預(yù)測(cè)微生物學(xué)與水產(chǎn)品的安全控制

摘 要：預(yù)測(cè)微生物學(xué)是運(yùn)用微生物學(xué)、工程數(shù)學(xué)以及統(tǒng)計(jì)學(xué)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，通過(guò)計(jì)算機(jī)及其配套軟件，預(yù)測(cè)和描述處在特定的環(huán)境下微生物的生長(zhǎng)和死亡規(guī)律。這對(duì)于水產(chǎn)品在生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸、銷(xiāo)售等過(guò)程中的質(zhì)量安全控制具有良好的指導(dǎo)作用，而且可以合理的預(yù)測(cè)貨架期，預(yù)測(cè)微生物學(xué)為水產(chǎn)品的安全控制提供了有效的途徑和方法。

關(guān)鍵詞：預(yù)測(cè)微生物學(xué)；水產(chǎn)品；貨架期

中圖分類(lèi)號(hào) Q93-3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2013）11-25-02

近年來(lái)世界各地由于微生物所引發(fā)的的人和動(dòng)物嚴(yán)重病害的事例數(shù)不勝數(shù)，這些傳染及非傳染性疾病主要是由食品中的病原微生物所引起的。

食品中的微生物的狀況關(guān)系著食品的質(zhì)量與安全，決定著人們的生活質(zhì)量和身體健康。為了解決微生物生長(zhǎng)與食品安全的矛盾的需要，20世紀(jì)80年代初，Ross等最先提出“微生物預(yù)報(bào)技術(shù)”這一概念，自此，預(yù)測(cè)微生物學(xué)的研究便拉開(kāi)了序幕。

預(yù)測(cè)微生物學(xué)的提出和發(fā)展，能夠使我們?cè)诓贿M(jìn)行微生物檢測(cè)的前提下，預(yù)測(cè)微生物的生長(zhǎng)、繁殖、衰老和死亡，從而為食品的質(zhì)量和安全提供重要保障。此外，由于預(yù)測(cè)微生物學(xué)是在多學(xué)科交叉基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新興學(xué)科，因此，它在食品貨架期、食品質(zhì)量和安全的預(yù)測(cè)與管理中也具有很大的應(yīng)用價(jià)值。

1 預(yù)測(cè)微生物學(xué)及其發(fā)展

預(yù)測(cè)微生物學(xué)最初被稱(chēng)為食品預(yù)測(cè)微生物學(xué)，因?yàn)樗钤缡鞘称房茖W(xué)家為解決食品中微生物危害預(yù)測(cè)的問(wèn)題提出來(lái)的，后來(lái)發(fā)展成為了一門(mén)專(zhuān)門(mén)的學(xué)科，即預(yù)測(cè)微生物學(xué)。

預(yù)測(cè)微生物學(xué)是運(yùn)用微生物學(xué)、工程數(shù)學(xué)以及統(tǒng)計(jì)學(xué)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，利用所建模型，通過(guò)計(jì)算機(jī)及其配套軟件預(yù)測(cè)和描述處在特定的環(huán)境下微生物的生長(zhǎng)和死亡規(guī)律[1，2]。

通常情況下，食品貨架期的確定都是通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方式，雖然，這種方式比較精確，但是，代價(jià)太高且耗時(shí)太久。在加工食品過(guò)程中，利用計(jì)算機(jī)對(duì)食品進(jìn)行分析，模擬出其中微生物的生長(zhǎng)情況和優(yōu)勢(shì)菌種或菌群，以便我們相應(yīng)的對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性的處理，從而避免實(shí)際繁瑣的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，食品在貯存流通過(guò)程中，通過(guò)對(duì)食品環(huán)境的模擬，即能夠預(yù)測(cè)發(fā)生腐敗變質(zhì)的時(shí)間，進(jìn)而確定食品貨架期。

