新型殺菌除味劑和空氣凈化器對(duì)豬舍環(huán)境和斷奶仔豬健康的影響

蔡劍鋒，陳強(qiáng)強(qiáng)，華衛(wèi)東，張曉鋒，倪一凡，肖麗霞，張金枝*

（1.浙江大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，浙江杭州 310058；2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所，浙江杭州 310021）

在集約化、規(guī)?；⒐S化生產(chǎn)方式下，豬舍內(nèi)飼養(yǎng)密度越來(lái)越高，每天產(chǎn)生大量排泄物導(dǎo)致豬舍內(nèi)空氣污染物含量高，不僅影響豬舍內(nèi)豬只健康，還會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境造成污染。光觸媒也叫光催化劑，是一類(lèi)具有光催化功能的金屬半導(dǎo)體材料。光觸媒在一定能量的光線(xiàn)照射下，表面會(huì)產(chǎn)生空穴（h）和電（e），這些產(chǎn)生的電子空穴對(duì)能夠與水和氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成羥基自由基等具有強(qiáng)氧化性的物質(zhì)，這些強(qiáng)氧化性基團(tuán)能夠降解揮發(fā)性有機(jī)化合物等有害氣體，殺滅細(xì)菌、病毒等微生物。豬舍中空氣污染物濃度高，對(duì)空氣凈化器的凈化能力具有較高要求，靜電、臭氧、等離子體和光觸媒空氣凈化器在養(yǎng)殖舍已有相關(guān)研究，對(duì)養(yǎng)殖舍有較好的凈化效果。本試驗(yàn)采取新型殺菌除味劑和空氣凈化器對(duì)豬舍環(huán)境作用，監(jiān)測(cè)豬舍中主要空氣污染物指標(biāo)，并探究了斷奶仔豬在新型殺菌除味劑和空氣凈化器共同作用的豬舍環(huán)境下對(duì)其生長(zhǎng)性能、血清生化指標(biāo)、免疫指標(biāo)和抗氧化指標(biāo)的影響，以期為實(shí)際生產(chǎn)中找到減少豬舍有害氣體新方法提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 新型殺菌除味劑和空氣凈化器由睿致科技有限公司提供（中國(guó)香港）。新型殺菌除味劑的除味殺菌機(jī)理為：新型殺菌除味劑主要成分為三氧化鎢，在光照條件下，材料表面吸附的水和氧氣產(chǎn)生大量活性氧，能夠破壞細(xì)菌和病毒的表面蛋白分子化學(xué)鍵，能夠通過(guò)對(duì)細(xì)胞內(nèi) DNA 及細(xì)胞膜直接損傷和破壞而實(shí)現(xiàn)細(xì)菌死亡。此外，新型殺菌除味劑具有比表面積大、表面電子能態(tài)密度高等特性，容易在帶電性的細(xì)菌外層附著，產(chǎn)生電勢(shì)差，進(jìn)而破壞微生物。

