基于波士頓矩陣的香腸中單增李斯特菌半定量風(fēng)險評估

江榮花,董慶利,*,周少君,朱海明,鄧志愛,何潔儀, 鄧小玲,陳秋霞,潘明亮,李碧瓊,李迎月,余 超

(1.上海理工大學(xué)醫(yī)療器械與食品學(xué)院,上海 200093; 2.廣東省疾病預(yù)防控制中心,廣東廣州 510300; 3.廣州市疾病預(yù)防控制中心,廣東廣州 510000; 4.清遠(yuǎn)市疾病預(yù)防控制中心,廣東清遠(yuǎn) 511500)

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基于波士頓矩陣的香腸中單增李斯特菌半定量風(fēng)險評估

江榮花1,董慶利1,*,周少君2,朱海明2,鄧志愛3,何潔儀3, 鄧小玲2,陳秋霞2,潘明亮4,李碧瓊4,李迎月3,余 超3

(1.上海理工大學(xué)醫(yī)療器械與食品學(xué)院,上海 200093; 2.廣東省疾病預(yù)防控制中心,廣東廣州 510300; 3.廣州市疾病預(yù)防控制中心,廣東廣州 510000; 4.清遠(yuǎn)市疾病預(yù)防控制中心,廣東清遠(yuǎn) 511500)

為使檢測數(shù)據(jù)結(jié)果呈現(xiàn)更為直觀并減少數(shù)據(jù)短缺造成的不確定性,本文采用波士頓矩陣法對低溫香腸中單增李斯特菌進(jìn)行風(fēng)險評估。首先根據(jù)檢測結(jié)果計算出實(shí)際檢出率,并借助@Risk軟件定義β分布,以95%置信區(qū)間的概率作為可能性檢出率,進(jìn)而基于波士頓矩陣?yán)碚摌?gòu)建單增李斯特菌檢出率的風(fēng)險矩陣,并據(jù)此判斷樣品風(fēng)險大小。結(jié)果顯示:在低溫香腸生產(chǎn)各階段中,各檢測樣品受單增李斯特菌污染風(fēng)險高低依次為:原輔料>中間產(chǎn)品>生區(qū)環(huán)境>熟區(qū)環(huán)境。結(jié)果證實(shí)波士頓矩陣法可以較好地對單增李斯特菌檢出率進(jìn)行半定量風(fēng)險評估,并為風(fēng)險管理者提供決策借鑒。

波士頓矩陣法,單增李斯特菌,低溫香腸,風(fēng)險評估

即食熟豬肉制品是一類無需加熱處理便可食用的食品,主要包括熏煮香腸火腿、醬鹵肉、熏燒烤肉、發(fā)酵肉等,因其味道鮮美、食用方便,深受消費(fèi)者喜愛[1]。雖然即食熟肉制品經(jīng)加熱烹制后各致病菌檢出率均有所降低,但其在生產(chǎn)、運(yùn)輸及消費(fèi)過程中容易發(fā)生食源性致病菌污染,食源性致病菌污染容易引起食品安全事故[2]。為降低食源性致病菌交叉污染造成的危害,對即食熟肉制品進(jìn)行風(fēng)險評估研究顯得尤為重要。

