二溴海因在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用及其毒理效應(yīng)研究進展

孫 博，鄭 堯，陳家長，* (.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)無錫漁業(yè)學(xué)院，江蘇無錫408;.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心，中國水

產(chǎn)科學(xué)研究院內(nèi)陸漁業(yè)生態(tài)環(huán)境和資源重點開放實驗室，江蘇無錫214081)

從2005年國家貫徹實施新修訂的《獸藥管理條例》到農(nóng)業(yè)部印發(fā)《2014年農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全專項整治方案》，人們對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全越來越重視。我國是水產(chǎn)大國，水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中化學(xué)投入品的使用是水產(chǎn)品質(zhì)量安全的重要源頭，化學(xué)投入品的好壞及科學(xué)使用直接影響了水產(chǎn)品質(zhì)量安全。因此，水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中化學(xué)投入品的應(yīng)用及毒理效應(yīng)已引起廣大的重視。

隨著養(yǎng)殖密度的提高和水域環(huán)境的不斷惡化，魚體致病的幾率顯著增加，容易被細菌、病毒和寄生蟲侵襲而大量死亡，因此部分消毒、殺菌、滅蟲藥物被廣泛使用。二溴海因是一種新型殺菌消毒劑，具有殺菌譜廣、殺菌作用強、消毒后無殘留毒物、不產(chǎn)生刺激性氣味等優(yōu)點，在防治水產(chǎn)動物疾病中有很好的效果，在水產(chǎn)養(yǎng)殖中應(yīng)用廣泛，被認為是最有前景的消毒劑。然而，過量使用二溴海因可能會對水生生物產(chǎn)生急性毒性，水生生物長時間接觸二溴海因也可能會引起癌變等。只有對藥物進行充分了解，才能對其進行合理應(yīng)用，從而避免因濫用農(nóng)藥而造成的一系列問題。因此，探索二溴海因的毒理效應(yīng)變得刻不容緩。筆者綜述了二溴海因在水產(chǎn)養(yǎng)殖中應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀及毒理學(xué)研究進展(急性毒性、抗氧化體系損傷等)，以期深入了解二溴海因在對水產(chǎn)動物機體的潛在危害，為二溴海因的危害防治提供借鑒資料，為水產(chǎn)動物的健康養(yǎng)殖提供參考依據(jù)。

1 二溴海因的理化性質(zhì)及殺菌機理

二溴海因，化學(xué)名為1，3-二溴-5，5-二甲基乙內(nèi)酰脲(1，3-dibromo-5，5-dimethylhydantoin)，又稱1，3-二溴 -5，5-二甲基海因、1，3-二溴 -2，4-咪唑啉二酮，英文縮寫MBDMH，分子式為 C5H6Br2N2O2，分子量為285.921 34。

二溴海因純品為白色結(jié)晶，具有類似漂白粉的氣味，熔點196～198℃，工業(yè)品一般為黃色或淡黃色固體，熔點194～197℃，它易溶于有機溶劑(如濃硫酸、乙醇、苯、氯仿、丙酮等)，但微溶于水(20℃下為0.22 g/L);干燥時性質(zhì)穩(wěn)定，吸潮時部分會發(fā)生水解;水溶液呈弱酸性，0.1%水溶液的pH為2.6;在強酸或強堿中迅速分解，其分解后的活性溴含量在55% 左右［1-2］。

二溴海因在水中能水解成次溴酸，次溴酸的氧化作用有殺菌作用;以次溴酸的形式釋放出活性溴，其水解反應(yīng)很快，在水中不斷地釋放出Br離子與含氮物質(zhì)反應(yīng)形成鹵胺類物質(zhì)干擾細菌細胞代謝，從而起到殺菌作用;次溴酸分解成新生態(tài)氧的氧化作用有殺菌作用;次溴酸直接作用于微生物(藻類)的細胞壁使其通透性增加，破壞菌體蛋白質(zhì)，對其細胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不可逆的氧化和分解，使微生物(藻類)死亡［3-8］。Kasai等［9］研究表明在水質(zhì)凈化時二溴海因在水中釋放的次鹵酸與含氮物反應(yīng)生成的鹵化胺會干擾細菌細胞代謝作用，從而達到凈化水質(zhì)的目的。

