豬肉制品中單增李斯特菌污染現(xiàn)狀及致病力控制分析

張文敏,董慶利,辛寶,錢文文,任曉梅

1(陜西中醫(yī)藥大學(xué) 公共衛(wèi)生學(xué)院,陜西 咸陽(yáng),712046)2(上海理工大學(xué) 健康科學(xué)與工程學(xué)院,上海,200093)

豬肉富含蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)和維生素,是人們攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要來(lái)源之一。單增李斯特菌是一種胞內(nèi)寄生性人畜共患致病菌,在自然界中廣泛存在,對(duì)苛刻環(huán)境耐受力極強(qiáng),對(duì)豬肉的食用安全造成嚴(yán)重威脅[1]。由單增李斯特菌導(dǎo)致的食品安全問(wèn)題不僅給消費(fèi)者帶來(lái)極大的食用風(fēng)險(xiǎn),也給食品加工業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

單增李斯特菌在豬肉中可以達(dá)到的最大污染濃度由該菌的生長(zhǎng)特性決定。遲滯時(shí)間、最大比生長(zhǎng)速率和最大污染濃度等生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)是描述單增李斯特菌生長(zhǎng)特性的重要指標(biāo)。通過(guò)對(duì)單增李斯特菌的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模可以獲得該菌的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)。生長(zhǎng)特性僅僅決定了豬肉被加工處理前單增李斯特菌的污染濃度,對(duì)不利環(huán)境的抗性會(huì)影響單增李斯特菌進(jìn)入宿主感染周期的劑量,進(jìn)入宿主感染周期后,單增李斯特菌細(xì)胞的毒性大小與宿主患病的概率密切相關(guān)。

綜上,在評(píng)估豬肉安全控制措施的有效性時(shí),需要充分研究該措施對(duì)單增李斯特菌生長(zhǎng)特性、抗性和毒性的影響。應(yīng)用“柵欄技術(shù)”,即將2種或多種柵欄因子科學(xué)合理的組合起來(lái),可以從不同方面控制單增李斯特菌的致病能力,從而提高豬肉的微生物安全。

1 豬肉制品中單增李斯特菌污染分析

我國(guó)是肉及肉制品生產(chǎn)大國(guó)。《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》的數(shù)據(jù)顯示[2],2016—2020年,我國(guó)居民平均每年總?cè)司忸愊M(fèi)量為26.8 kg,其中豬肉為20.2 kg,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他畜肉。近些年,為滿足消費(fèi)者對(duì)食品種類多樣化的要求,豬肉制品的種類不斷增加。同時(shí),豬肉制品的安全問(wèn)題,尤其是微生物安全問(wèn)題,引起人們的廣泛關(guān)注[3]。豬肉制品營(yíng)養(yǎng)豐富,適合多種微生物生長(zhǎng),因此極易感染有害微生物,單增李斯特菌是污染豬肉制品的主要致病菌之一[3]。

豬肉制品中單增李斯特菌的污染有內(nèi)源性和外源性污染2種途徑。豬肉制品中單增李斯特菌的污染源頭可以追溯到飼養(yǎng)在農(nóng)場(chǎng)的豬。MORALES-PARTERA等[4]從西班牙2個(gè)屠宰場(chǎng)的150頭豬中取了750份樣品,其中67份檢測(cè)單增李斯特菌呈陽(yáng)性,陽(yáng)性率高達(dá)8.9%。邱燕等[5]發(fā)現(xiàn)中國(guó)一些屠宰場(chǎng)廠中單增李斯特菌的污染率超過(guò)了25%。WANG等[6]從中國(guó)屠宰場(chǎng)中收集了1 322份豬糞便和104份環(huán)境樣本,共分離到了5株單增李斯特菌,包含1/2a、1/2b和1/2c三個(gè)血清型。豬體攜帶的單增李斯特菌在豬肉中生長(zhǎng)繁殖,可能會(huì)在加工環(huán)節(jié)污染加工設(shè)備和生產(chǎn)環(huán)境,進(jìn)而污染其它未攜帶單增李斯特菌的豬肉。

