新鮮蔬菜中的微生物污染危害、檢測(cè)和控制方法研究進(jìn)展

成　黎

（北京農(nóng)學(xué)院國(guó)際學(xué)院，北京　102206）

新鮮蔬菜中的微生物污染危害、檢測(cè)和控制方法研究進(jìn)展

成黎

（北京農(nóng)學(xué)院國(guó)際學(xué)院，北京102206）

新鮮蔬菜富含多種維生素與纖維素等對(duì)人體健康有益的成分，是健康膳食的主要組成部分之一。人們對(duì)蔬菜的需求和消費(fèi)量在近10 a內(nèi)持續(xù)增高，伴隨而來(lái)蔬菜的安全風(fēng)險(xiǎn)，尤其是微生物風(fēng)險(xiǎn)及其所帶來(lái)的危害也在增加。蔬菜的微生物風(fēng)險(xiǎn)可以發(fā)生在從農(nóng)田到餐桌的每個(gè)環(huán)節(jié)。有效地檢測(cè)和控制有害微生物是保證蔬菜安全的基礎(chǔ)。國(guó)內(nèi)外對(duì)有害微生物的檢測(cè)和控制方法的研究很多。目前的檢測(cè)技術(shù)還難以實(shí)現(xiàn)在某些緊急情況下準(zhǔn)確快速地檢出致病菌，因此，在微生物的檢測(cè)方法上還需要更多的研究與探索。目前的殺菌和抑菌方法各有利弊，更加有效、無(wú)毒和環(huán)保的抑菌技術(shù)需要被不斷地研究與發(fā)展出來(lái)。

新鮮蔬菜；微生物污染危害風(fēng)險(xiǎn)；致病菌；檢測(cè)方法；安全控制

新鮮蔬菜由于富含維生素、纖維素、礦物質(zhì)和其他營(yíng)養(yǎng)素，具有保健營(yíng)養(yǎng)性能，已經(jīng)成為現(xiàn)代人們膳食中不可缺少的組成部分［1-2］。依據(jù)雀巢公司的一項(xiàng)研究調(diào)查，人類身體中90%的VC和60%的VA來(lái)自于蔬菜［3］。許多研究表明，經(jīng)常規(guī)律性地進(jìn)食蔬菜可以減少癌癥、心血管疾病和肥胖癥的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)［4-8］。隨著人們健康意識(shí)的增加，近10 a來(lái)，人們對(duì)蔬菜的消費(fèi)量持續(xù)增加［8］。世界果蔬產(chǎn)量在2000—2011年間增長(zhǎng)了38%［9-10］。在亞洲，特別是在中國(guó)，蔬菜是人們?nèi)粘ｏ嬍车闹饕M成部分［2］。隨著蔬菜的產(chǎn)量與消費(fèi)量的持續(xù)增加，蔬菜的安全風(fēng)險(xiǎn)，尤其是微生物風(fēng)險(xiǎn)及其所帶來(lái)的危害也在增加［11-13］，蔬菜的微生物風(fēng)險(xiǎn)可以發(fā)生在從農(nóng)田到餐桌的每個(gè)環(huán)節(jié)［14-17］。由于微生物污染，例如大腸桿菌、李斯特菌（如單核細(xì)胞增生李斯特菌）等所引起的食源性疾病在近期時(shí)有暴發(fā)［10，13，18］。在2009年和2010年分別有4.4%和10%的食源性疾病與食用微生物污染果蔬有關(guān)［19］，例如2011年在歐洲暴發(fā)的存于豆芽中的大腸桿菌O104：H4致死性食源性疾?。?0］。因此，食源性疾病的暴發(fā)與蔬菜中的微生物污染有很大聯(lián)系，如何檢測(cè)和控制微生物污染是控制蔬菜安全、減少食源性疾病的關(guān)鍵之一。很多國(guó)內(nèi)外研究對(duì)于蔬菜中微生物的污染危害、檢測(cè)和控制進(jìn)行了探索與分析，有的通過(guò)數(shù)據(jù)回顧分析蔬菜中的微生物安全風(fēng)險(xiǎn)［21-22］；有的通過(guò)比較分析手段來(lái)識(shí)別從農(nóng)場(chǎng)到餐桌的微生物污染風(fēng)險(xiǎn)和控制途徑［23-25］。本文依據(jù)這些研究，回顧了蔬菜中的微生物污染的危害及所致的食源性疾病，對(duì)微生物危害的來(lái)源、檢測(cè)和控制方法進(jìn)行比較分析與討論。

