应用快速卫生监测方法评估猪分娩舍表面有机污染的试点现场评价——以荧光素酶发光仪(Luminometer, LUM)与便携式流式细胞仪(Mobile Flow Cytometer, MFC)为例

《Agriculture》：A Pilot Field Evaluation of Organic Surface Contamination in Pig Farrowing Units Using Rapid Hygiene Monitoring Methods

　　

摘要：快速可靠的检测方法对于养殖场环境卫生的日常监测至关重要。本研究以猪分娩舍为对象，在清群后消毒前采集加热垫、产栏壁及走廊表面样本，采用三种ATP荧光检测仪（Clean?Trace? LM1、EnSURE及SystemSURE Plus）测定三磷酸腺苷(ATP)含量并以相对光单位(Relative Light Unit, RLU)表示，同时使用便携式流式细胞仪(CytoQuant?)检测残余颗粒(Residual Particles)，并辅以36 ℃总嗜温菌培养(Total Mesophilic Count, TMC 36 °C)。结果显示不同荧光检测仪间log RLU值存在显著差异，效应量大，表明仪器型号对RLU值影响显著；仅EnSURE与SystemSURE Plus间呈高度相关(rs＝0.81–1.00；p＜0.05)，LUM与MFC间无相关性(rs＝?0.49–0.77；p＞0.05)。快速检测方法与微生物培养结果的相关性不一致。走廊微生物污染最高，而MFC显示加热垫处残余颗粒污染较高。结果表明LUM、MFC及微生物培养分别表征环境污染的不同维度，应视为互补而非可互换的方法。

论文解读：猪分娩舍表面有机污染快速卫生监测方法的现场试点评价

该研究发表于《Agriculture》期刊。在集约化生猪生产中，分娩舍(Farrowing Unit)的生物安全(Biosecurity)与环境卫生直接关系到仔猪健康与生产效益。现行卫生监测中，目视评分主观性强且无法检出肉眼不可见的有机残留，传统微生物培养(平皿法)虽为金标准但耗时长达24–48 h，无法满足现场即时反馈需求。ATP生物发光法(ATP Luminometry)可快速检测来源于所有活体细胞的腺苷三磷酸(Adenosine Triphosphate, ATP)，以相对光单位(Relative Light Unit, RLU)量化表面有机污染；基于阻抗原理的便携式流式细胞仪(Mobile Flow Cytometer, MFC；此处指CytoQuant?阻抗型细胞计数系统)可区分活菌与包括无机颗粒在内的残余颗粒物(Residual Particles)，二者均为食品工业常用快速筛查工具，但在畜禽舍环境中的应用及相互可比性尚缺乏现场研究。此外，不同品牌ATP荧光检测仪(Luminometer, LUM)因检测限、反应体系及信号处理差异导致RLU绝对值不可直接比对的问题亦需明确。因此，研究人员开展了本试点现场研究，旨在：(1)比较不同LUM测定猪分娩舍表面ATP污染的一致性；(2)比较ATP生物发光法与MFC颗粒检测法的结果相关性；(3)以传统培养法(TMC 36 °C)为参照评估上述快速方法；(4)识别消毒前关键污染位点，明确各方法所反映污染维度的差异及互补价值。

主要关键技术方法

研究人员于断奶后消毒前，在两家管理条件相似的常规商品猪场分娩舍选取走廊(Service Corridor)、仔猪加热实心地板(Heated Piglet Floor / Heated Pad)及产栏壁(Pen Wall，距地面10 cm)三处位点（每场6个产栏，共12个采样点×2场）。同一定义面积(100 cm²)表面拭子样本并行进行：(1)ATP检测——分别使用3M Clean?Trace? LM1(LUM 1)、Hygiena EnSURE(LUM 2)、Hygiena SystemSURE Plus(LUM 3)及配套拭子，读取RLU/100 cm²；(2)MFC检测——CytoQuant?阻抗法测定残余颗粒数/100 cm²（本研究关注非活菌颗粒组分）；(3)微生物培养——非选择性血琼脂好氧培养(36 °C，24 h)计菌落形成单位(Colony?Forming Unit, CFU)/100 cm²。数据经log₁₀(x＋1)转换后用Shapiro?Wilk/Kolmogorov?Smirnov检验正态性，Spearman秩相关(r_s)评估方法间关系，ANOVA/Kruskal?Wallis检验位点与仪器间差异，Tukey HSD/Dunn事后检验，Cohen's d及η²/ε²评估效应量，显著性水平p＜0.05。