預(yù)測(cè)微生物學(xué)的核心是建立模型，Whiting和Buchanan提出了一種模型分類(lèi)方法，稱(chēng)為初級(jí)，次級(jí)，三級(jí)模型[3，1]。初級(jí)模型是描述在特定的條件下，微生物數(shù)量與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系。次級(jí)模型是描述初級(jí)模型的參數(shù)與環(huán)境變量之間的函數(shù)關(guān)系[3]。三級(jí)模型是建立在初級(jí)模型和次級(jí)模型基礎(chǔ)之上的電腦應(yīng)用軟件程序[3]。它能夠使非專(zhuān)業(yè)人員同樣獲得預(yù)測(cè)為生物學(xué)的專(zhuān)業(yè)指導(dǎo)。

伴隨著預(yù)測(cè)微生物學(xué)的迅猛發(fā)張，世界各國(guó)開(kāi)發(fā)出了各種預(yù)測(cè)軟件。美國(guó)農(nóng)業(yè)部食品安全研究部門(mén)研發(fā)了病原菌模型程序（Pathogen Modeling Programme）[4]；英國(guó)農(nóng)業(yè)、漁業(yè)和食品部開(kāi)發(fā)了食品微生物預(yù)測(cè)模型（Food MicroModel）[5]；丹麥漁業(yè)研究所開(kāi)發(fā)了海洋食品腐敗預(yù)測(cè)程序（Ssp）軟件[6-7]；法國(guó)研究和農(nóng)業(yè)部支持開(kāi)發(fā)了Sym’Previus軟件[8]；在我國(guó)，中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所開(kāi)發(fā)了可用于羅非魚(yú)品質(zhì)控制的FSLP系統(tǒng)[9]。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)這方面的研究工作非常關(guān)注，不斷有新的模型建立[10]，用來(lái)控制各類(lèi)食品。

2 水產(chǎn)品質(zhì)量安全現(xiàn)狀

水產(chǎn)品具有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，味道鮮美，高蛋白，低脂肪等特點(diǎn)，深受廣大群眾的青睞。在我國(guó)水產(chǎn)品及水產(chǎn)品加工是農(nóng)業(yè)的一個(gè)非常重要的組成成分。我國(guó)主要的水產(chǎn)品種類(lèi)有：水產(chǎn)冷凍制品、干制品、鹽制品、罐頭制品、魚(yú)粉、魚(yú)油、藻類(lèi)制品、生魚(yú)片、生鮮類(lèi)、水產(chǎn)保健品等，已經(jīng)形成了具有一系列產(chǎn)品的行業(yè)[11]。

水產(chǎn)品在生產(chǎn)加工過(guò)程中的質(zhì)量安全控制是海產(chǎn)品加工企業(yè)的首要問(wèn)題。水產(chǎn)品加工業(yè)界為了滿(mǎn)足消費(fèi)者新的要求，利用各種包裝技術(shù)和低溫流通方式來(lái)加工、運(yùn)輸產(chǎn)品。但即使是這樣仍不能完全防止水產(chǎn)品的品質(zhì)劣變。因此，在海產(chǎn)品的加工制造、貯存流通到消費(fèi)的過(guò)程中，怎樣使海產(chǎn)品的質(zhì)量安全地帶控制的問(wèn)題亟待解決。

影響水產(chǎn)品質(zhì)量和安全的最主要因素之一就是微生物污染。水產(chǎn)品如果在加工處理的過(guò)程中處理不當(dāng)，滅菌不足，在食品中殘留了致病菌，或者在此后的加工過(guò)程中受到二次污染，在接下來(lái)的貯存、流通、消費(fèi)等環(huán)節(jié)病原菌繼續(xù)生長(zhǎng)繁殖，就會(huì)產(chǎn)生一系列食品衛(wèi)生安全問(wèn)題，直接危及到消費(fèi)者的身體健康和企業(yè)的發(fā)展。