由于我國食源性致病菌監(jiān)測信息不完善,較多情況下開展完整的定量風(fēng)險評估難以實(shí)現(xiàn),此外,定性風(fēng)險評估的數(shù)據(jù)利用率低、信息量少[3],所以風(fēng)險評估通常以半定量方式進(jìn)行。董慶利等[4]借助風(fēng)險可能性和風(fēng)險損失度構(gòu)建風(fēng)險矩陣對即食食品中單增李斯特菌進(jìn)行半定量風(fēng)險評估,有效降低了即食食品風(fēng)險評估的局限性。周少君等[5]采用經(jīng)驗(yàn)判斷、專家評議、Delphi 專家咨詢等方法,結(jié)合食品風(fēng)險評估理論,建立了基于半定量風(fēng)險評估的風(fēng)險分級方法,為開展定量風(fēng)險評估打下科學(xué)基礎(chǔ)。半定量風(fēng)險評估通常使用評分或賦值的方式對風(fēng)險發(fā)生的可能性及嚴(yán)重程度進(jìn)行計算或描述。此外,半定量風(fēng)險評估亦可借助風(fēng)險評估軟件實(shí)現(xiàn),如澳大利亞塔斯馬尼亞大學(xué)開發(fā)的Risk Ranger軟件,此軟件通過結(jié)合文獻(xiàn)材料和檢測數(shù)據(jù)設(shè)定11個問題的參數(shù)進(jìn)行風(fēng)險評估[6],已被廣泛應(yīng)用于食品安全風(fēng)險評估領(lǐng)域,但研究表明使用Risk Ranger軟件進(jìn)行半定量風(fēng)險評估具有較大的不確定性。Risk Ranger軟件中部分問題需要使用者結(jié)合文獻(xiàn)資料進(jìn)行估計,估計值包含主觀因素,可能和實(shí)際情況存在差異。

波士頓矩陣法(Boston Matrix)[7],是由美國著名管理學(xué)家布魯斯·亨德森于1970年首創(chuàng)的一種用來分析和規(guī)劃企業(yè)產(chǎn)品組合的方法[8]。波士頓矩陣法起初是用于研究企業(yè)如何在市場中競爭的管理學(xué)理論,近年來,波士頓矩陣法與現(xiàn)代風(fēng)險導(dǎo)向?qū)徲嬂碚揫9]結(jié)合形成波士頓矩陣半定量風(fēng)險分析法。劉兆虎等[10]使用波士頓矩陣法將燃?xì)庑袠I(yè)風(fēng)險分解為“事故發(fā)生的可能性”和“危害后果或嚴(yán)重程度”,并將二者集中于二維數(shù)據(jù)表格中構(gòu)建風(fēng)險矩陣,采用半定量法賦值,用來衡量和分析風(fēng)險高低,結(jié)果表明波士頓矩陣法適用于燃?xì)庑袠I(yè)的風(fēng)險評估工作。波士頓矩陣法結(jié)果呈現(xiàn)直觀且對資料要求不嚴(yán),可有效避免因數(shù)據(jù)短缺造成的不確定性,被廣泛應(yīng)用于項(xiàng)目管理、計劃和企業(yè)戰(zhàn)略等領(lǐng)域。但是波士頓矩陣法尚未在食源性風(fēng)險領(lǐng)域開展研究,因此在食源性風(fēng)險領(lǐng)域研究的可行性還有待明確。

本文采用波士頓矩陣法將低溫香腸中單增李斯特菌實(shí)際檢出率及可能性檢出率集中于二維數(shù)據(jù)表格中,構(gòu)建風(fēng)險矩陣,以此對廣東省某公司低溫香腸的生產(chǎn)加工過程進(jìn)行風(fēng)險評估。為科學(xué)評估食品中單增李斯特菌陽性檢出情況提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

檢測結(jié)果數(shù)據(jù)來源于廣東省某公司低溫香腸的生產(chǎn)加工過程。圖1為典型的低溫香腸生產(chǎn)加工過程。

圖1 低溫香腸生產(chǎn)加工過程Fig.1 The production process of chilled sausage

圖1生產(chǎn)加工過程按樣品屬性可分為六類,具體包括:原輔料(解凍、修整、絞肉)、中間產(chǎn)品(煙熏蒸煮)、成品(包裝)、終產(chǎn)品(成品裝箱)、生區(qū)環(huán)境(原輔料驗(yàn)收)、熟區(qū)環(huán)境(配味、斬拌、灌制、冷卻、金屬探測、二次殺菌),圖中未標(biāo)注階段均為常溫下操作過程。

