 m，每个采样点重复3次；气载需氧菌测定使用平板计数法，采样高度1.5 m，每个采样点放置3个营养琼脂培养皿，自然沉降1 min后盖上皿盖，倒置放在37℃恒温培养箱中培养24 h后计数。其中NH、粉尘检测频率为1 d 1次，CO、气载需氧细菌检测频率为2 d 1次。

1.4 生长性能指标测定正试期第1天和第30天上午对仔猪逐头空腹称重并记录重量，记录试验期间每栏仔猪的耗料量，统计腹泻仔猪头数。计算平均日采食量（ADFI）、平均日增重（ADG）、耗料增重比（F/G）和腹泻率。

1.5 血清生化指标、抗氧化指标和免疫指标测定正式试验第30天，从每个重复（栏）中随机取2头仔猪，空腹采集前腔静脉血10 mL于真空促凝管中，3 000 r/min离心10 min，分离血清，分装于2 mL离心管中，于-20℃冰箱中保存待测。用UNICO-UV-2000分光光度计和华东电子DG5033A酶标仪进行血清生化指标、抗氧化指标和免疫指标的测定。生化指标包括总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、球蛋白(GLOB)、碱性磷酸酶（AKP）、尿素氮（BUN）、葡萄糖（GLU）、谷丙转氨酶（ALT）、谷草转氨酶（AST）；血清抗氧化指标包括总抗氧化能力（T-AOC）、丙二醛（MDA）；免疫指标包括免疫球蛋白A（IgA）、免疫球蛋白G（IgG）、免疫球蛋白M（IgM）。检测所需的试剂盒均购于杭州迅捷生物技术有限公司,按试剂盒说明进行测定。

1.6 统计分析用Excel 2016对数据进行初步整理后，NH浓度、CO浓度、粉尘浓度、气载需氧菌浓度使用GraphPad Prism 6.0软件绘制折线图，其中NH浓度、CO浓度、粉尘浓度用平均值±标准差表示，气载需氧菌浓度用平均值表示。对组间的生长性能指标、血清抗氧化指标、抗氧化指标、免疫指标采用SPSS 20.0软件进行独立样本检验进行统计分析，＜0.05表示差异显著，＜0.01表示差异极显著。

2 结果

2.1 猪舍中NH浓度变化从图2可以看出，试验30 d里，对照组NH浓度在2.06～3.35 mg/m范围内波动，试验组在2.14～3.00 mg/m范围内波动。相比于对照组，试验组NH浓度无下降趋势。

图2 对照组和试验组NH3浓度变化

2.2 猪舍中CO浓度变化从图3可以看出，正试期前17 d，对照组CO浓度在0.040%～ 0.073%波动，17 d后缓慢上升；前17 d，试验组CO浓度在0.051%～0.072%波动，17 d后缓慢上升。相比于对照组，试验组CO浓度无下降趋势。

图3 对照组和试验组CO2浓度的变化

2.3 猪舍中粉尘浓度变化从图4可以看出，对照组TSP浓度在0.070～0.312 mg/m波动，试验组TSP浓度在0.076～0.331 mg/m波动。从图5中可以看出，对照组PM10浓度在0.050～0.250 mg/m波动，试验组PM10浓度在0.046～0.270 mg/m波动。图6可以看出，对照组PM2.5浓度在0.024～0.180 mg/m波动，试验组PM2.5浓度在0.036～0.184 mg/m波动。相比于对照组，试验组粉尘浓度（TSP、PM10、PM2.5）无下降趋势。

图4 对照组和试验组TSP浓度的变化

图5 对照组和试验组PM10浓度的变化

图6 对照组和试验组PM2.5浓度的变化

2.4 气载需氧菌浓度变化从图7可以看出，随着试验天数增加，对照组和试验组猪舍空气中气载需氧菌含量均逐渐上升。相比于对照组，试验组气载需氧菌浓度无下降趋势。

图7 对照组和试验组气载需氧菌浓度的变化曲线

2.5 新型杀菌除味剂和空气净化器对断奶仔猪生长性能的影响从表2可以看出，对照组和试验组的ADFI、ADG、F/G和腹泻率差异均不显著。

表2 对照组和试验组断奶仔猪生长性能指标

2.6 新型杀菌除味剂和空气净化器对断奶仔猪血清生化指标和抗氧化指标的影响从表3可以看出，试验组BUN含量显著低于对照组BUN含量，其他血清生化指标差异不显著；抗氧化指标中，试验组和对照组的T-AOC和MDA差异均不显著。