1　蔬菜中微生物污染的危害及所致的食源性疾病

蔬菜中微生物污染的危害主要在于因微生物污染所導(dǎo)致的食源性疾病的暴發(fā)。由于食源性疾病暴發(fā)對(duì)人類健康及社會(huì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生巨大損害，食源性疾病已經(jīng)成為了世界范圍內(nèi)的主要的公共健康問題。美國(guó)疾病控制與預(yù)防中心（Centers for Disease Control and Prevention，CDC）的年度報(bào)告表明每年美國(guó)大約有4 800 萬(wàn)人患食源性疾病，其中3 000 例死亡［26］。在加拿大，每年大約有1 100萬(wàn)～1 300萬(wàn)食源性病例暴發(fā)［27］。近20 a內(nèi)，與生鮮食品有關(guān)的食源性疾病發(fā)病率顯著上升，據(jù)估計(jì)，美國(guó)每年因此所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)約386 億美元［28］。在全球范圍內(nèi)，隨著人們對(duì)生鮮食物需求的增加，由于生鮮食品微生物污染所致的食源性疾病也不斷增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010年底—2012年底，在歐洲、美國(guó)、加拿大和日本，因生鮮食物感染導(dǎo)致的食源性疾病報(bào)告案例有5 191 人，其中95 人死亡［29］。在2007—2011年間， 歐洲因果蔬污染所導(dǎo)致的食源性疾病案例占總數(shù)的10%，致死率占總食源性疾病致死率的46%［30］。其中英國(guó)在2008—2010年間報(bào)告的由果蔬污染所產(chǎn)生的食源性疾病為531 例，包括1 例死亡［31］。僅在2011年5月，由于豆芽中大腸桿菌O104：H4的污染，在德國(guó)導(dǎo)致3 785 例食源性疾病暴發(fā)，其中45 例死亡［32］。由于蔬菜中微生物污染所致的食源性疾病給人類健康和社會(huì)經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大的損失，2008年，世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）把綠葉蔬菜的安全歸類到全球生鮮食品安全的首要關(guān)注問題中［33-34］。

2　蔬菜微生物污染的來(lái)源

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，因食用蔬菜而產(chǎn)生的食源性疾病的主要元兇是蔬菜中的致病微生物［35-38］，研究證明，不同的蔬菜中存在有各種致病性微生物，如沙門氏菌、李斯特菌和大腸桿菌等［38-43］（表1）。