1.2 單增李斯特菌檢測方法

低溫香腸各階段樣品帶菌量按國標(biāo)法GB4789.30-2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn)單核細(xì)胞增生李斯特氏菌檢驗(yàn)》[11]進(jìn)行定量。

1.3 單增李斯特菌檢出率的β概率分布

通過當(dāng)前實(shí)際取樣檢測數(shù)值推測廣東省低溫香腸單增李斯特菌分布的概率情況。陽性率推測總體符合β函數(shù)的概率分布,β(α1,α2)表達(dá)式中β分布,具有形狀參數(shù)α1和α2,一般對應(yīng)著:

α1=S+1,α2=n-S+1

式中:n是當(dāng)前取樣數(shù);S是陽性檢出數(shù)。以@Risk5.5軟件(美國Palisade公司)定義β分布,即可得到95%置信區(qū)間的概率[12]。

1.4 檢出率的分布擬合

應(yīng)用Microsoft Excel 2010軟件對檢測數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計,并采用@Risk5.5軟件對統(tǒng)計結(jié)果進(jìn)行最佳分布擬合,同時根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果選擇最適分布。

為探究廣東省整體低溫香腸中單增李斯特菌分布情況,采用@Risk5.5軟件中蒙特卡羅(Monte Carlo)抽樣方法[13-14]對單增李斯特菌檢出率進(jìn)行10000次迭代抽樣,并用概率分布的形式對低溫香腸中單增李斯特菌的污染水平進(jìn)行描述。

1.5 檢出率波士頓矩陣的構(gòu)建

為使檢測數(shù)據(jù)結(jié)果更為直觀地呈現(xiàn)并減少數(shù)據(jù)短缺造成的不確定性,矩陣僅考慮單增李斯特菌的實(shí)際檢出率及檢出可能性。實(shí)際檢出率可體現(xiàn)低溫香腸現(xiàn)有風(fēng)險大小;檢出可能性則是對其未來風(fēng)險的預(yù)測。所以本文選擇實(shí)際檢出率作為橫坐標(biāo)、檢出可能性作為縱坐標(biāo),構(gòu)建二維坐標(biāo)矩陣。

根據(jù)產(chǎn)品的波士頓矩陣確定分界思想,在檢出率波士頓矩陣區(qū)域的劃分中,確定實(shí)際檢出率平均值和檢出可能性平均值的交點(diǎn)為區(qū)域劃分的分界點(diǎn),然后以此為標(biāo)準(zhǔn)將檢出率波士頓矩陣劃分為四個區(qū)域,形成四個不同類型的風(fēng)險區(qū)域:微小風(fēng)險、較小風(fēng)險、中等風(fēng)險、重大風(fēng)險(圖3)。

中等風(fēng)險:是指處于低實(shí)際檢出率、高可能性檢出率的食品。此類食品在此次檢測結(jié)果中檢出率低,但卻存在較大的潛在風(fēng)險。

重大風(fēng)險:是指處于高實(shí)際檢出率、高可能性檢出率的食品。此類食品在此次檢測結(jié)果中具有高檢出率且存在很大潛在風(fēng)險,屬于重度危險區(qū)域。

微小風(fēng)險:是指處于低實(shí)際檢出率、低可能性檢出率的食品。此類食品在此次檢測結(jié)果中檢出率低且潛在風(fēng)險較小,屬于安全區(qū)域。

較小風(fēng)險:是指處于高實(shí)際檢出率、低可能性檢出率的食品。此類食品在此次檢測結(jié)果中檢出率較高但潛在風(fēng)險較小。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫香腸生產(chǎn)各階段單增李斯特菌分布情況

