蔣雪晴,張一敏,羅 欣,朱立賢,毛衍偉,梁榮蓉,楊嘯吟,韓廣星,董鵬程,*
(1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,山東 泰安 271018;2.國(guó)家肉牛牦牛產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系臨沂站,山東 臨沂 276000)
隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化速率的增長(zhǎng)以及消費(fèi)者對(duì)營(yíng)養(yǎng)、健康食品需求的不斷增加,生鮮畜禽產(chǎn)品的消費(fèi)比例也逐漸增大,并有望逐漸取代傳統(tǒng)的凍產(chǎn)品成為市場(chǎng)主流[1-2]。冷鮮肉水分活度高、富含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),在生產(chǎn)和銷售過(guò)程中容易受到致病菌的污染[3],其引發(fā)的生物安全問(wèn)題和潛在的食品安全風(fēng)險(xiǎn)逐漸受到重視。微生物定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是該類食品安全風(fēng)險(xiǎn)分析的核心體系,幫助從業(yè)人員更好地理解食品生產(chǎn)過(guò)程、致病菌和人類疾病之間的相互作用和聯(lián)系,為風(fēng)險(xiǎn)決策、食品安全治理提供科學(xué)依據(jù)。我國(guó)頒布《食品安全法》以及成立國(guó)家食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中心后,國(guó)內(nèi)在食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論和體系建設(shè)取得了長(zhǎng)足發(fā)展,先后完成了“雞肉-沙門氏菌”“即食食品-單核細(xì)胞增生李斯特菌”等風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作[4]。但是對(duì)于初級(jí)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、貯藏和分銷過(guò)程中主要食源性致病菌的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估依然匱乏,致病菌基本流行數(shù)據(jù)庫(kù)仍需擴(kuò)充,主要致病菌的流行情況及菌株特異性和變異性在現(xiàn)有消費(fèi)方式下對(duì)我國(guó)消費(fèi)者健康的影響仍鮮見(jiàn)報(bào)道,難以為標(biāo)準(zhǔn)的制定和企業(yè)食品安全管理提供有力支撐。隨著國(guó)家對(duì)食品安全及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系建設(shè)的重視,加強(qiáng)我國(guó)初級(jí)農(nóng)產(chǎn)品中致病菌定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作將成為未來(lái)研究的趨勢(shì)。因此,本文對(duì)目前定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究進(jìn)展以及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估在冷鮮肉食品安全管理中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行綜述。
食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是指對(duì)食品、食品添加劑中生物性、化學(xué)性和物理性危害對(duì)人體健康可能造成的不良影響所進(jìn)行的科學(xué)評(píng)估,主要包含危害識(shí)別、危害特征描述、暴露評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)特征描述4 步[5]。不同于物理和化學(xué)危害在污染食品后呈現(xiàn)“穩(wěn)定變化”的狀態(tài),食源性致病菌隨時(shí)間的推進(jìn)和環(huán)境的變化在食品中可能不斷發(fā)生著數(shù)量和性質(zhì)上的變遷,這強(qiáng)調(diào)了對(duì)致病菌進(jìn)行“定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估”的重要意義。微生物定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是根據(jù)致病微生物對(duì)畜產(chǎn)品污染情況和引發(fā)疾病臨床特點(diǎn)得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或者調(diào)查資料,將微生物的攝入量與對(duì)人體產(chǎn)生不良反應(yīng)之間的關(guān)系通過(guò)統(tǒng)計(jì)模型進(jìn)行描述,建立不同的評(píng)估模型最終擬合人體患病概率。微生物預(yù)測(cè)模型和劑量-反應(yīng)模型通常被應(yīng)用于微生物定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中,以評(píng)估特定危害對(duì)特定人群產(chǎn)生的影響[6]。微生物定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估還可以通過(guò)敏感性分析對(duì)相應(yīng)的干預(yù)措施進(jìn)行評(píng)估,為控制風(fēng)險(xiǎn)提出相應(yīng)建議。
