成　黎

（北京農學院國際學院，北京　102206）

新鮮蔬菜中的微生物污染危害、檢測和控制方法研究進展

成黎

（北京農學院國際學院，北京102206）

新鮮蔬菜富含多種維生素與纖維素等對人體健康有益的成分，是健康膳食的主要組成部分之一。人們對蔬菜的需求和消費量在近10 a內持續(xù)增高，伴隨而來蔬菜的安全風險，尤其是微生物風險及其所帶來的危害也在增加。蔬菜的微生物風險可以發(fā)生在從農田到餐桌的每個環(huán)節(jié)。有效地檢測和控制有害微生物是保證蔬菜安全的基礎。國內外對有害微生物的檢測和控制方法的研究很多。目前的檢測技術還難以實現在某些緊急情況下準確快速地檢出致病菌，因此，在微生物的檢測方法上還需要更多的研究與探索。目前的殺菌和抑菌方法各有利弊，更加有效、無毒和環(huán)保的抑菌技術需要被不斷地研究與發(fā)展出來。

新鮮蔬菜；微生物污染危害風險；致病菌；檢測方法；安全控制

新鮮蔬菜由于富含維生素、纖維素、礦物質和其他營養(yǎng)素，具有保健營養(yǎng)性能，已經成為現代人們膳食中不可缺少的組成部分［1-2］。依據雀巢公司的一項研究調查，人類身體中90%的VC和60%的VA來自于蔬菜［3］。許多研究表明，經常規(guī)律性地進食蔬菜可以減少癌癥、心血管疾病和肥胖癥的發(fā)病風險［4-8］。隨著人們健康意識的增加，近10 a來，人們對蔬菜的消費量持續(xù)增加［8］。世界果蔬產量在2000—2011年間增長了38%［9-10］。在亞洲，特別是在中國，蔬菜是人們日常飲食的主要組成部分［2］。隨著蔬菜的產量與消費量的持續(xù)增加，蔬菜的安全風險，尤其是微生物風險及其所帶來的危害也在增加［11-13］，蔬菜的微生物風險可以發(fā)生在從農田到餐桌的每個環(huán)節(jié)［14-17］。由于微生物污染，例如大腸桿菌、李斯特菌（如單核細胞增生李斯特菌）等所引起的食源性疾病在近期時有暴發(fā)［10，13，18］。在2009年和2010年分別有4.4%和10%的食源性疾病與食用微生物污染果蔬有關［19］，例如2011年在歐洲暴發(fā)的存于豆芽中的大腸桿菌O104：H4致死性食源性疾病［20］。因此，食源性疾病的暴發(fā)與蔬菜中的微生物污染有很大聯系，如何檢測和控制微生物污染是控制蔬菜安全、減少食源性疾病的關鍵之一。很多國內外研究對于蔬菜中微生物的污染危害、檢測和控制進行了探索與分析，有的通過數據回顧分析蔬菜中的微生物安全風險［21-22］；有的通過比較分析手段來識別從農場到餐桌的微生物污染風險和控制途徑［23-25］。本文依據這些研究，回顧了蔬菜中的微生物污染的危害及所致的食源性疾病，對微生物危害的來源、檢測和控制方法進行比較分析與討論。

1　蔬菜中微生物污染的危害及所致的食源性疾病

蔬菜中微生物污染的危害主要在于因微生物污染所導致的食源性疾病的暴發(fā)。由于食源性疾病暴發(fā)對人類健康及社會經濟產生巨大損害，食源性疾病已經成為了世界范圍內的主要的公共健康問題。美國疾病控制與預防中心（Centers for Disease Control and Prevention，CDC）的年度報告表明每年美國大約有4 800 萬人患食源性疾病，其中3 000 例死亡［26］。在加拿大，每年大約有1 100萬～1 300萬食源性病例暴發(fā)［27］。近20 a內，與生鮮食品有關的食源性疾病發(fā)病率顯著上升，據估計，美國每年因此所產生的經濟損失高達約386 億美元［28］。在全球范圍內，隨著人們對生鮮食物需求的增加，由于生鮮食品微生物污染所致的食源性疾病也不斷增加。據統(tǒng)計，2010年底—2012年底，在歐洲、美國、加拿大和日本，因生鮮食物感染導致的食源性疾病報告案例有5 191 人，其中95 人死亡［29］。在2007—2011年間， 歐洲因果蔬污染所導致的食源性疾病案例占總數的10%，致死率占總食源性疾病致死率的46%［30］。其中英國在2008—2010年間報告的由果蔬污染所產生的食源性疾病為531 例，包括1 例死亡［31］。僅在2011年5月，由于豆芽中大腸桿菌O104：H4的污染，在德國導致3 785 例食源性疾病暴發(fā)，其中45 例死亡［32］。由于蔬菜中微生物污染所致的食源性疾病給人類健康和社會經濟帶來巨大的損失，2008年，世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）把綠葉蔬菜的安全歸類到全球生鮮食品安全的首要關注問題中［33-34］。

