預測微生物學與水產品的安全控制

摘 要：預測微生物學是運用微生物學、工程數學以及統計學進行數學建模，通過計算機及其配套軟件，預測和描述處在特定的環境下微生物的生長和死亡規律。這對于水產品在生產、加工、運輸、銷售等過程中的質量安全控制具有良好的指導作用，而且可以合理的預測貨架期，預測微生物學為水產品的安全控制提供了有效的途徑和方法。

關鍵詞：預測微生物學；水產品；貨架期

中圖分類號 Q93-3 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）11-25-02

近年來世界各地由于微生物所引發的的人和動物嚴重病害的事例數不勝數，這些傳染及非傳染性疾病主要是由食品中的病原微生物所引起的。

食品中的微生物的狀況關系著食品的質量與安全，決定著人們的生活質量和身體健康。為了解決微生物生長與食品安全的矛盾的需要，20世紀80年代初，Ross等最先提出“微生物預報技術”這一概念，自此，預測微生物學的研究便拉開了序幕。

預測微生物學的提出和發展，能夠使我們在不進行微生物檢測的前提下，預測微生物的生長、繁殖、衰老和死亡，從而為食品的質量和安全提供重要保障。此外，由于預測微生物學是在多學科交叉基礎上發展起來的新興學科，因此，它在食品貨架期、食品質量和安全的預測與管理中也具有很大的應用價值。

1 預測微生物學及其發展

預測微生物學最初被稱為食品預測微生物學，因為她最早是食品科學家為解決食品中微生物危害預測的問題提出來的，后來發展成為了一門專門的學科，即預測微生物學。

預測微生物學是運用微生物學、工程數學以及統計學進行數學建模，利用所建模型，通過計算機及其配套軟件預測和描述處在特定的環境下微生物的生長和死亡規律[1，2]。

通常情況下，食品貨架期的確定都是通過實驗的方式，雖然，這種方式比較精確，但是，代價太高且耗時太久。在加工食品過程中，利用計算機對食品進行分析，模擬出其中微生物的生長情況和優勢菌種或菌群，以便我們相應的對其進行針對性的處理，從而避免實際繁瑣的實驗過程，食品在貯存流通過程中，通過對食品環境的模擬，即能夠預測發生腐敗變質的時間，進而確定食品貨架期。

預測微生物學的核心是建立模型，Whiting和Buchanan提出了一種模型分類方法，稱為初級，次級，三級模型[3，1]。初級模型是描述在特定的條件下，微生物數量與時間的函數關系。次級模型是描述初級模型的參數與環境變量之間的函數關系[3]。三級模型是建立在初級模型和次級模型基礎之上的電腦應用軟件程序[3]。它能夠使非專業人員同樣獲得預測為生物學的專業指導。

伴隨著預測微生物學的迅猛發張，世界各國開發出了各種預測軟件。美國農業部食品安全研究部門研發了病原菌模型程序（Pathogen Modeling Programme）[4]；英國農業、漁業和食品部開發了食品微生物預測模型（Food MicroModel）[5]；丹麥漁業研究所開發了海洋食品腐敗預測程序（Ssp）軟件[6-7]；法國研究和農業部支持開發了Sym’Previus軟件[8]；在我國，中國水產科學研究院東海水產研究所開發了可用于羅非魚品質控制的FSLP系統[9]。目前，國內外對這方面的研究工作非常關注，不斷有新的模型建立[10]，用來控制各類食品。

2 水產品質量安全現狀

水產品具有營養價值高，味道鮮美，高蛋白，低脂肪等特點，深受廣大群眾的青睞。在我國水產品及水產品加工是農業的一個非常重要的組成成分。我國主要的水產品種類有：水產冷凍制品、干制品、鹽制品、罐頭制品、魚粉、魚油、藻類制品、生魚片、生鮮類、水產保健品等，已經形成了具有一系列產品的行業[11]。

水產品在生產加工過程中的質量安全控制是海產品加工企業的首要問題。水產品加工業界為了滿足消費者新的要求，利用各種包裝技術和低溫流通方式來加工、運輸產品。但即使是這樣仍不能完全防止水產品的品質劣變。因此，在海產品的加工制造、貯存流通到消費的過程中，怎樣使海產品的質量安全地帶控制的問題亟待解決。

影響水產品質量和安全的最主要因素之一就是微生物污染。水產品如果在加工處理的過程中處理不當，滅菌不足，在食品中殘留了致病菌，或者在此后的加工過程中受到二次污染，在接下來的貯存、流通、消費等環節病原菌繼續生長繁殖，就會產生一系列食品衛生安全問題，直接危及到消費者的身體健康和企業的發展。

3 預測微生物學在水產品安全控制中的應用

在食品領域，預測微生物學可被用于食品貨架期的預測和安全性評估。

水產品的貨架期是由腐敗菌和病原菌共同決定的。若在某種水產品中腐敗菌的生長速度快于病原菌，那么，在病原菌產生毒素之前產品就已經腐敗，但是，如果病原菌的生長速度比腐敗菌快，那么，在產品未腐敗的時候病原菌就已經產生毒素，導致產品不安全。因此，產品貨架期的確定要綜合考慮產品中腐敗菌和病原菌的生長情況[12]。預測某種水產品的貨架期可以利用生長模型中的動力學模型來定量該水產品中病原菌和腐敗菌的生長狀況，從而估計該水產品在特定的環境條件下保存特定時間后微生物的生長殘存狀況，從而預測產品貨架期。這樣，我們就不用耗時、費力，對產品進行檢驗，也可以較好的保證食品的質量和安全。

預測微生物學還可以對海產品進行安全性評估，可以利用生長模型中的概率模型對水產品中致病菌的出現進行分析，從而對水產品進行安全性評估。利用預測微生物學對水產品進行安全性評估，我們要得到通過微生物反應的食品環境條件的相關知識和微生物在各種不同條件下的存在時間，通過建立模型的方法反映微生物的生長情況與環境條件的關系，從而估計出海產品在不同階段微生物的情況，進而得出消費者攝入致病菌的情況，風險描述綜合所有信心，得到該水產品的安全性評價。

4 展望

預測微生物學能夠對水產品在加工、貯藏、流通等過程中的質量和安全作出合理判斷，對海產品的質量控制和市場開拓具有重大意義，同時，積累微生物消長的數量化信息，對于在開發產品過程中的工藝參數，制定配方和微生物學質量控制都具有重要作用。微生物預測在水產品中微生物的生長狀況是利用數學方程語言來進行闡述的，在未來會朝著建立預測性數學模型的方向發展，因為預測模型更簡單、方便、省時和節約成本。微生物預測模式作為一個新興的以數字化、信息化為其特征的學科有望成為食品設計和安全保證的主要工具并廣泛運用到食品工業中[13]。

參考文獻

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（責編：徐煥斗）