早在20世紀(jì)90年代中期,歐盟已有一系列綜合性的針對(duì)食品安全的衛(wèi)生指令[7],2001年發(fā)布的歐盟食品安全白皮書(shū)提出建立獨(dú)立的歐洲食品權(quán)威機(jī)構(gòu)的設(shè)想[8],2002年,歐盟食品安全管理局正式建立,該機(jī)構(gòu)根據(jù)科學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,為制定法律法規(guī)提供依據(jù)[7],我國(guó)于2009年頒布實(shí)施的《中華人民共和國(guó)食品安全法》第十三條規(guī)定:國(guó)家建立食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估制度,對(duì)食品、食品添加劑中生物性、化學(xué)性和物理性危害進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。2011年我國(guó)正式成立國(guó)家食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中心(China National Center for Food Safety Risk Assessment,CFSA),作為負(fù)責(zé)食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的國(guó)家級(jí)技術(shù)機(jī)構(gòu),承擔(dān)國(guó)家食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、監(jiān)測(cè)、預(yù)警、交流和食品安全標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)支持工作[6]。2015年對(duì)《食品安全法》進(jìn)行修訂,包括更嚴(yán)格的執(zhí)行和更強(qiáng)調(diào)基于風(fēng)險(xiǎn)的標(biāo)準(zhǔn)[9]。2021年,中國(guó)動(dòng)物衛(wèi)生與流行病學(xué)中心開(kāi)發(fā)構(gòu)建了國(guó)內(nèi)首個(gè)“國(guó)家畜禽養(yǎng)殖和屠宰過(guò)程中人畜共患食源性病原微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估預(yù)警系統(tǒng)”[10]。
在危害食品安全的生物性因素中,食源性致病菌污染是引起食源性疾病的首要原因[11],在生鮮肉制品中,沙門氏菌、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、單核細(xì)胞增生李斯特菌(以下簡(jiǎn)稱單增李斯特菌)等是最常見(jiàn)的食源性致病菌[12-17]。中國(guó)食品安全網(wǎng)發(fā)布的抽查食品檢測(cè)公告表明微生物污染指標(biāo)已成為目前被重點(diǎn)關(guān)注且形勢(shì)較嚴(yán)峻的問(wèn)題。近年來(lái),以Escherichia coliO157:H7為代表的產(chǎn)志賀毒素大腸桿菌,由于其能夠引發(fā)可能危及生命的感染并發(fā)癥(出血性結(jié)腸炎和溶血性尿毒癥綜合征),引起了國(guó)外學(xué)者的廣泛關(guān)注,肉牛被認(rèn)為是其主要宿主[18],因此消費(fèi)含有產(chǎn)志賀毒素大腸桿菌的牛肉成為公共衛(wèi)生安全的嚴(yán)重威脅。然而,目前對(duì)上述常見(jiàn)食源性致病菌的危害特征描述仍存在較多的不確定性,其在養(yǎng)殖、屠宰、分銷過(guò)程中的流行情況尚不明確,與之相關(guān)的定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估這部分起步比較晚,還沒(méi)有形成系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)制度,在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中還存在很大的不足。必須從根本上重視以生鮮肉為代表的畜禽初級(jí)農(nóng)產(chǎn)品的微生物定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作,并以此為依據(jù)制定屠宰加工階段相應(yīng)的法律法規(guī)和政策制度,保證食品安全。
模型的使用是定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的核心部分,常用的模型主要分為預(yù)測(cè)微生物模型與劑量反應(yīng)模型。從農(nóng)場(chǎng)到餐桌整條供應(yīng)鏈中,每個(gè)環(huán)節(jié)都有受到污染的可能,并且環(huán)境微生物始終處于動(dòng)態(tài)變化的狀態(tài),通過(guò)建立微生物生長(zhǎng)、失活等預(yù)測(cè)模型能夠?qū)ξ⑸锏膭?dòng)態(tài)變化進(jìn)行模擬量化,而病原體濃度與人體的關(guān)系則可以通過(guò)劑量反應(yīng)模型進(jìn)一步明確。