2 二溴海因的市場現(xiàn)狀及其在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用

二溴海因是新一代氧化型綠色環(huán)保廣譜消毒殺菌藥劑，在國內(nèi)外應(yīng)用廣泛［2］。二溴海因產(chǎn)品外觀為白色或微黃色結(jié)晶性粉末、顆粒劑、片劑形狀成型品，常見商標(biāo)名及標(biāo)示含量為:二溴海因10%、二溴海因20%、二溴海因顆粒10%、二溴海因粒10%、水產(chǎn)用二溴海因24%、二氧化溴粉10%和博杰二溴等。國外對消毒劑的研究和使用比國內(nèi)要早。國外1949～1950年開始研究二溴海因的合成方法及化學(xué)性質(zhì)，并在近年被美國環(huán)保局批準并取得FDA認證，得到美國、西歐、日本等國的青睞。我國對二溴海因的研究始于1994年徐章煌等對二溴海因的合成，相對較遲。近年來，我國開始重視二溴海因等含溴消毒劑，并將其列入《消毒技術(shù)規(guī)范》和《食品用消毒劑原料名單》，可廣泛用于公共場所，二溴海因含溴消毒劑將取代常規(guī)氯制劑，在我國廣泛使用。全球二溴海因產(chǎn)品生產(chǎn)供應(yīng)商共144家，其中我國79家，且大多數(shù)供應(yīng)商集中在北京、上海、天津、常州、無錫等地區(qū)。國內(nèi)二溴海因產(chǎn)品以出口為主。

二溴海因近些年廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，主要用于水產(chǎn)養(yǎng)殖，包括池塘消毒、疾病治療和預(yù)防水體消毒等方面。在生產(chǎn)上其常規(guī)施藥劑量為0.3～0.4 g/m3，多種水產(chǎn)動物安全濃度均高于常規(guī)用量，其安全系數(shù)較高，是很好的消毒劑［10］。二溴海因在水產(chǎn)養(yǎng)殖上一般可以有效防治蝦、蟹、魚、蛙、蚌等水產(chǎn)動物的各種寄生蟲病、細菌和病毒性?。?1-14］，如蝦類的紅體病、白斑病、紅腿病、滯殼病、腸炎病、纖毛蟲病、絲狀細菌病、發(fā)光細菌病、柱輪蟲病、黑鰓病、爛眼病、白體病和甲殼潰瘍病等［15-17］;蟹類的顫抖病、褐斑病、爛眼病、腹水病、爛腮病、水霉病、甲殼附肢潰瘍病、蛻殼障礙癥等［18-19］;魚類的腸炎病、赤皮病、爛鰓病、脫粘、爛尾、爛鰭、爆發(fā)性出血病、打印病、豎鱗病、白頭白嘴病、細菌性敗血癥、腐皮病、癤瘡［20-21］;甲魚的細菌、病毒性疾病有腐皮、出血病、紅脖子病、纖毛蟲病、肝腎病、水霉病、癤瘡、腮腺炎、白底板和紅底板等;蛙的腐皮、紅腿、爛眼、出血和蝌蚪爛腮病;珍珠蚌的側(cè)齒炎、爛腮、腐足和蚌汶等細菌性疾病［22］。二溴海因不僅可以單獨使用，還可以二溴海因為原料，輔助其他化工品研制開發(fā)二溴海因復(fù)合型新型藥劑，二溴海因配合中草藥治療方斑東風(fēng)螺肉殼的分離效果更佳;二溴海因與其他鹵化海因復(fù)配時，在pH7.1的條件下投加相同劑量的溴氯海因與二溴海因的復(fù)合制劑，其殺生效率明顯高于單獨使用二溴海因或溴氯海因，國內(nèi)專家認為溴氯海因和二溴海因配伍后的復(fù)合鹵化海因最有意義。

3 二溴海因?qū)λa(chǎn)動物的毒理效應(yīng)