表1　存在于不同蔬菜中的主要致病微生物［43］Table 1 Major pathogens in vegetables［43］

表2總結(jié)了在2005—2011年間存在于蔬菜中引起食源性疾病暴發(fā)的主要致病微生物，結(jié)果表明蔬菜中導(dǎo)致食源性疾病暴發(fā)的主要致病菌為大腸桿菌O157：H7、沙門氏菌和志賀菌。這些致病菌對(duì)蔬菜的污染發(fā)生在從農(nóng)田到餐桌的每一步，完成了從動(dòng)物到蔬菜再到人群的交叉感染［38］。因此，蔬菜的微生物污染風(fēng)險(xiǎn)貫穿了供應(yīng)鏈的每一個(gè)環(huán)節(jié)。在美國(guó)，每年大約有31 種已知的致病菌導(dǎo)致了9 800 萬(wàn)例食源性疾病暴發(fā)，造成超過(guò)70 億美元的醫(yī)療損失，且這些致病菌產(chǎn)生于從農(nóng)場(chǎng)到餐桌的每一環(huán)節(jié)［44-46］。在農(nóng)田中，農(nóng)業(yè)灌溉水源、土壤、灰塵、動(dòng)物和蔬菜耕種人員都是產(chǎn)生各種霉菌、酵母菌、致病細(xì)菌及病毒的載體［47］。土壤作為一種自然資源，尤其在耕種中，由于動(dòng)物排泄物對(duì)土壤的滋養(yǎng)，致使致病菌寄宿于其中。有報(bào)告顯示大腸桿菌O157和沙門氏菌由于溫度、濕度和土壤類型的不同可以在土壤中存活7～25 周［48-49］。不清潔的農(nóng)業(yè)灌溉用水也是導(dǎo)致微生物污染的主要原因［50］。因此，蔬菜的種植環(huán)境包括土壤、灌溉水源、肥料（動(dòng)物排泄物）、溫度等是影響蔬菜中微生物風(fēng)險(xiǎn)的主要因素［17］。此外，在蔬菜的采摘、運(yùn)輸、清洗、加工、出售和消費(fèi)過(guò)程中，致病菌也會(huì)由于運(yùn)輸車輛、加工和貯存器具以及清洗水源的不潔凈或人工操作的不規(guī)范而產(chǎn)生和傳播［11］。在加工過(guò)程中，蔬菜的清洗用水是造成微生物污染及交叉感染的主要途徑［17，49］。

表2　2005—2011年間蔬菜中引起食源性疾病暴發(fā)的主要微生物［17］Table 2 Food-borne disease outbreaks caused by main pathogens in fresh vegetables from 2005 to 2011［17］

表3總結(jié)了近年來(lái)對(duì)貫穿葉菜供應(yīng)鏈各個(gè)主要環(huán)節(jié)中微生物污染風(fēng)險(xiǎn)和來(lái)源的研究。研究結(jié)果表明微生物污染的風(fēng)險(xiǎn)貫穿了葉菜供應(yīng)鏈的每個(gè)主要環(huán)節(jié)，其中葉菜種植環(huán)節(jié)，特別是灌溉水源的風(fēng)險(xiǎn)最大，也是研究的重點(diǎn)；其次是加工過(guò)程中的清洗用水的污染。關(guān)于蔬菜中致病微生物的研究主要集中于大腸桿菌及沙門氏菌。

表3　貫穿葉菜供應(yīng)鏈各個(gè)主要環(huán)節(jié)中風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的微生物污染危害和來(lái)源的研究文獻(xiàn)數(shù)量［22］Table 3 Major hazards and resources of microbial contamination in each step of the supply chain process［22］

3　蔬菜微生物污染檢測(cè)方法比較

有害微生物的檢測(cè)是阻止食源性疾病暴發(fā)的重要步驟。蔬菜安全的保證需要從農(nóng)田種植和采收開始，阻止和降低污染風(fēng)險(xiǎn)來(lái)確保安全質(zhì)量［51-52］。由于人們對(duì)新鮮蔬菜的鮮食要求日益增加，控制蔬菜中的微生物污染、減少致病菌引起的食源性疾病在目前尤為重要［53］。有效地控制蔬菜中的有害微生物，可以防止公共健康危害的發(fā)生［52］。目前，對(duì)于有害微生物的檢測(cè)方法因微生物和基質(zhì)的類型不同而有所差異［50］。一般對(duì)微生物檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)方法有傳統(tǒng)方法，例如培養(yǎng)及顯微鏡觀測(cè)法；生物化學(xué)方法，包含分子生物學(xué)方法和凝膠擴(kuò)散法等；還有一些近期研究熱門、快速的檢測(cè)方法，例如生物傳感檢測(cè)等。

3.1傳統(tǒng)檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)

