班次结束后,一尘不染、空无一人的食品生产卫生区,不锈钢表面渐渐隐入阴影。

什么是季铵盐类消毒剂?

最后更新:

季铵化合物(季铵盐)是带正电荷的表面活性剂类消毒剂,如苯扎氯铵(ADBAC)和 DDAC,通过破坏细胞膜和病毒包膜来杀灭病菌。在清洁的表面上,它们可控制多种细菌和包膜病毒,但对孢子、分枝杆菌和无包膜病毒作用较弱,且粪便、肥皂残留和硬水会使其失活。

柔和日光下空荡的圈舍通道,钢制栏门之间是刚冲洗过、仍湿润的混凝土地面。

什么是季铵化合物?

季铵化合物常简称为 quats 或 QACs,是一类用于控制表面细菌、病毒及其他病菌的人工合成化学品1。从化学角度看,它们是阳离子(即带正电荷的)表面活性剂2。在美国,它们属于抗菌农药:超过2,000种已登记的农药产品含有季铵盐,首个季铵盐抗菌农药于1947年登记1。

美国环境保护署(EPA)按结构将季铵盐分为四类1。其中两类是:烷基二甲基苄基氯化铵(ADBAC)类,包含24种相似化学品,有时被称为苯扎氯铵;以及双癸基二甲基氯化铵(DDAC)类,包含五种1。消毒剂有时含有不止一种季铵盐1。较新代次的产品通常杀菌力更强、泡沫更少,且对有机负荷和肥皂的耐受性更好2。

季铵盐消毒剂的代次及有效成分示例
代次有效成分示例
第一代苯扎氯铵;ADBAC(烷基二甲基苄基氯化铵)2
第二代ADEBAC(烷基二甲基乙基苄基氯化铵)2
第三代ADBAC 加 ADEBAC2
第四代DDAC(二烷基二甲基氯化铵,如双癸基、双辛基或十二烷基形式)2
第五代DDAC 加 ADBAC2

季铵盐如何杀灭病菌?

季铵盐会破开细菌的细胞膜和包膜病毒的外层包膜,细胞膜一旦破裂,细胞即死亡1。在分子层面,它们与细菌膜中带负电荷的磷脂不可逆地结合,并使膜蛋白变性,从而破坏细胞膜对物质进出的调控2。

这一过程需要时间。所需时长取决于季铵盐种类及其浓度,部分季铵盐必须与病菌接触数分钟1。标签会注明接触时间,即产品要起效时表面必须保持肉眼可见湿润的时长1。部分产品在使用后还能使表面在短时间内保持抑菌状态2。季铵盐在中性至碱性 pH 条件下效果最佳,在 pH 9至10时效力最高,pH 低于3.5时会丧失活性2。

季铵盐消毒剂能杀灭什么,又对什么无效?

季铵盐的杀菌谱比氧化型消毒剂窄。EPA 将消毒剂定义为能杀灭或不可逆地灭活表面上具有感染性的真菌和细菌、但不一定能杀灭其孢子的产品4,而某一具体季铵盐产品可控制的微生物即其标签上所列的微生物1。

季铵盐消毒剂对各类微生物的典型活性
微生物类别季铵盐典型活性备注
革兰氏阳性菌(例如金黄色葡萄球菌)良好2EPA 消毒剂声明所用的标准革兰氏阳性测试菌为金黄色葡萄球菌2
革兰氏阴性菌(例如假单胞菌、沙门氏菌)较低;通常不如革兰氏阳性菌敏感2,3其外膜使季铵盐更难到达细胞膜3
包膜病毒归类为具有杀病毒作用3季铵盐可破开病毒的外层包膜1
无包膜病毒(例如诺如病毒)差3通常对无包膜病毒不具杀病毒作用2
真菌归类为具有杀真菌作用3,但效力可能有限2请查看标签上列明的真菌1
分枝杆菌差;具有固有抗性3细胞壁结构复杂3
细菌孢子无效2复杂结构带来的固有抗性3

为什么季铵盐在圈舍、鸡舍和脚浴池中会失效?

污物是主要原因。季铵盐很容易被有机物以及阴离子肥皂和洗涤剂灭活,硬水也会降低其活性,因为钙离子和镁离子会与消毒剂形成络合物2。粪便、垫料和饲料还可能遮蔽微生物,并代替微生物与消毒剂发生反应2。

一项使用沾有猪粪的靴子开展的靴浴研究表明了这一点有多重要。当靴子沾有猪粪时,消毒剂种类没有任何差别;受污染的浴池反而会增加靴子上的污染;而将粪便刷洗干净后再在季铵盐浴池中浸泡5分钟的靴子达到了消毒标准5。

使用中的溶液本身也可能成为细菌来源。一篇2023年的综述报告称,以季铵盐为唯一有效成分的消毒剂比其他类型更容易被革兰氏阴性菌污染,且从多家奶牛场受污染脚浴池中分离出的黏质沙雷氏菌能在新配制的使用浓度苯扎氯铵中存活3。该综述还指出,棉布和超细纤维抹布会从桶中吸附季铵盐,从而降低工作浓度3。

如何在农场或犬舍中使用季铵盐消毒剂?