2　蔬菜微生物污染的來源

監(jiān)測數據表明，因食用蔬菜而產生的食源性疾病的主要元兇是蔬菜中的致病微生物［35-38］，研究證明，不同的蔬菜中存在有各種致病性微生物，如沙門氏菌、李斯特菌和大腸桿菌等［38-43］（表1）。

表1　存在于不同蔬菜中的主要致病微生物［43］Table 1 Major pathogens in vegetables［43］

表2總結了在2005—2011年間存在于蔬菜中引起食源性疾病暴發(fā)的主要致病微生物，結果表明蔬菜中導致食源性疾病暴發(fā)的主要致病菌為大腸桿菌O157：H7、沙門氏菌和志賀菌。這些致病菌對蔬菜的污染發(fā)生在從農田到餐桌的每一步，完成了從動物到蔬菜再到人群的交叉感染［38］。因此，蔬菜的微生物污染風險貫穿了供應鏈的每一個環(huán)節(jié)。在美國，每年大約有31 種已知的致病菌導致了9 800 萬例食源性疾病暴發(fā)，造成超過70 億美元的醫(yī)療損失，且這些致病菌產生于從農場到餐桌的每一環(huán)節(jié)［44-46］。在農田中，農業(yè)灌溉水源、土壤、灰塵、動物和蔬菜耕種人員都是產生各種霉菌、酵母菌、致病細菌及病毒的載體［47］。土壤作為一種自然資源，尤其在耕種中，由于動物排泄物對土壤的滋養(yǎng)，致使致病菌寄宿于其中。有報告顯示大腸桿菌O157和沙門氏菌由于溫度、濕度和土壤類型的不同可以在土壤中存活7～25 周［48-49］。不清潔的農業(yè)灌溉用水也是導致微生物污染的主要原因［50］。因此，蔬菜的種植環(huán)境包括土壤、灌溉水源、肥料（動物排泄物）、溫度等是影響蔬菜中微生物風險的主要因素［17］。此外，在蔬菜的采摘、運輸、清洗、加工、出售和消費過程中，致病菌也會由于運輸車輛、加工和貯存器具以及清洗水源的不潔凈或人工操作的不規(guī)范而產生和傳播［11］。在加工過程中，蔬菜的清洗用水是造成微生物污染及交叉感染的主要途徑［17，49］。

表2　2005—2011年間蔬菜中引起食源性疾病暴發(fā)的主要微生物［17］Table 2 Food-borne disease outbreaks caused by main pathogens in fresh vegetables from 2005 to 2011［17］

表3總結了近年來對貫穿葉菜供應鏈各個主要環(huán)節(jié)中微生物污染風險和來源的研究。研究結果表明微生物污染的風險貫穿了葉菜供應鏈的每個主要環(huán)節(jié)，其中葉菜種植環(huán)節(jié)，特別是灌溉水源的風險最大，也是研究的重點；其次是加工過程中的清洗用水的污染。關于蔬菜中致病微生物的研究主要集中于大腸桿菌及沙門氏菌。

表3　貫穿葉菜供應鏈各個主要環(huán)節(jié)中風險點的微生物污染危害和來源的研究文獻數量［22］Table 3 Major hazards and resources of microbial contamination in each step of the supply chain process［22］

3　蔬菜微生物污染檢測方法比較

有害微生物的檢測是阻止食源性疾病暴發(fā)的重要步驟。蔬菜安全的保證需要從農田種植和采收開始，阻止和降低污染風險來確保安全質量［51-52］。由于人們對新鮮蔬菜的鮮食要求日益增加，控制蔬菜中的微生物污染、減少致病菌引起的食源性疾病在目前尤為重要［53］。有效地控制蔬菜中的有害微生物，可以防止公共健康危害的發(fā)生［52］。目前，對于有害微生物的檢測方法因微生物和基質的類型不同而有所差異［50］。一般對微生物檢測的標準方法有傳統(tǒng)方法，例如培養(yǎng)及顯微鏡觀測法；生物化學方法，包含分子生物學方法和凝膠擴散法等；還有一些近期研究熱門、快速的檢測方法，例如生物傳感檢測等。

