3 种流通模式下生猪肉中单增李斯特菌的暴露评估

刘阳泰，孙菀霞，刘宝林*，董庆利*

（上海理工大学医疗器械与食品学院，上海 200093）

截至2016年，我国猪肉年总产量及人均食用量分别达到5 299.1万 t及19.8 kg，均占食用畜类产品首位[1]。而随着中国消费水平升级，消费者对食品品质与安全的关注程度也逐步提高。近年来，尤其在大中型城镇中，冷鲜猪肉得到广泛认可，消费比重逐步提高，占比达到17%左右，热鲜猪肉消费约68%，仍占主要地位，其余为加工肉制品[2-3]。

热鲜猪肉与冷鲜猪肉的主要区别在于加工及流通环节的条件不同。前者通常是夜间11点至凌晨3点左右宰杀分割，未经冷却直接于清晨上市的猪肉，全程猪肉温度较高（约38 ℃至室温）[4]；后者指生猪屠宰后迅速降温至4～8 ℃分割加工，并在后续储运过程中始终保持该温度的猪肉[5]。在销售环节上，热鲜猪肉及冷鲜猪肉均基本保持着加工厂向超市、农贸市场输送，再销售至消费者的流通模式[6]，并非真正意义上的全程冷链。随着电商经济逐步扩大，网上下单购买，由加工厂直接向家庭配送的O2O服务模式逐渐涌现，使全程冷链模式应用于生猪肉成为可能[7]。

在过去对热鲜猪肉及冷鲜猪肉的研究中，多以理化指标及腐败程度等品质比对为主，而关于不同供应流通链中食源性致病菌暴露评估的定量安全性评估的报道较少。单增李斯特菌（Listeria monocytogenes）是猪肉中常见且危害严重的食源性致病菌之一，其主要特点是可耐受较严苛的环境，低温下（约－0.4 ℃）也可生长[8]，对基于冷藏链的肉类及其制品中单增李斯特菌的风险评估有待完善。同时，单增李斯特菌也有较强的转移特性，在后期贮藏、再加工，甚至食用阶段可能与接触介质交叉污染，导致相接触食物的潜在污染风险[9-10]。

据此，本实验以目前热鲜猪肉及冷鲜猪肉供应流通环节为基础建立简化模型，同时考虑未来可能实现的加工厂直接输送食品至家庭的全程冷链模式，对生猪肉中单增李斯特菌开展暴露评估及比较研究。

1 材料与方法

1.1 生猪肉中单增李斯特菌初始污染水平

本研究的生猪肉中单增李斯特菌初始污染水平参考Wang Kai等[11]于2014—2015年期间调研中国东部某市所采集的冷却生猪肉样品数据。检测方法基于最大可能数（most probable number，MPN）法获取污染水平定量数据。结果显示，在476 组样本中，阳性样本为26 组，阴性样本为450 组。同时参考董庆利[12]、王凯[13]等相关研究，以Beta（np＋1,nn＋1）分布形式表示初始污染率，其中np为阳性样本数，nn为阴性样本数，即生猪肉中单增李斯特菌的初始污染率Pp为Beta（27,451），则阴性污染率Pn可表示为1－Pp。

阳性样本中的单增李斯特菌污染水平Lp由累积分布密度函数描述。根据Jarvis公式估计阴性样本中的单增李斯特菌污染水平Ln的平均值，由其反向偏斜累计概率分布表示[14]。最终，以离散函数Discrete（Lp∶Ln, Pp∶Pn）描述生猪肉中单增李斯特菌初始污染水平N0。本实验中假设单位MPN可与CFU互换，依据实测数据，可得初始污染水平相关参数，如表1所示。

表1 生猪肉中单增李斯特菌初始污染水平Table1 Initial contamination of L. monocytogenes in raw pork

1.2 单增李斯特菌生长预测模型

本研究采用Baranyi模型[15]作为单增李斯特菌菌量随时间变化的生长一级模型，Baranyi模型通过对延滞期的定义，反映了微生物的初始生理状态及其适应环境的过程，可用于描述微生物单细胞水平和群体水平的生长情况[16]，其公式如式（1）、（2）所示。

