論文：四種消毒劑對(duì)搖蚊幼蟲殺菌效果研究

四種消毒劑對(duì)搖蚊幼蟲殺菌效果研究

黃博聞，李亞楠，史云雅，劉 珊，雷園園，郭永軍，劉金蘭

(天津農(nóng)學(xué)院水產(chǎn)學(xué)院，天津市水產(chǎn)生態(tài)及養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300384)

為篩選四種魚用消毒劑對(duì)搖蚊幼蟲(Chironomidlarvae)最適消毒條件，在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以消毒劑對(duì)搖蚊幼蟲攜帶細(xì)菌相對(duì)滅菌率為考察指標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn)；以消毒后搖蚊幼蟲相對(duì)存活率、稀有鯽(Gobiocyprisrarus)對(duì)搖蚊幼蟲平均攝食時(shí)間、消毒后未殺滅細(xì)菌種類為指標(biāo)，綜合評(píng)價(jià)消毒蟲體質(zhì)量。結(jié)果顯示：濃度因子對(duì)聚維酮碘、新潔爾滅、高錳酸鉀的相對(duì)滅菌率有極顯著影響；時(shí)間因子對(duì)聚維酮碘的相對(duì)滅菌率影響極顯著；溫度因子對(duì)聚維酮碘的相對(duì)滅菌率影響極顯著，對(duì)新潔爾滅影響顯著；濃度、時(shí)間和溫度因子均對(duì)戊二醛的相對(duì)滅菌率無(wú)顯著影響；在實(shí)驗(yàn)室條件下，根據(jù)消毒劑對(duì)相對(duì)滅菌率的各影響因子主次順序得到了四種消毒劑消毒搖蚊幼蟲的最佳因子參數(shù)，其中高錳酸鉀：消毒劑濃度60 mg/L，消毒溫度28 ℃，消毒時(shí)間1.5 h；聚維酮碘：消毒溫度24 ℃，消毒劑濃度150 mg/L，消毒時(shí)間1 h；新潔爾滅：消毒劑濃度3 200 mg/L，消毒溫度24 ℃，消毒時(shí)間1 h；戊二醛：消毒溫度28 ℃，消毒時(shí)間1.5 h，消毒劑濃度20 000 mg/L。四種消毒劑最佳消毒條件對(duì)搖蚊幼蟲相對(duì)存活率及對(duì)稀有鯽攝食效果影響不大；消毒后從不同來(lái)源的四份蟲體樣品共分離出未殺滅的細(xì)菌16種，主要隸屬于氣單胞菌屬和不動(dòng)桿菌屬。

搖蚊幼蟲(Chironomidlarvae)；稀有鯽(Gobiocyprisrarus)；高錳酸鉀；聚維酮碘；新潔爾滅；戊二醛；相對(duì)滅菌率

搖蚊幼蟲(Chironomidlarvae)又名紅蟲，隸屬于節(jié)肢動(dòng)物門(Arthropoda)昆蟲綱(Insecta)雙翅目(Diptera)搖蚊科(Chironomidae)，廣泛分布于各類水體，生物量常占底棲生物總量的50%以上，其營(yíng)養(yǎng)豐富，蛋白質(zhì)含量占干物重的41%～62%，脂肪占2%～8%，是多種經(jīng)濟(jì)水生動(dòng)物的優(yōu)良天然餌料[1-4]。搖蚊幼蟲營(yíng)底棲生活并有筑巢習(xí)性，通常以細(xì)沙、淤泥、腐屑、藻類等筑巢，以有機(jī)碎屑、細(xì)菌、藻類等為食，不可避免地?cái)y帶著細(xì)菌等病原體[5-7]。目前關(guān)于對(duì)鮮活餌料的消毒主要集中于水蚯蚓、豐年蟲、輪蟲、大瀧六線魚等種類上[8-10]，對(duì)搖蚊幼蟲的消毒方法研究還未見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)旨在通過(guò)四種漁用消毒劑對(duì)搖蚊幼蟲消毒方法的研究，篩選搖蚊幼蟲最佳消毒條件，以降低養(yǎng)殖水生動(dòng)物因攝食搖蚊幼蟲引發(fā)疾病的風(fēng)險(xiǎn)。

