中食智库
时间：2022-07-04 09:22:21
天津科技大学食品科学与工程学院党委书记、院长 杜欣军
新冠肺炎疫情全球蔓延以来，生物安全问题已经成为全世界、全人类面临的重大生存和发展威胁之一，我国也已将生物安全作为国家总体安全的重要组成部分。在过去的几十年中，随着生物安全渐渐成为食品安全问题的重要组成部分，食源性致病微生物也成为了食品安全领域研究的重点。目前，我国在食源性致病微生物的识别、防控、风险评估等方面均已取得较大进展，未来在食源性致病微生物监控方面将追求更加地快速化、精准化、智能化，以期推动食品行业的进一步发展，守护人民“舌尖上的安全”。
本期中食智库专题，特邀中食智库专家、天津科技大学食品科学与工程学院党委书记、院长杜欣军，围绕“食源性致病微生物监控，守护‘舌尖上的安全’”撰写署名文章，分享自己的独到观点。
天津科技大学食品科学与工程学院党委书记、院长杜欣军（中）
食品安全和食源性致病微生物
食品安全是关乎人民健康的重大基本民生问题。《中华人民共和国食品安全法》第十章附则第九十九条规定：食品安全，指食品无毒、无害，符合应当有的营养要求，对人体健康不造成任何急性、亚急性或者慢性危害。当食品安全得不到保障时，就容易导致食源性疾病。食源性疾病是指通过摄食而进入人体的有毒有害物质（包括生物性病原体）等致病因子所造成的疾病，一般可分为感染性和中毒性，包括常见的食物中毒、肠道传染病、人畜共患传染病、寄生虫病以及化学性有毒有害物质所引起的疾病。不管是发达国家还是发展中国家的人群都会受到食源性疾病的危害。相对而言，由于卫生和医疗条件的不足，大多数的发展中国家受到的危害更为突出。根据中国疾病预防控制中心（CDC）统计，在2020年，我国共报告了7073例食源性疾病暴发事件，其中已确认病因的有4662例，共造成了37454人发病和143人死亡。毒蕈是最常见的暴发和死亡原因，占暴发事件数和死亡人数的58.0%和57.6%。而细菌病原体是最常见的致病原因，细菌导致的发病人数占总发病人数的41.7%。由此可见，随着我国经济及食品产业的发展，化学性危害物引起的食源性疾病正在逐渐减少，而难以完全控制的微生物所导致的问题渐渐成为食源性疾病的主要部分。
食源性致病微生物是指通过食品媒介能够引起人类机体各种损伤乃至死亡的微生物。食品中常见的病原微生物包括细菌、病毒、寄生虫、真菌、立克次体、产毒藻类等，其中细菌是主要的危害因素。食源性致病微生物感染的典型临床症状包括恶心、呕吐、腹痛、腹泻等，可伴有发热，严重者可出现脱水。食源性致病微生物感染具有暴发性、地区性、季节性等特点。暴发性指微生物引起的食源性疾病多为集体发病，且潜伏期较长（通常在6-39小时）。地区性指疾病常发生于某一地区或某一人群。例如，肉毒杆菌中毒在中国新疆地区更为多见。季节性指疾病在一定季节内发病率升高。例如，细菌性食物中毒一年四季均可发生，但以夏秋季发病率最高；霉变甘蔗中毒主要发生在2-5月份。
目前全球的政治、经济和文化交流频繁，人口流动性的大量增加，贸易、旅行往来的频次增加，也进一步提升了生物病原传播的风险，导致一些新型疾病的防控难度增加，其中食源性疾病的相关报道也屡见不鲜。一些世界组织十分关注相关食品安全的控制，如世界卫生组织（WHO）发布的《实施动植物卫生检疫措施协议》，促进了各国共同合作对食源性疾病进行有效控制，特别是食物链与人兽共患病的风险监控。在这种发展趋势的要求下，对于可能对人类造成伤害的食源性致病微生物，应更加广泛而深入的研究其致病机理，探讨并制定食源性致病微生物防治和消除的手段及方法，充分利用先进的现代检测手段实现对有害微生物及时精确的检测和判断，为危害控制争取宝贵时间，达到将其危害最小化的防控目的。