由表1可知,原輔料受單增李斯特菌污染最嚴(yán)重,成品及終產(chǎn)品污染較輕,但由于成品及終產(chǎn)品采樣量較少,難以此結(jié)果作為單增李斯特菌污染的評估靶點(diǎn)。綜合原輔料、中間產(chǎn)品、生區(qū)環(huán)境、熟區(qū)環(huán)境進(jìn)行分析,其受污染的嚴(yán)重程度依次為:原輔料>中間產(chǎn)品>生區(qū)環(huán)境>熟區(qū)環(huán)境。單增李斯特菌對溫度具有極強(qiáng)耐受性,Valeria等[15]對2011-2013薩倫托市(阿普利亞,意大利南部)肉制品中單增李斯特菌檢出率分布進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)豬肉火腿中單增李斯特菌檢出率最高可達(dá)42.0%,與本文檢測結(jié)果相似。

表1 低溫香腸生產(chǎn)各階段單增李斯特菌分布

Table 1Listeriamonocytogenesdistribution at each stage of chilled sausage

2.2 基于β概率分布獲得的檢出率總體推測平均值

表2 低溫香腸生產(chǎn)各階段單增李斯特菌檢出率的β概率分布結(jié)果(%)

Table 2 Results ofβprobability distribution of theListeriamonocytogenesdetection rate at each stage of chilled sausage(%)

菌種樣品屬性置信區(qū)間(%)510203040506070809095單增李斯特菌原輔料19122627230733937401435476532577中間產(chǎn)品14717521224126829332349384434476生區(qū)環(huán)境15171972172352522729314348377熟區(qū)環(huán)境75488710681211134214711607176194822232463

由表2可知,單增李斯特菌在原輔料、中間產(chǎn)品、生區(qū)環(huán)境、熟區(qū)環(huán)境中95%的置信區(qū)間上陽性檢出可分別達(dá)到57.7%、47.6%、37.7%、24.63%。綜上可知,在95%置信區(qū)間,單增李斯特菌在原輔料中檢出率最高。Monika等[16]對波蘭2009～2011年即食香腸中單增李斯特菌及沙門菌的監(jiān)測數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn),單增李斯特菌在原輔料、產(chǎn)品中的檢出率分別為26.1%、1.8%,因此單增李斯特菌在原輔料中檢出率較高,此結(jié)果與本文結(jié)果類似,這可能是由于生產(chǎn)操作條件不利于單增李斯特菌生長的緣故。

2.3 單增李斯特菌檢出率的分布擬合

采用@Risk5.5軟件對低溫香腸中單增李斯特菌檢出率進(jìn)行最佳分布擬合,所得結(jié)果如圖2所示,Normal(0.25,0.09)可對單增李斯特菌檢出率進(jìn)行較好描述,檢出率從10.3%(5%置信水平)至40.4%(95%置信水平),均值為25.36%。Mataragas等[17]使用FSO(食品安全目標(biāo))對香腸中單增李斯特菌陽性檢出情況進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)正態(tài)分布亦可對單增李斯特菌檢出情況進(jìn)行較好描述,其中高于FSO的概率為0.202%。

圖2 低溫香腸生產(chǎn)各階段單增李斯特菌檢出率的概率分布Fig.2 Probability distribution of Listeria monocytogenes detection rate at each stage of chilled sausage

2.4 基于波士頓矩陣獲得的風(fēng)險概率矩陣

采用波士頓矩陣對低溫香腸中單增李斯特菌檢出率進(jìn)行風(fēng)險分析。由圖3可知,原輔料受單增李斯特菌污染風(fēng)險最高,熟區(qū)環(huán)境污染較輕,綜合原輔料、中間產(chǎn)品、生區(qū)環(huán)境、熟區(qū)環(huán)境進(jìn)行分析,其受單增李斯特菌污染風(fēng)險高低依次為:原輔料>中間產(chǎn)品>生區(qū)環(huán)境>熟區(qū)環(huán)境。Domenico等[18]對10所撒丁島香腸加工廠中單增李斯特菌監(jiān)測數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn),原輔料、中間產(chǎn)品、環(huán)境中單增李斯特菌的檢出率分別為8%、6%、3%,因此其受單增李斯特菌污染風(fēng)險高低依次為:原輔料>中間產(chǎn)品>環(huán)境,與本文結(jié)果相似。