在流通和銷售階段,豬肉中單增李斯特菌的陽(yáng)性率也非常高。歐洲食品安全局(European Food Safety Authority,EFSA)在零售環(huán)節(jié)抽取了3 264份肉樣進(jìn)行致病菌檢測(cè),其中單增李斯特菌陽(yáng)性檢出率為5.7%[7]。KANUGANTI等[8]從美國(guó)超市抽取了340份零售豬肉樣品,檢出單增李斯特菌陽(yáng)性率為50.2%,這些菌株中有53.5%的菌株屬于家族I,可致人類和動(dòng)物患病。我國(guó)很多學(xué)者也調(diào)查了流通和銷售環(huán)節(jié)的豬肉制品中單增李斯特菌污染狀況。雖然調(diào)查結(jié)果受地域和樣品量的限制,但多數(shù)結(jié)果表明豬肉制品在流通和銷售過(guò)程中單增李斯特菌污染情況較為嚴(yán)重。YU等[9]從河南零售市場(chǎng)上收集645份豬肉樣品,其中43份檢出單增李斯特菌,陽(yáng)性率達(dá)到6.7%。WU等[10]從中國(guó)24個(gè)城市134個(gè)農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)收集196份肉及肉制品樣品,最終檢出單增李斯特菌陽(yáng)性率為20.9%。

食品中病原微生物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明,我國(guó)各省市豬肉制品受到單增李斯特菌不同程度的污染,且部分省市污染情況相當(dāng)嚴(yán)重,豬肉制品在流通過(guò)程中的單增李斯特菌污染率可高達(dá)30%(表1)。

表1 我國(guó)部分地區(qū)豬肉及豬肉制品中單增李斯特菌的陽(yáng)性檢出率Table 1 Prevalence of L.monocytogenes in pork and pork products in China

2 單增李斯特菌病概述

根據(jù)遺傳指紋圖譜和致病潛力,可將單增李斯特菌分為4個(gè)不同的家族(表2)[24]。導(dǎo)致李斯特菌病暴發(fā)流行的主要是家族Ⅰ,家族Ⅱ主要引發(fā)零星疾病,家族Ⅲ和Ⅳ主要對(duì)動(dòng)物致病,對(duì)人幾乎無(wú)致病性。基于菌體/鞭毛抗原(O/H)血清學(xué)反應(yīng),將4個(gè)家族中的單增李斯特菌分為13個(gè)血清型[25]。家族I的4b血清型是致多起侵襲性李斯特菌病的血清型,且感染4b型的患者死亡率高于其他血清型感染者[25]。

表2 單增李斯特菌譜系分類總結(jié)Table 2 Summary of L.monocytogenes lineages

單增李斯特菌為兼性胞內(nèi)寄生菌,可穿越宿主的腸道屏障、血腦屏障和胎盤屏障,在宿主細(xì)胞中存活并繁殖。動(dòng)物和人類在攝入一定劑量的單增李斯特菌后會(huì)患李斯特菌病。李斯特菌病主要有非侵襲性(發(fā)熱性胃腸炎)和侵襲性疾病2種癥狀。健康的成年人患李斯特菌病后會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱性胃腸炎癥狀,但是在一周內(nèi)可隨著身體的新陳代謝自行緩解。對(duì)于免疫力低下人群,特別是老年人、孕婦和癌癥患者,被單增李斯特菌感染后通常會(huì)患侵襲性系統(tǒng)疾病,包括心內(nèi)膜炎、流產(chǎn)和敗血癥等。另外,調(diào)查結(jié)果顯示,從被感染的孕婦體內(nèi)分離出來(lái)的單增李斯特菌多為4 b血清型[25]。盡管單增李斯特菌的發(fā)病率較低,但是人們患李斯特菌病后的致死率高達(dá)20%～30%,造成了極大的死亡疾病負(fù)擔(dān)[28]。