預(yù)測(cè)微生物模型主要是描述和預(yù)測(cè)微生物在特定條件下的生長(zhǎng)與失活情況,主要分為初級(jí)模型、二級(jí)模型、三級(jí)模型[19]。其中初級(jí)模型描述的是微生物數(shù)量隨時(shí)間變化的關(guān)系,但由于微生物的變化易受到溫度、時(shí)間等環(huán)境因素的影響,因此需二級(jí)模型進(jìn)一步補(bǔ)充完善;二級(jí)模型主要是指環(huán)境因子例如溫度、pH值等的變化如何影響初級(jí)模型中的參數(shù);最后,通過(guò)三級(jí)模型使用計(jì)算機(jī)軟件能夠更快速全面地預(yù)測(cè)微生物信息,目前常見(jiàn)模型的分類見(jiàn)表1。
表1 常見(jiàn)模型的分類Table 1 Classification of common predictive microbiology models
目前3 種預(yù)測(cè)微生物模型在畜禽產(chǎn)品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中均有廣泛應(yīng)用(表2),并顯示出良好的模擬量化效果。例如,模擬微生物生長(zhǎng)4 個(gè)階段(遲滯期、對(duì)數(shù)期、穩(wěn)定期和衰亡期)中常用的Logistic和修正后的Gompertz模型[20],其中Gompertz模型被廣泛用于描述細(xì)菌生長(zhǎng)的S型曲線[21-22]。初級(jí)模型中,Baranyi模型更好地協(xié)調(diào)了模型參數(shù)及準(zhǔn)確性之間的關(guān)系,越來(lái)越廣泛地應(yīng)用在預(yù)測(cè)微生物學(xué)領(lǐng)域,既對(duì)微生物數(shù)量隨時(shí)間的變化進(jìn)行了描述,又對(duì)其遲滯期進(jìn)行了計(jì)算[23],而且該模型參數(shù)都具有生理學(xué)意義,是真正意義的動(dòng)力學(xué)模型[24]。二級(jí)模型中,平方根模型參數(shù)單一、使用簡(jiǎn)單,對(duì)于單因素影響下微生物的生長(zhǎng)情況能夠很好地進(jìn)行預(yù)測(cè),是最常用的二級(jí)模型之一[6];Ratkowsky平方根模型在不斷修正后,已經(jīng)很好地適應(yīng)了肉制品評(píng)估需求,其應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)展到pH值、水分活度、CO2濃度等與肉類工業(yè)相關(guān)的指標(biāo)中[25]。此外,利用ComBase、FM等計(jì)算機(jī)軟件將所構(gòu)建的模型可直接應(yīng)用于相應(yīng)微生物的定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。
劑量反應(yīng)模型主要用于表示攝入微生物劑量與人體出現(xiàn)不良反應(yīng)之間的關(guān)系[26],由表2可見(jiàn),劑量反應(yīng)模型在沙門氏菌[16,27-28]、E.coliO157:H7[15,29]、彎曲桿菌[14,30-32]、單增李斯特菌[12,33-35]等食品致病菌的定量評(píng)估中廣泛使用,其中Beta-poisson和指數(shù)模型應(yīng)用最為廣泛。但是,由于構(gòu)建劑量反應(yīng)模型現(xiàn)存的流行病學(xué)數(shù)據(jù)較為有限、目標(biāo)菌株存在的變異性、不同人群對(duì)于疾病的易感程度不同等原因,該種模型的應(yīng)用仍存在不確定性。
表2 肉制品風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中常見(jiàn)模型的應(yīng)用Table 2 Application of common predictive microbiology models in risk assessment of meat products
目前在已開(kāi)展的致病菌定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中,過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)模型(process risk model,PRM)被廣泛引入,將食品產(chǎn)業(yè)全鏈條的行為模擬為一個(gè)連續(xù)的過(guò)程,并對(duì)該過(guò)程進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,此模型描述了定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法與情景分析和預(yù)測(cè)微生物學(xué)的集成和應(yīng)用,是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中衛(wèi)生特性的客觀評(píng)價(jià)[15]。PRM為風(fēng)險(xiǎn)與可能用于降低風(fēng)險(xiǎn)的因素之間的關(guān)系提供了一種分析手段,可以從可控變量中推導(dǎo)出干預(yù)措施。Cassin等[15]在對(duì)牛肉漢堡中E.coliO157:H7的定量評(píng)估中引入PRM,該模型包括兩個(gè)數(shù)學(xué)模型,首先是描述食品加工、處理、消費(fèi)過(guò)程中食源性致病菌的變化,預(yù)測(cè)不同消費(fèi)者可能攝入致病菌的總量(暴露量),再將得到的預(yù)測(cè)暴露量用于劑量-反應(yīng)模型,最終評(píng)估對(duì)人體健康的風(fēng)險(xiǎn),該模型預(yù)測(cè)了E.coliO157:H7在特定碎牛肉漢堡制作場(chǎng)景下的患病概率分布,分析了重要的風(fēng)險(xiǎn)因素,并比較了風(fēng)險(xiǎn)緩解策略。Fazil等[39]使用PRM確定空腸彎曲桿菌在食物產(chǎn)業(yè)鏈中的變化,通過(guò)考慮在全雞產(chǎn)品加工和處理過(guò)程中影響風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)的幾個(gè)步驟建立數(shù)學(xué)模型,為降低消費(fèi)者患病風(fēng)險(xiǎn)提供了一種預(yù)測(cè)工具。
