關(guān)于二氧化氯與禽用抗生素混合溶液穩(wěn)定性的研究

程海鵬 楊喜東 裴玉麗

摘 要：現(xiàn)代家禽養(yǎng)殖為了能提供健康優(yōu)質(zhì)的飲用水，普遍用消毒劑對供水系統(tǒng)和飲用水進行消毒凈化處理。二氧化氯是一種安全高效的氧化類消毒劑，廣泛用于家禽養(yǎng)殖的全過程飲用水消毒。同時為了有效防控疫病，常在家禽飲水中添加水溶性抗生素類藥物。飲水給藥高效便捷，適用于規(guī)?；B(yǎng)殖，。為了了解二氧化氯和家禽6種常用抗生素混合溶液的穩(wěn)定性和影響因素，本試驗采用二氧化氯和抗生素對應國家標準方法檢測該混合溶液的穩(wěn)定性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)溶液中0.002 mg/mL的二氧化氯能分別被6種抗生素基本完全消耗；抗生素濃度降低比例從0.3%～36.8%不等，說明混合溶液對抗生素的穩(wěn)定性有不同程度的影響。

關(guān)鍵詞：二氧化氯；抗生素；混合溶液；穩(wěn)定性

1811年漢弗萊·戴維先生發(fā)現(xiàn)了二氧化氯（CLO2），它是一種水溶性強氧化劑，其氧化能力是氯氣的2.6倍，聯(lián)合國世界衛(wèi)生組織（WHO）[1]把二氧化氯列為安全AI級消毒劑，適用于人和動物所用的各種供水系統(tǒng)。二氧化氯在水處理方面，不受水體 pH、溴化物等影響，也不產(chǎn)生鹵代消毒副產(chǎn)物。二氧化氯具有高氧化還原電位、高穩(wěn)定性、用途廣泛、使用方便等特點，不僅能有效殺滅水中大腸桿菌等常見菌和一些病毒，還能有效脫色除臭以及去除水中鐵、錳等雜質(zhì)[2，3]，是如今使用最廣泛的水處理消毒劑之一。二氧化氯對飲用水的消毒效果好，投入量最低為0.2 mg/L即可達到水質(zhì)衛(wèi)生標準[4]，有明顯的性價比優(yōu)勢，而且更加安全、方便，消毒效果、副產(chǎn)物控制明顯優(yōu)于含氯消毒劑[5，6]。消毒機理上也有其獨特優(yōu)勢，二氧化氯對細胞壁有較強的吸附和穿透能力，特別是在低濃度時，比一般消毒劑更易進入微生物體內(nèi)[7]。二氧化氯預氧化過程還可以在一定程度上降低水中原有的亞硝基二甲胺和微量抗生素污染[8]，在國外二氧化氯已大量用于處理抗生素等藥物廢水，取得了理想效果。

規(guī)?；仪蒺B(yǎng)殖場為了有效防治各種疾病，經(jīng)常通過飲用水中添加水溶性抗生素類獸藥，飲水給藥已成為畜禽生產(chǎn)最常用的給藥方式之一。經(jīng)常添加的獸藥有鹽酸多西環(huán)素可溶性粉、硫酸新霉素可溶性粉、硫氰酸紅霉素可溶性粉和鹽酸大觀霉素鹽酸林可霉素可溶性粉等，飲水給藥用量準確、操作簡單、便捷高效，使家禽能及時均勻地飲用到定量藥物。

關(guān)于低濃度二氧化氯與家禽抗生素混合溶液的穩(wěn)定性尚無報道。在用二氧化氯處理抗生素廢水試驗中發(fā)現(xiàn)，二氧化氯未成對的電子可以激活其活潑氫，先攻擊電子密度最大或供電子能力最強的原子，并奪走抗生素的一個電子使之變成自由基，進而自由基與二氧化氯或自身進行結(jié)合反應形成中間產(chǎn)物，再通過氧化等過程形成最終產(chǎn)物[8-9]。因而二氧化氯很可能與混合溶液中的禽用抗生素反應，對飲水消毒過程和水中抗生素濃度有一定影響。為了明確家禽飲用水中同時添加低濃度的二氧化氯和抗生素類藥物是否影響彼此的穩(wěn)定性及影響程度，我們進行了模擬試驗和探討，以期對家禽養(yǎng)殖飲水消毒和飲水給藥有一定指導作用。

1? 儀器與試藥

1.1? 儀器

安捷倫高效液相色譜儀1260II[G7111A型號四元泵，G7129A型號自動進樣器，G7116A型號柱溫箱，G7114A型號檢測器，C.01.10（287）版本色譜工作站]，抑菌圈測量儀（北京先驅(qū)威鋒技術(shù)有限公司），生化培養(yǎng)箱（德國賓德），十萬分之一天平[梅特勒-托利多（上海）有限公司]，二氧化氯檢測儀LR（廣東環(huán)凱微生物科技有限公司），超純水機D-24UV（默克密理博）。