在國(guó)外,EFSA和歐洲疾病預(yù)防控制中心(European Centre for Disease Prevention and Control, ECDC)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示[28],從2008—2017年,歐盟國(guó)家居民患侵襲性李斯特菌病有增多趨勢(shì),且很大比例是零星事件;2017年,歐盟國(guó)家居民中患李斯特菌病總?cè)藬?shù)為2 480人,發(fā)病率為0.48/100萬(wàn);因患李斯特菌病死亡人數(shù)為227人,死亡率為9.15%。另外,美國(guó)疾病預(yù)防控制中心的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,美國(guó)每年約有1 600人因食用被單增李斯特菌感染的食物而患李斯特菌病,患者主要是孕婦、新生兒、65歲以上的老年人及免疫力低下者(https://www.cdc.gov/dotw/listeria/index.html)。其他國(guó)家也有人類因食用被污染的食物而患李斯特菌病的報(bào)道,如2018年5月份,南非暴發(fā)全球歷史上最大的李斯特菌病疫情,導(dǎo)致1 024人患病,200例左右患者死亡,其中42%的患者為孕婦和新生嬰兒。

在中國(guó),孫照琨等[29]收集了256例侵襲性李斯特菌病病例(1964—2013年),發(fā)現(xiàn)李斯特菌病多為零星事件,只有一起暴發(fā)報(bào)道(4例);進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)分析這些病例的臨床信息發(fā)現(xiàn),256例侵襲性李斯特菌病病例中,有134例是孕婦及新生兒,占患病人數(shù)的一半左右。其余122例中,20～59歲人群的比例為63.5%;60歲以上老人的比例為15.2%。256例患者中,總體死亡率達(dá)到30.8%,新生兒組死亡率最高,為52.6%。近年來(lái),也時(shí)有單增李斯特菌引發(fā)新生兒患李斯特菌病的病例報(bào)道:如2016年,江蘇省某醫(yī)院收診新生兒感染單增李斯特菌病1例[30]。2017年,甘肅省某醫(yī)院收診2例新生兒?jiǎn)魏思?xì)胞增生李斯特菌的患者(https://www.sohu.com/a/200484268_653072)。

鑒于李斯特菌病在免疫力低下人群中的高致死率,十分有必要深入分析影響單增李斯特菌致人類患病能力的因素,進(jìn)而有的放矢,采取有效措施降低食品中單增李斯特菌引起人類患李斯特菌病的風(fēng)險(xiǎn)。

3 影響單增李斯特菌致病能力的因素分析

由食源性致病微生物引發(fā)的食品安全問(wèn)題日益受到全球關(guān)注。政府與企業(yè)間、企業(yè)與企業(yè)間進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理和風(fēng)險(xiǎn)交流是降低食品安全問(wèn)題的重要途徑。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可為風(fēng)險(xiǎn)管理和交流提供準(zhǔn)確的信息及技術(shù)支撐,是風(fēng)險(xiǎn)體系的基礎(chǔ)與核心。國(guó)際食品法典委員會(huì)(Codex Alimentarius Commission,CAC)將微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分為危害識(shí)別、暴露評(píng)估危害特征描述和風(fēng)險(xiǎn)特征描述4部分[19]。其中,危害特征描述是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的重要部分。

危害特征描述是通過(guò)劑量-效應(yīng)模型(dose response model,DRM)定量(定性)描述一定劑量的單增李斯特菌進(jìn)入人體后導(dǎo)致宿主患李斯特菌病的能力[31]。目前常用的DRM有對(duì)數(shù)模型、泊松模型和指數(shù)模型等。此處以簡(jiǎn)單的指數(shù)模型對(duì)影響單增李斯特菌致病能力的因素進(jìn)行分析,指數(shù)模型表達(dá)式如公式(1)所示:

P=1-exp(-γ×N)

(1)

式中:P,消費(fèi)者患李斯特菌病的概率;N,單增李斯特菌的攝入劑量,CFU;γ,單位單增李斯特菌細(xì)胞的毒性大小。

由公式(1)可知,消費(fèi)者患李斯特菌病的概率由攝入該菌的劑量及毒性大小共同決定。消費(fèi)者攝入單增李斯特菌的劑量由食物中該菌的污染濃度與和攝入食物的份量共同決定。因此,攝入食物份量一定時(shí),消費(fèi)者攝入單增李斯特菌的劑量由該菌在食品中的污染濃度決定。

