“食品質量與安全控制”案例教學
——以美國巴旦木沙門氏菌污染及產業應對為例

王文彬，王靈昭，盤賽昆

（江蘇海洋大學食品科學與工程學院，江蘇連云港 222005）

0 引言

“食品質量與安全控制”是食品科學與工程專業必修課程，涉及食品安全因素、質量管理標準和體系、食品安全控制措施，對學生掌握食品工程知識，理解工程師職責及工程能力培養起到重要的支撐作用。然而，傳統教學方法多以知識講授為主，分章節介紹基本概念、影響食品安全的因素、標準及法規、安全管理體系的相關知識，具有系統性的優點，但從教學效果來看較為空洞，學生興趣不高，學習記憶性強，不利于學生的能力培養。因此，亟需新的教學方法改變教師一言堂的現狀，提高學生學習興趣。

案例教學最早由蘭德爾在哈佛大學法學教育中展開，隨后逐漸應用到其醫學、商學的教學過程中，并逐漸推廣到全世界，時至今日仍是哈佛大學的特色教學模式。近年來，案例教學在食品科學與工程專業相關教學過程已有應用，其主要優勢是可以提高學生學習興趣，注重討論、交流，較好地促進獨立思考、分析和解決問題的能力[1]。但是，“食品質量與安全控制”課程案例教學的實施面臨著兩大問題。首先，需要有一定數量的高質量食品安全案例支撐課程教學[2]；其次，對學生參與度、教師知識儲備要求較高，在課前預習和課堂組織方面需要充分準備、合理引導[3]。從食品安全新案例的角度，以本世紀初美國巴旦木（Almonds） 沙門氏菌食物中毒事件為案例，以基于科學溯源和全產業鏈的HACCP 有效控制為背景，充分挖掘案例信息，為“食品質量與安全控制”課程案例教學提供案例支撐和教學組織方法。

1 “食品質量與安全控制”案例教學改革和探討

1.1 美國巴旦木產業現狀

美國巴旦木（Almonds） 是扁桃的內果核，早期在我國稱為“美國大杏仁”，但巴旦木并非杏仁，實為早期翻譯的誤傳。巴旦木富含維E 等抗氧化活性物質，營養價值豐富，口感良好，受到全世界消費者的喜愛。巴旦木適宜地中海型氣候——夏天干燥炎熱，冬天氣溫和多雨，盡管在澳大利亞、我國新疆等地均有種植，但全球80%～85%的巴旦木產量在美國加利福尼亞州，這里理想的氣候加上先進的農業技術和灌溉系統使得加州巴旦木成為商業化種植的典范。巴旦木是加州主要的經濟作物和第一大出口農產品，30%的產品供應美國市場，其余出口全世界90 多個國家，加拿大、中國、歐盟等是其主要市場，出口額已超過30 億美元。

1.2 2000—2004 年北美巴旦木食物中毒事件

2000 年12 月，加拿大安大略省（Ontario） 衛生部門發現省內腸炎沙門氏菌感染病例48 例，比以往4 年同期增加了45%，并于2001 年1 月將4 個月來的分離株提交到腸道致病菌國家實驗室進行噬菌體分型。結果表明，盡管大部分腸炎沙門氏菌噬菌體型是常見的 PT4 和PT13a，但多株菌是PT30，自1992 年來未在加拿大出現。PT30 在2000 年12 月病例中占16% （8/48），而2001 年1 月病例中占 28%（21/73）。2001 年3 月，加拿大新不倫瑞克省（New Brunswick） 和新斯科舍省 （Nova Scotia） 也發現了該菌引起的病例[4]。加拿大病例總數為157 例，病例高峰出現在2000 年12 月底的圣誕節和2001 年4 月中旬的復活節。2001 年5 月，美國5 個州也發現了11例因食用同一家美國生產的未加工天然巴旦木導致的病例，這是首次巴旦木沙門氏菌食物中毒的報道，感染人數達到了168 人。

1.3 流行病學溯源

加拿大各級衛生機構和食品檢驗局（Canadian Food Inspection Agency） 隨即聯合進行了腸炎沙門氏菌PT30 的流行病學、實驗室和環境學研究。首先，對三省所有確診病例進行了問卷調查，包括攝入食物和環境暴露歷史。第1 次的常規食物暴露調查沒有發現，第2 次修改的問卷增加了圣誕節期間所吃的食物（如堅果），發現了93%（42/45） 患者均回憶在發病5 d 前食用了由同一家美國加州生產商提供的散裝天然巴旦木，提示可能是污染源。隨后的15 個病例和依據年齡和鄰居進行選擇的對照組調查證實了這一猜想。2001 年4 月，生產商在加拿大所有零售商中對其生產的原巴旦木（隨后擴大到混合果仁）啟動召回，食品檢驗局向公眾發出請勿食用的警告，隨后幾周檢測結果證實來自病例家庭、零售商店、零售商庫房中心的天然或全巴旦木污染了腸炎沙門氏菌PT30。2001 年5 月，生產商也開始了在美國銷售的原巴旦木及混合果仁的召回工作。