二溴海因為高毒性消毒劑，可能對水生動物機體產(chǎn)生一定影響。目前，關(guān)于二溴海因?qū)︳~類的急性毒性的研究很多，但對海螺、海蜇、蟹類、蝦類和海參的急性毒性研究較少。二溴海因?qū)︳~類(大多幼魚)的SC范圍為0.55～14.10 mg/L［23-25］;二溴海因?qū)Ｂ莸?SC 范圍 為 0.04 ～ 0.60 mg/L［26-27］;二溴海因?qū)ｒ?Rhopilema esculentausm)幼體的SC 為 1.45 mg/L［28］;二溴海因?qū)λ笞有?Portunus trituberculatus)稚蟹的 SC 為 13 mg/L［29］;二溴海因?qū)w長 3.5 ～5.0 cm 的太湖秀麗白蝦(Palaemon modestus)SC 為 21 mg/L［30］;二溴海因?qū)Υ虆⒂讌?Apostichopus japonicus)的SC為371.17 mg/L［31］。由此可見，二溴海因?qū)Σ煌N類生物的急性毒性有較大差異，這主要是因為不同種類生物對藥物的耐受性不同。從當(dāng)前研究總體急性毒性效應(yīng)來看，二溴海因?qū)Ω鞣N水產(chǎn)動物的毒性大小順序為海螺＞海蜇＞魚類＞蟹類＞蝦類＞海參，海螺的安全濃度低于常規(guī)施藥量，在生產(chǎn)中應(yīng)謹慎使用。

機體會因環(huán)境中的污染脅迫而產(chǎn)生過量自由基［32-33］，這些物質(zhì)能夠?qū)毎a(chǎn)生氧化損傷，從而導(dǎo)致細胞處于氧化應(yīng)激狀態(tài)［34］。近年來，魚類等生物機體抗氧化防御因子作為一類可反映污染物對細胞氧化損傷程度的分子生態(tài)毒理學(xué)指標(biāo)，已被國內(nèi)外學(xué)者廣泛應(yīng)用［35-36］。目前，二溴海因?qū)C體抗氧化系統(tǒng)的影響研究較少。二溴海因?qū)涣_非魚(Oreochromis niloticus)肝胰臟的抗氧化活性研究表明，吉富羅非魚肝胰臟對二溴海因溶液存在劑量效應(yīng)和時間效應(yīng)，在低濃度下吉富羅非魚肝胰臟的抗氧化能力(總抗氧化能力T-AOC、超氧化物歧化酶SOD、丙二醛MDA)在二溴海因作用下被增強，一旦二溴海因濃度超過其閾值時，將會打破原有的動態(tài)，其防御能力和解毒功能降低，其中SOD對水環(huán)境中的二溴海因反應(yīng)最為敏感，可將其作為生物標(biāo)志物［37］。二溴海因?qū)寡趸到y(tǒng)有一定的影響，當(dāng)二溴海因適量時抗氧化能力增強，當(dāng)二溴海因使用超過閾值時抗氧化能力降低。二溴海因和碳水化合物對凡納濱對蝦(Haliotis discus hannai)生長和免疫的影響研究表明，在低鹽度條件下長期生活在二溴海因環(huán)境中的凡納濱對蝦處于應(yīng)激狀態(tài)，消耗體內(nèi)較多免疫因子，SOD活性降低［38］。

隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖規(guī)模的不斷擴大和消毒劑用量的不斷增加，消毒劑會被魚類直接或間接吸收，從而對魚體產(chǎn)生諸多不利的影響。消毒劑一旦進入魚類體內(nèi)，就會進入多種循環(huán)系統(tǒng)，運轉(zhuǎn)至各組織器官，迫使機體發(fā)生應(yīng)急反應(yīng)(SOS)，會帶來部分組織器官的損傷，甚至功能性破壞。López-Galindo C等［39］報道消毒劑中的次氯酸鈉造成鰨(Solea)腮上皮細胞增生，杯狀細胞數(shù)量和體積增大，甚至引起炎癥反應(yīng)。目前，有關(guān)二溴海因?qū)λa(chǎn)動物組織器官損傷的研究較少。周全耀［37］采用HE染色法研究二溴海因?qū)涣_非魚幼魚肝胰臟組織損傷，發(fā)現(xiàn)隨著二溴海因濃度的上升，羅非魚肝細胞彌漫疏松化、脂肪變、中央靜脈淤血，肝血竇淤血逐漸加劇，其損傷程度加重。