對(duì)不利環(huán)境的抗性會(huì)影響該菌進(jìn)入宿主感染周期的劑量。如熱處理是最為常見(jiàn)的殺菌消毒及熟制食品的加工工藝[32],因此熱抗性會(huì)影響單增李斯特菌在食品入口前的污染濃度;被消費(fèi)者攝入后,胃腸道消化系統(tǒng)中的不利環(huán)境是單增李斯特菌進(jìn)入宿主體內(nèi)感染周期的首要屏障[33]。經(jīng)過(guò)消化系統(tǒng)存活下來(lái)的單增李斯特菌進(jìn)入宿主感染周期,此時(shí)單增李斯特菌毒性大小與宿主患病的概率密切相關(guān)[34]。因此,單增李斯特菌導(dǎo)致宿主患病的能力由該菌的生長(zhǎng)特性、抗性和毒性共同決定(圖1)。

圖1 影響單增李斯特菌致病能力的因素圖示Fig.1 Schematic representation for pathogenic capacity of L.monocytogenes

3.1 食品中單增李斯特菌的污染濃度

人類患李斯特菌病的概率和食品中單增李斯特菌的污染濃度緊密相關(guān)。細(xì)菌在食品中可以生長(zhǎng)繁殖,因此即使食品中細(xì)菌的初始污染濃度較低,在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的儲(chǔ)存之后,仍可以生長(zhǎng)到較高濃度,進(jìn)而威脅人們的健康安全。

單增李斯特菌在食品中能夠達(dá)到的最大污染濃度(Nmax)由該菌的生長(zhǎng)特性決定。單增李斯特菌的生長(zhǎng)呈“S”型,分為遲滯期、指數(shù)生長(zhǎng)期和穩(wěn)定期3個(gè)階段(圖2)。在遲滯期,單增李斯特菌積累著生長(zhǎng)繁殖所需要的物質(zhì)與能量,此時(shí)該菌的濃度為初始濃度N0。λ的大小決定了單增李斯特菌進(jìn)入快速生長(zhǎng)階段所需時(shí)間的長(zhǎng)短。當(dāng)積累了足夠的物質(zhì)和能量后,細(xì)菌開(kāi)始以二分裂的方式進(jìn)行繁殖,μmax的大小描述了單增李斯特菌在快速生長(zhǎng)階段的最大比生長(zhǎng)速率。食品對(duì)細(xì)菌有一個(gè)最大容納程度(Nmax),λ和μmax共同決定了單增李斯特菌生長(zhǎng)到穩(wěn)定期的Nmax,進(jìn)而影響了豬肉的微生物安全,可通過(guò)延長(zhǎng)λ,降低μmax和Nmax從而降低單增李斯特菌的污染濃度。

圖2 細(xì)菌的生長(zhǎng)曲線圖示[35]Fig.2 Schematic representation of bacteria growth curve[35]

3.2 食品中單增李斯特菌的抗性

對(duì)不利環(huán)境的抗性會(huì)影響該菌進(jìn)入宿主感染周期的劑量。控制食品原料、加工和流通環(huán)節(jié)的單增李斯特菌污染是預(yù)防李斯特菌病的主要措施。熱殺菌技術(shù)是最為常見(jiàn)的殺菌技術(shù)之一,熱處理可破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu),影響胞內(nèi)蛋白質(zhì)表達(dá)[36],從而導(dǎo)致細(xì)菌失活。不同熱處理溫度致細(xì)菌失活的效果顯著不同,一般以殺死90%的細(xì)菌所需時(shí)間定為該溫度下細(xì)菌的D值。如60 ℃時(shí),殺死豬肉中90%的單增李斯特菌所需時(shí)間約為4.72 min,單增李斯特菌的D60為4.72 min,而單增李斯特菌的D62.5是1.93 min[37]。

隨著被污染的食品進(jìn)入宿主后,單增李斯特菌遇到的第一個(gè)屏障是宿主的胃腸道消化系統(tǒng),包括口腔中的唾液、胃中的胃液(強(qiáng)酸)和腸道中的腸液(高滲透壓)。經(jīng)過(guò)消化系統(tǒng)后存活的單增李斯特菌進(jìn)入宿主體內(nèi)感染周期。由圖3可知,不利環(huán)境條件導(dǎo)致單增李斯特菌失活時(shí),該菌的濃度會(huì)迅速下降。