為避免類似事件再次發生，巴旦木沙門氏菌中毒事件后，美國聯邦和加州健康部門、學術界展開了對沙門氏菌污染源和污染機制的研究。基于加拿大的調查結果，溯源的重點集中在以下方面：①加工廠生產線上的產品；②生產過程環境樣品（棉拭子）；③沙門氏菌陽性的同批巴旦木儲存樣品；④生產商該批巴旦木的銷售記錄；⑤查找生產涉事巴旦木的脫殼生產線；⑥收集并檢查涉事生產商的實驗室記錄和檢測報告；⑦陽性巴旦木的現存位置；⑧檢查加工場所的衛生設施；⑨對所有與沙門氏菌陽性生產線相關的農場和果園都進行了調查，主要關于種植、采摘和轉運慣例，包括水源、肥料、生物固體、噴灑器，以及是否靠近牲畜和養殖場。每個農場采集了4 個拖拽式棉拭子（環境樣品） 并合并為1 個進行檢測和溯源。

結果發現，與加拿大爆發相關的2 批巴旦木中的1 批檢出腸炎沙門氏菌PT30，與污染巴旦木相關的生產線采集的8 個棉拭子樣品中，卸料器和分揀傳送帶檢出了腸炎沙門氏菌PT30。4 個相關的去殼生產線中，一家生產線中50%的環境樣品（4/8） 檢出了腸炎沙門氏菌PT30。然而，檢查時這一生產線生產的產品沒有檢測出沙門氏菌。檢查記錄發現4 家農場（22 個果園） 在2000 年收獲期向這家工廠供應了巴旦木，對22 個果園環境樣品檢測表明45.4%（10/22） 檢測出了腸炎沙門氏菌PT30，1 個樣品檢出了亞利桑那沙門氏菌，集中在3 家農場中。然而，農場污染沙門氏菌的源頭并未找到，3 家農場都否認過去5 年中使用過生物肥料，檢查果園土壤也并未發現施肥跡象，也沒有牲畜或家禽農場臨近這3 家農場。這3 家農場的灌溉用水均來自于加州統一提供的引水渠系統，經檢測后未檢出沙門氏菌[5]。

國際、行業及大學之間的合作最終發現加州巴旦木農場環境的微生物污染是產品污染的主要原因。沙門氏菌在食品中的污染較為常見，其中腸炎沙門氏菌是常見血清型。這次溯源的成功一方面歸功于加拿大及時采用了新型的實驗室檢測技術，在常規均質、增菌、生化反應和血清學分型技術基礎上，增加了分子生物學的噬菌體分型和脈沖電場凝膠電泳分型（PFGE），提供了更為具體的菌株身份信息和溯源依據[5]。流行病專家重視了罕見的噬菌體型PT30這一關鍵信息，并通過病例訪談識別了共同暴露源，隨后有目標的檢測并證實了流行病的最終來源；另一方面，美國也及時進行了流行病和環境溯源，美國州實驗室被要求在巴旦木流行病爆發期間提交所有腸炎沙門氏菌用于PFGE 分型、噬菌體分型，并與加拿大分離株進行比對，分型方法均為等效的標準方法。

1.4 關鍵生物學因素識別及其特點分析

加州巴旦木生產過程自動化程度較高，約有40 道程序，簡單來講包括以下過程。每年2—3 月是花期，會由蜜蜂進行商業化授粉；4—7 月是生長期，大部分果園采用微灌系統保證土壤水分；8—10 月是收獲期，提前2 周停止灌溉、曬干土地，采用“搖樹機”在幾秒鐘內將96%以上的巴旦木（果莢、果核） 搖落地上并保留10 d 左右，這是為了借助夏天的暴曬將果核水分含量從25%左右降低到5%左右，從而抑制霉菌生長和便于去除外殼和果核。隨后采用機器將果實清掃成行，再收集到拖車，中間采用加壓空氣除去樹葉和部分灰塵；進入加工廠后，如水分含量高于10%需要堆放在廣場進一步曬干，后續加工主要經過去除樹枝、脫莢、脫殼、破殼、除金屬雜物、人工去殘次品（表皮不全等）、果仁分選（按大小）、避光保存（0～5 ℃，相對濕度＜65%） 等工序[6]。去除的果莢作為奶牛飼料賣掉，果核則可以作為牲畜飼料、人工制品及能源材料，提高巴旦木產品附加值。