1 材料與方法

1.1 試劑與實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

聚維酮碘(北京百靈威科技有限公司，有效碘含量10.62%)、戊二醛、新潔爾滅、高錳酸鉀、氯化鈉均為國(guó)產(chǎn)分析純(天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司)。

4份4齡期搖蚊幼蟲樣品購(gòu)自天津中環(huán)花鳥魚蟲市場(chǎng)，暫養(yǎng)溫度為(25±1)℃，光照周期為16∶8(光∶暗)。稀有鯽(Gobiocyprisrarus)由中科院水生生物研究所提供。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 蟲體吐臟

參考樊海平等[10]的方法適當(dāng)修改。稱取濾干搖蚊幼蟲100 g，在28 ℃條件下，分別于不同濃度食鹽水中浸泡不同時(shí)間后，清水沖洗干凈，于60 ℃干燥箱烘48 h稱重，計(jì)算吐臟量。

吐臟量計(jì)算公式:吐臟量(g/100g)=G對(duì)照-G試驗(yàn)

式中，G對(duì)照、G試驗(yàn)分別為對(duì)照組與試驗(yàn)組搖蚊幼蟲干重。

1.2.2 蟲體消毒

試驗(yàn)在(20±1)℃水溶液中進(jìn)行，每組3個(gè)平行。試驗(yàn)時(shí)，在無(wú)菌離心管內(nèi)加入1 g經(jīng)吐臟處理后的搖蚊幼蟲，再加入10 mL消毒劑，作用至設(shè)定時(shí)間，使用無(wú)菌PBS沖洗三次。從每組分別稱取0.1 g蟲體經(jīng)搗碎機(jī)(4 500 r/min)搗碎2 min，取原漿0.2 mL，10倍管外梯度稀釋，吸取0.1 mL稀釋液涂布于牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基，37 ℃培養(yǎng)36 h后進(jìn)行活菌計(jì)數(shù)，并計(jì)算相對(duì)滅菌率。

相對(duì)滅菌率=(對(duì)照組活菌數(shù)-試驗(yàn)組活菌數(shù))/對(duì)照組活菌數(shù)×100%

1.2.3 消毒劑對(duì)搖蚊幼蟲消毒效果的條件優(yōu)化

為得到優(yōu)化方法，根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)，以藥物濃度(A)、藥物作用時(shí)間(B)、作用溫度(C)為3個(gè)因素，每個(gè)因素3個(gè)水平，采用L9(34)正交表進(jìn)行正交試驗(yàn)，因素與水平見(jiàn)表1。相對(duì)滅菌率計(jì)算方法同1.2.2。

表1 正交試驗(yàn)因子與水平Tab.1 Orthogonal experimental factors and levels

1.2.4 驗(yàn)證試驗(yàn)

在正交試驗(yàn)得到的四種消毒劑對(duì)搖蚊幼蟲的最佳消毒條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，試驗(yàn)方法同1.2.2，每種消毒劑設(shè)3個(gè)平行組。

1.2.5 四種消毒劑消毒對(duì)搖蚊幼蟲相對(duì)存活率的影響

采用正交實(shí)驗(yàn)最優(yōu)結(jié)果對(duì)搖蚊幼蟲進(jìn)行消毒處理，置于1 000 mL燒杯中，每杯50蟲，試驗(yàn)期間每24 h連續(xù)7 d計(jì)數(shù)各消毒組搖蚊幼蟲存活情況，及時(shí)取出死亡個(gè)體。以玻璃棒輕壓搖蚊幼蟲尾部3次后不做“8”字形運(yùn)動(dòng)為死亡標(biāo)準(zhǔn)[13]，計(jì)算蟲體相對(duì)存活率。

