基于预测微生物学理论的肉类致病菌风险评估基础研究

The aim of this study is to improve the application system of quantitative risk assessment of specific pathogenic bacteria of meat products based on the theory of predictive microbiology. The dose-response model (DRM), prandial exposure assessment model (PEAM) and evaluation methods of PEAM were focus on, respectively, during the risk assessment, in order to guarantee the safety of meat products. Following three-part research: first, microbial inactivation models, such as Weibull model, was used for fitting the dose-response relationship of specific pathogenic bacteria of meat products, mainly based on the data of ComBase, Shanghai governmental investigation and the complement of lab testing, respectively. Second, some secondary models, such as Huang model, were used for the growth or survival curves of pathogen during different phases of meat processing, also combined with the application of Normal, Pert functions in the establishment of PEAM. Moreover, the PEAM database and application software for meat products were designed in this part. Finally, evaluation methods of PEAM were mainly studied on the optimization of uncertainty and variability for PEAM. Combined with the parameter optimization of predictive models, and also with the application of hurdle effect in keeping meat products' freshness, this project would be useful and necessary for the scientific system of risk characterization of quantitative risk assessment.

本研究目标为完善预测微生物学理论在肉类中主要致病菌定量风险评估应用体系，优化定量风险评估中的剂量反应模型、膳食暴露评估模型、暴露模型评价等基础研究，更好保证肉类膳食安全。为此，基于ComBase数据库、上海市调研数据和试验检测结果，开展Weibull模型等失活模型用于肉类中主要致病菌的剂量反应关系的模拟，进行参数修正后构建广泛适用的肉类致病菌剂量反应模型；开展Huang模型等二级温度模型用于膳食暴露评估，对肉类在加工环节中的主要致病菌的生长和残存变化进行模拟，结合Normal、Pert等概率函数评估肉类膳食暴露情况，并构建适合肉类的膳食暴露评估模型数据库和应用软件；开展肉类主要致病菌定量风险评估的暴露模型评价，对其变异性和不确定性评价进行优化，结合预测微生物模型参数优化，并结合栅栏效应完善肉类保鲜应用，进一步完善定量风险特征描述的科学体系。

为完善基于预测微生物学理论开展肉类主要致病菌定量风险评估研究体系，本课题于2013~2016年实施期间研究系统总结了我国近10余年来微生物定量评估风险评估（QMRA）的研究进展，特别对2000年至今我国已开展的QMRA研究，包括涉及的食品、致病菌、微生物预测模型、剂量-效应模型等进行详细综述。进而，在肉类微生物定量风险评估体系中的交叉污染建模和单细胞建模两个方面开展了系统的深入研究。在交叉污染建模方面，以冷却猪肉中优势腐败菌之一气单胞菌为研究对象，通过模拟消费者在厨房中制备食物的过程，定量分析6种常见场景下冷却猪肉中气单胞菌在案板、刀具、手以及青菜之间的转移率，并以案板为交叉污染途径，探究气单胞菌在介质表面的存活行为对交叉污染的影响，采用矩阵的形式对气单胞菌在不同场景下和不同介质之间的转移过程进行量化。交叉污染建模方面再以单增李斯特菌为研究对象，选定木制案板、塑料案板及不锈钢案板为材质研究对象，并根据消费者生活习惯设置4种常见的场景来模拟食品制备的流程，分别进行不同案板材质上卤猪舌和生黄瓜的切片处理，测定单增李斯特菌的污染水平（lgCFU/g）并进行转移率的计算，进而构建厨房模拟环境下食物经不同操作方式的暴露评估模型，比较消费者食用不同材质案板处理过的污染单增李斯特菌的生熟食品后发病率的大小。在单细胞建模方面，通过建立单细胞生长流动成像系统，探究铜绿假单胞菌单细胞生长规律，同时，采用多次模拟探究不同初始接菌量对铜绿假单胞菌群体细胞生长迟滞期的影响，进行单细胞水平建模（IbM），实现不同初始接菌量下铜绿假单胞菌群体细胞的随机生长模拟，采用单细胞生长流动成像系统探究不同温度骤变下铜绿假单胞菌的生长规律。再以肠炎沙门菌为例，基于酸和渗透压的栅栏效应建立预测模型，探讨酸化和渗透压对浮游态、分离态和吸附态的肠炎沙门菌生长的影响，探究酸化和渗透压的不同处理顺序对肠炎沙门菌失活的影响，进而实现了肠炎沙门菌生长和失活模型的统一化和失活模型的普遍化。再次，以肉类中食品新型保鲜剂（乳酸钠等）为例，探讨乳酸钠对铜绿假单胞菌的抑制作用及其在冷却肉防腐中的应用机理，进而开展了乳酸钠抑制铜绿假单胞菌的优化建模及其对猪肉持水力和蛋白质的影响。最后，进一步完善了肉类中致病菌的定量暴露评估研究体系，完善了食源性致病菌之一的单增李斯特菌的竞争建模、定量风险评估及风险管理等。