劉茜,牛洪梅,張希斌,董慶利*
(1.上海理工大學(xué)健康科學(xué)與工程學(xué)院,上海 200093)(2.上海杉達(dá)學(xué)院管理學(xué)院,上海 201209)(3.新希望六合股份有限公司,山東青島 266061)(4.畜禽飼料與畜禽產(chǎn)品質(zhì)量安全控制四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川成都 610023)
食源性疾?。‵oodborne Diseases,F(xiàn)BD)是全球,發(fā)病率和死亡率的重要因素之一。世界衛(wèi)生組織2018年食源性疾病調(diào)查報(bào)告顯示,全球感染食源性疾病人數(shù)超6億,死亡人數(shù)42萬,其中由食源性致病菌引起的死亡人數(shù)超過23萬[1]。中國疾病預(yù)防控制中心數(shù)據(jù)顯示,2020年我國食源性疾病暴發(fā)事件共7 073起,其中食源性疾病引起的發(fā)病人數(shù)為37 454人,死亡人數(shù)為143人,已成為我國重要的食品安全問題[2]。彎曲桿菌(Campylobacter)是微需氧革蘭陰性菌,是主要的食源性致病菌,能引起人類感染的彎曲桿菌主要有空腸彎曲桿菌(Campylobacter jejuni,C.jejuni)和結(jié)腸彎曲桿菌(Campylobacter coli,C.coli)[3,4]。研究表明彎曲桿菌主要通過食品傳染,其中禽肉產(chǎn)品是主要的傳染源[5]。2010年歐盟食品和飼料快速預(yù)警系統(tǒng)(RASFF)的數(shù)據(jù)顯示引起禽肉食品安全的微生物因素中彎曲桿菌排序第三位[6],在2019年《歐盟人畜共患病全健康報(bào)告》中指出人獸共患病感染數(shù)量排序首位的是彎曲桿菌[7,8]。2018年底歐盟同意對(duì)我國禽肉產(chǎn)品開放新的關(guān)稅配額,為保證禽肉產(chǎn)業(yè)鏈安全,確有必要對(duì)禽肉中彎曲桿菌的污染情況進(jìn)行研究比較,保證國內(nèi)外禽肉產(chǎn)品的食用安全[9]。
微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估(Microbiological Risk Assessment,MRA)是評(píng)估食物鏈中的風(fēng)險(xiǎn)因子與實(shí)際公共衛(wèi)生風(fēng)險(xiǎn)之間存在聯(lián)系的有效工具,可用以評(píng)價(jià)食源性致病菌對(duì)消費(fèi)者產(chǎn)生的不良影響的風(fēng)險(xiǎn),其內(nèi)容包括危害識(shí)別、危害特征描述、暴露評(píng)估及風(fēng)險(xiǎn)特征描述四個(gè)部分[10]。在微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中,應(yīng)明確考慮食品中致病菌的生存、生長和失活動(dòng)態(tài)。預(yù)測微生物學(xué)是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的重要組成之一,用于評(píng)估產(chǎn)品從農(nóng)場到餐桌中微生物的變化水平[11,12]。2002年歐洲食品安全局(European Food Safety Authority,EFSA)成立,是歐盟進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的主要機(jī)構(gòu),明確了食品的安全性可以通過從農(nóng)場到餐桌全過程的有效控制加以保障[13]。在2007年EFSA已經(jīng)完成食品添加劑、生物危害、農(nóng)藥等500多份風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估意見及指導(dǎo)文件[14]。2009年我國頒布實(shí)施《食品安全法》之后成立國家食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中心,開始針對(duì)具體食品-致病菌開展食品微生物定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[15,16]。歐盟率先發(fā)布的評(píng)估方法對(duì)我國的食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作具有借鑒作用,具體的微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法有待深入分析研究。
本文從禽肉產(chǎn)業(yè)鏈不同環(huán)節(jié)彎曲桿菌污染情況出發(fā),對(duì)比我國與歐盟禽肉中彎曲桿菌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過程中使用的預(yù)測模型及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法,總結(jié)禽肉中彎曲桿菌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中存在的問題,展望未來中歐在食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估領(lǐng)域的發(fā)展前景,為更好地進(jìn)行食品微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供參考。