食源性致病微生物的检测
近年来，食源性致病微生物污染所导致的食品卫生安全事件受到了社会各界的广泛关注，由食源性致病微生物引起的食源性疾病已经成为一个严重的世界性公共卫生问题。食源性致病微生物的及时、准确检测能够及早确认危害微生物的存在，将为制定有效的控制措施、最大程度降低其危害性争取先机，高效的检测技术在保障食品安全、维护消费者健康方面具有重要的实际意义。近年来，食源性致病微生物的检测技术得到了飞速发展，经历了从生化检测、免疫学、分子生物学检测等几个阶段，朝着快速、高通量、特异性强、准确度高的方向发展。
传统检测方法
目前，我国食品微生物检验方法标准主要是基于传统检测方法。传统检测方法是基于微生物形态学和培养特性为评价标准的方法。长期以来，食品微生物检测一直遵循增菌培养、分离纯化、形态学和生化、血清学鉴定的传统方法。传统检测方法准确性和灵敏度较高，但检测流程繁杂、检测时间长、准备和收尾工作繁重、效率不高等问题突出，尤其是部分类别的食品保质期短，采用传统检测方法，严重影响和制约了食品在市场上的销售及流通。另外，传统检测方法无法对难以培养或不可培养的微生物进行检测。随着仪器自动化、分子生物学等分析技术的发展，开发、应用并推广准确高效的食品微生物检测方法是食品安全检测的重要目标之一。
分子生物学快速检测技术
分子生物相关技术是食源性致病微生物快速检测的方法之一，广泛应用于食品微生物的检验检测工作中，它主要包括核酸杂交技术、核酸扩增技术和基因芯片技术等。其中以PCR (polymerase chain reaction) 技术为主的一些分子生物学检测技术具有检测时间短、灵敏度高、特异度强等优点，为食品检测技术的发展提供了有力的技术支持，并逐渐成为食品安全监督的有力工具，目前广泛用于新型冠状病毒检测的实时荧光定量PCR即属于这一类技术。但是在实际应用中仍然存在一些不足之处，例如分子生物学技术大多需要专业的实验室和设备，操作人员应具有良好的分子生物学专业技术，不能广泛应用于生产实践当中等，需要研究工作者继续研究和改进。
免疫学技术
免疫学检测法是利用抗原抗体间特异性结合的基本原理进行微生物检测，不同的微生物有其特异的抗原，并能激发机体产生相应的特异性抗体。基于此，可制备特异性单克隆抗体检测微生物的特异抗原，也可利用相应的微生物抗原检测体内产生的特异性抗体。免疫学检测法主要包括酶联免疫吸附技术（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）、免疫层析技术（immunochromatography assay，ICA）、免疫磁性分离技术（immunomagnetic separation，IMS）及免疫荧光（immunofluorescence）技术等。这些免疫学检测技术在食源性致病微生物的检测中发挥了重要作用，其中最为典型的就是胶体金试纸条法，胶体金试纸条法因其简单、快捷、方便的特点在即时检测领域表现出显著的优势。目前，通过将现有常规的免疫检测技术与日新月异的新型分析技术相结合，研究者逐渐探索出了更具优势的基于免疫学的检测新方法。
生物传感器
生物传感器是将新兴的传感器技术和分子诊断技术相结合而成的一种新技术，该技术可以借助于新型纳米材料将生物响应信号转化为其他信号，是现代食源性致病微生物检测发展的一个新方向。与常规的核酸和免疫检测相比，生物传感器具有检测准确、操作简单等特点，但也存在灵敏度低、易受杂质干扰等不足，需要进一步深化研究与技术方法改进。
长期以来，科研工作者一直在努力开发既简便快速、又灵敏准确的技术来鉴别和区分各种食源性致病微生物，新技术层出不穷，但是真正具有实用价值的技术仍不多见。近年来，随着新材料、新技术的不断发展，食源性致病微生物将向着简便、快速、高通量、自动化的方向发展。