傳統(tǒng)檢測(cè)方法是使用歷史最長(zhǎng)也是適用范圍最廣的一種微生物檢測(cè)方法。傳統(tǒng)培養(yǎng)法和層析法構(gòu)成了傳統(tǒng)檢測(cè)方法的主要部分。傳統(tǒng)培養(yǎng)法是世界廣泛使用的一種對(duì)致病菌的基礎(chǔ)檢測(cè)方法。由于具有較高的可靠性和有效性，對(duì)目標(biāo)測(cè)試組織敏感度高以及可以應(yīng)用于廣泛的食物基質(zhì)中，傳統(tǒng)檢測(cè)法在目前仍然是一種十分可靠的檢測(cè)手段［54］。但是傳統(tǒng)的培養(yǎng)檢測(cè)方法在隔離和檢測(cè)的應(yīng)用中需要大量的實(shí)驗(yàn)器具、培養(yǎng)基以及幾天的時(shí)間去培養(yǎng)和檢測(cè)細(xì)菌，同時(shí)還需要經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)的實(shí)驗(yàn)人員。盡管因其可靠性和敏感度較高而被廣泛使用，但是傳統(tǒng)檢測(cè)方法在人力、物力、儀器和時(shí)間上消耗過(guò)多。因此，更加快速、可靠的檢測(cè)方法如分子生物學(xué)檢測(cè)法和免疫學(xué)檢測(cè)法等需要得到進(jìn)一步發(fā)展和研究［54］。

3.2分子生物學(xué)檢測(cè)法的優(yōu)缺點(diǎn)

傳統(tǒng)檢測(cè)方法中培養(yǎng)時(shí)間是關(guān)鍵。分子生物學(xué)檢測(cè)法縮短了檢測(cè)時(shí)間，通過(guò)檢測(cè)細(xì)菌中DNA和RNA的特異性來(lái)識(shí)別檢測(cè)致病菌，例如DNA檢測(cè)法中的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（polymerase chain reaction，PCR）可以短時(shí)間內(nèi)在體外擴(kuò)增特異性DNA片段，從而檢出致病菌。分子生物學(xué)檢測(cè)法的優(yōu)點(diǎn)是敏感度高、特異性強(qiáng)、產(chǎn)率高、重復(fù)性好；相對(duì)傳統(tǒng)檢測(cè)方法而言，容易操作、快速簡(jiǎn)便［52，55］。其缺點(diǎn)是對(duì)于存在于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的食物中的微生物，其檢測(cè)敏感度會(huì)因食物類型不同而有所差異，因?yàn)槭澄镏?，尤其是高脂肪和高蛋白質(zhì)的食物中也許會(huì)存在PCR抑制劑，影響檢測(cè)效果。另外，提取技術(shù)是PCR的關(guān)鍵步驟，需要謹(jǐn)慎控制；內(nèi)部擴(kuò)增控制需要識(shí)別非目標(biāo)DNA，倘若操作不當(dāng)，會(huì)出現(xiàn)假陰性或假陽(yáng)性結(jié)果。因此，部分分子生物學(xué)檢測(cè)法需要傳統(tǒng)方法來(lái)進(jìn)行補(bǔ)充，以提高可靠性［52，56］。

3.3近期發(fā)展的新檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)

基于對(duì)傳統(tǒng)方法和分子生物學(xué)檢測(cè)法優(yōu)缺點(diǎn)的探討，未來(lái)檢測(cè)技術(shù)需要向增強(qiáng)特異性、提高產(chǎn)效和可靠性，能夠廣泛應(yīng)用，降低檢測(cè)時(shí)間和成本的方向發(fā)展。近期一些研究的新技術(shù)和方法正在逐漸滿足這些要求。這些新技術(shù)包括免疫學(xué)檢測(cè)法和不同類型的生物傳感檢測(cè)。免疫學(xué)檢測(cè)可以檢測(cè)病毒、毒素、細(xì)菌細(xì)胞和孢子，較一般的分子生物學(xué)檢測(cè)法更加快速、高效，但是相比以核酸為基礎(chǔ)的分子生物學(xué)檢測(cè)方法，免疫學(xué)檢測(cè)法缺少敏感度和特異性的識(shí)別功能。生物傳感技術(shù)可以在某些方面實(shí)現(xiàn)快速和敏感的檢測(cè)，但是需要技術(shù)的研究與改進(jìn)。由于生物傳感類型太多，對(duì)于不同的食品中的不同致病菌的檢測(cè)需要不同的實(shí)驗(yàn)報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)［52］。