彎曲桿菌的天然宿主是許多禽類和哺乳動(dòng)物的腸道,環(huán)境和食品中彎曲桿菌的主要來源是動(dòng)物糞便的污染[17,18]。禽類在養(yǎng)殖、屠宰與消費(fèi)等諸多環(huán)節(jié)均可能受到彎曲桿菌的污染,存在于這些環(huán)節(jié)中(動(dòng)物糞便、養(yǎng)殖用水、屠宰環(huán)境與家庭廚房等)的彎曲桿菌有可能污染最終禽肉產(chǎn)品,可能造成消費(fèi)者的患病風(fēng)險(xiǎn)[19]。
研究表明,不同地區(qū)不同產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)中的彎曲桿菌檢出率差別較大,我國廣東省、浙江省、江蘇省、河南省與遼寧省等均有禽肉對(duì)應(yīng)不同產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)的污染程度研究(表1)。養(yǎng)殖環(huán)節(jié)中采集樣品為雞源泄殖腔拭子,屠宰環(huán)節(jié)中采集樣品為環(huán)境表面拭子、環(huán)境用水及雞肉胴體,銷售環(huán)節(jié)中采集樣品為雞肉胴體和環(huán)境表面拭子。根據(jù)文獻(xiàn)[20,21]數(shù)據(jù)顯示,同一產(chǎn)業(yè)鏈下對(duì)彎曲桿菌進(jìn)行檢測,屠宰環(huán)節(jié)的彎曲桿菌檢出率低于養(yǎng)殖環(huán)節(jié)的彎曲桿菌檢出率,屠宰加工過程能夠減少彎曲桿菌污染雞肉的可能性。
表1 我國不同產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)中彎曲桿菌的檢出率Table 1 Detection rate of Campylobacter in different industrial chain links in China
歐盟的污染情況,零售水平上彎曲桿菌陽性的禽肉比例有所不同,芬蘭和丹麥分別為11.0%和12.0%。奧地利(71.0%)、法國(76.0%)、西班牙(70.0%)、斯洛文尼亞(54.0%)、波蘭(50.0%)和意大利(34.1%)也報(bào)告了較高比例的彎曲桿菌污染禽肉。根據(jù)歐盟人獸共患病報(bào)告,2018年和2019年,歐盟新鮮雞肉中彎曲桿菌的平均檢出率分別為38.6%和29.6%[26]。表2匯總了部分歐盟地區(qū)不同產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)中彎曲桿菌的檢出率。文獻(xiàn)來源地區(qū)有愛爾蘭、波蘭、丹麥、愛沙尼亞、拉脫維亞及立陶宛,檢測樣品來源有盲腸內(nèi)容物、頸部皮膚、泄殖腔拭子及雞肉胴體,無論對(duì)應(yīng)屠宰環(huán)節(jié)還是銷售環(huán)節(jié)不同地區(qū)的彎曲桿菌檢出率均不相同。丹麥學(xué)者Louise等[27]研究發(fā)現(xiàn)與冰鮮肉相比,冷凍肉給人類帶來的風(fēng)險(xiǎn)持續(xù)降低,并且有很多文獻(xiàn)都有相似結(jié)論,這與冷凍可降低彎曲桿菌濃度的發(fā)現(xiàn)也一致。
表2 歐盟不同產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)中彎曲桿菌的檢出率Table 2 Detection rate of Campylobacter in different industrial chain links in EU
我國與歐盟對(duì)比,禽類相關(guān)樣品中彎曲桿菌在不同產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)中檢出率差別較大,屠宰過程中彎曲桿菌污染較為嚴(yán)重。盡管最初的污染程度不足以引起疾病,但彎曲桿菌在夏季較熱的溫度下呈指數(shù)增長,只需幾個(gè)小時(shí)就可達(dá)到400~500 CFU的致病性劑量[33]。劉珮琪等[21]認(rèn)為不同養(yǎng)殖場之間的彎曲桿菌檢出率與養(yǎng)殖規(guī)模有關(guān)系,這一結(jié)論與Osimani等[34]一致,即大型養(yǎng)殖場的彎曲桿菌檢出率要低于小型養(yǎng)殖場。在歐盟已有研究中,彎曲桿菌檢出率存在明顯的季節(jié)差異,尤其是夏季高于其他季節(jié)[28,32],該結(jié)論與江蘇地區(qū)的研究結(jié)論一致[23]。但是在貴州地區(qū)不同季節(jié)中禽源彎曲桿菌的檢出率差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,這一結(jié)果可能與貴州省各季節(jié)氣溫變化不明顯有關(guān)系[24]。對(duì)于中歐禽肉中彎曲桿菌的污染情況,并不能將風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)確定位于某一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié),若要對(duì)危害因子進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,需借助預(yù)測微生物模型才能準(zhǔn)確評(píng)估全產(chǎn)業(yè)鏈的禽肉安全。