式中：Nt表示时间t内的微生物最终污染水平（ln（CFU/g））；t表示微生物生长时间/h；Nmax表示微生物群体生长最大值（ln（CFU/g））；μmax表示微生物最大比生长速率/h－1；λ表示迟滞时间/h。

本研究采用γ模型作为单增李斯特菌的生长二级模型[17]，通过估计的实际温度（式（3））、水分活度（式（4））和pH值（式（5）），计算有限条件下微生物最大比生长速率参数，公式如式（6）所示。

表2 单增李斯特菌生长参数及模型Table2 Growth parameters and models for L. monocytogenes

式中：T、aw、pH分别表示微生物生长实际条件下的温度、水分活度及pH值；下标opt表示微生物最适生长条件；下标min表示微生物生长的最低可接受条件；pHmax表示微生物生长的最高可接受条件对应的pH值。

根据以上模型，参考单增李斯特菌相关生长边界条件，生长参数设置如表2所示。

1.3 生猪肉供应流通链模型

参考目前普遍采用的生猪肉供应流通流程，由于不同地域各流通环节设置均有一定差异，为便于计算和评估，对实际流通环节进行简化或合并，参数设置均采用概率分布形式表示，用以表征普遍流通模式下的条件范围。在运输阶段，本研究仅考虑公路运输一种方式。如图1所示，分别设置了全程非冷链情况下热鲜猪肉的流通模型、部分冷链条件下冷鲜猪肉的流通模型以及全程冷链条件下冷鲜猪肉的流通模型。

图1 3 种生猪肉供应流通链模型Fig.1 Three raw pork transportation models

1.3.1 热鲜猪肉的全程非冷链模型

根据热鲜猪肉在室温下加工并销售的定义，将热鲜猪肉供应流通链的加工和运输过程合并表示，经销售环节至消费者家庭贮藏前终止。其中，全程温度参数结合全国室内平均最低温度[22]、平均温度及生猪肉温度范围[5]设置。由于热鲜猪肉为夜晚加工凌晨销售，故加工和运输时间合并设置为3～8 h[4]。通常热鲜猪肉为当天销售完毕或做其他处理，故销售时间不超过12 h。根据EcoSure于2008年发布的调研数据，通常猪肉经市售后转移至家庭的时间在15 min～2 h之间，平均值为1 h10 min[23]。

1.3.2 冷鲜猪肉的部分冷链及全程冷链模型

因冷鲜猪肉全程在低于4 ℃的条件下加工完成，故基于部分冷链的冷鲜猪肉供应流通环节由加工结束后开始，经销售环节至消费者家庭贮藏前终止。其中，由于在运输过程中，卡车货物摆放方式、制冷系统的差异，虽然理论温度设置范围为0～4 ℃，但实际货物的中心温度可能达到10 ℃[24-25]。结合陈克建[4]及王佩[26]等的相关调研数据，通常冷鲜猪肉的公路运输时长为0.5～12 h。冷鲜猪肉通常在超市或农贸市场进行销售，由于冷柜型号的不同，实际温度差异也较大。根据EcoSure对市售冷鲜猪肉环境的调研数据，冷鲜保藏环境温度在－6.67～19.44 ℃之间，平均值为3.39 ℃，同时冷鲜猪肉销售时间不超过2 d[23]。当消费者转移冷鲜猪肉时，中心温度上升幅度在2.89～4.76 ℃。本研究中，全程冷链的冷鲜猪肉定义为从加工厂通过冷藏车直接运输至家庭的冷鲜猪肉，其运输环节与部分冷链条件下的运输环节条件相同。

同时，生猪肉在加工后，其理化指标会发生一定变化[5,21]，因此单增李斯特菌生长环境的pH值及水分活度也会有一定范围的波动，需要对此进行考虑。以上涉及到的环境参数具体设置均列于表3中。

表3 不同生猪肉供应流通链环境参数设置Table3 Environmental settings of different raw pork transportation chains

1.4 数据统计分析

本研究所有统计分析及制图使用R（版本号3.4.0）平台，通过自行编写开发程序完成。根据以上参数定义，所有概率分布形式的预设参数均采用蒙特卡罗抽样方法[27]，并运行迭代10 000 次获得，最终污染水平比较结果以频数分布直方图形式描述。