圖3 低溫香腸生產(chǎn)各階段單增李斯特菌檢出風(fēng)險Fig.3 The detection risk of Listeria monocytogenes of chilled sausage at each stage of production

3 討論

本文采用波士頓矩陣法將低溫香腸中單增李斯特菌實(shí)際檢出率及可能性檢出率集中于二維數(shù)據(jù)表格中,構(gòu)建風(fēng)險矩陣,對低溫香腸風(fēng)險進(jìn)行分析及預(yù)測。波士頓矩陣法與采用Risk Ranger軟件進(jìn)行半定量風(fēng)險評估的方式相比,具有顯著優(yōu)點(diǎn),即不僅能對食品中所含食源性致病菌風(fēng)險進(jìn)行預(yù)測,亦避免因監(jiān)測數(shù)據(jù)短缺造成的不確定性。

本文研究結(jié)果表明,采用波士頓矩陣形式得到原輔料中食源性致病菌檢出風(fēng)險最高。但已有文獻(xiàn)顯示[16-18],中間產(chǎn)品中食源性致病菌檢出率要高于原輔料。產(chǎn)生上述不同的原因可能如下

菌種不同。已有文獻(xiàn)[16-18]研究的是大腸桿菌、沙門菌在肉制品及加工環(huán)境中的檢出情況,而本文研究的是單增李斯特菌在肉制品及加工環(huán)境中的檢出情況。如在Stavros等[19]對2011～2013年肉制品加工工廠食源性致病菌監(jiān)測數(shù)據(jù)中可以看出,沙門菌在原輔料中的檢出率分別為:6.7%、2.1%、2.5%;單增李斯特菌在原輔料中的檢出率分別為25.0%、23.7%、23.5%。而沙門菌在中間產(chǎn)品的檢出率分別為:14.1%、3.6%、2.6%;單增李斯特菌在中間產(chǎn)品的檢出率分別為:22.0%、13.6%、19.6%。由此可知,在相同的環(huán)境條件下沙門菌在中間產(chǎn)品中檢出率高于原輔料,而單增李斯特菌在中間產(chǎn)品中檢出率則低于原輔料。另外,Valeria等[20]對2008～2014年意大利南部三所肉制品工廠生產(chǎn)車間的食源性致病菌監(jiān)測數(shù)據(jù)亦可得出類似結(jié)論,故菌種不同對產(chǎn)品中食源性致病菌陽性檢出情況有明顯影響。

環(huán)境因素不同。周小紅等[21]研究發(fā)現(xiàn)單增李斯特菌在NaCl濃度為0.5%～3.5%、pH為7.5、生長溫度為37 ℃的條件下生長狀況良好。Miroslav等[22]對風(fēng)干發(fā)酵香腸中食源性致病菌失活情況進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),單增李斯特菌在低于66 ℃條件下失活率極低。本文在煙熏蒸煮及二次殺菌環(huán)節(jié)所選溫度均高于73 ℃,且加工過程中使用的NaCl及乳酸鈉對單增李斯特菌具有抑制作用[23],因此中間產(chǎn)品單增李斯特菌檢出率降低。而Mataragas等[24]對意大利發(fā)酵香腸中單增李斯特菌及腸炎沙門菌進(jìn)行風(fēng)險控制時發(fā)現(xiàn),在高鹽、低于20 ℃的發(fā)酵溫度環(huán)境條件下,單增李斯特菌生長趨勢不受影響,因此發(fā)酵后中間產(chǎn)品單增李斯特菌檢出率高于原輔料。同時Spilimbergo[25]等測定不同溫度(22、35、45 ℃)條件下,風(fēng)干火腿加工過程中單增李斯特菌失活情況,研究結(jié)果表明常壓條件下單增李斯特菌均未明顯失活,甚至有增長情況發(fā)生,因此中間產(chǎn)品單增李斯特菌檢出率提高。故由于環(huán)境因素不同,不同產(chǎn)品單增李斯特菌檢出情況亦有可能不同。