預(yù)測微生物學(xué)已參與定量微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過程,預(yù)測微生物學(xué)可以根據(jù)產(chǎn)品全產(chǎn)業(yè)鏈中環(huán)境因子的改變來預(yù)測提高食品的安全性,其核心是建立有效的模型及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫[35,36]。由于食品基質(zhì)不同,食品所處環(huán)境差異明顯,因此需進(jìn)行大量的試驗(yàn)研究獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù),以期建立擬合性良好的預(yù)測模型[37]。
我國學(xué)者劉璽等[20]在6 ℃冷藏條件下,雞肉中的空腸彎曲菌失活曲線在30 d貯藏期內(nèi),lg CFU值下降了1.98;其中,0~14 d細(xì)菌數(shù)量下降速度較快,14~30 d細(xì)菌數(shù)量下降較為平緩,Log-logistic模型相比于Weibull模型的失活曲線有較好的擬合性。Huang等[38]建立了一個(gè)禽肉屠宰模型來評(píng)估彎曲桿菌暴露,模型包括家禽屠宰過程(去內(nèi)臟Logistic模型、淋洗Normal模型)、包裝(LogLogistic模型)、速凍(Weibull模型)過程。預(yù)測數(shù)據(jù)的整體趨勢與其他國家(新西蘭、捷克、澳大利亞、美國和英國)的實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)一致。
愛爾蘭學(xué)者Soro等[39]為了評(píng)估紫外線下空腸彎曲菌的生存曲線,擬合了兩個(gè)線性模型(Log linear和Linear and Shoulder)和兩個(gè)非線性模型(Weibull和Double Weibull),結(jié)論表明Log linear模型是描述彎曲桿菌暴露于紫外線下失活動(dòng)力學(xué)最可靠的模型。愛爾蘭學(xué)者Scanlon等[40]在55 ℃和60 ℃下對(duì)5種彎曲桿菌進(jìn)行了熱失活研究,評(píng)估了9種不同模型的適用性,包括對(duì)數(shù)線性模型和Weibull模型,還有一些模型可以描述失活時(shí)出現(xiàn)的“拖尾”、“掃肩”現(xiàn)象,結(jié)果顯示“拖尾”的Weibull模型具有很好的擬合。挪威學(xué)者Sandberg等[41]通過非參數(shù)和參數(shù)線性統(tǒng)計(jì)模型估計(jì)冷凍時(shí)間的影響,并預(yù)測自然感染或污染肉雞尸體在冷凍2、4、6、8、10、13、21、35和120 d后彎曲桿菌的數(shù)量。冷凍3周后彎曲桿菌減少了2 log CFU。最佳擬合模型為零膨脹負(fù)二項(xiàng)對(duì)數(shù)模型,泊松模型次之。禽肉中彎曲桿菌的預(yù)測模型研究并不多[38],上述文獻(xiàn)顯示模型有很好的擬合性。
預(yù)測微生物學(xué)模型以食品環(huán)境(加工、流通、儲(chǔ)藏等環(huán)節(jié))參數(shù)為基礎(chǔ),采用數(shù)學(xué)模型來定量分析食品中微生物的生長規(guī)律,展示該食品中微生物的動(dòng)態(tài)生長變化,以此支撐食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過程[42]。根據(jù)上述內(nèi)容,中歐均未對(duì)禽肉中彎曲桿菌的生長模型進(jìn)行研究,經(jīng)過不同處理(高溫、冷凍、紫外線)模擬出有效的失活模型也不一致。我國仍然需要進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)獲取足夠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),完善有效的預(yù)測模型,為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中暴露評(píng)估予以支撐。
風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估已經(jīng)成為食品安全控制的一個(gè)重要工具,風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)也已被食品安全領(lǐng)域認(rèn)可與應(yīng)用,近年來風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估軟件也由金融業(yè)進(jìn)一步適用于食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估領(lǐng)域[43]。常用的微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估軟件有@Risk軟件(定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估軟件)、Risk Ranger軟件(半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估軟件)及快速微生物定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估(sQMRA)工具(半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估軟件)等[44-47]。