綜上所述，不同檢測(cè)方法存在不同的優(yōu)缺點(diǎn)。使用新型快速檢測(cè)法會(huì)產(chǎn)生不敏感的問題，出現(xiàn)假陽(yáng)性或者假陰性結(jié)果；傳統(tǒng)方法可靠性高，但檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)。因此，在某些緊急情況下對(duì)于食品致病菌的快速檢測(cè)方法還需要繼續(xù)研究與發(fā)展。

4　蔬菜微生物污染控制方法比較

對(duì)于蔬菜的質(zhì)量安全控制要通過(guò)殺滅或者抑制有害微生物保持其安全性來(lái)延長(zhǎng)貯藏期，同時(shí)盡可能地保持蔬菜的新鮮、營(yíng)養(yǎng)等品質(zhì)特性。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于生鮮蔬菜的微生物控制方法和技術(shù)有很多，這些方法主要包含化學(xué)控制、物理控制和生物控制。從事相關(guān)研究的中外學(xué)者也對(duì)目前所使用的主要控制方法的優(yōu)劣、發(fā)展進(jìn)行了比較研究，詳見表4。

表4　常用控制生鮮蔬菜質(zhì)量安全的保鮮方法的利弊比較［57］Table 4 Comparison of methods used for the preservation of fresh vegetables［57］

由表4可知，大部分的化學(xué)方法由于其廣譜高效、成本低的優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用，但是在使用過(guò)程所產(chǎn)生的危害殘留和有害衍生物會(huì)影響人體健康，因此部分已經(jīng)被禁止或者限制使用。隨著科技的發(fā)展，更多低危害、高效力的物理和生物控制技術(shù)被開始使用。使用先進(jìn)的處理方法（例如物理和生物方法）可以避免控制過(guò)程中出現(xiàn)的化學(xué)和微生物風(fēng)險(xiǎn)，這些方法包括：1）低溫控制，即在低溫的環(huán)境中抑制微生物的生長(zhǎng)與繁殖。國(guó)內(nèi)外都有研究評(píng)估了生菜在不同溫度貯藏條件下的品質(zhì)變化，結(jié)果表明無(wú)論是無(wú)包裝新鮮蔬菜還是薄膜包裝鮮生菜，在0 ℃貯藏條件下可以顯著保持其品質(zhì)［58］。2）采取生物方法以菌治菌，避免化學(xué)和微生物危害。3）利用臭氧和紫外線廣譜高效、無(wú)殘留的特性，采用冷殺菌技術(shù)包括紫外線、超聲波臭氧等對(duì)蔬菜進(jìn)行殺菌消毒［57］。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)高效、環(huán)保、無(wú)毒害的控制有害微生物的方法還在進(jìn)行不斷的探討。國(guó)外學(xué)者總結(jié)了近年來(lái)對(duì)于葉類蔬菜中有害微生物控制方法的各種研究（表5）。結(jié)果表明，蔬菜加工過(guò)程中的微生物控制是目前研究的重點(diǎn)。氯的成本低、使用歷史久、殺菌效果強(qiáng)，但是其衍生物對(duì)人類健康危害較大，企業(yè)在對(duì)氯的使用過(guò)程中一直存在爭(zhēng)議，因此，在以往的研究中，對(duì)氯殺菌的研究占據(jù)比例最大。如何處理葉類蔬菜及抑制常見致病菌如沙門氏菌和大腸桿菌是蔬菜中有害微生物控制的研究重點(diǎn)。較新的、更為先進(jìn)的微生物控制手段，如有機(jī)酸抑菌以其無(wú)毒、易使用和經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)在逐漸被廣泛使用，同時(shí)也成為近期的研究熱點(diǎn)。因此，未來(lái)對(duì)蔬菜中微生物的控制研究會(huì)重要集中在這類無(wú)毒、環(huán)保、成本低、易使用的抑菌方法方面。