2 结果与分析

2.1 不同供应流通链各环节猪肉中单增李斯特菌的生长情况

根据离散函数Discrete（Lp:Ln, Pp:Pn）所描述的生猪肉中单增李斯特菌的初始污染水平、单增李斯特菌生长参数分布定义及Baranyi模型，可获得不同供应流通链各环节猪肉中单增李斯特菌的随机生长情况，如图2所示。

图2 不同生猪肉供应流通链中各环节单增李斯特菌随机生长情况Fig.2 Stochastic growth of L. monocytogenes during different raw pork transportation chains

通过对比图2A～G，可较直观看出在全程非冷链条件下，尤其是常温零售环节，单增李斯特菌生长较快；同时，由于部分冷链过程中所设置的零售时间较长，单增李斯特菌也有较明显的增长，其余环节菌量水平较平稳。根据随机生长情况对比可以发现，全程非冷链条件下各环节的生长预测点较为分散，即生长不确定程度较其他供应流通链条要大，也说明了全程非冷链条件下的暴露评估工作更难开展，其食源性致病菌的风险较冷链供应条件不易把控。

2.2 不同供应流通链猪肉中单增李斯特菌的污染水平

根据离散函数Discrete（Lp∶Ln, Pp∶Pn）所描述的生猪肉中单增李斯特菌的初始污染水平，可由R语言中的mc2d开发包[28]，经蒙特卡罗方法模拟抽样10 000 次，实现生成初始污染水平的频数分布直方图，如图3A所示。

图3 生猪肉单增李斯特菌污染水平频数分布直方图Fig.3 Frequency distribution histogram of L. monocytogenes contamination

根据3 种不同流通模型的生猪肉条件设置，获得家庭贮藏阶段前的生猪肉中单增李斯特菌的最终污染水平及与初始污染水平对比的频数分布直方图，如图3B～D所示。借鉴国际食品微生物标准委员会对熟肉制品中单增李斯特菌食品安全目标（food safety objective，FSO）的定义[29]，设置单增李斯特菌污染风险阈值为2（lg（CFU/g）），图3中红色虚线表示该风险阈值，蓝色虚线表示0.477（lg（CFU/g）），即等同于3 MPN/g，代表以MPN法为检测方法时，单增李斯特菌的阳性样本定量检测限。

由图3可直观看出，热鲜猪肉的最终污染水平分布较初始污染水平分布明显右移，说明在流通过程中单增李斯特菌的污染水平有明显增加；基于部分冷链的冷鲜猪肉最终污染水平有小幅增加，但也已有部分超过FSO阈值；基于全程冷链的冷鲜猪肉最终污染水平则几乎与初始污染水平没有差别。

经蒙特卡罗模拟抽样后的单增李斯特菌在不同供应流通方式生猪肉中的最终污染水平信息及初始污染水平信息如表4所示。

表1 单增李斯特菌污染水平信息Table1 Contamination levels of L. monocytogenes lg（CFU/g）

当以单增李斯特菌FSO＝2（lg（CFU/g））作为风险阈值时，生猪肉中单增李斯特菌初始污染量预测超过阈值的概率约为0%，全程非冷链条件下最终预测污染量约为21.05%，部分冷链条件下最终预测污染量约为1.61%，全程冷链条件下最终预测污染量约为0%。当以单增李斯特菌阳性定量检出限等于3 MPN/g作为风险阈值时，生猪肉中单增李斯特菌初始污染量预测阳性率约为6.07%，全程非冷链条件下最终预测污染量约为42.12%，部分冷链条件下最终预测污染量约为12.07%，全程冷链条件下最终预测污染量约为6.50%。

虽然生食猪肉的案例在国内较少，生猪肉在后期多经历高温熟制过程，实际食源性致病菌的摄入量将大大减少。但考虑到家庭贮藏及加工期间，生猪肉有可能与其他即食食品混合存放，易与相接触介质产生交叉污染风险[9-10]。因此，在相关风险评估工作有待完善之前，仍需尽量降低其最终污染水平。

需要进一步说明的是，目前我国市售某类食品中某类食源性致病菌的公开定量检测数据依然较少，其中多以某地疾病预防控制中心所公布的相关抽检情况为主[30-32]，且通常以定性阳性检出率进行说明，缺少具体定量数据支持，一定程度上阻碍了风险评估工作的开展。