食物產(chǎn)業(yè)鏈中的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估需要定量建模,描述致病菌沿食物產(chǎn)業(yè)鏈的數(shù)量變化規(guī)律,以便預(yù)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)并施加干預(yù)措施。以PRM為基礎(chǔ),模塊化過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)模型(modular process risk model,MPRM)將食物鏈劃分為模塊,簡(jiǎn)化了模型的構(gòu)建過(guò)程[40]。MPRM將食物產(chǎn)業(yè)鏈劃分為微生物的失活、生長(zhǎng)及食品處理過(guò)程中混合、分割、交叉污染、消減6 個(gè)模塊,并對(duì)每個(gè)模塊及交互作用進(jìn)行建模。M?ller等[27]用MPRM對(duì)豬肉丸中的沙門氏菌進(jìn)行定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估建模,將肉丸的生產(chǎn)到消費(fèi)描述為一系列模塊,在每個(gè)模塊中模擬沙門氏菌的流行率和濃度等的變化,最終通過(guò)劑量-反應(yīng)模型評(píng)估食用肉丸的患病風(fēng)險(xiǎn)。但是Nauta等[40]指出,MPRM適合宰后生鮮肉中有害微生物的定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,但是不能模擬宰前活體動(dòng)物之間病原體的傳播和感染規(guī)律;其次,MPRM假設(shè)食品產(chǎn)業(yè)鏈可以簡(jiǎn)化為一種連接模塊的形式,然而對(duì)于特定的預(yù)包裝食品,其制造、流通過(guò)程過(guò)于復(fù)雜,該方法的應(yīng)用受到限制。
在危害識(shí)別方面,組學(xué)數(shù)據(jù)具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值:雖然傳統(tǒng)預(yù)測(cè)微生物建模能夠確定致病菌在特定條件下的生長(zhǎng)趨勢(shì),但是其在食品實(shí)際加工、貯藏過(guò)程中的消長(zhǎng)規(guī)律很難追蹤,這對(duì)暴露評(píng)估具有一定的挑戰(zhàn)性,而通過(guò)基因組學(xué)的方法可以確定致病菌與生態(tài)系統(tǒng)中其他微生物群之間、致病菌與致病菌之間的相互作用,明確其最終的暴露水平。此外,同種致病微生物個(gè)體與亞群之間存在變異性,而這些變異性顯著影響致病菌的污染水平,進(jìn)而影響暴露評(píng)估的結(jié)果[41],在以往的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中,往往考慮大部分菌株的生物學(xué)特性并將極端個(gè)體反應(yīng)表現(xiàn)為較大同質(zhì)群體的“異常值或噪聲”,但是具有特定基因型(特殊個(gè)體)的致病微生物可能是引發(fā)食源性疾病的重要原因,其在食品產(chǎn)業(yè)鏈中的分布應(yīng)該被明確。而基因組學(xué)可通過(guò)開(kāi)展食源性致病菌毒力、毒性、耐藥性等生物學(xué)特性實(shí)驗(yàn),確定其潛在的生物標(biāo)記物[42],通過(guò)生物標(biāo)記物確定不同抗性菌株分布,并將這些抗性信息融入后續(xù)生長(zhǎng)、失活模型中,為后續(xù)暴露評(píng)估提供更為準(zhǔn)確的結(jié)果[43]。全基因組測(cè)序技術(shù)有助于確定病原體或比較不同病原體之間的毒力差異,由于微小的基因變化可能會(huì)導(dǎo)致巨大的表型差異,因此將與體內(nèi)、體外毒力評(píng)估的表型屬性聯(lián)系十分必要[42]。致病菌的致病性與外在環(huán)境的作用息息相關(guān),轉(zhuǎn)錄組學(xué)可用于研究微生物暴露于不同食物和宿主環(huán)境時(shí)的應(yīng)激表達(dá)情況并確定其生存情況和毒力。這些信息可整合到風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的危害特征描述過(guò)程中,并為解決菌株變異性問(wèn)題提供解決方法。例如,King等[44]研究E.coli在pH 5.5條件下對(duì)乙酸、乳酸和鹽酸的耐受性,發(fā)現(xiàn)大量基因受pH值調(diào)節(jié),同時(shí)這些基因也可能與增強(qiáng)細(xì)菌抗逆性(耐酸、耐熱、耐藥、耐鹽)和毒性發(fā)揮有關(guān)[45]。確定劑量反應(yīng)關(guān)系是危害特征描述中的重要部分,當(dāng)微生物存在于宿主中時(shí),利用組學(xué)數(shù)據(jù)可以獲得微生物的細(xì)胞生理學(xué)信息,這些數(shù)據(jù)提供了關(guān)于病原微生物存活的可能性及其特定毒力基因表達(dá)的重要信息,結(jié)合宿主的免疫反應(yīng),有助于確定健康和患病的劑量反應(yīng)關(guān)系[46]?;诮M學(xué)技術(shù)的暴露評(píng)估能夠獲得細(xì)胞抗逆性的產(chǎn)生機(jī)制及其變化規(guī)律,較過(guò)去的表型數(shù)據(jù)更能預(yù)測(cè)微生物行為的可變性,此外由于微生物生理狀態(tài)和應(yīng)激反應(yīng)的異質(zhì)性,組學(xué)技術(shù)可以進(jìn)一步預(yù)測(cè)病原體行為的變異,從而在暴露評(píng)估中發(fā)揮作用[43]。