單增李斯特菌對(duì)不利環(huán)境條件的抗性與菌體本身特性及抗性基因的表達(dá)有關(guān)。在溫和的壓力環(huán)境下,單增李斯特菌的抗性依賴于細(xì)胞內(nèi)大分子物質(zhì)(如核酸、蛋白質(zhì)和酶)的緩沖作用和菌體細(xì)胞膜(壁)特有的穩(wěn)態(tài)[38]。在惡劣的壓力條件下,單增李斯特菌會(huì)啟動(dòng)自身的抗性應(yīng)答機(jī)制以抵抗外界壓力[39]。單增李斯特菌應(yīng)對(duì)不同的環(huán)境壓力時(shí),會(huì)啟動(dòng)不同的抗性應(yīng)答機(jī)制。

在高溫處理時(shí),單增李斯特菌會(huì)開(kāi)啟熱抗性應(yīng)答系統(tǒng)。熱抗性防御系統(tǒng)比較保守,如在溫和熱處理時(shí),單增李斯特菌的熱抗性因子groEL不表達(dá),只有熱處理達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí),groEL才會(huì)大量表達(dá)以積累熱抗性蛋白來(lái)抵抗熱處理[40]。一些熱抗性蛋白自身就是毒力蛋白,還有一些熱抗性蛋白通過(guò)調(diào)控其它毒力因子的表達(dá)影響單增李斯特菌的毒性。

酸性和高滲透壓環(huán)境也是細(xì)菌常遇到的不利環(huán)境,如對(duì)食品和加工環(huán)境殺菌消毒的酸性清洗劑、酸性的食品環(huán)境和人體消化道中的胃液。在溫和酸處理?xiàng)l件下,細(xì)胞膜的通透性和流動(dòng)性會(huì)協(xié)助單增李斯特菌適應(yīng)酸性環(huán)境。在強(qiáng)酸性環(huán)境下,單增李斯特菌有多套調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)外酸堿平衡的防御機(jī)制,如F0F1-ATPase和谷氨酸脫羧酶系統(tǒng)[41]。酸抗性應(yīng)答機(jī)制的存在是單增李斯特菌耐受 “強(qiáng)酸”環(huán)境的主要原因。在宿主小腸中,單增李斯特菌會(huì)遇到腸液、胰液和膽汁等高滲透壓環(huán)境,此時(shí)甘氨酸甜菜堿轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和膽鹽水解酶等抗性因子的存在可以協(xié)助單增李斯特菌在宿主小腸中生存[42]。

單增李斯特菌對(duì)惡劣環(huán)境條件的抗性依賴于熱抗性、酸抗性和滲透壓抗性等抗性基因的表達(dá),而這些抗性因子均受到Sigma B (sigB)因子的調(diào)控。sigB因子位于RNA聚合酶全酶中,可以識(shí)別基因啟動(dòng)子,并且與特定基因啟動(dòng)子的結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合以開(kāi)啟抗性基因的轉(zhuǎn)錄進(jìn)程,進(jìn)而積累抗性蛋白以在惡劣環(huán)境下生存[43]。

食品在被消費(fèi)之前所處的環(huán)境會(huì)影響單增李斯特菌的抗性。食品基質(zhì)和食品貯存溫度對(duì)單增李斯特菌的生存能力影響較大。另外,在食品中添加防腐劑也能改變單增李斯特菌的抗性,如IGLESIAS等[44]研究表明生物保護(hù)菌株鼠李糖乳桿菌能夠降低單增李斯特菌在胃腸道系統(tǒng)中的生存能力。PETTERSEN等[45]指出先前暴露于高濃度的NaCl環(huán)境會(huì)增強(qiáng)單增李斯特菌在宿主胃腸道系統(tǒng)中的生存能力。細(xì)菌菌株特性和生長(zhǎng)階段(遲滯期/指數(shù)期/穩(wěn)定期)也影響著細(xì)菌在胃腸道系統(tǒng)中的生存能力[46]。

