蝦仁中副溶血弧菌殺菌技術(shù)的微生物預(yù)測(cè)模型與定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估.pdf

1、副溶血性弧菌（Hbrio parahaemolyticus，VP）是革蘭氏陰性菌，兼性厭氧，嗜鹽，為多形態(tài)桿菌或稍彎曲弧菌，可引起腸胃炎，主要分布于海水及海產(chǎn)品中，是造成沿海地區(qū)海產(chǎn)品食源性疾病爆發(fā)的主要病原菌之一。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已針對(duì)海產(chǎn)品中副溶血弧菌的殺菌技術(shù)開(kāi)展了廣泛研究，根據(jù)加工條件，海產(chǎn)品種類及各地區(qū)消費(fèi)者飲食習(xí)慣等因素，各國(guó)使用的海產(chǎn)品殺菌方法有所差異，該領(lǐng)域的總體研究趨勢(shì)為在保證殺菌效果的同時(shí)兼顧海產(chǎn)品風(fēng)味、色澤、口感及

2、營(yíng)養(yǎng)成分。傳統(tǒng)的熱殺菌方法可在較短時(shí)間內(nèi)取得良好的殺菌效果，但極易對(duì)海產(chǎn)品感官品質(zhì)造成破壞。因此，近年來(lái)化學(xué)殺菌方法及低溫殺菌法在海產(chǎn)品加工中較受歡迎。微生物定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估（quantitative microbial risk assessment，QMRA）可通過(guò)數(shù)學(xué)模型對(duì)食品生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸、零售和消費(fèi)環(huán)節(jié)中的微生物污染水平進(jìn)行定量估計(jì)，預(yù)測(cè)病原菌引發(fā)的疾病風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的手段可確定食品生產(chǎn)至消費(fèi)過(guò)程中重要的風(fēng)險(xiǎn)因子，并定量的評(píng)

3、價(jià)各種風(fēng)險(xiǎn)控制措施。
　　本課題綜合利用農(nóng)業(yè)與食品科學(xué)、微生物學(xué)、預(yù)測(cè)微生物學(xué)、化學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、工程學(xué)等多領(lǐng)域知識(shí)，以蝦仁中副溶血弧菌為研究對(duì)象，以可行性及消費(fèi)者可接受為前提，研究三種可能應(yīng)用于蝦仁加工中清洗環(huán)節(jié)的滅菌方法，并以微生物預(yù)測(cè)模型為工具，評(píng)價(jià)各殺菌因素對(duì)殺菌效果的影響。同時(shí)，本研究對(duì)冷凍蝦仁自原料捕獲至消費(fèi)環(huán)節(jié)的副溶血弧菌污染建立定量微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，利用文獻(xiàn)回顧、專家意見(jiàn)及合理假設(shè)的方法對(duì)模型中參數(shù)進(jìn)行分布擬合，預(yù)測(cè)

4、蝦仁中副溶血弧菌污染引發(fā)疾病的風(fēng)險(xiǎn)概率，并以此為手段，定量的評(píng)價(jià)蝦仁清洗環(huán)節(jié)中三種殺菌方法對(duì)風(fēng)險(xiǎn)控制的效果。
　　本課題主要內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　1、基于Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，利用乳酸(1％，2％，3％，v/v)及殼聚糖(0.4％，1％，1.6％，w/v)的混合溶液對(duì)生鮮蝦仁進(jìn)行振蕩(90，110，130rpm)清洗(10，20，30分鐘)，對(duì)殺菌結(jié)果進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。結(jié)果表明乳酸與殼聚糖的混合液清洗可有效減少蝦仁中的

5、副溶血弧菌（本實(shí)驗(yàn)中取得的細(xì)菌死亡量為2.17～4.32log CFU/g），且未對(duì)蝦仁感官品質(zhì)造成不利影響。基于響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)建立的預(yù)測(cè)模型回歸系數(shù)(R2)為0.92，標(biāo)準(zhǔn)誤差平方根(RMSE)為0.196，失擬檢驗(yàn)結(jié)果不顯著(p＞0.05)，此外，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示模型準(zhǔn)確度（毋）及精確度（Af）分別為1.01和1.05，表明該模型可用于清洗中細(xì)菌死亡量的預(yù)測(cè)。殺菌因素中乳酸、殼聚糖及二者的交互作用對(duì)滅菌效果影響顯著(p＜0.05)，其

6、中乳酸起主導(dǎo)作用。模型預(yù)測(cè)結(jié)果表明在最優(yōu)因素組合條件下，即利用3％乳酸結(jié)合1.6％殼聚糖對(duì)蝦仁進(jìn)行振蕩轉(zhuǎn)速為110rpm的清洗10分鐘，可減少副溶血弧菌4.5log CFU/g。
　　2、本實(shí)驗(yàn)在溫?zé)岬乃?47，50，53℃)中結(jié)合超聲波(96，150，204W)對(duì)人工接種了副溶血弧菌的生鮮蝦仁進(jìn)行清洗，對(duì)滅菌效果進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。利用Weibull模型作為一級(jí)模型擬合細(xì)菌致死量與時(shí)間的關(guān)系曲線，基于最小二乘法回歸細(xì)菌死亡量數(shù)據(jù)，固