3.1傳統(tǒng)檢測方法的優(yōu)缺點

傳統(tǒng)檢測方法是使用歷史最長也是適用范圍最廣的一種微生物檢測方法。傳統(tǒng)培養(yǎng)法和層析法構成了傳統(tǒng)檢測方法的主要部分。傳統(tǒng)培養(yǎng)法是世界廣泛使用的一種對致病菌的基礎檢測方法。由于具有較高的可靠性和有效性，對目標測試組織敏感度高以及可以應用于廣泛的食物基質中，傳統(tǒng)檢測法在目前仍然是一種十分可靠的檢測手段［54］。但是傳統(tǒng)的培養(yǎng)檢測方法在隔離和檢測的應用中需要大量的實驗器具、培養(yǎng)基以及幾天的時間去培養(yǎng)和檢測細菌，同時還需要經過專業(yè)培訓的實驗人員。盡管因其可靠性和敏感度較高而被廣泛使用，但是傳統(tǒng)檢測方法在人力、物力、儀器和時間上消耗過多。因此，更加快速、可靠的檢測方法如分子生物學檢測法和免疫學檢測法等需要得到進一步發(fā)展和研究［54］。

3.2分子生物學檢測法的優(yōu)缺點

傳統(tǒng)檢測方法中培養(yǎng)時間是關鍵。分子生物學檢測法縮短了檢測時間，通過檢測細菌中DNA和RNA的特異性來識別檢測致病菌，例如DNA檢測法中的聚合酶鏈式反應（polymerase chain reaction，PCR）可以短時間內在體外擴增特異性DNA片段，從而檢出致病菌。分子生物學檢測法的優(yōu)點是敏感度高、特異性強、產率高、重復性好；相對傳統(tǒng)檢測方法而言，容易操作、快速簡便［52，55］。其缺點是對于存在于結構復雜的食物中的微生物，其檢測敏感度會因食物類型不同而有所差異，因為食物中，尤其是高脂肪和高蛋白質的食物中也許會存在PCR抑制劑，影響檢測效果。另外，提取技術是PCR的關鍵步驟，需要謹慎控制；內部擴增控制需要識別非目標DNA，倘若操作不當，會出現假陰性或假陽性結果。因此，部分分子生物學檢測法需要傳統(tǒng)方法來進行補充，以提高可靠性［52，56］。

3.3近期發(fā)展的新檢測方法的優(yōu)缺點

基于對傳統(tǒng)方法和分子生物學檢測法優(yōu)缺點的探討，未來檢測技術需要向增強特異性、提高產效和可靠性，能夠廣泛應用，降低檢測時間和成本的方向發(fā)展。近期一些研究的新技術和方法正在逐漸滿足這些要求。這些新技術包括免疫學檢測法和不同類型的生物傳感檢測。免疫學檢測可以檢測病毒、毒素、細菌細胞和孢子，較一般的分子生物學檢測法更加快速、高效，但是相比以核酸為基礎的分子生物學檢測方法，免疫學檢測法缺少敏感度和特異性的識別功能。生物傳感技術可以在某些方面實現快速和敏感的檢測，但是需要技術的研究與改進。由于生物傳感類型太多，對于不同的食品中的不同致病菌的檢測需要不同的實驗報告標準［52］。

綜上所述，不同檢測方法存在不同的優(yōu)缺點。使用新型快速檢測法會產生不敏感的問題，出現假陽性或者假陰性結果；傳統(tǒng)方法可靠性高，但檢測時間較長。因此，在某些緊急情況下對于食品致病菌的快速檢測方法還需要繼續(xù)研究與發(fā)展。

4　蔬菜微生物污染控制方法比較

對于蔬菜的質量安全控制要通過殺滅或者抑制有害微生物保持其安全性來延長貯藏期，同時盡可能地保持蔬菜的新鮮、營養(yǎng)等品質特性。目前，國內外對于生鮮蔬菜的微生物控制方法和技術有很多，這些方法主要包含化學控制、物理控制和生物控制。從事相關研究的中外學者也對目前所使用的主要控制方法的優(yōu)劣、發(fā)展進行了比較研究，詳見表4。

表4　常用控制生鮮蔬菜質量安全的保鮮方法的利弊比較［57］Table 4 Comparison of methods used for the preservation of fresh vegetables［57］

