阪崎克罗诺杆菌(Cronobacter sakazakii)旧称阪崎肠杆菌(Enterobacter sakazakii),是一种自然界中普遍存在的微生物。它能够从多种介质和环境中分离得到,包括食品、奶粉原料、废水、土壤、食品生产线以及家庭和医院等,奶粉和其生产加工环境是该菌传播的主要媒介。奶粉中含有丰富的营养物质,阪崎克罗诺杆菌容易在其中存活,进而可能引发一系列食品安全问题。自1958年首次报道阪崎克罗诺杆菌侵害新生儿的案例后,国内外由该菌引发的食品安全事件屡有发生。由此可见,奶粉中仍然存在阪崎克罗诺杆菌污染的安全漏洞。为保障消费者安全,有必要深入开展阪崎克罗诺杆菌的风险评估,从而实施相应的食品安全控制措施。
针对奶粉中发生的阪崎克罗诺杆菌污染问题,我国研究者主要致力于利用分子生物学技术对菌株进行新型检测方法的探索。但是为开展阪崎克罗诺杆菌风险控制、保障奶粉的质量安全,还需要充分了解生产、消费过程中微生物的生存状态。本文从生长模型和失活模型两个方面综述了阪崎克罗诺杆菌在预测建模中的最新进展和问题。生长模型反映了环境、历史应激等因素对阪崎克罗诺杆菌生长的影响,失活模型反映了传统、新型致病菌控制技术以及微生物生理状态等对阪崎克罗诺杆菌的作用效果。通过阐述奶粉中克罗诺杆菌在预测建模中的研究方向,以期为克罗诺杆菌相关标准的制定、质量控制和风险管理提供理论支持。
1阪崎克罗诺杆菌概述
阪崎克罗诺杆菌是一种条件致病菌,属于革兰氏阴性杆菌。虽然阪崎克罗诺杆菌可以被巴氏杀菌有效灭活,但其抗渗透压与干燥能力远超过肠杆菌中其他致病菌,可以在水分活度(aw)为0.2的奶粉中存在2年。研究发现,阪崎克罗诺杆菌对酸也有很好的耐受性,在进入机体后可以经受胃酸等体液的刺激而存活。阪崎克罗诺杆菌的流行病学分析显示,它能引起新生儿和婴儿脑膜炎、菌血症和坏死性小肠结肠炎等疾病,即使经抗生素治疗后患者也容易遗留严重的神经系统后遗症,而免疫力低下的老年人受到感染后则易导致脾脏脓肿。2004年联合国粮食及农业组织/世界卫生组织将阪崎克罗诺杆菌与沙门氏菌共同列为婴儿配方奶粉中的A类致病菌;2005年,我国将阪崎克罗诺杆菌纳入国家食源性疾病致病菌监测计划,阪崎克罗诺杆菌的安全问题得到监管部门的广泛重视。
2阪崎克罗诺杆菌的预测建模
预测微生物学或“食品的定量微生物生态学”是一门以工程数学、统计学、微生物学和应用计算机科学为基础的新兴交叉学科,是食品加工中进行微生物控制和食品质量管理的有力工具。其主要运用数学模型对特定环境条件(温度、pH值、aw、防腐剂等)下食源性微生物的生长和失活情况进行定量分析,为食品货架期的预测、质量安全控制和微生物风险评估等提供数据支持。
预测微生物模型分类形式众多。传统上,人们将预测微生物模型分为动力学模型和概率模型。依据微生物的生长、失活状况可以分为生长模型和失活模型。而Buchanan将模型分为一级模型、二级模型和三级模型,该分类方式得到多数研究者的认可。另外,预测微生物学模型根据统计学又可以分为确定性模型和随机性模型。
2.1生长模型
2.1.1确定性模型
影响微生物生长的因素众多,其中温度是影响阪崎克罗诺杆菌生长和受污染产品发生相关风险的重要因素之一。早在2006年,Kandhai等用不同生长阶段的阪崎克罗诺杆菌污染复水婴幼儿配方奶粉(reconstituted powdered infant formula,RPIF),阪崎克罗诺杆菌的生长曲线由Gompertz模型进行拟合,结果显示不同生长阶段的阪崎克罗诺杆菌在3.6~47.6℃范围内均具有繁殖能力,菌株生长范围较广,表明温度不适宜可使阪崎克罗诺杆菌迅速繁殖并达到足以引起疾病的污染水平。因此,奶粉生产者和消费者必须高度重视卫生条件,严格控制温度,防止病原微生物的生长繁殖。
然而,近年来益生菌奶粉因为具有独特的风味、丰富的营养价值等特性,其市场正在逐渐扩大,为了充分保证益生菌的活性,益生菌奶粉的冲调温度通常建议为37.0~45.0℃,该温度恰好适合阪崎克罗诺杆菌的生长,使其成为影响食品安全的重要因素。这应该为研究者敲响警钟,在制定工艺参数时应权衡营养与食品安全的重要性。
2016年,Fakruddin等采用Gompertz模型对10.0~40.0℃下阪崎克罗诺杆菌的生长进行拟合,经评价后发现Gompertz模型拟合效果好,适合描述不同温度下阪崎克罗诺杆菌的生长,二级模型则采用二级多项式模型来描述温度对生长速率的影响。同样的研究也见于魏奇等在6.0~43.0℃下对阪崎克罗诺杆菌生长模型的构建;研究发现Huang模型相对于其他几种一级模型更适合拟合菌株的生长。
由此可见,确定性模型能够很好地描述阪崎克罗诺杆菌的生长。然而,当模型的构建是为了对微生物的生长进行预测时,其预测结果可能与真实食品中微生物的实际生长情况存在差异,导致这一现象的原因可能是食品基质的影响或菌株之间的差异性等。因此,在设计和开展旨在评估食品中或模拟食品相关环境系统中阪崎克罗诺杆菌生长动力学的研究时,应慎重选择目标菌株。另外,为保证定量风险评估的准确性,还应充分掌握阪崎克罗诺杆菌生长动力学的种内变异性和环境因素对种内变异性的影响的信息。
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