微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中存在不確定性及變異性,組學(xué)技術(shù)為限制這些不確定性提供了新的理解和解決思路,將組學(xué)衍生的毒力數(shù)據(jù)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估相結(jié)合,有望更準(zhǔn)確地確定危害因素,減少不確定性,并提高計(jì)算劑量反應(yīng)和患病概率的準(zhǔn)確性[47]。然而,組學(xué)技術(shù)解讀復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)變化時(shí)產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)是當(dāng)前面臨的一個(gè)問(wèn)題,隨著數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、人工智能的發(fā)展,對(duì)組學(xué)分析產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地清洗、分析、挖掘與利用將是未來(lái)的發(fā)展方向[43]。此外,如何將分子事件轉(zhuǎn)化到實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的應(yīng)用中是我們面臨的挑戰(zhàn)[48]。值得注意的是,隨著組學(xué)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,各平臺(tái)之間數(shù)據(jù)不互通,存在“數(shù)據(jù)孤島”現(xiàn)象,造成嚴(yán)重的數(shù)據(jù)重復(fù)和資源浪費(fèi),已獲得的組學(xué)數(shù)據(jù)沒(méi)有得到充分的挖掘與利用,因此亟需建立并遵守基于可找尋、可訪問(wèn)、可交互、可再用原則的數(shù)據(jù)共享平臺(tái)或規(guī)范,加強(qiáng)組學(xué)數(shù)據(jù)的利用效率。
微生物定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是確定屠宰企業(yè)內(nèi)部各干預(yù)措施有效性的重要手段。在肉類的屠宰、加工和消費(fèi)過(guò)程中,對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、確定關(guān)鍵環(huán)節(jié)并實(shí)施干預(yù)措施對(duì)降低最終食品安全風(fēng)險(xiǎn)有顯著效果。Xiao Xingning等[28]在評(píng)估肉雞屠宰過(guò)程中不同干預(yù)措施對(duì)降低沙門氏菌患病風(fēng)險(xiǎn)的效果時(shí),發(fā)現(xiàn)所有被評(píng)估的干預(yù)措施可使平均患病概率降低至原來(lái)的1/348.8~1/1.3。而在去除內(nèi)臟過(guò)程中噴灑酸性電解水和次氯酸鈉溶液對(duì)降低患沙門氏菌病的概率最為有效。干預(yù)措施的引入會(huì)產(chǎn)生亞致死環(huán)境(如有機(jī)酸噴淋減菌工藝使胴體處于微酸環(huán)境[49])進(jìn)而促進(jìn)病原菌毒力基因的表達(dá)或增強(qiáng)病原體抗逆性的情況發(fā)生[50],而定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可從最終患病率的角度綜合考慮并評(píng)定不同干預(yù)措施的有效性,為企業(yè)中食品安全管理提供技術(shù)支持。
冷鮮牛肉中對(duì)致病菌的干預(yù)主要集中在宰前和加工過(guò)程的各個(gè)工序點(diǎn)中。通常以無(wú)任何干預(yù)措施作為基線模型,對(duì)其一種或組合方式進(jìn)行評(píng)估,將實(shí)施干預(yù)措施之后的風(fēng)險(xiǎn)與基線模型進(jìn)行比較確定,從而確定干預(yù)措施的效果。與基線模型相比,加工的干預(yù)措施比宰前的干預(yù)措施更能降低風(fēng)險(xiǎn)[51]:Smith等[29]對(duì)20 種干預(yù)措施降低風(fēng)險(xiǎn)的效果進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)宰前的單一干預(yù)措施使絞碎牛肉、分割肉和大塊牛肉中感染O157:H7的平均患病概率分別降低了30.9%~61.9%、37.1%~61.4%和35.3%~72.1%,而加工過(guò)程中的單一干預(yù)措施使平均患病概率分別降低了45.3%~92.4%、44.3%~95.5%、44.0%~96.5%。干預(yù)措施的組合降低風(fēng)險(xiǎn)的潛力最大,在宰前應(yīng)用疫苗或益生菌等與加工過(guò)程中的干預(yù)措施相結(jié)合可最大限度地降低患病率。