食源性致病微生物有效控制策略
食源致病微生物的有效防控，是保障食品、食用农产品质量安全的必要手段，直接关乎老百姓“舌尖上的安全”和食品、食用农产品产业的优质可持续发展，是广大科研工作者努力探索研究的目标，更是不可推卸的社会责任。
目前预防和控制致病微生物的首选仍为抗生素，特别是发现初期，抗生素在人类和动物疾病治疗乃至食品、农产品防腐保鲜上都发挥了巨大作用，但随着抗菌药物的长期广泛、不合理使用后，其带来的副作用及导致的病原菌耐药性问题越来越突出，严重威胁到了人类和动物健康乃至生态安全。另一方面，由于生活方式的改变，如对新鲜食物和即食食品消费的提高，增加了这些食源性病原菌从农场到餐桌流通的风险。因此，加强建设食源性疾病的监测系统、筛选新型安全抗菌类药物、提升食品安全全程监管的力度，将三者有机结合将是有效降低由致病微生物引起的食源性疾病暴发流行的有效措施。
加强建设食源性疾病的监测系统
建立完善、健全的食源性疾病监测系统，对食源性疾病做到早期预警和高强度监测，将有助于降低疾病的发生，及时发现微生物食源性疾病的暴发流行，并迅速反应控制微生物食源性疾病的扩散。当前一些发达国家对食源性疾病的监测采用多套监测系统，对整个国家的食源性疾病的发生和变化趋势进行主动监测，这些监测系统的优势在于将传统的被动检测升级为以食源性疾病发生过程和病例为导向的主动监测，目前其监测结果已能够快速、准确围绕食源性疾病监测出病原菌基因亚型，在确保准确度的前提下，整个监测反应工作最快在几个小时内就可以完成。
筛选新型安全抗菌类药物
控制病原微生物的方法有三种：物理方法、化学方法和生物方法。物理方法常用的是紫外线照射，但紫外线由于穿透力弱，通常用于物体表面和室内空气的灭菌。化学方法是指使用具有抗菌活性的新药物制剂，抗菌生物活性肽作为一类具有抗菌功能的生物多肽类蛋白质，被普遍认为是对人类和动物以及生态环境安全、有望替代抗生素用于防控致病微生物的新型安全抗菌类药物。据国际权威抗菌肽数据库最新收录信息显示：登记收录的各类抗菌肽数量已达3000多种。目前抗菌肽在替代农兽药防控动植物病害、食品、农产品防腐保鲜的应用研究方面效果较为显著。近年来纳米材料在解决细菌感染治疗方面表现出巨大的应用潜力，将材料加工到纳米尺度后，比表面积增加，理化性能会发生极大程度的改变，赋予材料特殊的生物活性，由于纳米材料往往通过多种机制发挥抗菌作用，因而其引起细菌产生耐药性的倾向较低。生物方法常指应用噬菌体及其相关蛋白作为治疗手段控制食品中病原菌。利用噬菌体（细菌病毒）对食品，尤其是动物性产品在其养殖、屠宰、运输、储备及食用过程中的各个环节可能受到的细菌污染进行防控，目前取得了很大进展，越来越多噬菌体产品已通过审批，广泛应用于生产实践中。例如，2013年，Micreos推出了全球第一个基于噬菌体裂解酶的人类健康产品，名为StaphefektTM，它专门针对金黄色葡萄球菌，包括耐甲氧西林金黄色葡萄球菌。
提升食品安全全程监管的力度
由食源性疾病引起的食品污染主要分为3个环节：人员污染、流通环节污染和原材料污染，其中原材料污染是最初的污染形式，食品的加工过程会造成食品中病原微生物污染加重的现象，最终导致销售环节中产品的高检出率。为了有效预防食源性疾病暴发、传播，需要从食品原材料这一源头开始抓起，构建完善、健全的原材料、流通等生产全程安全监管，将检验监管重点由终产品转移至食品生产各环节，提高食品生产单位的检验能力，改善食品生产环节的卫生状况，坚持预防为主，从源头治理，降低食源性疾病的发生几率，保障食品安全。