蝦仁中副溶血弧菌殺菌技術的微生物預測模型與定量風險評估.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，國內(nèi)外學者已針對海產(chǎn)品中副溶血弧菌的殺菌技術開展了廣泛研究，根據(jù)加工條件，海產(chǎn)品種類及各地區(qū)消費者飲食習慣等因素，各國使用的海產(chǎn)品殺菌方法有所差異，該領域的總體研究趨勢為在保證殺菌效果的同時兼顧海產(chǎn)品風味、色澤、口感及

2、營養(yǎng)成分。傳統(tǒng)的熱殺菌方法可在較短時間內(nèi)取得良好的殺菌效果，但極易對海產(chǎn)品感官品質(zhì)造成破壞。因此，近年來化學殺菌方法及低溫殺菌法在海產(chǎn)品加工中較受歡迎。微生物定量風險評估（quantitative microbial risk assessment，QMRA）可通過數(shù)學模型對食品生產(chǎn)、加工、運輸、零售和消費環(huán)節(jié)中的微生物污染水平進行定量估計，預測病原菌引發(fā)的疾病風險。通過風險評估的手段可確定食品生產(chǎn)至消費過程中重要的風險因子，并定量的評

3、價各種風險控制措施。
　　本課題綜合利用農(nóng)業(yè)與食品科學、微生物學、預測微生物學、化學、統(tǒng)計學、工程學等多領域知識，以蝦仁中副溶血弧菌為研究對象，以可行性及消費者可接受為前提，研究三種可能應用于蝦仁加工中清洗環(huán)節(jié)的滅菌方法，并以微生物預測模型為工具，評價各殺菌因素對殺菌效果的影響。同時，本研究對冷凍蝦仁自原料捕獲至消費環(huán)節(jié)的副溶血弧菌污染建立定量微生物風險評估模型，利用文獻回顧、專家意見及合理假設的方法對模型中參數(shù)進行分布擬合，預測

4、蝦仁中副溶血弧菌污染引發(fā)疾病的風險概率，并以此為手段，定量的評價蝦仁清洗環(huán)節(jié)中三種殺菌方法對風險控制的效果。
　　本課題主要內(nèi)容及結論如下:
　　1、基于Box-Behnken實驗設計，利用乳酸(1％，2％，3％，v/v)及殼聚糖(0.4％，1％，1.6％，w/v)的混合溶液對生鮮蝦仁進行振蕩(90，110，130rpm)清洗(10，20，30分鐘)，對殺菌結果進行數(shù)學建模。結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（本實驗中取得的細菌死亡量為2.17～4.32log CFU/g），且未對蝦仁感官品質(zhì)造成不利影響?；陧憫嬖O計建立的預測模型回歸系數(shù)(R2)為0.92，標準誤差平方根(RMSE)為0.196，失擬檢驗結果不顯著(p＞0.05)，此外，驗證實驗結果顯示模型準確度（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菌死亡量的預測。殺菌因素中乳酸、殼聚糖及二者的交互作用對滅菌效果影響顯著(p＜0.05)，其

6、中乳酸起主導作用。模型預測結果表明在最優(yōu)因素組合條件下，即利用3％乳酸結合1.6％殼聚糖對蝦仁進行振蕩轉(zhuǎn)速為110rpm的清洗10分鐘，可減少副溶血弧菌4.5log CFU/g。
　　2、本實驗在溫熱的水浴(47，50，53℃)中結合超聲波(96，150，204W)對人工接種了副溶血弧菌的生鮮蝦仁進行清洗，對滅菌效果進行數(shù)學建模。利用Weibull模型作為一級模型擬合細菌致死量與時間的關系曲線，基于最小二乘法回歸細菌死亡量數(shù)據(jù)，固

7、定模型中形狀因子（shape parameter）以降低參數(shù)間自相關性，然后以Weibull中尺度因子為響應量建立響應曲面方程（二級模型），研究其與溫度及超聲波功率間的定量關系。實驗發(fā)現(xiàn)溫熱的水浴及超聲波分別對蝦仁進行清洗時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，在溫水中進行超聲波清洗可在短時間內(nèi)減少副溶血弧菌超過4logCFU/g。模型擬合結果發(fā)現(xiàn)固定曲線形狀因子可以減小一級模型參數(shù)間的自相關性，并且不會對模型的回歸

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系可由響應曲面模型擬合，回歸系數(shù)(R2)高達0.99，標準誤差平方根（RMSE）為0.17。驗證實驗顯示模型的準確度因子（Bf）及精確度因子（Af）分別為0.97和1.03，表明該二級模型可較準確的擬合一級模型參數(shù)。一級模型與二級模型結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間三因素間

9、關系的預測方程。模型分析結果顯示溫度、超聲波功率對細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有望應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，本研究中建立的預測模型可用于蝦仁清洗過程中副溶血弧菌致死量的預測。
　　3、采用Box-Behnken實驗設計方法，應用弱酸性電解水與乳酸的混合液對蝦仁進行清洗，調(diào)查清洗液對蝦仁中副溶血弧菌的殺滅效果，并以細菌死亡量為響應量建立預測模型。結果表明弱酸性電解水單獨

10、使用對蝦仁中副溶血弧菌的殺滅作用十分有限，與適當濃度的乳酸結合，可以在保證蝦仁感官品質(zhì)的同時提高殺菌效率。FDA要求海產(chǎn)品加工企業(yè)應用的殺菌技術應至少殺滅副溶血弧菌3.52個對數(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)速對蝦仁清洗10分鐘，副溶血弧菌死亡量達到4.36log CFU/g，符合FDA標準。響應曲面方程可用于細菌

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)學擬合，預測模型的回歸系數(shù)(R2)為0.98，均方根誤差為0.104，失擬檢驗結果不顯著(p＞0.05)，驗證實驗結果顯示該模型的準確度因子（Bf）及精確度因子(Af)分別為1.01和1.09，表明該預測模型可用于此殺菌方法的殺菌效果預測。
　　4、本研究對副溶血弧菌對人類健康的危害進行識別，并為蝦自捕獲至消費環(huán)節(jié)建立暴露評估模型，結合FDA頒布的劑量效應模型及校正因子，對冷凍蝦

12、仁引發(fā)的副溶血弧菌中毒風險進行預測。在大量文獻調(diào)查、專家意見及科學假設的基礎上，本研究以隨機分布函數(shù)作為風險評估模型的輸入?yún)?shù)，以蒙特卡洛分析方法進行模型擬合。預測結果顯示冷凍蝦仁中副溶血弧菌污染引發(fā)疾病的風險概率平均值為2.5×10-9/人/餐，我國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。敏感性分析結果表明暴露途徑中重要的風險因子依次為捕獲期溫度、家庭貯藏溫度和時間、初始污染濃度、捕獲期未冷藏時間及未充分烹飪概率。