表5　葉類蔬菜中有害微生物控制方法的研究文獻(xiàn)數(shù)量［22］Table 5 Major control methods for microbial contamination in fresh vegetables［22］

5　結(jié) 語(yǔ)

新鮮蔬菜由于其高營(yíng)養(yǎng)性和保健性，已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ攀持械闹饕M成部分。隨著消費(fèi)者對(duì)其消費(fèi)需求不斷增加，蔬菜產(chǎn)量在世界范圍內(nèi)也持續(xù)增加，同時(shí)伴隨而來(lái)的蔬菜安全問題也日益被關(guān)注。蔬菜中的微生物污染是蔬菜產(chǎn)生食源性疾病的主要風(fēng)險(xiǎn)。微生物污染可以發(fā)生在蔬菜供應(yīng)鏈的不同環(huán)節(jié)，其中種植和加工是污染風(fēng)險(xiǎn)最大的環(huán)節(jié)。目前對(duì)蔬菜供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)中致病微生物的研究也主要集中在蔬菜的種植和鮮菜的加工環(huán)節(jié)中，而對(duì)于流通和消費(fèi)階段有害微生物的研究不多。各國(guó)食源性疾病暴發(fā)病例報(bào)告顯示，存在于蔬菜中的致病菌主要為沙門氏菌和大腸桿菌，因此大部分對(duì)于蔬菜中致病菌的研究是基于對(duì)這兩類細(xì)菌的研究。有效地檢測(cè)出各環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的致病菌是減少食源性疾病的重要步驟。由于傳統(tǒng)檢測(cè)方法較為耗時(shí)費(fèi)力，而現(xiàn)代的新型快速檢測(cè)法雖然縮短了檢測(cè)時(shí)間，但是會(huì)產(chǎn)生不敏感的問題，出現(xiàn)假陽(yáng)性或者假陰性結(jié)果，需要傳統(tǒng)的方法來(lái)補(bǔ)充提高其可靠性，因此目前的檢測(cè)技術(shù)還難以實(shí)現(xiàn)在某些緊急情況下準(zhǔn)確快速地檢出致病菌，在微生物的檢測(cè)方法上還需要更多的研究與探索。保證蔬菜質(zhì)量和安全需要?dú)绾鸵种剖卟酥械挠泻ξ⑸?。蔬菜加工過(guò)程中的微生物控制是目前研究的重點(diǎn)。目前的殺菌和抑菌方法各有利弊，更加有效、無(wú)毒和環(huán)保的殺菌和抑菌技術(shù)需要不斷地研究與發(fā)展出來(lái)。

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Hazards， Detection and Control of Microbial Contamination in Fresh Vegetables

CHENG Li
（International College， Beijing University of Agriculture， Beijing102206， China）

With the development of fresh vegetables worldwide， the safety of fresh vegetable products， especially the hazards of microbial contamination， is becoming a big issue. This article aims to review the hazards， detection and control methods of microbial contamination in fresh vegetables. The hazards of microbial contamination can arise at any points in the production chain of fresh vegetables from farm to mouth. Therefore， the detection and control methods for food-borne pathogens in fresh vegetables need to be improved.

fresh vegetable； hazards of microbial contamination； pathogen； detection method； safety control

TS255.36

A

1002-6630（2015）23-0347-06

10.7506/spkx1002-6630-201523062

2015-06-22

2014年度北京市教委科研計(jì)劃項(xiàng)目（KM201410020017）

成黎（1972—），女，副教授，博士，研究方向?yàn)槭称饭芾?、消費(fèi)者行為與食品產(chǎn)品選擇、食品安全管理和食品業(yè)中新產(chǎn)品開發(fā)。E-mail：chenglee1@yahoo.com