空氣凈化器工作原理為：空氣凈化器表面有兩層過(guò)濾網(wǎng)，過(guò)濾網(wǎng)融入了二氧化鈦，凈化器腔體內(nèi)有二氧化鈦光觸媒顆粒鍍層陶瓷片，在凈化器內(nèi)紫外燈光照射下，能夠?qū)M(jìn)入凈化器腔體內(nèi)的細(xì)菌進(jìn)行殺滅并對(duì)進(jìn)入的臭氣進(jìn)行分解。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與飼養(yǎng)管理 試驗(yàn)于2019年10月—2019年11月在浙江省農(nóng)科院海寧科技牧場(chǎng)的保育豬舍進(jìn)行，每棟豬舍有8間，每間豬舍一側(cè)為過(guò)道，另一側(cè)為墻面，對(duì)照組和試驗(yàn)組保育豬舍大小均為11.6 m（長(zhǎng)）×6 m（寬）×2.4 m（高），每間保育舍有6欄，每側(cè)各3欄，中間為過(guò)道，保育豬舍平面圖見(jiàn)圖1。選擇40日齡左右的長(zhǎng)×大二元雜交斷奶仔豬216頭，仔豬初始平均體重為14.54 kg，公母比2:1，分為2組，每組6個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)18頭豬。整個(gè)試驗(yàn)期間，關(guān)閉兩間豬舍墻面一側(cè)的大、小排風(fēng)扇，關(guān)閉過(guò)道一側(cè)的卷簾、門(mén)以及豬舍頂部的通風(fēng)窗，保證對(duì)照豬舍和試驗(yàn)豬舍為封閉環(huán)境。預(yù)試期5 d，預(yù)試期間對(duì)照豬舍和試驗(yàn)豬舍溫濕度、NH濃度等環(huán)境指標(biāo)相近。在第6天對(duì)試驗(yàn)組豬舍的墻壁、地面和欄桿表面噴涂新型殺菌除味劑，空氣凈化器置于豬舍中央離地面0.5 m高的位置，對(duì)豬舍表面噴涂完新型殺菌除味劑后開(kāi)啟。正試期30 d。試驗(yàn)組噴涂新型殺菌除味劑并開(kāi)啟空氣凈化器后的第2天作為正式試驗(yàn)的第1天。試驗(yàn)期間對(duì)照組和試驗(yàn)組均飼喂同一日糧，試驗(yàn)日糧按照 NRC（2012）仔豬營(yíng)養(yǎng)需要配制，日糧組成及營(yíng)養(yǎng)成分見(jiàn)表1，試驗(yàn)期間記錄下采樣時(shí)的溫濕度。試驗(yàn)期間08:30和16:30各打1次料，保證仔豬自由采食和飲水，每天16:00進(jìn)行機(jī)械刮糞，除不對(duì)豬舍進(jìn)行消毒外，仔豬免疫程序以及其他飼養(yǎng)管理按豬場(chǎng)常規(guī)進(jìn)行。

表1 日糧組成以及營(yíng)養(yǎng)水平

圖1 保育舍平面圖和環(huán)境因子采樣點(diǎn)分布

1.3 豬舍內(nèi)環(huán)境指標(biāo)的測(cè)定 試驗(yàn)期間每天13:00開(kāi)始同時(shí)檢測(cè)對(duì)照組豬舍和試驗(yàn)組豬舍中的環(huán)境指標(biāo)，采樣點(diǎn)見(jiàn)圖1。NH的測(cè)量采用納氏試劑比色法，使用ZR-3500型大氣采樣儀（青島眾瑞智能儀器股份有限公司），采樣高度為1.5 m，流量0.5 L/min，采樣時(shí)間10 min，重復(fù)3次；CO測(cè)定使用滴定法，采樣高度1.5 m，流量0.3 L/min，采樣時(shí)間8 min，重復(fù)3次；粉塵濃度檢測(cè)使用LD-5激光粉塵儀（青島聚創(chuàng)環(huán)保儀器設(shè)備有限公司），采樣高度1.2 m，每個(gè)采樣點(diǎn)重復(fù)3次；氣載需氧菌測(cè)定使用平板計(jì)數(shù)法，采樣高度1.5 m，每個(gè)采樣點(diǎn)放置3個(gè)營(yíng)養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)皿，自然沉降1 min后蓋上皿蓋，倒置放在37℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h后計(jì)數(shù)。其中NH、粉塵檢測(cè)頻率為1 d 1次，CO、氣載需氧細(xì)菌檢測(cè)頻率為2 d 1次。

1.4 生長(zhǎng)性能指標(biāo)測(cè)定 正試期第1天和第30天上午對(duì)仔豬逐頭空腹稱(chēng)重并記錄重量，記錄試驗(yàn)期間每欄仔豬的耗料量，統(tǒng)計(jì)腹瀉仔豬頭數(shù)。計(jì)算平均日采食量（ADFI）、平均日增重（ADG）、耗料增重比（F/G）和腹瀉率。

