我國嬰幼兒配方粉中蠟樣芽孢桿菌污染的暴露評估模型初探

王曄茹,諸 寅,，宋筱瑜，蔡 強,李 駿

(1．國家食品安全風險評估中心，北京 100022；2.浙江清華長三角研究院，浙江 嘉興 314006；3.湖北省疾病預防控制中心，湖北 武漢 430079)

蠟樣芽孢桿菌(Bacilluscereus)是1種產(chǎn)芽孢的革蘭陽性桿菌，也是導致食源性疾病的條件致病菌；它主要通過產(chǎn)生腹瀉毒素和嘔吐毒素導致人類中毒，感染癥狀通常表現(xiàn)為惡心、嘔吐和腹瀉等胃腸道感染癥狀[1]。蠟樣芽孢桿菌可以污染多種食品，包括：乳與乳制品、蒸煮的米飯、豆類食品和肉制品等[2-3]。蠟樣芽孢桿菌在嬰幼兒配方粉、輔食及生產(chǎn)加工多環(huán)節(jié)中均有不同程度的檢出。周幗萍等[4]統(tǒng)計了1986—2007年中國 299 起蠟樣芽孢桿菌食物中毒案例發(fā)現(xiàn)，有2起來源于嬰幼兒配方粉。李瑩等[1]研究了2012年我國嬰幼兒配方粉中蠟樣芽孢桿菌的污染情況，發(fā)現(xiàn)陽性率達到14.8%。

蠟樣芽孢桿菌在自然環(huán)境中廣泛存在。近年來，各國政府不斷加強對嬰幼兒配方食品的重點監(jiān)管，嬰幼兒配方食品總體安全性不斷提升。在此情況下，國內(nèi)仍有制定蠟樣芽孢桿菌限量標準的呼聲。而目前國內(nèi)關(guān)于嬰幼兒食用配方食品導致的蠟樣芽孢桿菌病例卻鮮有報道。世界衛(wèi)生組織等機構(gòu)則認為：嬰兒配方粉和蠟樣芽孢桿菌感染之間的因果關(guān)系尚沒有得到證實，蠟樣芽孢桿菌感染與疾病尚無明確的劑量反應關(guān)系[5-6]。

食品中微生物的風險評估是實現(xiàn)微生物危害管理與控制的重要手段之一。關(guān)于食品中蠟樣芽孢桿菌的風險評估國內(nèi)外已有相關(guān)報道[7-11]，例如Noterman等[9]研究了巴氏消毒奶中蠟樣芽孢桿菌的風險評估。Daelman等[10]建立了長時效冷藏加工食品中蠟樣芽孢桿菌定量微生物暴露評估模型。董慶利[3]對某市蒸煮米飯自銷售至食用階段中蠟樣芽孢桿菌的風險水平開展了暴露評估。但鮮有研究關(guān)于嬰幼兒配方粉攝入階段的蠟樣芽孢桿菌暴露及其風險。世界衛(wèi)生組織構(gòu)建了嬰幼兒配方粉中阪崎腸桿菌的風險評估模型[6]。

本研究中，筆者將借鑒該模型對嬰幼兒配方粉從沖調(diào)到喂養(yǎng)過程進行情形假設(shè)，構(gòu)建嬰幼兒配方粉中蠟樣芽孢桿菌的風險評估模型，以期完成我國嬰幼兒攝入嬰幼兒配方粉時對蠟樣芽孢桿菌的定量暴露評估分析。

1 材料與方法

1.1 嬰幼兒配方粉中蠟樣芽孢桿菌的檢測

采用了國家食品污染和有害因素風險監(jiān)測2014年部分監(jiān)測數(shù)據(jù)(內(nèi)部數(shù)據(jù))，根據(jù)文獻[12-13]進行定量檢測(方法檢出限為10 CFU/g)，以此檢測結(jié)果作為嬰幼兒配方粉中蠟樣芽孢桿菌的初始污染水平。2 875份樣品隨機采集于全國31個省、自治區(qū)和直轄市的超市。