我國的研究工作較多(表3)。蔡華等[48]采集上海市食品安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測結(jié)果和居民膳食消費(fèi)量數(shù)據(jù),應(yīng)用sQMRA方法,評(píng)估不同“食品-致病菌”組合的健康風(fēng)險(xiǎn)。王君等[49]根據(jù)中國人群膳食雞肉空腸彎曲菌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果,采用Risk Ranger半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估來降低風(fēng)險(xiǎn)的可行措施,結(jié)果表明空腸彎曲菌一般不能在雞肉加工環(huán)境或加工產(chǎn)品中繁殖。馬立才[50]建立了一個(gè)“農(nóng)場-餐桌”的肉雞源細(xì)菌耐藥性隨機(jī)定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型,利用@risk軟件進(jìn)行蒙特卡羅模擬,并通過敏感性分析確定各模型參數(shù)對(duì)結(jié)果不確定度的影響大小。Huang等[37]應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)模型在Excel和@Risk 5.5中實(shí)現(xiàn)對(duì)家禽屠宰生產(chǎn)階段、貯存運(yùn)輸階段和消費(fèi)階段進(jìn)行了連續(xù)風(fēng)險(xiǎn)估計(jì),計(jì)算2010年與食用禽肉相關(guān)的彎曲桿菌病的平均感染率估計(jì)約為每10萬人118例,該評(píng)估提高了食品安全準(zhǔn)確有效的監(jiān)管措施。Wang等[51]根據(jù)全雞制備過程和空腸彎曲桿菌流行情況,采用Risk Ranger對(duì)11個(gè)參數(shù)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。結(jié)果2007~2010年中國20多個(gè)省份生雞肉空腸彎曲桿菌檢出率在0.29%~2.28%之間。
表3 我國禽肉中空腸彎曲菌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法Table 3 Risk assessment methods for Campylobacter jejuni in poultry in China
歐盟的研究結(jié)果匯總見表4。Beatriz等[52]利用模糊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工具(Matlab)和Risk Ranger(Excel)進(jìn)行微生物風(fēng)險(xiǎn)排名比較,結(jié)果以每年疾病總數(shù)和風(fēng)險(xiǎn)排序分?jǐn)?shù)表征,在彎曲桿菌、沙門氏菌和腸出血性大腸桿菌得出相似的結(jié)論。比利時(shí)當(dāng)局要求對(duì)家禽肉制品進(jìn)行彎曲桿菌的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,Uyttendaele等[53]使用@Risk軟件進(jìn)行模擬,定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型分為四個(gè)模塊(零售、消費(fèi)者處理、消費(fèi)和感染疾?。?,模擬結(jié)果表面食用生雞肉產(chǎn)品所導(dǎo)致的暴露量是加熱產(chǎn)品暴露量的1010倍。Christensen等[54]在考慮了污染概率和污染程度的基礎(chǔ)上,風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型在@Risk軟件中實(shí)施。該模型考慮了兩種轉(zhuǎn)移情況:一種是烹飪后通過環(huán)境肉類的二次污染,另一種是配菜(如沙拉)被環(huán)境污染。在家庭廚房中雞肉易受到交叉污染,Calistri等[55]開發(fā)了一個(gè)模型,根據(jù)劑量-反應(yīng)模型,預(yù)計(jì)在意大利的阿布魯佐和莫利塞地區(qū)每年發(fā)生彎曲桿菌胃腸炎的人口百分比在0.8%和1.8%之間。荷蘭學(xué)者Chardon等[56]簡化并開發(fā)了定量微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型和工具,減少了數(shù)據(jù)的需求,sQMRA2模型從零售階段開始通過部分產(chǎn)業(yè)鏈跟蹤病原體數(shù)量來估計(jì)人類疾病病例數(shù),能快速獲得相對(duì)公共衛(wèi)生風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估估計(jì)值,應(yīng)用廣泛。奧地利學(xué)者M(jìn)att等[57]采用二階蒙特卡羅模擬來解決交叉污染導(dǎo)致的疾病的概率,每克肉雞皮膚上有3 log CFU/g彎曲桿菌,并使用R軟件進(jìn)行模擬。疾病的概率用常用的Beta二項(xiàng)劑量-反應(yīng)模型計(jì)算,結(jié)論為超過3 log CFU/g彎曲桿菌的禽肉對(duì)烹飪衛(wèi)生條件一般的消費(fèi)者構(gòu)成風(fēng)險(xiǎn)。