使用季铵盐时,先清洁是必不可少的步骤。某大学动物健康中心的清洁与消毒指南规定了以下顺序2:

  • 通过刮除、刷洗或清扫,清除可见的粪便、垫料、饲料和杂物2。
  • 用肥皂或洗涤剂加水清洗,然后彻底冲洗,因为肥皂残留可能使某些消毒剂失活2。
  • 让表面干燥,以免残留水分稀释消毒液2。
  • 每天或按标签规定配制新鲜溶液,并采用标签规定的浓度;浓度越高不一定越好2。务必遵循产品标签。
  • 在标签规定的完整接触时间内保持表面湿润,然后在动物返回前彻底冲洗物品,尤其是饲喂和饮水设备2。
  • 添加新消毒剂前,先将可重复使用的桶清洗并晾干,稀释后检查使用浓度3。
  • 对于脚浴池,先刷掉靴子上的粪便,并保持浴池本身清洁5。

季铵盐对人、动物和环境有危害吗?

危害程度取决于浓度。季铵盐经皮肤接触的毒性低,但视浓度不同,可能对皮肤和眼睛产生严重刺激或腐蚀,吸入或吞食时毒性中等1。多项研究发现,使用季铵盐清洁产品的工作人员中哮喘更为常见1。一份动物健康指南补充指出,季铵盐误食后毒性很高,因此消毒后的区域和物品应在接触时间结束后、供动物使用前进行冲洗2。

季铵盐与土壤和沉积物结合紧密,这限制了其向地下水的迁移1。它们对水生动物有毒,尤其是鱼类,因此应避免径流进入池塘、溪流和排水沟2;ADBAC 被归类为对鱼类和水生无脊椎动物高毒1。

耐药性是一个真实存在但有限度的问题。实验室研究表明细菌可对季铵盐产生耐受性,多项研究将苯扎氯铵耐受性与抗生素耐药性联系起来3。一篇2023年的综述得出结论:没有足够的真实世界证据表明频繁使用季铵盐已导致广泛的抗生素耐药性,而且实际使用浓度往往远高于细菌在实验室中可耐受的水平3。该综述呼吁更加重视正确使用,以防止季铵盐消毒剂受到污染3。

要点总结

  • 季铵盐是阳离子表面活性剂类消毒剂;苯扎氯铵(ADBAC)和 DDAC 是主要类型。
  • 它们通过破坏细胞膜和病毒包膜起杀灭作用,这需要达到标签规定的完整接触时间。
  • 它们对细菌孢子、分枝杆菌以及诺如病毒等无包膜病毒无效。
  • 粪便、肥皂残留和硬水会使其失活,因此施用前应先清洁、冲洗并干燥。
  • 它们对鱼类有毒,高浓度时有刺激性;动物返回前应冲洗干净,并防止径流进入水体。

参考文献

  1. Quaternary Ammonium Compounds (ADBAC and DDAC) Fact SheetNational Pesticide Information Center, Oregon State University Extension Services · 2023 · University extension publication
  2. Disinfection 101: Key Principles of Cleaning and Disinfection for Animal SettingsCenter for Food Security and Public Health, Iowa State University College of Veterinary Medicine · 2023 · University extension publication
  3. Quaternary ammonium disinfectants and antiseptics: tolerance, resistance and potential impact on antibiotic resistanceAntimicrobial Resistance and Infection Control 12:32 (BMC, Springer Nature) · 2023 · Review article · DOI 10.1186/s13756-023-01241-z
  4. What are Antimicrobial Pesticides?US Environmental Protection Agency · 2026 · Government guidance
  5. Evaluating the efficacy of boot baths in biosecurity protocolsSwine Health and Production 8(4):169-173 (American Association of Swine Veterinarians) · 2000 · Peer-reviewed study
  6. Safety and Effectiveness of Consumer Antiseptic Rubs; Topical Antimicrobial Drug Products for Over-the-Counter Human Use (Final rule)US Food and Drug Administration, Federal Register 84 FR 14847 · 2019 · Regulatory document

常见问题

苯扎氯铵是季铵化合物吗?

是的。苯扎氯铵是 ADBAC 类季铵盐的另一名称,EPA 将该类视为由24种相似化学品组成的一个类别1。它是使用最广泛的季铵盐有效成分之一2。

苯扎氯铵还用于哪些领域?

季铵盐也存在于受 FDA 监管的医疗产品和化妆品中,包括乳液、外用抗菌剂和鼻喷剂1。FDA 已推迟对非处方消费类洗手液中苯扎氯铵的最终决定,以便提交新的数据6。消毒剂产品属于农药,切勿用于人体1。

季铵盐能否与其他消毒剂或肥皂混用?

混用通常会降低效果。季铵盐会使碘类消毒剂失活,许多肥皂和阴离子洗涤剂也会使季铵盐失活2。施用季铵盐前请冲净洗涤剂,并遵循产品标签。

季铵盐产品属于卫生剂还是消毒剂?

这取决于标签。EPA 将卫生剂与消毒剂区分开来:卫生剂将微生物减少到公共卫生规范规定的水平,消毒剂则能杀灭或不可逆地灭活具有感染性的真菌和细菌,但不一定能杀灭孢子4。季铵盐产品两种类型都有销售,因此请查看标签所作的声明及规定的接触时间1。