1.5 血清生化指標(biāo)、抗氧化指標(biāo)和免疫指標(biāo)測(cè)定 正式試驗(yàn)第30天，從每個(gè)重復(fù)（欄）中隨機(jī)取2頭仔豬，空腹采集前腔靜脈血10 mL于真空促凝管中，3 000 r/min離心10 min，分離血清，分裝于2 mL離心管中，于-20℃冰箱中保存待測(cè)。用UNICO-UV-2000分光光度計(jì)和華東電子DG5033A酶標(biāo)儀進(jìn)行血清生化指標(biāo)、抗氧化指標(biāo)和免疫指標(biāo)的測(cè)定。生化指標(biāo)包括總蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、球蛋白(GLOB)、堿性磷酸酶（AKP）、尿素氮（BUN）、葡萄糖（GLU）、谷丙轉(zhuǎn)氨酶（ALT）、谷草轉(zhuǎn)氨酶（AST）；血清抗氧化指標(biāo)包括總抗氧化能力（T-AOC）、丙二醛（MDA）；免疫指標(biāo)包括免疫球蛋白A（IgA）、免疫球蛋白G（IgG）、免疫球蛋白M（IgM）。檢測(cè)所需的試劑盒均購(gòu)于杭州迅捷生物技術(shù)有限公司,按試劑盒說(shuō)明進(jìn)行測(cè)定。

1.6 統(tǒng)計(jì)分析 用Excel 2016對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理后，NH濃度、CO濃度、粉塵濃度、氣載需氧菌濃度使用GraphPad Prism 6.0軟件繪制折線(xiàn)圖，其中NH濃度、CO濃度、粉塵濃度用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，氣載需氧菌濃度用平均值表示。對(duì)組間的生長(zhǎng)性能指標(biāo)、血清抗氧化指標(biāo)、抗氧化指標(biāo)、免疫指標(biāo)采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行獨(dú)立樣本檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，＜0.05表示差異顯著，＜0.01表示差異極顯著。

2 結(jié)果

2.1 豬舍中NH濃度變化 從圖2可以看出，試驗(yàn)30 d里，對(duì)照組NH濃度在2.06～3.35 mg/m范圍內(nèi)波動(dòng)，試驗(yàn)組在2.14～3.00 mg/m范圍內(nèi)波動(dòng)。相比于對(duì)照組，試驗(yàn)組NH濃度無(wú)下降趨勢(shì)。

圖2 對(duì)照組和試驗(yàn)組NH3濃度變化

2.2 豬舍中CO濃度變化 從圖3可以看出，正試期前17 d，對(duì)照組CO濃度在0.040%～ 0.073%波動(dòng)，17 d后緩慢上升；前17 d，試驗(yàn)組CO濃度在0.051%～0.072%波動(dòng)，17 d后緩慢上升。相比于對(duì)照組，試驗(yàn)組CO濃度無(wú)下降趨勢(shì)。

圖3 對(duì)照組和試驗(yàn)組CO2濃度的變化

2.3 豬舍中粉塵濃度變化 從圖4可以看出，對(duì)照組TSP濃度在0.070～0.312 mg/m波動(dòng)，試驗(yàn)組TSP濃度在0.076～0.331 mg/m波動(dòng)。從圖5中可以看出，對(duì)照組PM10濃度在0.050～0.250 mg/m波動(dòng)，試驗(yàn)組PM10濃度在0.046～0.270 mg/m波動(dòng)。圖6可以看出，對(duì)照組PM2.5濃度在0.024～0.180 mg/m波動(dòng)，試驗(yàn)組PM2.5濃度在0.036～0.184 mg/m波動(dòng)。相比于對(duì)照組，試驗(yàn)組粉塵濃度（TSP、PM10、PM2.5）無(wú)下降趨勢(shì)。

圖4 對(duì)照組和試驗(yàn)組TSP濃度的變化

圖5 對(duì)照組和試驗(yàn)組PM10濃度的變化

圖6 對(duì)照組和試驗(yàn)組PM2.5濃度的變化

2.4 氣載需氧菌濃度變化 從圖7可以看出，隨著試驗(yàn)天數(shù)增加，對(duì)照組和試驗(yàn)組豬舍空氣中氣載需氧菌含量均逐漸上升。相比于對(duì)照組，試驗(yàn)組氣載需氧菌濃度無(wú)下降趨勢(shì)。