本研究中所选取的初始污染数据来源于中国东部某市与2015年超市及农贸市场中的冷鲜猪肉抽样数据[11]，基本代表了中国密集型城镇的实际情况。由于样本数据来源于流通阶段的抽检，对于冷鲜猪肉来说，将其作为加工后的初始污染水平数据基础导致了风险结果被高估；对于热鲜猪肉来说，其屠宰加工过程一直处于室温环境，未经历冷鲜猪肉低温排酸等不利微生物生长的工艺过程[33]，一定程度上导致了其风险被低估。因此，实际全程非冷链模式较冷链模式的食用风险差异可能高于本实验的评估。

同时，在实际食品流通链中，环节设置、冷藏设备、运输地域以及货物摆放形式等差异，也将增大实际最终污染水平的不确定性，增加评估难度[34]。根据管理要求，可能出现多个食品货物集散节点，因此有多次“运输-贮藏”的重复过程，其中货物的装卸将导致实际环境温度的波动，引发潜在风险[35]。转运贮藏环节的增多和地点变化还可能引发食品运输及贮藏期间的交叉污染风险[36]，因此需要加强对环境污染状况的监测，同时避免生鲜食品与其他食品，尤其是后期与可直接食用的食品混合运输。随着生产集约化，食品运输距离随之增加，在实际应用中，需要进一步考虑陆、海、空或混合运输等复杂流通模式[34]，更精确地评估不同流通模式下的风险水平。

2.3 相关性分析

为进一步了解不同供应流通模型中各前提因素对生猪肉中单增李斯特菌最终污染水平的影响，通过R平台根据3 种供应流通模型中各预设条件，分别计算各参数与生猪肉中单增李斯特菌最终污染水平之间的Pearson相关系数。Pearson相关系数介于－1～1之间，正值表示正相关，负值表示负相关，相关系数愈接近0，则表示相关性越弱[37]，结果如图4所示。

图1 不同生猪肉供应流通链中单增李斯特菌最终污染水平相关性分析Fig.1 Correlation analysis of s fi nal contamination levels of L. monocytogene for different raw pork transportation chains

由图4可知，3 种流通方式中，单增李斯特菌的最终污染水平与初始污染水平的相关性最强，与类似研究[12-13]结果一致。在全程非冷链条件下，最终污染水平受到加工、运输和销售期间的环境因素及运输时长影响也较强；在部分冷链的条件下，最终污染水平还易受到销售环境因素的影响；而在全程冷链条件下，最终污染水平则基本仅受到初始污染水平的影响。因此，不论是热鲜猪肉还是冷鲜猪肉均需加强源头控制，保证其在流入市场之前处于安全限值内。

同时，源头样品漏检错检、运输贮藏环境变动等条件设置失效的情况难免发生，可能会导致后期不符合标准的食品继续在市场中流通。因此，加强全程流通供应链风险管理工作势在必行，如何根据后期检测数据，快速确定供应链中的失效节点，进而通过早期干预避免风险扩大，需要开展更多研究。

本研究主要对不同流通模式的生鲜猪肉中单增李斯特菌暴露水平进行比较，因此并未考虑生鲜猪肉进入家庭后的暴露变化。已有相关研究探讨了从销售阶段至食用前食品中食源性致病菌的暴露情况[12-13]，但未比较不同流通方式，也未结合剂量-效应模型开展食源性致病菌风险评估的研究，对实际因生猪肉中单增李斯特菌暴露所导致的发病情况依然有待评估。

3 结 论

研究结果表明，在3 种供应流通方式中：1）全程冷链模式下更有利于控制流通期间单增李斯特菌的生长，只有完善源头管控工作，才可能保证生猪肉转移至家庭后的暴露量不超过阈值范围；2）部分冷链模式下单增李斯特菌最终暴露量平均水平较低，但需要注意其有可能超越FSO风险阈值，且污染水平最大可能值达到了8.488（lg（CFU/g））；3）全程非冷链模式下的热鲜猪肉最易导致单增李斯特菌最终暴露量超过风险阈值，其加工、储运、销售时间较部分冷链下的冷鲜猪肉短，但造成食品安全事故的风险仍较高。