1.2? 試驗藥品及試劑

金黃色葡萄球菌CMCC（B）26003凍干菌、短小芽孢桿菌CMCC（B）63202凍干菌、肺炎克雷伯菌CMCC（B）46117凍干菌，上述菌株均來自中國獸醫(yī)藥品監(jiān)察所。新霉素標準品，批號：K0091811，效價657 IU/mg；大觀霉素標準品，批號：K0261705，效價：644 IU/mg；林可霉素標準品，批號：K0102002，含量：84.9%；氟苯尼考對照品，K0302010，含量99.6%；甲砜霉素對照品，批號：K0241406，含量99.7%；阿莫西林對照品，批號：K0221703，含量86.6%；土霉素對照品，批號：K0032206，含量88.3%，上述樣品均來自中國獸醫(yī)藥品監(jiān)察所。美他環(huán)素對照品，批號：130499-200802，含量88.5%；?-多西環(huán)素對照品，批號：130405-201608，含量100%；多西環(huán)素對照品，批號：130485-201703，含量84.7%；紅霉素標準品，批號：130307-202218，效價943 IU/mg，紅霉素A組分95.9%，上述樣品均來自中國食品藥品檢定研究院。其余試劑：甲醇、乙腈，色譜級；硼砂、磷酸、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀、冰醋酸、乙醇、草酸銨、N，N-二甲基甲酰胺、磷酸氫二銨、鹽酸、氨溶液、醋酸、丙二酸和硫酸等，都為分析純，上述試劑均購自國藥集團化學試劑北京有限公司。超純水，北京康牧生物科技有限公司自制。

2? 樣品及方法

2.1? 家禽抗生素的選用

家禽抗生素選擇由北京康牧生物科技有限公司生產(chǎn)的硫酸新霉素可溶性粉（含量規(guī)格為100 g：6.5 g；批號M2300101）、硫氰酸紅霉素可溶性粉[含量規(guī)格為100 g：5 g（500萬IU），批號N2300201]、鹽酸大觀霉素鹽酸林可霉素可溶性粉[100 g含大觀霉素40 g（4 000萬IU）與林可霉素20 g（按C18H34N2O6S計），批號AU2301001]、氟苯尼考粉（含量規(guī)格為10%，批號O2300201）、阿莫西林可溶性粉（含量規(guī)格為10%，批號AS2300101）和鹽酸多西環(huán)素可溶性粉（含量規(guī)格為10%，批號F2300201）共6種抗生素進行試驗。獸用消毒劑二氧化氯選用由北京康牧生物科技有限公司生產(chǎn)的復合亞氯酸鈉泡騰片（含量規(guī)格以二氧化氯計0.1 g，批號20230530）。

2.2? 樣品的配制

復合亞氯酸鈉泡騰片用于家禽飲用水的消毒凈化，可在養(yǎng)殖過程中全程使用。復合亞氯酸鈉泡騰片定量直接投加到家禽供水系統(tǒng)的水箱中，或者通過加藥機按飲用水的流量以確定比例把溶解后的高濃度二氧化氯溶液泵到水管中，最終飲水中二氧化氯濃度控制在0.002 mg/mL左右。試驗抗生素用于家禽對應敏感菌感染的疾病防治，現(xiàn)場用量遵循國家質(zhì)量標準推薦使用濃度，使用方法同復合亞氯酸鈉泡騰片，也是直接定量加到水箱中溶解或水管中定量泵入溶解后的高濃度溶液。

為了避免水中微生物和其他有機物消耗二氧化氯，本試驗采用超純水溶解消毒劑和所有抗生素。模擬現(xiàn)場用藥程序，首先將復合亞氯酸鈉泡騰片直接加入超純水，制成初始濃度為0.004 mg/mL的二氧化氯溶液，為溶液1；再將6種抗生素分別直接加入超純水，制成濃度為質(zhì)量標準推薦用藥濃度（推薦范圍取下限）兩倍的6種初始溶液2；最后將6份溶液2分別按1：1加入6份溶液1中混合均勻，制成6種抗生素和二氧化氯的混合溶液即試驗溶液，分別命名為樣品1、樣品2、樣品3、樣品4、樣品5、樣品6。每種試驗溶液制成后馬上分出兩份，每份100 mL，分別裝入高硼硅棕色磨口三角瓶中，兩份樣品溶液盡快一起放入冰箱中 4 ℃密封避光保存，備用。所有溶液2，依據(jù)2.3項中方法檢測其實際濃度，樣品的初始溶液濃度和試驗溶液理論濃度見表1。為了模擬現(xiàn)場供水系統(tǒng)的避光條件，配制過程均采用避光操作。