3 預(yù)測(cè)微生物學(xué)在水產(chǎn)品安全控制中的應(yīng)用

在食品領(lǐng)域，預(yù)測(cè)微生物學(xué)可被用于食品貨架期的預(yù)測(cè)和安全性評(píng)估。

水產(chǎn)品的貨架期是由腐敗菌和病原菌共同決定的。若在某種水產(chǎn)品中腐敗菌的生長(zhǎng)速度快于病原菌，那么，在病原菌產(chǎn)生毒素之前產(chǎn)品就已經(jīng)腐敗，但是，如果病原菌的生長(zhǎng)速度比腐敗菌快，那么，在產(chǎn)品未腐敗的時(shí)候病原菌就已經(jīng)產(chǎn)生毒素，導(dǎo)致產(chǎn)品不安全。因此，產(chǎn)品貨架期的確定要綜合考慮產(chǎn)品中腐敗菌和病原菌的生長(zhǎng)情況[12]。預(yù)測(cè)某種水產(chǎn)品的貨架期可以利用生長(zhǎng)模型中的動(dòng)力學(xué)模型來(lái)定量該水產(chǎn)品中病原菌和腐敗菌的生長(zhǎng)狀況，從而估計(jì)該水產(chǎn)品在特定的環(huán)境條件下保存特定時(shí)間后微生物的生長(zhǎng)殘存狀況，從而預(yù)測(cè)產(chǎn)品貨架期。這樣，我們就不用耗時(shí)、費(fèi)力，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)，也可以較好的保證食品的質(zhì)量和安全。

預(yù)測(cè)微生物學(xué)還可以對(duì)海產(chǎn)品進(jìn)行安全性評(píng)估，可以利用生長(zhǎng)模型中的概率模型對(duì)水產(chǎn)品中致病菌的出現(xiàn)進(jìn)行分析，從而對(duì)水產(chǎn)品進(jìn)行安全性評(píng)估。利用預(yù)測(cè)微生物學(xué)對(duì)水產(chǎn)品進(jìn)行安全性評(píng)估，我們要得到通過(guò)微生物反應(yīng)的食品環(huán)境條件的相關(guān)知識(shí)和微生物在各種不同條件下的存在時(shí)間，通過(guò)建立模型的方法反映微生物的生長(zhǎng)情況與環(huán)境條件的關(guān)系，從而估計(jì)出海產(chǎn)品在不同階段微生物的情況，進(jìn)而得出消費(fèi)者攝入致病菌的情況，風(fēng)險(xiǎn)描述綜合所有信心，得到該水產(chǎn)品的安全性評(píng)價(jià)。

4 展望

預(yù)測(cè)微生物學(xué)能夠?qū)λa(chǎn)品在加工、貯藏、流通等過(guò)程中的質(zhì)量和安全作出合理判斷，對(duì)海產(chǎn)品的質(zhì)量控制和市場(chǎng)開(kāi)拓具有重大意義，同時(shí)，積累微生物消長(zhǎng)的數(shù)量化信息，對(duì)于在開(kāi)發(fā)產(chǎn)品過(guò)程中的工藝參數(shù)，制定配方和微生物學(xué)質(zhì)量控制都具有重要作用。微生物預(yù)測(cè)在水產(chǎn)品中微生物的生長(zhǎng)狀況是利用數(shù)學(xué)方程語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行闡述的，在未來(lái)會(huì)朝著建立預(yù)測(cè)性數(shù)學(xué)模型的方向發(fā)展，因?yàn)轭A(yù)測(cè)模型更簡(jiǎn)單、方便、省時(shí)和節(jié)約成本。微生物預(yù)測(cè)模式作為一個(gè)新興的以數(shù)字化、信息化為其特征的學(xué)科有望成為食品設(shè)計(jì)和安全保證的主要工具并廣泛運(yùn)用到食品工業(yè)中[13]。

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（責(zé)編：徐煥斗）