4 結(jié)論

本文采用波士頓矩陣法對低溫香腸中單增李斯特菌現(xiàn)有風(fēng)險進(jìn)行評估并對其未來風(fēng)險進(jìn)行預(yù)測,結(jié)果證實(shí)低溫香腸生產(chǎn)各階段受單增李斯特菌污染風(fēng)險高低依次為:原輔料>中間產(chǎn)品>生區(qū)環(huán)境>熟區(qū)環(huán)境,建議工廠加強(qiáng)對原輔料驗(yàn)收階段監(jiān)管控制,同時波士頓矩陣法可以較好地對單增李斯特菌檢出率進(jìn)行半定量風(fēng)險評估,因此,此法在食源性風(fēng)險研究領(lǐng)域具有一定可行性,風(fēng)險管理者可借鑒此法開展定量風(fēng)險評估研究工作。

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Semi-quantitative risk assessment ofListeriamonocytogenesin sausage based on Boston Matrix

JIANG Rong-hua1,DONG Qing-li1,*,ZHOU Shao-jun2,ZHU Hai-ming2,DENG Zhi-ai3,HE Jie-yi3， DENG Xiao-ling2,CHEN Qiu-xia2,PAN Ming-liang4,LI Bi-qiong4,LI Ying-yue3,YU Chao3

(1.School of Medical Instrument and Food Engineering,University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai 200093,China; 2.Guangdong Provincial Center for Disease Control and Prevention,Guangzhou 510300,China; 3.Guangzhou Center for Disease Control and Prevention,Guangzhou 510000,China; 4.Qingyuan Center for Disease Control and Prevention,Qingyuan 511500,China)

Inordertomaketheresultsmoreintuitiveandreducetheuncertaintycausedbyshortageofdata,thisstudywasdesignedtoverifythatBostonMatrixcouldbeusedforsemi-quantitativeriskassessment.BostonMatrixwasusedtoevaluateListeria monocytogenesriskinchilledsausage.Theactualdetectionratebasedontestresultswascalculated,thentheβdistributionwasdefinedby@Risksoftware,andtheprobabilityof95%confidenceintervalwasusedasapossibledetectionrate.Moreover,theriskmatrixbasedonBostonMatrixtheorywasestablishedforL. monocytogenesinchilledsausage.ResultsindicatedthattheriskorderofeachtestsamplecontaminatedbyL. monocytogeneswasasfollows:rawmaterials>intermediateproducts>rawenvironmentaldistrict>cookedenvironmental.Inconclusion,thismethodprovedtobefitforsemi-quantitativeriskassessment,andmightbedecision-makingreferenceforriskmanagers.

BostonMatrix;Listeria monocytogenes;chilledsausage;riskassessment

2016-04-08

江榮花(1993-)，女，碩士研究生，研究方向：畜產(chǎn)品安全與質(zhì)量控制，E-mail:truda0726@163.com。

*通訊作者:董慶利(1979-)，男，博士，副教授，研究方向：畜產(chǎn)品安全與質(zhì)量控制，E-mail:dongqingli@126.com。

廣東省省級科技計劃項(xiàng)目社會發(fā)展領(lǐng)域(2015A020218002)；科技部“十二五”國家科技支撐計劃課題項(xiàng)目(2015BAK36B04)；國家自然科學(xué)基金(31271896)；上海市科委2015年長三角科技聯(lián)合攻關(guān)領(lǐng)域項(xiàng)目(15395810900)。

TS251

B

1002-0306(2016)19-0262-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.19.043