由表4可知，大部分的化學方法由于其廣譜高效、成本低的優(yōu)點而被廣泛使用，但是在使用過程所產生的危害殘留和有害衍生物會影響人體健康，因此部分已經被禁止或者限制使用。隨著科技的發(fā)展，更多低危害、高效力的物理和生物控制技術被開始使用。使用先進的處理方法（例如物理和生物方法）可以避免控制過程中出現的化學和微生物風險，這些方法包括：1）低溫控制，即在低溫的環(huán)境中抑制微生物的生長與繁殖。國內外都有研究評估了生菜在不同溫度貯藏條件下的品質變化，結果表明無論是無包裝新鮮蔬菜還是薄膜包裝鮮生菜，在0 ℃貯藏條件下可以顯著保持其品質［58］。2）采取生物方法以菌治菌，避免化學和微生物危害。3）利用臭氧和紫外線廣譜高效、無殘留的特性，采用冷殺菌技術包括紫外線、超聲波臭氧等對蔬菜進行殺菌消毒［57］。

目前，國內外對高效、環(huán)保、無毒害的控制有害微生物的方法還在進行不斷的探討。國外學者總結了近年來對于葉類蔬菜中有害微生物控制方法的各種研究（表5）。結果表明，蔬菜加工過程中的微生物控制是目前研究的重點。氯的成本低、使用歷史久、殺菌效果強，但是其衍生物對人類健康危害較大，企業(yè)在對氯的使用過程中一直存在爭議，因此，在以往的研究中，對氯殺菌的研究占據比例最大。如何處理葉類蔬菜及抑制常見致病菌如沙門氏菌和大腸桿菌是蔬菜中有害微生物控制的研究重點。較新的、更為先進的微生物控制手段，如有機酸抑菌以其無毒、易使用和經濟等優(yōu)點在逐漸被廣泛使用，同時也成為近期的研究熱點。因此，未來對蔬菜中微生物的控制研究會重要集中在這類無毒、環(huán)保、成本低、易使用的抑菌方法方面。

表5　葉類蔬菜中有害微生物控制方法的研究文獻數量［22］Table 5 Major control methods for microbial contamination in fresh vegetables［22］

5　結 語

新鮮蔬菜由于其高營養(yǎng)性和保健性，已經成為人們日常膳食中的主要組成部分。隨著消費者對其消費需求不斷增加，蔬菜產量在世界范圍內也持續(xù)增加，同時伴隨而來的蔬菜安全問題也日益被關注。蔬菜中的微生物污染是蔬菜產生食源性疾病的主要風險。微生物污染可以發(fā)生在蔬菜供應鏈的不同環(huán)節(jié)，其中種植和加工是污染風險最大的環(huán)節(jié)。目前對蔬菜供應鏈各環(huán)節(jié)中致病微生物的研究也主要集中在蔬菜的種植和鮮菜的加工環(huán)節(jié)中，而對于流通和消費階段有害微生物的研究不多。各國食源性疾病暴發(fā)病例報告顯示，存在于蔬菜中的致病菌主要為沙門氏菌和大腸桿菌，因此大部分對于蔬菜中致病菌的研究是基于對這兩類細菌的研究。有效地檢測出各環(huán)節(jié)中出現的致病菌是減少食源性疾病的重要步驟。由于傳統(tǒng)檢測方法較為耗時費力，而現代的新型快速檢測法雖然縮短了檢測時間，但是會產生不敏感的問題，出現假陽性或者假陰性結果，需要傳統(tǒng)的方法來補充提高其可靠性，因此目前的檢測技術還難以實現在某些緊急情況下準確快速地檢出致病菌，在微生物的檢測方法上還需要更多的研究與探索。保證蔬菜質量和安全需要殺滅和抑制蔬菜中的有害微生物。蔬菜加工過程中的微生物控制是目前研究的重點。目前的殺菌和抑菌方法各有利弊，更加有效、無毒和環(huán)保的殺菌和抑菌技術需要不斷地研究與發(fā)展出來。

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Hazards， Detection and Control of Microbial Contamination in Fresh Vegetables

CHENG Li
（International College， Beijing University of Agriculture， Beijing102206， China）

With the development of fresh vegetables worldwide， the safety of fresh vegetable products， especially the hazards of microbial contamination， is becoming a big issue. This article aims to review the hazards， detection and control methods of microbial contamination in fresh vegetables. The hazards of microbial contamination can arise at any points in the production chain of fresh vegetables from farm to mouth. Therefore， the detection and control methods for food-borne pathogens in fresh vegetables need to be improved.

fresh vegetable； hazards of microbial contamination； pathogen； detection method； safety control

TS255.36

A

1002-6630（2015）23-0347-06

10.7506/spkx1002-6630-201523062

2015-06-22

2014年度北京市教委科研計劃項目（KM201410020017）

成黎（1972—），女，副教授，博士，研究方向為食品管理、消費者行為與食品產品選擇、食品安全管理和食品業(yè)中新產品開發(fā)。E-mail：chenglee1@yahoo.com