4 二溴海因在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的優(yōu)點及缺點

二溴海因具有高效性、廣譜性、長效性、高適性、低殘性、經(jīng)濟、無污染等優(yōu)點。①高效性。二溴海因的殺菌效率一般是溴氯海因的2倍以上，是常規(guī)含氯消毒劑的40倍以上，能有效抑制病原微生物，且微生物對其不產(chǎn)生抗藥性。②廣譜性。二溴海因的作用范圍廣，可殺滅異養(yǎng)菌、氨化細菌和硫酸還原菌等多種細菌，還可作用于真菌、藻類和某些寄生蟲，并可迅速降低銨基氮(NH4+-N)、硝基氮(NO2--N)、COD及H2S，間接提高溶解氧(DO)含量，改善養(yǎng)殖水體的水質(zhì)狀況;③長效性。二溴海因用于水體消毒后，緩慢釋放有效成分，水體中的有效成分活性溴在用藥后0.5～48 h始終保持穩(wěn)定，水體抑菌狀態(tài)可較長時間保持;④高適性。二溴海因在使用中不受水質(zhì)、鹽度、pH、水溫和有機物等的影響。⑤低殘性。二溴海因在消毒過程中釋放出具有殺菌作用的有效溴，剩余二甲基乙內(nèi)酰脲在自然條件下被光、氧、微生物在較短時間內(nèi)分解為氨和二氧化碳，不會因為殘留而污染環(huán)境，符合環(huán)保要求。⑥經(jīng)濟、無污染。二溴海因價格適中，有效含量高，使用期限長，漂白作用小，水中消毒不產(chǎn)生致癌物質(zhì)，游離溴和溴化合物衰變速度快，尤其在腐殖酸存在下溴形成溴仿，其半衰期為15 d，溴仿在微生物作用下分解更快，對魚類的毒性小，對環(huán)境造成的污染小。

二溴海因雖然是一種綠色環(huán)保廣譜消毒殺菌藥劑，有很多優(yōu)點，但是從其使用和毒理學(xué)來看還存在一些不足之處:①二溴海因?qū)儆谖⑷苄韵緞?，在使用時溶解性較弱，用冷常水配制和溫蒸餾水配制時，完全溶解需要20～30 min，而且其潮解后不穩(wěn)定，應(yīng)注意干燥保存。②過量二溴海因的使用可能會引起水產(chǎn)動物的急性死亡，或者長期使用二溴海因可能引起水產(chǎn)動物機體的耐藥性或生理生化反應(yīng)，進而影響水產(chǎn)動物健康。③大量使用二溴海因可使水環(huán)境造成污染，可能使生活在水體中的水產(chǎn)動物體內(nèi)藥物殘留，人類食用后對身體造成極大傷害，可能造成毒性損傷，引發(fā)變態(tài)反應(yīng)或過敏反應(yīng)，甚至致畸、致癌和致突變作用，制約國內(nèi)水產(chǎn)品對外出口貿(mào)易的發(fā)展。

5 展望

二溴海因是一種比常規(guī)含氯消毒劑消毒效果更好的消毒劑。近來來，側(cè)重它對重要致病菌的殺滅效果的研究，目前對細菌的殺滅效果研究較多，而對真菌殺滅效果和病毒滅活效果的研究較少，其殺滅病毒機制的研究勢在必行，可深入到基因和分子水平。對二溴海因急性毒性的研究較多，對其亞急性毒性和慢性毒性的研究還需深入研究。隨著二溴海因的廣泛應(yīng)用，應(yīng)注意其使用的劑量，研究其對特定動植物是否產(chǎn)生抗性，以便及時更換更為有效的消毒劑。隨著人們對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全越來越重視，二溴海因在動植物體內(nèi)和水環(huán)境中殘留檢測研究也勢在必行。為解決二溴海因微溶的難題和增強二溴海因在生產(chǎn)中的有效性，二溴海因復(fù)合型新型藥劑還需進一步研究。二溴海因消毒劑研究還應(yīng)提升到分子水平，與基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、生物芯片、轉(zhuǎn)基因動物、生物信息學(xué)和計算機技術(shù)等多種學(xué)科結(jié)合。

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