3.1. Rapid Hygiene Monitoring Methods and Their Comparison（快速卫生监测方法及其比较）

研究人员对比三种LUM两两间及LUM与MFC间Spearman相关系数。结果显示同一厂家Hygiena两款仪器(EnSURE与SystemSURE Plus, LUM 2与LUM 3)在各采样点均呈高度至极高相关(r_s＝0.81–1.00，p＜0.05)，而3M LM1(LUM 1)与另两者相关不显著。ANOVA显示各场各位点三种LUM间log RLU均值差异显著(p≤0.0023～＜0.0001)，η²＝0.53–0.99（大效应），LUM 1读数最高、LUM 3最低，Cohen's d(LUM 1 vs LUM 3)达2.25–16.90（极大差异）。LUM与MFC在所有位点均无稳定显著相关(r_s＝?0.49–0.77，p＞0.05，CI含0)，MFC log残余颗粒值系统性高于LUM(log差值1.78–4.25)，Cohen's d(LUM 1 vs MFC)达8.46–44.15。结论：不同品牌LUM绝对RLU不可直接互换但趋势可比较；ATP生物发光与阻抗型MFC检测污染的不同维度，无替代关系。

3.2. Organic Surface Contamination Prior to Sanitation Measured by Luminometry（消毒前ATP生物发光法测得的表面有机污染）

以具代表性的EnSURE(LUM 2)分析空间分布。Farm A各位点ATP污染较均匀（走廊3.71、加热垫3.58、栏壁3.59 log RLU，p＝0.1281但η²＝0.24提示潜在趋势）；Farm B走廊显著低于栏壁与加热垫（走廊2.32 vs 栏壁3.58、加热垫3.40 log RLU，p＜0.001，η²＝0.912），且Farm B走廊与加热垫整体低于Farm A(p＜0.05或＜0.01)。结论：分娩舍消毒前有机污染空间分布受农场管理与表面类型影响，采样位点选择需具代表性。

3.3. Organic Surface Contamination Prior to Sanitation Measured by Mobile Flow Cytometry（消毒前便携式流式细胞仪测得的表面有机污染）

Farm A残余颗粒数以加热垫最高(5.63 log)、走廊(5.48 log)与栏壁(5.43 log)较低(p＜0.001，η²＝0.754)；Farm B各位点颗粒数均高于Farm A(p＜0.01)，且三者无显著差异(走廊6.93、加热垫6.80、栏壁6.96 log，p＝0.4563)。结论：MFC可检测出ATP法不敏感的颗粒污染（含饲料残渣、无机物等），加热垫易积聚此类颗粒；两场污染谱不同说明农场特异性。

3.4. Rate of Microbial Contamination and Comparison with Rapid Detection Methods（微生物污染率及其与快速检测方法的比较）

两场均以走廊TMC 36 °C最高(~4.90–5.18 log CFU，p＜0.001 vs其他位点，η²＝0.943–0.997)，加热垫最低(~3.27–4.17 log CFU)。LUM与TMC仅部分位点呈极显著强相关（Farm A走廊LUM 2、LUM 3及加热垫LUM 1：r_s＝0.9429，p＜0.01），Farm B无显著LUM?TMC相关；MFC与TMC总体无相关，例外为Farm B加热垫呈显著正相关(r_s＝0.8452，p＝0.0341)。结论：快速法与培养法相关性不稳定、场所及位点依赖强，不能互代。

讨论与结论总结

讨论指出：(1)ATP生物发光反映ATP结合有机污染（活/死微生物及动植物源有机物），MFC残余颗粒模式检测更广谱颗粒含无机物，二者互补；(2)不同LUM因灵敏度、试剂及信号处理差异致RLU绝对值不可比，应建立场点专用阈值作趋势监测；(3)消毒前污染不均，走廊微生物负荷高属再污染风险点，加热垫颗粒负荷高需强化机械清污；(4)本研究为试点性质(n＝2场)，受现场温湿度等未控变量影响，未来需扩大样本、纵向及季节性研究。

研究结论翻译如下：本试点研究表明ATP生物发光法与便携式流式细胞仪均可在商品猪分娩舍现场实用实施，能在消毒前即时提供表面污染信息。消毒前污染在分娩舍内非均匀分布，随采样位点与农场条件变化；培养法显示走廊微生物污染高，MFC显示加热垫及栏壁残余颗粒污染高，快速法可识别需重点清洁的潜在热点。即使同为ATP原理，不同荧光检测仪间存在显著差异，不同仪器测得RLU不应直接互换比较。ATP生物发光、MFC及培养法分别表征环境污染不同方面，应为互补而非可互换方法。实践中快速检测是常规卫生监测及消毒前关键点识别的有用辅助工具，但结果解读须方法特异且农场特异；建议各场先积累本底数据建立场点专属洁净度标尺。上述方法可纳入结合目视检查、快速筛查与目标微生物评估的整体卫生监测体系中，以提升生物安全、降低传染病传播风险并改善动物福利。