沙門氏菌是全球首要的食源性致病菌，包括眾多血清型，其中最為常見的是鼠傷寒沙門氏菌和腸炎沙門氏菌，在雞蛋、禽肉、原乳、肉類及芽菜等食品中分布廣泛，在堅果等食品中檢出率和殘留量都較低。沙門氏菌在水分活度（AW） 為0.96 以下時不能生長，而堅果水分活度均在0.70 以下，因此一直未引起重視。然而，在2000 年的巴旦木食品安全事件中，保存于倉庫的同批巴旦木成品、去殼生產線及事發1 年后的果園中環境樣品仍然能夠檢出同樣噬菌體型的腸炎沙門氏菌，挑戰了當時對于環境及低水分活度食品中沙門氏菌生存能力的觀念。沙門氏菌通過某種途徑污染了果園環境，并很可能通過搖樹、晾曬、清掃收集這一特殊的收獲過程污染了沙門氏菌，雖然污染率和殘留濃度極低，但沙門氏菌很低濃度即可引起致病，并且加拿大和美國人均巴旦木消費量大，使用前消費者不會進行殺菌，這可能是導致出現巴旦木沙門氏菌中毒事件的原因。盡管上述3 家農場生產的巴旦木在2001 年后僅用于巴旦木加工制品的生產，2003—2004 年加拿大和美國又爆發了來自另一生產商的加州原巴旦木中腸炎沙門氏菌PT 9c 的食物中毒事件[7]。自此，低水分活度食品（如各種堅果） 及其產品中致病菌特別是沙門氏菌的污染、生存規律和機制引發了學術界的關注。近年來的研究表明，原巴旦木表面殘留的沙門氏菌盡管濃度在儲存期會降到低水平，但具有較強的抗逆性，生存能力強，特別是在低溫和冷凍環境下，其數量在一年內不會減少；并且在大多數的人工污染巴旦木和殺菌研究中，沙門氏菌的減少并非100%，這可能與堅果表面蛋白和脂肪為其提供了保護層有關[8]。

1.5 2007 年加州巴旦木行業執行沙門氏菌的控制措施及效果

通過行業、管理部門、學術界的共同參與，加州巴旦木行業協會在2007 年出臺了巴旦木種植的良好農業操作規范（GAP）、堅果安全加工行業手冊，對收獲、轉運、去殼、加工進行指導。對于種植者，禁止在巴旦木及類似生產、收獲方式的作物中使用未腐熟的糞肥、生物固體、一級污水、二級未殺菌的污水，或者未處理的乳制品傾倒湖水。加州巴旦木加工廠必須提供管理職責文件，食品安全計劃（包括過程驗證、隔離衛生區域評估和環境監測）、過敏原控制、其他預防性控制，以及設備設計原則。具體措施中最為關鍵的變化是所有加州巴旦木出廠前必須經過殺菌工藝，殺菌程序可以自由選擇，但需經過驗證能夠使得沙門氏菌達到5 個對數以上的降低。同時，由于很難在不破壞巴旦木質量的前提下，完全避免致病菌風險，產業強調全產業鏈避免微生物污染。并且提供了緊急研究基金用于支持巴旦木果園中腸炎沙門氏菌潛在來源，以及用于巴旦木產品可靠殺菌方法的研究項目。2007 年后加州巴旦木產品未出現沙門氏菌污染導致的食品安全事件，較好地保證了加州巴旦木的質量和出口貿易增長。

1.6 案例教學的組織方法

該案例教學主要用于食品安全影響因素——生物學因素、物理因素、環境因素，以及良好操作規范、衛生操作程序、HACCP 等內容的教學。教學可將案例分為5 個主題：主題1，加州農業技術及巴旦木產業情況介紹，包括商業化的條件、與新疆巴旦木產業的對比、種植收獲及加工程序；主題2，2000 年加拿大及美國巴旦木食物中毒事件及溯源過程，注意故事完整性和溯源過程的嚴謹性、溯源方法的介紹，血清型和噬菌體型的區別；主題3，美國2001 年進行的中毒事件溯源及環境樣品溯源過程及發現，注意溯源的范圍和嚴謹性；主題4，沙門氏菌生物學特點、致病性及在巴旦木等低活度食品中生存規律、抗逆性的原因；主題5，加州巴旦木行業采取的應對措施及效果，包括行業指導規范、具體內容和關鍵控制點。第一，該課堂前1～2 周通過班級學生自由結合分為5 組，將案例中英文基本信息和部分參考文獻及資料發給各小組，每組均應對案例全過程有基本了解，但每組重點展示其中1 個主題。第二，準備、預習、教師互動。小組對課堂內容進行學習，搜集案例資料和討論、匯總，準備小組PPT 和問題，中間可通過雨課堂與教師進行互動。第三，課堂小組討論。各小組進行集體展示、演繹，其他組學生及教師進行提問，小組成員進行答疑。第四，教師進行總結和補充。第五，通過雨課堂進行問卷調查和教學反饋，改進教學過程。

2 結語

高質量的案例素材是“食品質量與安全控制”課程案例教學的重要前提條件，新案例的收集整理及合理的教學組織過程和改進是案例教學改革的主要內容。2000—2004 年的美國加州“巴旦木沙門氏菌污染”事件是行業及時發現、應對和控制生物性危害并取得成功的典型案例，充分反映了食品安全風險監測、科學溯源的作用，食源性致病菌對堅果等低水分活度食品安全性的影響，種植、收獲、加工全產業鏈進行良好操作規范和關鍵點控制的重要性。通過課前分組學習、研究，課堂進行主題展示和提問討論，教師進行總結和補充，課后進行教學反饋，對學生設計、開發解決方案、工程與社會、環境與可持續發展及職業規范等能力的達成均有較好的支撐作用。