2.3? 試驗方法

每種產(chǎn)品的兩份試驗溶液在冰箱中放置1.5 h后，一份按照GB/T5750.11-2023[10]檢測二氧化氯濃度；另一份加入0.05 mg硫代硫酸鈉中和10 min后檢測混合溶液中抗生素的濃度。放置1.5 h是為了模擬現(xiàn)場家禽飲水從添加藥物到飲用的時間，并參考岳翠霞等[11]發(fā)現(xiàn)二氧化氯與氟喹諾酮類抗生素溶液混合60 min 后對抗生素的去除率基本保持穩(wěn)定的結(jié)論。

檢測方法依據(jù)產(chǎn)品對應的《中國獸藥典》2020年版一部[12]、《獸藥質(zhì)量標準》2017年版[13]和二氧化氯國標中含量測定項的方法進行檢測，方法來源見表2。

3? 試驗結(jié)果

3.1? 除了樣品2外，其余樣品的二氧化氯檢測結(jié)果都為零，結(jié)果見表3。二氧化氯有較強的氧化性，家禽用抗生素大多有還原性分子基團，所以正如結(jié)果顯示的那樣，混合溶液中微量二氧化氯很容易被完全反應。雖然如此，但其他類的抗生素還需進一步試驗，已經(jīng)證實氟甲喹和二氧化氯的混合溶液基本不發(fā)生反應[11]。

3.2? 樣品1和樣品2抗生素成分降幅較大，分別下降18.7%和36.8%；樣品3的兩個成分分別降低了0.3%和1.0%，降幅相對較?。粯悠?、5、6分別降低了5.1%、6.7%和4.4%，說明所有試驗抗生素都與二氧化氯發(fā)生了反應，有效成分含量有不同程度的下降?？股貪舛茸兓慕Y(jié)果見表3。

4? 分析與討論

4.1? 混合溶液對二氧化氯的影響

除樣品2外，其余樣品中二氧化氯余量都為零，結(jié)果符合二氧化氯易被具有還原性抗生素類藥物等反應的特性。樣品2的結(jié)果，分析可能與二氧化氯現(xiàn)有檢測方法的局限性有關(guān)。吳培[14]試驗發(fā)現(xiàn)二氧化氯需要有足夠濃度才能完全氧化有還原性的藥品，如氧化一分子環(huán)丙沙星大約要消耗兩分子的二氧化氯，反應遵循二級反應動力學，所以混合溶液中微量二氧化氯很容易被完全反應。

用二氧化氯處理氟喹諾酮類抗生素廢水時，發(fā)現(xiàn)用地表水、污水和超純水配制同樣濃度混合溶液，反應消耗的二氧化氯分別為20%、40%和10%～15%，表明水中有機物質(zhì)會消耗一定量的二氧化氯[15]。鑒于家禽飲用水的水質(zhì)遠差于超純水，因此現(xiàn)場二氧化氯和抗生素混合使用時二氧化氯的消耗會更多。

4.2? 混合溶液對抗生素的影響

結(jié)果顯示，混合溶液中不同抗生素的氧化降解程度差別較大；這與王培發(fā)現(xiàn)二氧化氯對6種氟喹諾酮類抗生素氧化降解率為2.9%～96.6%的結(jié)論類似[8]。差別較大的原因之一是不同溶液中二氧化氯與抗生素相對濃度比不同；其次，二氧化氯對抗生素的作用靶點和反應速率也有差異?，F(xiàn)代研究證明阿莫西林等? -內(nèi)酰胺類抗生素中? -內(nèi)酰胺環(huán)易被氧化分解，失去抗菌活性；硫酸新霉素等氨基糖苷類抗生素分子中的醛基受電子效應的影響，易被氧化成酸而失效[16]。鹽酸多西環(huán)素等四環(huán)素類抗生素分子中D環(huán)二甲胺基團和 A-B-C 環(huán)的酚酮雙烯基團是氧化的主要位點之一，而且氧化反應會導致羰基化及環(huán)結(jié)構(gòu)的斷裂，大幅度降低其抑菌性。從相關(guān)試驗結(jié)果可知，隨著二氧化氯濃度的增加，混合溶液中抗生素的降解幅度也會相應增加。