圖7 對(duì)照組和試驗(yàn)組氣載需氧菌濃度的變化曲線(xiàn)

2.5 新型殺菌除味劑和空氣凈化器對(duì)斷奶仔豬生長(zhǎng)性能的影響 從表2可以看出，對(duì)照組和試驗(yàn)組的ADFI、ADG、F/G和腹瀉率差異均不顯著。

表2 對(duì)照組和試驗(yàn)組斷奶仔豬生長(zhǎng)性能指標(biāo)

2.6 新型殺菌除味劑和空氣凈化器對(duì)斷奶仔豬血清生化指標(biāo)和抗氧化指標(biāo)的影響 從表3可以看出，試驗(yàn)組BUN含量顯著低于對(duì)照組BUN含量，其他血清生化指標(biāo)差異不顯著；抗氧化指標(biāo)中，試驗(yàn)組和對(duì)照組的T-AOC和MDA差異均不顯著。

表3 對(duì)照組和試驗(yàn)組斷奶仔豬血清生化指標(biāo)和抗氧化指標(biāo)

2.7 新型殺菌除味劑和空氣凈化器對(duì)斷奶仔豬免疫指標(biāo)的影響 從表4可以看出，試驗(yàn)組IgA濃度顯著高于對(duì)照組，其他免疫指標(biāo)差異均不顯著。

表4 對(duì)照組和試驗(yàn)組斷奶仔豬免疫指標(biāo) μg/mL

3 討 論

3.1 新型殺菌除味劑和空氣凈化器對(duì)豬舍環(huán)境的影響NH是一種無(wú)色、極易溶于水、具有強(qiáng)刺激性的有害氣體，是豬舍中最主要的有害氣體，豬體內(nèi)代謝產(chǎn)生的糞氮和尿氮是豬舍中NH的主要來(lái)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產(chǎn)生NH；糞便中有機(jī)氮含量較高，在厭氧條件下被微生物緩慢分解產(chǎn)生NH。長(zhǎng)期暴露在NH環(huán)境會(huì)刺激豬的眼結(jié)膜和呼吸道黏膜，對(duì)其造成損傷。豬舍中CO主要來(lái)源于豬的呼吸作用，在低濃度下對(duì)豬無(wú)影響；在高濃度CO環(huán)境下，豬易精神萎靡，采食量下降，甚至出現(xiàn)呼吸困難。細(xì)菌、真菌、病毒等微生物與豬舍內(nèi)懸浮的小顆粒和小液滴結(jié)合可形成微生物氣溶膠，懸浮在空氣中，通過(guò)呼吸道進(jìn)入豬體內(nèi)。氣溶膠是重要的傳染病傳播途徑，藍(lán)耳病、口蹄疫常見(jiàn)傳染性疾病都可以通過(guò)氣溶膠進(jìn)行傳播。傳統(tǒng)的光觸媒對(duì)可見(jiàn)光響應(yīng)弱是制約其應(yīng)用的重要的原因，如大多數(shù)二氧化鈦光觸媒需要被紫外光激活，三氧化鎢與多種有機(jī)載體結(jié)合形成有機(jī)氧化鎢納米顆粒，在可見(jiàn)光條件下就可以被激活，并且活性更強(qiáng)。從本試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，隨著試驗(yàn)天數(shù)的增加，試驗(yàn)組和對(duì)照組豬舍內(nèi)CO呈上升趨勢(shì)，可能原因是隨著仔豬生長(zhǎng)，豬只個(gè)體體重增加導(dǎo)致其呼吸量增加，并且試驗(yàn)環(huán)境較為密閉，豬舍內(nèi)換氣量不足。試驗(yàn)組和對(duì)照組豬舍中氣載需氧菌含量呈波動(dòng)上升的趨勢(shì)，原因可能是隨著仔豬的快速生長(zhǎng)，每天排糞量增加，圈欄變臟，容易滋生細(xì)菌。對(duì)照組和試驗(yàn)組豬舍中粉塵濃度變化趨勢(shì)基本相同，且變化幅度較大。影響粉塵濃度變化因素很多，豬只采食和運(yùn)動(dòng)過(guò)程、養(yǎng)殖人員活動(dòng)、機(jī)械送料過(guò)程都能影響環(huán)境中的粉塵濃度。本試驗(yàn)結(jié)果表明采用噴涂新型殺菌除臭劑和空氣凈化器對(duì)豬舍環(huán)境中NH、CO、粉塵濃度（TSP、PM10、PM2.5）均無(wú)明顯影響，原因可能為空氣凈化器和新型殺菌除味劑的凈化效率低于豬舍中空氣污染物的產(chǎn)生速度。