值得注意的是,并非所有的干預(yù)措施均能降低最終風(fēng)險(xiǎn),某些干預(yù)措施可能會(huì)導(dǎo)致患病率的增加,或?qū)θ梭w存在潛在的健康威脅,其有效性存在爭(zhēng)議。Smith等[29]在對(duì)不同形式牛肉產(chǎn)品中E.coliO157:H7進(jìn)行定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)發(fā)現(xiàn),在冷卻過(guò)程中使用水噴霧使胴體的污染率增加了1 倍,最終使每份絞碎牛肉、分割肉和大塊牛肉引發(fā)消費(fèi)者患病的風(fēng)險(xiǎn)較基線模型分別增加了6.7%、26.8%和11.3%。因此,在冷卻過(guò)程中應(yīng)注意有機(jī)酸噴淋與蒸汽處理等多種減菌措施的聯(lián)合使用,從而對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效控制[52]。干預(yù)措施在企業(yè)中的應(yīng)用應(yīng)系統(tǒng)、全面,而風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估則為干預(yù)措施的正確使用、規(guī)程制定提供了理論依據(jù)。使用化學(xué)助劑對(duì)胴體進(jìn)行噴灑或浸泡對(duì)于最終風(fēng)險(xiǎn)的降低效果均較好,Dogan等[31]評(píng)估肉雞宰后冷卻過(guò)程中使用氯化十六烷基吡啶(cetylpyridinium chloride,CPC)、酸化亞氯酸鈉(acidified sodium chlorite,ASC)、磷酸三鈉(trisodium phosphate,TSP)、過(guò)氧乙酸(peroxyacetic acid,PAA)噴淋胴體和使用ASC、TSP、PAA浸泡胴體兩種減菌方式的效果,結(jié)果表明在冷卻后使用CPC噴霧效果最好,使發(fā)病率降至每年0.000 5 例/10萬(wàn) 人;而對(duì)于浸泡冷卻方式,使用ASC使發(fā)病率降至每年0.086 9 例/10萬(wàn) 人,在3 種化學(xué)助劑中最為有效。工廠中冷卻環(huán)節(jié)使用含氯消毒劑浸泡很普遍,而氯殘留會(huì)對(duì)人體健康造成影響,Xiao Xingning等[28]發(fā)現(xiàn)浸泡冷卻過(guò)程中使用檸檬酸與含氯消毒劑相比,檸檬酸對(duì)病原體及引發(fā)的疾病表現(xiàn)出更有效的控制,從風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的角度為干預(yù)措施的改進(jìn)提供了依據(jù)。
在零售與貯藏環(huán)節(jié)中,冷鮮肉的貯藏溫度高于冷凍,這可能會(huì)給致病菌的生長(zhǎng)提供有利的環(huán)境。Smith等[29]發(fā)現(xiàn)絞碎牛肉中的平均病原體濃度為1.9 CFU/kg,而經(jīng)整個(gè)零售和消費(fèi)者貯藏過(guò)程,在烹飪前,暴露于冷藏溫度下的產(chǎn)品病原體平均濃度上升至2.1 CFU/kg,在冷凍條件下病原體平均濃度下降到0.36 CFU/kg。因此,冷鮮肉的風(fēng)險(xiǎn)高于冷凍肉,使用干預(yù)措施降低冷鮮肉的致病風(fēng)險(xiǎn)十分必要,通過(guò)敏感性分析可對(duì)關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行篩選,從而確定最有效的干預(yù)措施,也為降低企業(yè)成本提供了技術(shù)支持。
綜上所述,對(duì)屠宰加工具體環(huán)節(jié)進(jìn)行危害分析,并輔以配套的干預(yù)措施能夠顯著降低消費(fèi)者的患病風(fēng)險(xiǎn),通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可為干預(yù)措施設(shè)置及操作規(guī)范的制定提供理論支持。加強(qiáng)并擴(kuò)大風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果的應(yīng)用范圍,將風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與危害分析相結(jié)合是今后制定和實(shí)施危害分析和關(guān)鍵控制點(diǎn)(hazard analysis and critical control point,HACCP)的一大趨勢(shì)。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和HACCP相結(jié)合,對(duì)于有效防控食品加工過(guò)程中致病菌的傳播和繁殖,減少致病菌危害和食品安全事故的發(fā)生更具現(xiàn)實(shí)意義[6]。
食品冗長(zhǎng)的供應(yīng)鏈?zhǔn)鞘称钒踩录l(fā)的主要原因,將冷鮮肉生產(chǎn)的“養(yǎng)殖、收獲、屠宰加工、貯運(yùn)、銷售、消費(fèi)”作為一個(gè)整體進(jìn)行全鏈條的風(fēng)險(xiǎn)分析與控制是食品安全治理的必經(jīng)之路。在設(shè)計(jì)和控制食品從制造到消費(fèi)的全過(guò)程時(shí),需考慮病原體的污染、破壞、存活、生長(zhǎng)以及可能的再污染。食物生產(chǎn)鏈各階段對(duì)食品安全危害的預(yù)防、消除或降低能力隨著食品種類和技術(shù)的效果不同而改變,食品加工對(duì)致病菌的抗逆性變化及其對(duì)消費(fèi)者健康的影響亟待明確。因此,致病菌的動(dòng)態(tài)變化及其與食品介質(zhì)相互作用后產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)需要定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè),與此相配套的食品安全目標(biāo)與安全法規(guī)的確定急需風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估數(shù)據(jù)作為理論支撐[6]。