表4 歐盟禽肉中彎曲桿菌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法Table 4 Risk assessment methods for Campylobacter in poultry in EU
在歐盟不同地區(qū)的研究中,對(duì)應(yīng)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)多集中在家庭廚房環(huán)節(jié),消費(fèi)者對(duì)禽肉產(chǎn)品處理可能會(huì)出現(xiàn)污染問題,例如產(chǎn)品儲(chǔ)存不當(dāng)、烹調(diào)或加熱不當(dāng)以及交叉污染。雖然產(chǎn)業(yè)鏈終端決定了消費(fèi)者暴露產(chǎn)品的風(fēng)險(xiǎn),但是產(chǎn)業(yè)鏈上游環(huán)節(jié)中產(chǎn)品致病菌數(shù)量與終產(chǎn)品中致病菌數(shù)量直接相關(guān),因此有必要進(jìn)行全產(chǎn)業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。與歐盟相比,我國對(duì)應(yīng)養(yǎng)殖、屠宰及銷售各產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)均有相關(guān)研究,但是將微生物定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估應(yīng)用于禽肉全產(chǎn)業(yè)鏈分析的研究并不多。各環(huán)節(jié)模型構(gòu)建之間缺乏銜接,給微生物定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中危害點(diǎn)識(shí)別帶來困難。我國的研究集中在使用半定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估軟件進(jìn)行分析,部分定性的數(shù)據(jù)雖然在禽肉食用安全微生物控制中發(fā)揮作用,但是這些數(shù)據(jù)無法滿足禽肉中致病微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估對(duì)定量數(shù)據(jù)的需求。
本文詳細(xì)介紹了我國與歐盟禽肉產(chǎn)業(yè)鏈中禽肉產(chǎn)品及環(huán)境的彎曲桿菌污染情況,系統(tǒng)對(duì)比了禽肉中彎曲桿菌構(gòu)建的預(yù)測模型及食品微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法的差異。我國與歐盟在禽肉不同產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)中彎曲桿菌污染情況不盡相同,但是在分析構(gòu)建預(yù)測模型及微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過程中仍可相互借鑒。
基于此,未來的食品安全微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究需要加強(qiáng)以下三個(gè)方面,第一,食品安全風(fēng)險(xiǎn)可能發(fā)生在食品產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)中,需建立全產(chǎn)業(yè)鏈的微生物污染數(shù)據(jù)整合機(jī)制,養(yǎng)殖、屠宰、消費(fèi)等各環(huán)節(jié)需采集數(shù)據(jù)銜接,才能提供從“農(nóng)場到餐桌”各環(huán)節(jié)的科學(xué)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),有利于食品的過程控制;第二,在養(yǎng)殖環(huán)節(jié)中抗生素的廣泛使用導(dǎo)致抗生素耐藥性問題迅速凸顯,迄今為止缺乏適當(dāng)?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的定量模型,只有抗生素殘留的人類健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估概念框架。獲得性免疫人群在人群數(shù)據(jù)中的影響同樣會(huì)改變風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果判定,同樣也是未來風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中需要考慮的部分;第三,減少消費(fèi)者暴露致病菌的一個(gè)潛在解決方案是建立微生物標(biāo)準(zhǔn),微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是微生物標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的支持因素之一。在保證大量實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫建立的前提下,構(gòu)建擬合度較高的預(yù)測模型,完善我國食品微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過程,建立更加完善的食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。