試驗(yàn)在1 000 mL燒杯中進(jìn)行。將75尾(平均體重0.84 g±0.1 g)健康稀有鯽隨機(jī)分配到4個(gè)試驗(yàn)組和一個(gè)對(duì)照組，每組設(shè)3個(gè)平行，每平行5尾，每組共15尾。試驗(yàn)前將魚饑餓1 d至排空糞便，每日按魚體重5%的投喂量，試驗(yàn)組分別投喂在正交實(shí)驗(yàn)最優(yōu)條件下由高錳酸鉀、聚維酮碘、新潔爾滅、戊二醛消毒過(guò)的規(guī)格相對(duì)均一的搖蚊幼蟲，對(duì)照組投喂未經(jīng)消毒的搖蚊幼蟲，每天2次(9∶00、17∶00)，計(jì)時(shí)攝食時(shí)間，以5 min為攝食終點(diǎn)。如5 min后有餌料剩余，收集殘餌吸干稱重，計(jì)算攝食率；5 min內(nèi)攝食完成，則記錄攝食時(shí)間。試驗(yàn)時(shí)間為7 d，投喂期間自然光照，水溫為(28±1)℃，pH(7.7±0.17)，水深12 cm，24 h氣泵增氧，每日換水量為1/3。

攝食率=(每次投喂量-每次殘餌量)/每次投喂量×100%

1.2.7 消毒后存活細(xì)菌分離鑒定

對(duì)用四種消毒劑最佳消毒方案消毒過(guò)的4份不同水體來(lái)源搖蚊幼蟲樣品存活細(xì)菌分離并連續(xù)純化3次。采用16S rDNA序列分析進(jìn)行細(xì)菌鑒定：引物序列為27F：5′-AGA GTT TGA TCC TGG CTC AG-3′，1492R：5′-GGT TAC CTT GTT ACG ACTT-3′(北京生工生物工程有限公司合成)，細(xì)菌DNA提取使用DNA提取試劑盒(天根生化科技有限公司)，PCR產(chǎn)物進(jìn)行瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)并送往生工生物工程(上海)股份有限公司進(jìn)行序列測(cè)定，將序列與GenBank中序列進(jìn)行比對(duì)分析。

1.3 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 吐臟實(shí)驗(yàn)結(jié)果

不同鹽度刺激搖蚊幼蟲吐臟后的吐臟量結(jié)果見(jiàn)表2。表2顯示，各鹽度組隨刺激時(shí)間增加吐臟量顯著升高。當(dāng)刺激時(shí)間為0.5 h時(shí)，各鹽度組吐臟量均差異顯著，隨鹽度的升高吐臟量增加；1.0 h時(shí)各鹽度組吐臟量差異不顯著。因此，選定在3‰鹽度下刺激吐臟1.0 h為搖蚊幼蟲吐臟條件。

表2 搖蚊幼蟲吐臟量 Tab.2 Excretion amount from C.larvae (g/100g)

注：肩標(biāo)不同小寫字母表示同行數(shù)據(jù)差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示同列數(shù)據(jù)差異顯著(P<0.05)。

2.2 四種消毒劑消毒搖蚊幼蟲后細(xì)菌相對(duì)滅菌率

不同藥物濃度與消毒時(shí)間下四種消毒劑對(duì)搖蚊幼蟲攜帶菌殺滅效果見(jiàn)圖1。由圖1可見(jiàn)，四種消毒劑相同濃度組消毒蟲體短時(shí)間(10 min和20 min)與長(zhǎng)時(shí)間(60 min和90 min)間相對(duì)滅菌率差異顯著；同一時(shí)間高濃度組相對(duì)滅菌率顯著高于低濃度組，120 mg/L和150 mg/L聚維酮碘相對(duì)滅菌率顯著高于30 mg/L和60 mg/L組；40 mg/L和60 mg/L高錳酸鉀組相對(duì)滅菌率顯著高于5 mg/L和10 mg/L組；15 000 mg/L和20 000 mg/L戊二醛組相對(duì)滅菌率顯著高于1 000 mg/L和5 000 mg/L組；1 600 mg/L和3 200 mg/L新潔爾滅相對(duì)滅菌率顯著高于200 mg/L和400 mg/L濃度組。由圖2還可得到，隨著藥物濃度增加和消毒時(shí)間延長(zhǎng)，四種消毒劑對(duì)蟲體相對(duì)滅菌率顯著上升，聚維酮碘、高錳酸鉀、戊二醛、新潔爾滅最高相對(duì)滅菌率分別達(dá)到85.64%、91.59%、90.88%、88.47%。