1.2 暴露評估模型的構(gòu)建

1.2.1 零售時嬰幼兒配方粉中蠟樣芽孢桿菌的初始污染水平

零售時嬰幼兒配方粉中蠟樣芽孢桿菌的初始污染水平(Pp)以陽性率表示。

陽性樣品(Lp)和陰性樣品(Ln)中蠟樣芽孢桿菌的污染水平均采用Cumulative函數(shù)進行描述

Lp(Ln)～Cumulative

(min,max,{x1,x2,…,xn},{p1,p2,…,pn})

(1)

式中：min和max分別表示陽性(陰性)樣品檢測值的最小值和最大值，x1,x2,…,xn為陽性(陰性)樣品的檢測值，p1,p2,…,pn為各檢測值的累積概率。

由于嬰幼兒配方粉中的陰性樣品檢出量未定，試驗選用Jarvis[3,14]等式計算實際污染水平來估計陰性樣品中的未檢出濃度，計算見式(2)。

M=-(2.303/m)×lg(Z/N)

(2)

式中：M表示樣品中的真實菌量對數(shù)值，lg(CFU/g);m表示檢測時所用樣品質(zhì)量，g；Z表示陰性樣品的數(shù)量；N表示為檢測樣品的總數(shù)。將其計算值假設(shè)為陰性樣品的菌落數(shù)平均值，并用反向偏斜累積概率分布描述陰性樣品中的蠟樣芽孢桿菌濃度[3]。

銷售階段時嬰幼兒配方粉中蠟樣芽孢桿菌的污染水平采用Discrete函數(shù)來計算，具體見式(3)。

N0～Discrete(Lp:Ln,Pp:(1-Pp))

(3)

1.2.2 喂養(yǎng)階段的情形假設(shè)與溫度變化曲線的建立

復溶后的奶粉在沖調(diào)、保存和喂養(yǎng)階段，蠟樣芽孢桿菌的增長與下降主要取決于復溶后奶粉的溫度。這個過程可分解成若干個時間步長(如0.01 h)，在每個時間間隔的奶粉溫度已通過預測方程式預測確定。因此，每個時間間隔增長或下降的蠟樣芽孢桿菌數(shù)量已確定。

這是世界衛(wèi)生組織提出的嬰幼兒配方粉沖調(diào)過程中的溫度預測公式，適用于嬰幼兒配方粉沖調(diào)環(huán)節(jié)的溫度預測，每個時間步長下溫度公式見式(4)[6,15]。

Ti=Tf+(Ti-1-Tf)exp(-βti)

(4)

式中：Tf為環(huán)境溫度，℃；Ti-1為上個時間步長的溫度，℃；β為溫度變化速率系數(shù)；ti為時間步長。

1.2.3 嬰幼兒配方粉中蠟樣芽孢桿菌的預測模型

1)嬰幼兒配方粉中蠟樣芽孢桿菌生長預測模型

菌的變化速率(k)可通過以下平方根模型獲得，具體計算見式(5)[15-16]。

(5)

式中：T是奶粉的溫度，℃；Tmin和Tmax分別是菌的最低生長溫度和最高生長溫度，℃；bG和cG是生長模型參數(shù)；通過在Combase數(shù)據(jù)庫中擬合，得到生長模型中bG和cG的數(shù)值。

遲滯期模型用一個對數(shù)模型描述,見式(6)[15]。

(6)

式中：λ表示遲滯期，h；cL和bL分別是模型擬合的參數(shù)；通過在Combase數(shù)據(jù)庫中擬合，得到模型中bL和cL的數(shù)值；每個時間步長ti對應的奶粉溫度和遲滯期都被估計，遲滯期百分數(shù)計算見式(7)。

(7)

2)嬰幼兒配方粉中的蠟樣芽孢桿菌失活預測模型

每個時間間隔菌的下降數(shù)量Ri用公式表示[15]：

(8)

式中：Tref和Dref分別為參考溫度和參考溫度下的D值；Z為蠟樣芽孢桿菌的Z值。

1.2.4 暴露評估模型的計算

暴露評估和劑量-反應關(guān)系是風險評估重要組成部分。蠟樣芽孢桿菌感染與疾病尚無明確的劑量反應關(guān)系。因此，本研究將蠟樣芽孢桿菌的暴露評估代替了蠟樣芽孢桿菌的風險評估。現(xiàn)有研究普遍認為:1 mL蠟樣芽孢桿菌濃度超過105CFU/g則不可接受[10,17]，因此，本文中筆者將105CFU/g(mL)作為風險閾值。