3.3 食品中單增李斯特菌的毒性

進(jìn)入宿主感染周期后,單增李斯特菌細(xì)胞的毒性大小與宿主患病的概率密切相關(guān)。單增李斯特菌在孕婦體內(nèi)的感染進(jìn)程見(jiàn)圖4。

單增李斯特菌為兼性胞內(nèi)寄生菌,經(jīng)過(guò)宿主消化系統(tǒng)后,對(duì)小腸上皮細(xì)胞的的黏附與侵襲能力是單增李斯特菌穿過(guò)腸道屏障而感染宿主的前提[47]。單增李斯特菌穿過(guò)宿主的腸道屏障后可以在巨噬細(xì)胞和非巨噬細(xì)胞中生長(zhǎng)存活并且繁殖,還可以穿過(guò)宿主的血腦屏障,進(jìn)入血液循環(huán)和淋巴結(jié)循環(huán)[48],隨著血液和淋巴結(jié)擴(kuò)散到宿主的肝臟和脾臟等組織器官,在器官內(nèi)生長(zhǎng)繁殖,最終導(dǎo)致器官病變。對(duì)于孕婦來(lái)說(shuō),單增李斯特菌還可以穿過(guò)孕婦的胎盤屏障感染胎兒[49],導(dǎo)致孕婦流產(chǎn)及新生嬰兒患腦膜炎。2018年南非暴發(fā)大規(guī)模李斯特菌病疫情中,42%的病例為孕婦和新生嬰兒。

以上分析表明,單增李斯特菌導(dǎo)致宿主患病的能力由該菌的生長(zhǎng)特性、對(duì)不利環(huán)境條件的抗性和在宿主體內(nèi)的毒性共同決定。先前篩選食品控制措施時(shí)主要集中于探討控制措施對(duì)致病菌數(shù)量減少的能力,忽略了抗性和毒性的影響,這會(huì)對(duì)消費(fèi)者的健康安全造成潛在的威脅。如ANDERSEN等[50]指出雖然無(wú)氧氣調(diào)包裝可以降低單增李斯特菌的污染濃度,但是單增李斯特菌在無(wú)氧條件下對(duì)Caco-2細(xì)胞的侵襲能力是有氧狀態(tài)下的100倍。OMORI等[32]分析了乳酸處理后單增李斯特菌的生長(zhǎng)特性和熱抗性,結(jié)果表明使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)<3%的乳酸處理后,單增李斯特菌的數(shù)量減少,但是熱抗性增加了3.4倍。因此,充分探究食品安全控制措施對(duì)單增李斯特菌生長(zhǎng)、抗性和毒性的影響十分必要。

4 豬肉制品中單增李斯特菌的控制

4.1 物理技術(shù)

物理滅菌方法是食品工業(yè)中較為常見(jiàn)的抑(殺)菌技術(shù)。物理方法滅菌速度快、效率高,已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于食品質(zhì)量和安全控制中。熱殺菌、非熱殺菌、冷凍冷藏和氣調(diào)保藏等都是常見(jiàn)的物理柵欄因子。熱殺菌技術(shù)包括遠(yuǎn)紅外加熱殺菌、微波殺菌、超高溫瞬時(shí)殺菌、高壓殺菌和常壓殺菌(巴氏消毒法)等。非加熱殺菌不需要對(duì)食品加熱而殺死微生物,如輻照、高壓和超聲波。冷凍殺菌通過(guò)降低溫度破壞致病菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)表達(dá),但是同時(shí)食品細(xì)胞也會(huì)受損,從而導(dǎo)致食品質(zhì)量下降。氣調(diào)包裝可將食品和外界的環(huán)境隔離開(kāi),預(yù)防環(huán)境中的微生物污染食品,還可通過(guò)改變氣體環(huán)境抑制食品中微生物的生長(zhǎng)[51]。近年來(lái),物理柵欄因子不斷擴(kuò)增和改進(jìn),在食品質(zhì)量與安全控制中得到了廣泛應(yīng)用。