2.3 消毒劑消毒搖蚊幼蟲消毒條件的優(yōu)化

通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)并方差分析得到，聚維酮碘、新潔爾滅、高錳酸鉀濃度對(duì)相對(duì)滅菌率有極顯著影響，戊二醛濃度對(duì)相對(duì)滅菌率影響不顯著；聚維酮碘消毒時(shí)間對(duì)相對(duì)滅菌率影響極顯著，其余三種消毒劑消毒時(shí)間對(duì)相對(duì)滅菌率無(wú)顯著影響；溫度對(duì)聚維酮碘殺滅率影響極顯著，對(duì)新潔爾滅影響顯著，而對(duì)高錳酸鉀、戊二醛相對(duì)滅菌率影響不顯著。

注：a.聚維酮碘 b.高錳酸鉀 c.戊二醛 d.新潔爾滅

由表3可知，影響高錳酸鉀對(duì)相對(duì)滅菌率的因素主次順序?yàn)椋合緞舛?gt;消毒溫度>消毒時(shí)間，最優(yōu)條件為：消毒劑濃度為60 mg/L，消毒溫度為28 ℃，消毒時(shí)間為1.5 h；影響聚維酮碘的因素主次順序?yàn)椋合緶囟?gt;消毒劑濃度>消毒時(shí)間，最優(yōu)條件為：消毒溫度為24 ℃，消毒劑濃度為150 mg/L，消毒時(shí)間為1 h；影響新潔爾滅的因素主次順序?yàn)椋合緞舛?gt;消毒溫度>消毒時(shí)間，最優(yōu)條件為：消毒劑濃度為3 200 mg/L，消毒溫度為24 ℃，消毒時(shí)間為1.0 h；影響戊二醛的因素主次順序?yàn)椋合緶囟?gt;消毒時(shí)間>消毒劑濃度，最優(yōu)條件為：消毒溫度為28 ℃，消毒時(shí)間為1.5 h，消毒劑濃度為20 000 mg/L。

2.4 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)正交試驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，每種藥物設(shè)3平行，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)得到高錳酸鉀、聚維酮碘、新潔爾滅、戊二醛平均相對(duì)滅菌率分別為92.23%、93.12%、95.21%、92.87%，其結(jié)果均略高于正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果，表明正交實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化結(jié)果可信。

2.5 消毒劑消毒對(duì)搖蚊幼蟲相對(duì)存活率的影響

由表4可知，四種消毒劑處理均對(duì)搖蚊幼蟲相對(duì)存活率具有一定影響。高錳酸鉀、戊二醛消毒處理后一周內(nèi)搖蚊幼蟲相對(duì)存活率與對(duì)照組相對(duì)存活率均無(wú)顯著差異；而聚維酮碘、新潔爾滅對(duì)搖蚊幼蟲消毒處理后的第3、6、7 d，其相對(duì)存活率顯著低于對(duì)照組相對(duì)存活率。

由圖2可知，四種消毒劑在最佳消毒方案下消毒的搖蚊幼蟲對(duì)稀有鯽平均攝食時(shí)間有一定影響，但各消毒劑處理組均在1 min內(nèi)完成攝食，故其5 min內(nèi)攝食率為100%。試驗(yàn)第1～6天，各消毒劑處理組平均攝食時(shí)間與對(duì)照組差異顯著；試驗(yàn)第7天，聚維酮碘、新潔爾滅處理組平均攝食時(shí)間與對(duì)照組無(wú)顯著差異，試驗(yàn)組平均攝食時(shí)間隨投喂天數(shù)的增加與對(duì)照組平均攝食時(shí)間差異逐漸減小。