歐盟委員會(huì)在2002年的食品安全白皮書(shū)中提出從“農(nóng)場(chǎng)到餐桌”的政策,覆蓋從動(dòng)物飼料生產(chǎn)、初級(jí)產(chǎn)品生產(chǎn)到食品加工、貯藏、運(yùn)輸直至產(chǎn)品零售的所有與食物鏈有關(guān)的部門[8]。我國(guó)食品安全法自頒布到修訂,一直重視風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估在食品安全治理中發(fā)揮的重要作用,農(nóng)業(yè)部也特別強(qiáng)調(diào)了初級(jí)農(nóng)產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估對(duì)于消費(fèi)終端食品安全的重大貢獻(xiàn)。Xiao Xingning等[28]評(píng)估了養(yǎng)殖、屠宰(宰殺、燙毛、去內(nèi)臟、冷卻)、貯藏、批發(fā)零售和消費(fèi)(烹飪)過(guò)程中沙門氏菌流行率的變化對(duì)消費(fèi)者患病率的影響,發(fā)現(xiàn)去內(nèi)臟環(huán)節(jié)造成了嚴(yán)重的交差污染,是引發(fā)沙門氏菌病爆發(fā)的高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié)。該研究同時(shí)對(duì)燙毛、去內(nèi)臟和貯藏等環(huán)節(jié)中涉及的14 種干預(yù)措施進(jìn)行效果評(píng)價(jià),認(rèn)為在去內(nèi)臟環(huán)節(jié)噴灑酸性電解水和次氯酸鈉復(fù)合物具有最為顯著的效果(消費(fèi)者患病概率降低至原來(lái)的1/343.8)。
相較其他國(guó)家的消費(fèi)方式,我國(guó)食品消費(fèi)習(xí)慣(如飲食結(jié)構(gòu)、烹飪方式等)具有一定的特點(diǎn),而針對(duì)我國(guó)消費(fèi)習(xí)慣特點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估數(shù)據(jù)依然匱乏。我國(guó)于2013年開(kāi)始啟動(dòng)以風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估需求為導(dǎo)向的食物消費(fèi)數(shù)據(jù)調(diào)查,獲取目標(biāo)人群的消費(fèi)數(shù)據(jù),截止2020年已完成16萬(wàn) 人次的調(diào)查[53]。已有的數(shù)據(jù)認(rèn)為食品到達(dá)餐桌前的烹調(diào)過(guò)程中一般會(huì)使致病菌的嚴(yán)重失活,對(duì)于控制最終風(fēng)險(xiǎn)具有顯著影響;烹飪時(shí)間、烹飪過(guò)程與烹飪方式均為重要因素,Dogan等[31]研究表明,如果所有食用的雞肉都經(jīng)過(guò)充分烹飪,發(fā)病率可降至每年10萬(wàn) 人中0.12 例,另一種極端情況是,如果所有雞肉都未煮熟,預(yù)計(jì)發(fā)病率將增加到每年10萬(wàn) 人中8 437 例。此外,不同烹飪方式也會(huì)產(chǎn)生不同風(fēng)險(xiǎn),Delignette-Muller等[54]根據(jù)法國(guó)人對(duì)牛肉餅的消費(fèi)習(xí)慣,評(píng)估使用煎鍋中翻炒冷凍牛肉餅的烹飪方式,該模型中考慮的烹飪方式較為單一,熟制效果更好的烹飪方式如較多翻轉(zhuǎn)食物、雙面加熱等都會(huì)使微生物數(shù)量降低[55],這已在非冷凍牛肉餅中得到證實(shí)。雖然我國(guó)居民消費(fèi)方式以充分的加熱為主,但是烹飪過(guò)程中交叉污染造成的風(fēng)險(xiǎn)較大,這也是引發(fā)疾病的主要原因[56]。目前我國(guó)對(duì)冷鮮牛肉等初級(jí)農(nóng)產(chǎn)品致病菌限量標(biāo)準(zhǔn)尚不明確,缺乏初級(jí)農(nóng)產(chǎn)品中主要致病菌的流行數(shù)據(jù),冷鮮肉中致病菌的存在以及烹飪過(guò)程中的交叉污染的影響及其產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)亟待深入評(píng)估與探討。
微生物的變異性是目前風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中普遍存在的問(wèn)題,微生物出現(xiàn)耐酸、耐藥等變異性導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性降低。菌株變異性通常以數(shù)學(xué)分布的形式合并到預(yù)測(cè)微生物模型中。但是由于菌株生長(zhǎng)和失活特性的變異受多種因素的影響而呈現(xiàn)出多樣性和復(fù)雜性,因此在降低菌株動(dòng)力學(xué)特性變異性對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果的影響方面仍具挑戰(zhàn)[57]。