Cu=lg(10N0×25/150)+C

(9)

圖1 喂養(yǎng)階段每個時間步長ti的蠟樣芽孢桿菌濃度的對數(shù)變化值Fig.1 Log change in Bacillus cereus contamination in PIF at time step i of feeding

本研究開展的喂養(yǎng)習慣調(diào)查得到：我國嬰幼兒家庭最常使用的嬰幼兒配方粉沖調(diào)溫度為50 ℃。世界衛(wèi)生組織建議嬰幼兒配方粉從配制到喂養(yǎng)需在2 h內(nèi)完成[18]，從而獲得蠟樣芽孢桿菌的最終濃度分布，并得到嬰幼兒攝入配方粉溶液時蠟樣芽孢桿菌的最終濃度大于1 mL 中105CFU/ g的比例。

表1為嬰幼兒配方粉中蠟樣芽孢桿菌的暴露評估模型各參數(shù)值及其定義和公式。

2 結(jié)果與討論

2.1 零售階段嬰幼兒配方粉中蠟樣芽孢桿菌的初始污染水平

本研究嬰幼兒配方粉中蠟樣芽孢桿菌檢出率為8.76 %(240/2 875)。陽性數(shù)據(jù)污染水平見表2。由表2可知：本研究中嬰幼兒配方粉中蠟樣芽孢桿菌含量的平均值為154.7 CFU/g，最小值為10 CFU/g，最大值為3 300 CFU/g，中位數(shù)為30 CFU/g。

2.2 嬰幼兒配方粉喂養(yǎng)時蠟樣芽孢桿菌的最終污染水平

試驗開展的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示：我國嬰幼兒家庭最常使用的沖調(diào)溫度為50 ℃。世界衛(wèi)生組織建議嬰幼兒配方粉從配制到喂養(yǎng)在2 h內(nèi)完成[18]，從而獲得蠟樣芽孢桿菌對數(shù)變化值為1 mL中 2.648 lg(CFU/mL)。本研究中蠟樣芽孢桿菌的風險閾值，即引起消費者食物中毒的最低濃度設(shè)定為1 mL中 5 lg(CFU/mL)。通過概率分布描述蠟樣芽孢桿菌的最終濃度分布見圖2。由圖2可知：攝入時嬰幼兒配方粉溶液中蠟樣芽孢桿菌量最低為1 mL中-4.045 2lg(CFU/mL)，最高為5.3757 lg(CFU/mL)，平均值為-0.230 6 lg(CFU/mL)，估計在嬰幼兒攝入時0.6%嬰幼兒配方粉的最終濃度含有高于105(CFU/mL)的蠟樣芽孢桿菌量。

表1 嬰幼兒配方粉中蠟樣芽孢桿菌的暴露評估模型參數(shù)值

表2 零售階段初始污染水平檢測結(jié)果

圖2 蠟樣芽孢桿菌的最終濃度分布Fig.2 Probability distribution of final Bacillus cereus levels when PIF was prepared and ingested

3 結(jié)論

風險評估是風險管理的基礎(chǔ)，而食品中微生物與化學評估的最大不同之處是微生物是活體，其含量在不斷變化中。微生物在食品生產(chǎn)、儲存、運輸和消費環(huán)節(jié)仍處于生長變化過程中。因此，本研究在世界衛(wèi)生組織關(guān)于嬰幼兒配方粉中阪崎腸桿菌的風險評估模型的基礎(chǔ)上，加入了蠟樣芽孢桿菌的生長模型和失活模型，構(gòu)建了嬰幼兒配方粉中蠟樣芽孢桿菌的暴露評估模型。

試驗仍然存在一定的局限性，主要是未考慮蠟樣芽孢桿菌作為產(chǎn)芽孢微生物，不同溫度下芽孢的萌發(fā)與滅活對模型的影響。此外，試驗所采用的監(jiān)測數(shù)據(jù)量和調(diào)查數(shù)據(jù)量代表性不夠，所選微生物預測模型和參數(shù)還存在一定的不確定性。未來的研究工作將結(jié)合芽孢的萌發(fā)與滅活，從暴露評估模型拓展到加工環(huán)節(jié)，利用建立的評估模型評價從加工到喂養(yǎng)環(huán)節(jié)進行不同的干預，從而全面評估其對降低風險的影響，提出更多有效的干預措施。

參考文獻：

[1] 李瑩，裴曉燕，楊大進，等.中國八省嬰幼兒食品中蠟樣芽孢桿菌污染狀況研究[J].衛(wèi)生研究，2014(3):435-438.