4.3? 抗生素氧化后產(chǎn)物及藥理作用

大多抗生素被氧化后，因有效成分結(jié)構(gòu)破壞而失去藥理作用。但藥理作用的降低和有效成分含量的下降不一定成正比，部分氧化后產(chǎn)物會保留甚至有優(yōu)于藥物本身的藥理作用。試驗發(fā)現(xiàn)二氧化氯會導致氟喹諾酮類抗生素哌嗪基團部分或全部去除，但對活性結(jié)構(gòu)喹諾酮影響較小。試驗結(jié)果證明，二氧化氯和恩諾沙星的混合溶液，后者抑菌作用因氧化產(chǎn)物藥理作用更強反而被提升了17%左右[8]。

綜上所述，在家禽養(yǎng)殖過程中二氧化氯消毒凈化飲用水和在飲水中添加抗生素都不可替代，但試驗發(fā)現(xiàn)二氧化氯分別和6種抗生素的混合溶液都有反應，確實存在相互影響的關(guān)系。希望本試驗結(jié)果能給家禽養(yǎng)殖過程中用二氧化氯消毒水質(zhì)和飲水給藥提供一些使用方法和使用時機的依據(jù)和參考。鑒于現(xiàn)有家禽飲用水的水質(zhì)較差，建議日常嚴格執(zhí)行使用二氧化氯消毒凈化飲用水。需要在飲水中添加抗生素時，暫停二氧化氯的使用或者先于藥物添加適宜的還原性物質(zhì)，如硫代硫酸鈉等進行中和后再使用抗生素；不暫?；虿恢泻停瑢Υ蟛糠挚股赜胁煌潭鹊难趸到?，同時會使水中微量二氧化氯完全失效，尤其應該禁止高濃度二氧化氯和抗生素同時在水中混存。因現(xiàn)場家禽飲用水的水質(zhì)較差，可能混用時水中原有的有機物質(zhì)會消耗一定量的二氧化氯，實際對抗生素的降解幅度要小于本試驗結(jié)果，但還是要盡量避免混用，只有個別抗生素如氟甲喹、恩諾沙星等，對二氧化氯不敏感或無影響的抗生素可混用。二氧化氯和抗生素等獸藥在家禽飲水中的反應，受到濃度、pH、溫度、流速等影響，其反應機理、產(chǎn)物及反應動力學還需進一步試驗，希望通過本文能使家禽養(yǎng)殖行業(yè)更重視這方面的理論研究和使用探索。

參考文獻：

[1]? 奚小艷.氣體二氧化氯對公共場所空間環(huán)境消毒效果研究[D]. 太原：中北大學，2012：1.

[2]? 侯智昊.二氧化氯降解磺胺類抗生素反應動力學及機理研究[D].西安：西北大學，2021：1.

[3]? 陳春田，李東力，劉希真，等.二氧化氯泡騰速溶片消毒飲用水的試驗觀察[J].中國消毒學雜志，2002（19）：243-245.

[4]? 王正虹，劉劍光，任在鳴，等.二氧化氯消毒飲用水最佳投入量的探討[J].現(xiàn)代預防醫(yī)學，2002（29）：295-296.

[5]? 鐘格梅，唐振柱.二氧化氯消毒飲用水得研究進展[J].環(huán)境與健康雜志，2010（27）：743-745.

[6]? 劉南，熊鴻燕，李秀安.二氧化氯對水消毒效果及消毒副產(chǎn)物的測定[J].中國消毒學雜志，2007（29）：215-218.

[7]? 邵瑞華，董文魁，沈駿，等.二氧化氯作為水處理劑的反應機理探討[J].山西科技，2004（1）：29-31.

[8]? 王培.CLO2消毒過程中抗生素及亞硝基二甲胺的行為研究[D].上海：上海交通大學，2011：116-120.

[9]? 段浩潔.二氧化氯/氯對給水管網(wǎng)中氯霉素的降解效果研究[D].包頭：內(nèi)蒙古科技大學，2016：59-60.

[10] 中國國家標準化管理委員會.生活飲用水標準檢驗方法第11部分：消毒劑指標：GB/T5750.11-2023[S].北京：中國標準出版社，2023.

[11] 岳翠霞.二氧化氯對典型氟喹諾酮類抗生素的降解機理研究[D].西安：西北大學，2022：79-80.

[12] 中國獸藥典委員會.中國獸藥典（一部）（2020年版）[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2020.

[13] 中國獸藥典委員會.中國獸藥質(zhì)量標準（化學藥品卷）（2017年版）[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2017.

[14] 王培.CLO2消毒過程中抗生素及亞硝基二甲胺的行為研究[D].上海：上海交通大學，2011：42.

[15] 王培.CLO2消毒過程中抗生素及亞硝基二甲胺的行為研究[D].上海：上海交通大學，2011：55.

[16] 尤啟冬.藥物化學[M].北京：化學工業(yè)出版社，2003：461-493.