3.2 新型殺菌除味劑和空氣凈化器對(duì)斷奶仔豬健康的影響 空氣污染嚴(yán)重的豬舍不僅對(duì)豬只個(gè)體造成影響，降低生產(chǎn)效率，而且會(huì)對(duì)養(yǎng)殖人員身心健康造成影響，而良好的豬舍環(huán)境能夠有效維持豬的健康。徐永明等發(fā)現(xiàn)安裝新風(fēng)系統(tǒng)的保育豬舍，NH、CO、粉塵濃度和氣載需氧菌濃度均極顯著下降，斷奶仔豬的心臟和免疫功能得到改善。吳媛媛在母豬舍安裝光等離子體空氣凈化器與紫外燈裝置，發(fā)現(xiàn)冬季使用凈化設(shè)備能夠降低豬舍中空氣污染物含量，試驗(yàn)組母豬IgG含量比對(duì)照組高1倍，表明安裝凈化裝置能夠提高母豬的免疫功能。本試驗(yàn)中，對(duì)照組和試驗(yàn)組斷奶仔豬的日增重、日采食量和腹瀉率差異均不顯著。機(jī)體防御體系的抗氧化能力的強(qiáng)弱與健康程度存在著密切聯(lián)系，對(duì)照組和試驗(yàn)組的MDA和T-AOC差異均不顯著，表明噴涂新型殺菌除味劑和空氣凈化器對(duì)斷奶仔豬抗氧化性能無(wú)影響。血清生化指標(biāo)能夠反映豬只個(gè)體的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的代謝情況，BUN是動(dòng)物體重要的代謝產(chǎn)物，能夠反映機(jī)體內(nèi)蛋白質(zhì)解代謝和氨基酸平衡狀況。本研究中，試驗(yàn)組斷奶仔豬BUN含量顯著低于對(duì)照組，表明試驗(yàn)組斷奶仔豬體內(nèi)氨基酸沉積量增加，機(jī)體蛋白質(zhì)合成增強(qiáng)，日糧蛋白質(zhì)氨基酸利用率提高。血清中的IgA具有多種抗體活性，對(duì)自身免疫疾病和炎癥發(fā)揮重要作用。本研究中，試驗(yàn)組IgA含量顯著高于對(duì)照組，表明試驗(yàn)組仔豬免疫機(jī)能增強(qiáng)。由于試驗(yàn)組環(huán)境各項(xiàng)指標(biāo)相比于對(duì)照組無(wú)下降趨勢(shì)，試驗(yàn)組斷奶仔豬血清中BUN含量下降，IgA含量提高的具體機(jī)制還需要進(jìn)一步研究。仔豬在飼養(yǎng)過(guò)程中會(huì)舔舐噴涂在欄舍表面的含有三氧化鎢的新型殺菌除味劑，從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，新型殺菌除味劑和空氣凈化器對(duì)仔豬生長(zhǎng)無(wú)負(fù)面影響。

4 結(jié) 論

本試驗(yàn)結(jié)果顯示，新型殺菌除味劑和空氣凈化器共同作用于156 m的保育舍對(duì)空氣中氣載需氧菌濃度、NH、CO、粉塵濃度（TSP、PM10、PM2.5）均無(wú)影響，對(duì)斷奶仔豬的生長(zhǎng)性能和血清抗氧化指標(biāo)無(wú)影響，降低斷奶仔豬血清中BUN含量，提高IgA含量，對(duì)斷奶仔豬生長(zhǎng)無(wú)負(fù)面影響。