[2] 張偉偉，魯緋，張金蘭，等.食品中蠟樣芽孢桿菌的研究進展[J].中國釀造，2010,29(5):1-4.

[3] 董慶利.蒸煮米飯中蠟樣芽孢桿菌的定量暴露評估[J].食品科學，2013,34(21):306-310.

[4] 周幗萍，梁天光，丁淑娟.1986—2007年中國299起蠟樣芽孢桿菌食物中毒案例分析[J].中國食品衛(wèi)生雜志，2009,21(5):450-454.

[5] World Health Organization，F(xiàn)ood and Agriculture Organization of the United Nations.MRA Series 6：Enterobactersakazakiiand other microorganisms in powdered infant formula.[R/OL].[2017-11-10].http:www.fao.org/3/a-y5502e.pdf.

[6] World Health Organization,Food and Agriculture Organization of the United Nations.MRA Series 10:EnterobactersakazakiiandSalmonellain powdered infant formula[R/OL].[2017-11-09].http:www.fao.org/3/a-a0707e.pdf.

[7] BAHK G J,TODD E C D,HONG C H,et al.Exposure assessment forBacilluscereusin ready-to-eat Kimbab selling at stores[J].Food Control,2007,18(6):682-688.

[8] PINA-PéREZ M C,SILVA-ANGULO A B,RODRIGO D,et al.A preliminary exposure assessment model forBacilluscereuscells in a milk based beverage:evaluating high pressure processing and antimicrobial interventions[J].Food Control,2012,26(2):610-613.

[9] NOTERMANS S,DUFRENNE J,TEUNIS P,et al.A risk assessment study ofBacilluscereuspresent in pasteurized milk[J].Food Microbiol,1997,14(2):143-151.

[10] DAELMAN J,MEMBRé J M,JACXSENS L,et al.A quantitative microbiological exposure assessment model forBacilluscereusin REPFEDs[J].Int J Food Microbiol,2013,166(3):433-449.

[11] NAUTA M J,LITMAN S,BARKER G C,et al.A retail and consumer phase model for exposure assessment ofBacilluscereus[J].Int J Food Microbiol,2003,83(2):205-218.

[12] 楊大進，李寧.2014年國家食品污染及有害因素風險監(jiān)測工作手冊[M].北京：中國標準出版社，2014.

[13] 中華人民共和國國家衛(wèi)生和計劃生育委員會.GB 4789.14—2014食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 蠟樣芽孢桿菌檢驗[S].北京：中國標準出版社，2014：1-16.

[14] LUND B M,BAIRD-PARKER T C,GOULD G W.The microbiological safety and quality of food[M].Gaithersburg:Aspen Publishers Inc,2000:1727-1728.

[15] PAOLI G,HARTNETT E.Overview of a risk assessment model forEnterobactersakazakiiin powdered infant formula[R/OL].[2017-11-10].http:www.who.int/food safety/publications/micro/RA_Overview.pdf.

[16] MCMEEKIN T A,OLLEY J N,ROSS T,et al.Predictive microbiology:theory and application[M].Manufacturing Safety & Quality.Taunton:Research Studies Studies Press Ltd.,1993.

[17] 香港食物安全衛(wèi)生署食物安全中心.食品微生物含量指引:一般即食食品及制定食品[S/OL].[2017-11-10].http:∥www.cfs.gov.hk/sc_chi/food_leg/files/food_leg_Microbilogical_Guidelines.for_c.pdf.

[18] 世界衛(wèi)生組織,聯(lián)合國糧農(nóng)組織.安全制備、貯存和操作嬰兒配方奶粉：指導原則[M/OL][2017-11-10].http:∥apps.who.int/ins/bitstream/10665/43659/3/9789245595410_chi.pdf.