表3 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Tab.3 The orthogonal experiment design and result

注：a、b、c、d分別代表高錳酸鉀、聚維酮碘、新潔爾滅、戊二醛殺滅率；A、B、C分別為消毒藥物濃度、消毒時(shí)間、消毒溫度。

表4 四種消毒劑消毒后搖蚊幼蟲相對(duì)存活率Tab.4 Relative survival percent of disinfected C.larvae

注：表中數(shù)值為平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差，*表示與對(duì)照組差異顯著(P<0.05)。

圖2 四種消毒劑消毒的搖蚊幼蟲對(duì)稀有鯽平均攝食時(shí)間的影響Fig.2 Effect of C.Larvae disinfected by four kinds of disinfectants on feeding time of Gobiocypris rarus

2.7 搖蚊幼蟲消毒后未殺滅細(xì)菌鑒定結(jié)果

采用四種消毒劑最佳消毒方案對(duì)不同水體來(lái)源的四份搖蚊幼蟲樣品進(jìn)行消毒處理后，通過(guò)細(xì)菌分離鑒定共得到16種未殺滅細(xì)菌，以氣單胞菌屬及不動(dòng)桿菌屬為主(見(jiàn)表5)。其中氣單胞菌屬中，嗜水氣單胞菌、維氏氣單胞菌、水生氣單胞菌為水產(chǎn)養(yǎng)殖中常見(jiàn)致病菌。

3 討論

搖蚊幼蟲除極少種類外，普遍具有四齡[11]，研究表明搖蚊幼蟲隨齡期增加對(duì)藥物耐受能力增強(qiáng)[12,13]。本試驗(yàn)搖蚊幼蟲為第4齡期，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)條件、搖蚊幼蟲齡期及待投喂魚類品種，選擇適當(dāng)消毒劑及消毒劑濃度。

表5 消毒后未殺滅細(xì)菌分離鑒定結(jié)果Tab.5 Strains of survival bacterial from disinfected Chironomid Larvae by isolation and identification

注：*表示革蘭氏陽(yáng)性菌。

本實(shí)驗(yàn)中采用四種消毒劑最佳處理方案對(duì)4份搖蚊幼蟲樣品進(jìn)行消毒處理后，分離細(xì)菌以不動(dòng)桿菌屬及氣單胞菌屬為主。氣單胞菌普遍存在于淡水、淤泥和污水中[14]，張涵等[15]報(bào)道不動(dòng)桿菌屬為三角帆蚌腸道優(yōu)勢(shì)菌，搖蚊幼蟲與三角帆蚌生活環(huán)境、食性相似，故二者攜帶細(xì)菌組成相似。有研究表明，細(xì)菌可通過(guò)水產(chǎn)動(dòng)物的攝食進(jìn)入其體內(nèi)[16,17]，當(dāng)氣單胞菌等重要條件致病菌在魚類消化道內(nèi)達(dá)到一定的優(yōu)勢(shì)度時(shí)會(huì)體現(xiàn)其致病性[18]。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)室條件下四種消毒劑最佳消毒方法均對(duì)搖蚊幼蟲攜帶的細(xì)菌具有較好的殺滅效果，但不能完全滅菌。有研究表明氟苯尼考、喹諾酮類藥物對(duì)氣單胞菌具有較好的抑制效果[19]；吳雅麗等[20]研究發(fā)現(xiàn)，嗜水氣單胞菌對(duì)喹諾酮類、第二、三代頭孢類等敏感；維氏氣單胞菌對(duì)氟苯尼考、阿洛西林、卡那霉素、鏈霉素等藥物敏感[21]。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可篩選具有針對(duì)性的抗生素，采用消毒劑抗生素聯(lián)合殺菌，以提高消毒效果。

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