4.2 化學(xué)技術(shù)

化學(xué)抑菌技術(shù)包括鹽保藏法、糖保藏法、醋保藏法、酒保藏法及防腐劑保藏法等。鹽保藏法和糖保藏法的主要原理是通過(guò)增加食品環(huán)境中的鹽濃度和糖濃度,使得食品環(huán)境中(細(xì)菌外部)的滲透壓增加,細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)外滲透壓不平衡,細(xì)胞內(nèi)部的水分外流,造成細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)壁分離,最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。醋和酒的濃度比較高時(shí),也能通過(guò)打破細(xì)胞內(nèi)外的滲透壓平衡導(dǎo)致細(xì)菌失活。

根據(jù)防腐劑的來(lái)源和性質(zhì),可將防腐劑分為無(wú)機(jī)防腐劑和有機(jī)防腐劑。無(wú)機(jī)防腐劑主要包括硝酸鹽和亞硝酸鹽、食鹽和CO2氣體等。有機(jī)防腐劑主要包括山梨酸及其鹽、苯甲酸及其鹽和一些天然防腐劑。防腐劑的主要抑菌原理是通過(guò)改變細(xì)菌酶類的合成、降低蛋白質(zhì)的活性和破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu),進(jìn)而抑制細(xì)菌生長(zhǎng)[52]。隨著消費(fèi)者對(duì)食品安全需求的提高,越來(lái)越多的天然防腐劑如魚精蛋白、茶多酚、乳酸鏈球菌素(nisin)和其他動(dòng)植物及微生物提取物被應(yīng)用在食品工業(yè)中。

4.3 生物技術(shù)

生物抑菌因子一般是從動(dòng)物、植物和微生物體內(nèi)(或者微生物自身)直接提取出來(lái)的天然物質(zhì),在自然界中天然存在,對(duì)消費(fèi)者健康無(wú)負(fù)面影響,因此受到消費(fèi)者的歡迎[53]。微生物和它們的天然產(chǎn)物在食品防腐抑菌中起著關(guān)鍵作用。生物保護(hù)菌(bioprotective cultures)是將活性微生物菌體直接添加到食品中,在不影響食品感官品質(zhì)的前提下,可延長(zhǎng)食品保質(zhì)期和/或抑制致病菌生長(zhǎng)[54]。

將生物保護(hù)菌應(yīng)用于食品安全控制有以下幾個(gè)條件:第一,添加到食品中的生物保護(hù)菌必須是相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)允許的;第二,添加到食品中的生物保護(hù)菌不能對(duì)人體健康產(chǎn)生有害影響;第三,應(yīng)用在食品中的生物保護(hù)菌在食品中需保持較高活性,能夠在食品中生存和繁殖[55];第四,生物保護(hù)菌不能對(duì)食品的感官品質(zhì)產(chǎn)生較大的負(fù)面影響[56]。

近年來(lái),將生物保護(hù)菌應(yīng)用于食品中提高食品微生物安全的研究較多。如CASTELLANO[53]等綜述了將產(chǎn)細(xì)菌素的乳酸菌作為生物保護(hù)菌應(yīng)用在鮮豬肉中抑制單增李斯特菌的相關(guān)研究。HOSSAIN等[55]總結(jié)了益生菌作為生物保護(hù)菌在提高農(nóng)產(chǎn)品感官品質(zhì)和微生物安全上的應(yīng)用,并且指出選取特定的益生菌在農(nóng)產(chǎn)品表面涂膜可以延長(zhǎng)農(nóng)產(chǎn)品的貨架期、提高農(nóng)產(chǎn)品的微生物安全。CALO-MATA等[56]總結(jié)了乳酸菌及其產(chǎn)生的細(xì)菌素在水產(chǎn)品微生物安全控制中的應(yīng)用。WORAPRAYOTE等[57]將乳酸菌及其產(chǎn)生的細(xì)菌素添加到禽肉丁中抑制致病菌的生長(zhǎng),取得了良好效果。

4.4 柵欄技術(shù)