7、定模型中形狀因子（shape parameter）以降低參數(shù)間自相關(guān)性，然后以Weibull中尺度因子為響應(yīng)量建立響應(yīng)曲面方程（二級(jí)模型），研究其與溫度及超聲波功率間的定量關(guān)系。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)溫?zé)岬乃〖俺暡ǚ謩e對(duì)蝦仁進(jìn)行清洗時(shí)副溶血弧菌死亡量十分有限，二者聯(lián)合使用可顯著提高殺菌效果，在溫水中進(jìn)行超聲波清洗可在短時(shí)間內(nèi)減少副溶血弧菌超過(guò)4logCFU/g。模型擬合結(jié)果發(fā)現(xiàn)固定曲線形狀因子可以減小一級(jí)模型參數(shù)間的自相關(guān)性，并且不會(huì)對(duì)模型的回歸

8、系數(shù)(R2)造成太大影響。固定形狀因子后，Weibull模型中的尺度因子（scale parameter）與滅菌溫度和超聲波功率間的關(guān)系可由響應(yīng)曲面模型擬合，回歸系數(shù)(R2)高達(dá)0.99，標(biāo)準(zhǔn)誤差平方根（RMSE）為0.17。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)顯示模型的準(zhǔn)確度因子（Bf）及精確度因子（Af）分別為0.97和1.03，表明該二級(jí)模型可較準(zhǔn)確的擬合一級(jí)模型參數(shù)。一級(jí)模型與二級(jí)模型結(jié)合可得到蝦仁中副溶血弧菌死亡量與加熱溫度、超聲波功率及清洗時(shí)間三因素間

9、關(guān)系的預(yù)測(cè)方程。模型分析結(jié)果顯示溫度、超聲波功率對(duì)細(xì)菌致死作用影響顯著，且二者間交互作用顯著。研究表明熱超聲殺菌技術(shù)有望應(yīng)用于蝦捕獲后的清洗環(huán)節(jié)，有效減少副溶血弧菌的污染，本研究中建立的預(yù)測(cè)模型可用于蝦仁清洗過(guò)程中副溶血弧菌致死量的預(yù)測(cè)。
　　3、采用Box-Behnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，應(yīng)用弱酸性電解水與乳酸的混合液對(duì)蝦仁進(jìn)行清洗，調(diào)查清洗液對(duì)蝦仁中副溶血弧菌的殺滅效果，并以細(xì)菌死亡量為響應(yīng)量建立預(yù)測(cè)模型。結(jié)果表明弱酸性電解水單獨(dú)

10、使用對(duì)蝦仁中副溶血弧菌的殺滅作用十分有限，與適當(dāng)濃度的乳酸結(jié)合，可以在保證蝦仁感官品質(zhì)的同時(shí)提高殺菌效率。FDA要求海產(chǎn)品加工企業(yè)應(yīng)用的殺菌技術(shù)應(yīng)至少殺滅副溶血弧菌3.52個(gè)對(duì)數(shù)單位，在本研究中發(fā)現(xiàn)，pH值為5.18，有效氯濃度為73.0mg/L，氧化還原電位為1018.4mV的弱酸性電解水與3％(v/v)的乳酸以130rpm的轉(zhuǎn)速對(duì)蝦仁清洗10分鐘，副溶血弧菌死亡量達(dá)到4.36log CFU/g，符合FDA標(biāo)準(zhǔn)。響應(yīng)曲面方程可用于細(xì)菌

11、致死量與電解水比例、乳酸濃度及清洗轉(zhuǎn)速等殺菌因子的數(shù)學(xué)擬合，預(yù)測(cè)模型的回歸系數(shù)(R2)為0.98，均方根誤差為0.104，失擬檢驗(yàn)結(jié)果不顯著(p＞0.05)，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示該模型的準(zhǔn)確度因子（Bf）及精確度因子(Af)分別為1.01和1.09，表明該預(yù)測(cè)模型可用于此殺菌方法的殺菌效果預(yù)測(cè)。
　　4、本研究對(duì)副溶血弧菌對(duì)人類健康的危害進(jìn)行識(shí)別，并為蝦自捕獲至消費(fèi)環(huán)節(jié)建立暴露評(píng)估模型，結(jié)合FDA頒布的劑量效應(yīng)模型及校正因子，對(duì)冷凍蝦

12、仁引發(fā)的副溶血弧菌中毒風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)。在大量文獻(xiàn)調(diào)查、專家意見(jiàn)及科學(xué)假設(shè)的基礎(chǔ)上，本研究以隨機(jī)分布函數(shù)作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型的輸入?yún)?shù)，以蒙特卡洛分析方法進(jìn)行模型擬合。預(yù)測(cè)結(jié)果顯示冷凍蝦仁中副溶血弧菌污染引發(fā)疾病的風(fēng)險(xiǎn)概率平均值為2.5×10-9/人/餐，我國(guó)因冷凍蝦仁中副溶血弧菌污染造成的年致病人數(shù)約為344.7人。敏感性分析結(jié)果表明暴露途徑中重要的風(fēng)險(xiǎn)因子依次為捕獲期溫度、家庭貯藏溫度和時(shí)間、初始污染濃度、捕獲期未冷藏時(shí)間及未充分烹飪概率。