由于抗生素的大量使用導(dǎo)致菌株不再對(duì)藥物產(chǎn)生反應(yīng),菌株出現(xiàn)耐藥性,使臨床藥物的作用降低,因此亟需開(kāi)展耐藥菌株的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作。第三代頭孢菌素是加拿大治療侵襲性沙門氏菌病的首選抗生素,然而對(duì)其產(chǎn)生耐藥性的沙門氏菌可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的感染并發(fā)癥,Collineau等[16]對(duì)肉雞中對(duì)三代頭孢菌素耐藥的海德堡沙門氏菌的風(fēng)險(xiǎn)程度及現(xiàn)有的消減措施進(jìn)行評(píng)估,研究結(jié)果證明了實(shí)施干預(yù)措施控制雞肉產(chǎn)品中耐頭孢菌素的海德堡沙門氏菌的重要性。目前,高通量測(cè)序[58]、代謝組學(xué)[59]等技術(shù)被應(yīng)用到細(xì)菌耐藥性研究中,高通量測(cè)序可快速、全面地檢測(cè)耐藥基因,利用代謝組學(xué)分析微生物在抗生素作用下死亡過(guò)程中的代謝變化,為設(shè)計(jì)減少抗生素濫用的改善治療方案提供了理論依據(jù)。我國(guó)關(guān)于耐藥方面的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,在暴露階段的研究還較少,主要集中在危害識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)特征描述階段[54]。
暴露于弱酸性環(huán)境下的菌株能夠產(chǎn)生顯著的耐酸響應(yīng),降低酸性減菌劑的減菌效果,部分致病菌甚至產(chǎn)生交叉保護(hù)作用,突破食品加工中的各類柵欄因子,產(chǎn)生食品安全風(fēng)險(xiǎn)。肉類屠宰加工過(guò)程始終暴露于微酸性環(huán)境下[60-61],具有引發(fā)致病菌產(chǎn)生耐酸響應(yīng)的可能,對(duì)下游調(diào)理肉制品、發(fā)酵肉制品的安全性造成威脅。研究發(fā)現(xiàn)微酸誘導(dǎo)過(guò)程能顯著增強(qiáng)沙門氏菌的耐酸能力,并且牛肉低溫(4 ℃)貯藏過(guò)程中菌株的耐酸性響應(yīng)可維持至少7 d,其產(chǎn)生的交叉保護(hù)作用可能會(huì)嚴(yán)重威脅以牛肉為原料的產(chǎn)品安全性[62-63]。微生物具備耐酸能力后,除使噴灑酸類物質(zhì)的干預(yù)措施效果下降外,還會(huì)導(dǎo)致評(píng)估時(shí)的微生物劑量反應(yīng)關(guān)系不準(zhǔn)確等問(wèn)題,因此亟待建立適用于耐酸條件下的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。
由數(shù)據(jù)不全面導(dǎo)致的劑量反應(yīng)關(guān)系不準(zhǔn)確是目前定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估面臨的一個(gè)問(wèn)題。不同食品加工環(huán)節(jié)中數(shù)據(jù)的缺失、各個(gè)國(guó)家評(píng)估數(shù)據(jù)量不平衡的問(wèn)題普遍存在。目前我國(guó)實(shí)施的基于追蹤標(biāo)記的追溯多數(shù)針對(duì)具體食品種類或分離的食品鏈環(huán)節(jié),重用性差,形成“信息孤島”,阻礙了追溯信息系統(tǒng)的互聯(lián)互通,難以形成完整的食品信息鏈,這些劑量反應(yīng)數(shù)據(jù)的缺失導(dǎo)致最終劑量反應(yīng)模型建立時(shí)不準(zhǔn)確[28,31]。因此,需加強(qiáng)對(duì)評(píng)估數(shù)據(jù)的收集工作,使用更多原始研究收集的數(shù)據(jù)更新模型的輸入分布,避免過(guò)度依賴邏輯假設(shè)和使用其他國(guó)家的數(shù)據(jù),從而為我國(guó)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供牢靠的數(shù)據(jù)來(lái)源。此外,我國(guó)基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的模型部分借鑒其他國(guó)家的數(shù)據(jù)庫(kù),不同人群具有不同的易感性以及地區(qū)之間具有差異性等問(wèn)題的存在可能會(huì)造成評(píng)估結(jié)果不準(zhǔn)確,因此需完善數(shù)據(jù)庫(kù)建立適用于我國(guó)且可信度較高的模型。
食源性致病菌引起的食品安全是全球性問(wèn)題,微生物定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估已成為應(yīng)對(duì)當(dāng)前食品安全問(wèn)題的重要科學(xué)工具之一[6]。在肉類屠宰、加工和消費(fèi)過(guò)程中開(kāi)展微生物定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,為企業(yè)的食品安全管理、全鏈條的風(fēng)險(xiǎn)控制、食品安全目標(biāo)與法規(guī)的制定提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持。但目前我國(guó)食源性疾病患病率以及整個(gè)食物鏈(從農(nóng)場(chǎng)到餐桌)的微生物污染數(shù)據(jù)相對(duì)缺乏[5],與之相關(guān)的定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估起步比較晚,還存在較多不足,微生物的變異性和劑量反應(yīng)關(guān)系不準(zhǔn)確等問(wèn)題亟待解決。因此,我國(guó)需建立科學(xué)完善的評(píng)估體系,科學(xué)運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的理論工具及數(shù)學(xué)建模[6],加強(qiáng)在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面的人才培養(yǎng),以充分發(fā)揮微生物定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估在食品安全監(jiān)管中的作用。