食品抑菌的基本原理是采用物理法、化學(xué)法和生物法預(yù)防食品被微生物污染,并且殺死(抑制)食品中已經(jīng)存在的微生物。在食品加工和保藏過(guò)程中,僅靠一種防控措施很難達(dá)到理想的抑菌效果。一般是將多個(gè)不同的防控措施科學(xué)的組合起來(lái),從不同的方面對(duì)有害菌形成綜合控制,這種方法叫做柵欄技術(shù),這些單個(gè)的防控措施叫做柵欄因子。

利用柵欄技術(shù)控制單增李斯特菌的致病性能夠取得更好的效果。目前將氣調(diào)包裝結(jié)合其他抑菌措施抑制單增李斯特菌的文獻(xiàn)較多。IRKIN等[58]發(fā)現(xiàn)單獨(dú)使用高濃度CO2氣調(diào)包裝能夠抑制單增李斯特菌的生長(zhǎng),但是聯(lián)合精油對(duì)單增李斯特菌的抑制效果更好。CHOULIARA等[59]也指出CO2氣調(diào)包裝結(jié)合生物抑菌劑牛至精油對(duì)新鮮雞胸肉中單增李斯特菌的控制效果比二者單獨(dú)使用增強(qiáng)很多。HUGAS等[60]將產(chǎn)細(xì)菌素的清酒乳桿菌添加到CO2氣調(diào)包裝豬肉中抑制單增李斯特菌的生長(zhǎng),取得了良好的抑制效果。LPEZ-MENDOZA等[61]在CO2氣調(diào)包裝牛排中添加了抑菌劑乳酸和nisin,發(fā)現(xiàn)3種柵欄因子聯(lián)合應(yīng)用能夠?qū)卧隼钏固鼐臐舛冉档?.0 lg CFU/g左右,并且這種聯(lián)合處理對(duì)牛排的色澤、質(zhì)構(gòu)和pH值沒(méi)有負(fù)面影響。

5 結(jié)論及展望

單增李斯特菌在豬肉中的Nmax由該菌的生長(zhǎng)特性決定。運(yùn)用食品預(yù)測(cè)微生物學(xué)方法研究致病菌的生長(zhǎng)特性是提高食品安全監(jiān)控水平的有效措施之一。單增李斯特菌導(dǎo)致宿主患病的能力和該菌的生長(zhǎng)特性、抗性和毒性密切相關(guān),因此采用控制措施時(shí)應(yīng)考慮其對(duì)上述因素的影響。

盡管各種抑菌技術(shù)應(yīng)用于食品中單增李斯特菌控制已有很長(zhǎng)歷史,但要使得抑菌技術(shù)發(fā)揮最大的潛力并服務(wù)于食品安全控制還有很多工作需要完善,現(xiàn)將未來(lái)的研究方向展望如下:

(1)大量研究證明,不同的抑菌技術(shù)可從不同方面控制單增李斯特菌的致病力,采用“柵欄效應(yīng)”的方法,可以更好的保障食品安全。

(2)先前的研究集中于監(jiān)測(cè)抑菌技術(shù)對(duì)單增李斯特菌菌落濃度的影響,很少具體分析單增李斯特菌動(dòng)力學(xué)參數(shù)的變化。而細(xì)菌的生長(zhǎng)特性是由λ、μmax及Nmax三個(gè)參數(shù)共同影響的。因此,充分探討抑菌技術(shù)對(duì)單增李斯特菌λ、μmax及Nmax的影響十分必要。

(3)現(xiàn)有的研究很多是將肉制品的背景菌消除后,研究抑菌技術(shù)對(duì)肉制品中單增李斯特菌的抑制作用。實(shí)際肉制品中多種微生物共存,它們之間相互影響。因此研究實(shí)際食品狀態(tài)下抑菌技術(shù)對(duì)單增李斯特菌的抑制作用具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義

(4)探究抑菌技術(shù)對(duì)豬肉中單增李斯特菌生長(zhǎng)特性、抗性和毒性的影響及其作用機(jī)制,可為抑菌技術(shù)應(yīng)用到豬肉中降低單增李斯特菌危害,提高豬肉微生物安全提供理論支持和科學(xué)依據(jù)。