表3 对照组和试验组断奶仔猪血清生化指标和抗氧化指标

2.7 新型杀菌除味剂和空气净化器对断奶仔猪免疫指标的影响从表4可以看出，试验组IgA浓度显著高于对照组，其他免疫指标差异均不显著。

表4 对照组和试验组断奶仔猪免疫指标 μg/mL

3 讨论

3.1 新型杀菌除味剂和空气净化器对猪舍环境的影响NH是一种无色、极易溶于水、具有强刺激性的有害气体，是猪舍中最主要的有害气体，猪体内代谢产生的粪氮和尿氮是猪舍中NH的主要来源。尿液中的氮主要以尿素形式存在，在脲酶催化下快速分解产生NH；粪便中有机氮含量较高，在厌氧条件下被微生物缓慢分解产生NH。长期暴露在NH环境会刺激猪的眼结膜和呼吸道黏膜，对其造成损伤。猪舍中CO主要来源于猪的呼吸作用，在低浓度下对猪无影响；在高浓度CO环境下，猪易精神萎靡，采食量下降，甚至出现呼吸困难。细菌、真菌、病毒等微生物与猪舍内悬浮的小颗粒和小液滴结合可形成微生物气溶胶，悬浮在空气中，通过呼吸道进入猪体内。气溶胶是重要的传染病传播途径，蓝耳病、口蹄疫常见传染性疾病都可以通过气溶胶进行传播。传统的光触媒对可见光响应弱是制约其应用的重要的原因，如大多数二氧化钛光触媒需要被紫外光激活，三氧化钨与多种有机载体结合形成有机氧化钨纳米颗粒，在可见光条件下就可以被激活，并且活性更强。从本试验结果来看，随着试验天数的增加，试验组和对照组猪舍内CO呈上升趋势，可能原因是随着仔猪生长，猪只个体体重增加导致其呼吸量增加，并且试验环境较为密闭，猪舍内换气量不足。试验组和对照组猪舍中气载需氧菌含量呈波动上升的趋势，原因可能是随着仔猪的快速生长，每天排粪量增加，圈栏变脏，容易滋生细菌。对照组和试验组猪舍中粉尘浓度变化趋势基本相同，且变化幅度较大。影响粉尘浓度变化因素很多，猪只采食和运动过程、养殖人员活动、机械送料过程都能影响环境中的粉尘浓度。本试验结果表明采用喷涂新型杀菌除臭剂和空气净化器对猪舍环境中NH、CO、粉尘浓度（TSP、PM10、PM2.5）均无明显影响，原因可能为空气净化器和新型杀菌除味剂的净化效率低于猪舍中空气污染物的产生速度。

3.2 新型杀菌除味剂和空气净化器对断奶仔猪健康的影响空气污染严重的猪舍不仅对猪只个体造成影响，降低生产效率，而且会对养殖人员身心健康造成影响，而良好的猪舍环境能够有效维持猪的健康。徐永明等发现安装新风系统的保育猪舍，NH、CO、粉尘浓度和气载需氧菌浓度均极显著下降，断奶仔猪的心脏和免疫功能得到改善。吴媛媛在母猪舍安装光等离子体空气净化器与紫外灯装置，发现冬季使用净化设备能够降低猪舍中空气污染物含量，试验组母猪IgG含量比对照组高1倍，表明安装净化装置能够提高母猪的免疫功能。本试验中，对照组和试验组断奶仔猪的日增重、日采食量和腹泻率差异均不显著。机体防御体系的抗氧化能力的强弱与健康程度存在着密切联系，对照组和试验组的MDA和T-AOC差异均不显著，表明喷涂新型杀菌除味剂和空气净化器对断奶仔猪抗氧化性能无影响。血清生化指标能够反映猪只个体的营养物质的代谢情况，BUN是动物体重要的代谢产物，能够反映机体内蛋白质解代谢和氨基酸平衡状况。本研究中，试验组断奶仔猪BUN含量显著低于对照组，表明试验组断奶仔猪体内氨基酸沉积量增加，机体蛋白质合成增强，日粮蛋白质氨基酸利用率提高。血清中的IgA具有多种抗体活性，对自身免疫疾病和炎症发挥重要作用。本研究中，试验组IgA含量显著高于对照组，表明试验组仔猪免疫机能增强。由于试验组环境各项指标相比于对照组无下降趋势，试验组断奶仔猪血清中BUN含量下降，IgA含量提高的具体机制还需要进一步研究。仔猪在饲养过程中会舔舐喷涂在栏舍表面的含有三氧化钨的新型杀菌除味剂，从试验结果来看，新型杀菌除味剂和空气净化器对仔猪生长无负面影响。