黃欣悅，陳 娟 ，馬欣玥

（1.華中農業(yè)大學食品科學技術學院，教育部環(huán)境食品學重點實驗室蛋品加工技術國家地方聯合工程研究中心，湖北武漢 430000；2.西南民族大學食品科學與技術學院，四川成都 610041）

金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）是一種會對人體健康造成一定危害的細菌，在空氣、灰塵、水及人與動物的排泄物中普遍存在，因而食品受到其污染的概率很高。金黃色葡萄球菌常在奶、肉、蛋、魚及其制品中生長繁殖，此外，在剩飯、油煎蛋、糯米糕及涼粉中也有相關食物中毒事件的報道[1-4]。

風險分析是一種可以改進食品控制系統(tǒng)減少食源性疾病數量，有助于促進國內和國際食品貿易的分析手段。風險評估則是風險分析的基礎，風險評估可以在食品的生產、加工和儲藏過程中起到指導作用，更好地理解微生物、食品和人類疾病之間的相互聯系。對食品進行風險評估也可以對危害分析與關鍵控制點體系（Hazard Analysis and Critical Control Point，HACCP）等規(guī)則的制定起到一定的指導作用和參考價值。食品法典委員會（Codex Alimentarius Commission，CAC）將食品中微生物危害的風險評估定義為一個基于科學的過程，其主要包括危害識別、危害特征描述、暴露評估以及風險特征描述四個部分。評估方法可以分為定性、半定量及定量三種類型[5]，其中，定量評估因其具有清晰具體的數據來表示風險大小的特點，能夠為管理者提供更多的信息和直觀的依據。國際食品微生物標準委員會曾指出“如果想讓危害分析變得有意義就必須進行定量評估”，微生物定量風險評估（Quantitative Microbial Risk Assessment，QMRA）是運用數學和邏輯語言的組合建立的模型，對具有潛在危害人體健康的因素進行定量分析的一種方法，可以指導管理者制定有關食品的管理守則從而達到降低食品風險的目的。

本文從危害識別、危害特征描述、暴露評估及風險特征描述四個方面，詳盡闡述了國內外食品中金黃色葡萄球菌的風險評估工作現狀，在現有的工作基礎上總結分析并對未來的研究方向提出展望，以期能為未來在相關領域構建危害分析與關鍵控制點的確定工作起到一定的指導意義和參考價值。

1 金黃色葡萄球菌的危害識別

金黃色葡萄球菌屬于革蘭氏陽性球菌，是葡萄球菌屬的典型代表之一，大約有20%～30%的人攜帶此種病原菌，菌體直徑約0.8 μm，小球形，常堆聚成葡萄串狀，無芽孢，大多數無莢膜。金黃色葡萄球菌能夠耐低溫、耐高滲、耐熱，同時還具有較強的耐藥性，對磺胺類藥物敏感性低，但對于青霉素、紅霉素等具有較強的敏感性[6]。

金黃色葡萄球菌腸毒素（Staphylococcal enterotoxins，SEs）是金黃色葡萄球菌在適宜的基質和環(huán)境條件下所分泌的外毒素，為一組可溶性單鏈蛋白且在結構和功能上具有一定的相似性。根據腸毒素的抗原性將其分為腸毒素A、B、C、D、E五個經典的血清型和新型腸毒素（如SEG、SEH、SHI、SHJ、SHK等）。據報道，腸毒素A是造成葡萄球菌食物中毒最常見的病原因子，大約80%的葡萄球菌食物中毒事件是由腸毒素A所致，其次是腸毒素B（導致大約10%的葡萄球菌食物中毒事件）、腸毒素C和腸毒素D[7-9]。新型腸毒素中腸毒素G、H、I、R、S和T已被證明具有催吐活性，其他的金黃色葡萄球菌類腸毒素SEIs（Staphylococcal enterotoxin-like proteins）的催吐活性還有待證實[10]。

2 危害特征描述

2.1 金黃色葡萄球菌腸毒素的危害

食品在原料收集、加工、運輸及包裝儲藏過程中都會受到金黃色葡萄球菌的污染[8]。金黃色葡萄球菌能在7～48、pH6～7、低水分活度（Aw＞0.85）和7.5%的氯化鈉濃度條件下生長并產生腸毒素[11]。同時，腸毒素又對大多數的抑菌處理條件如高溫和低pH具有耐受性，因此，加工后的食品中仍然存在腸毒素。而且，腸毒素對蛋白酶有抵抗能力，能隨食物進入并通過消化道系統(tǒng)，從而增加食物中毒的風險[12]。SEs中毒潛伏期短，2～4 h即可發(fā)病，一般幼齡兒童多發(fā)，癥狀較成人嚴重，但死亡率很低，病程較短。臨床癥狀為腹痛、劇烈嘔吐、脫水及腹瀉等，病情嚴重時可導致肌肉痙攣甚至休克，一般中毒病例呈暴發(fā)性流行。在美國，2000～2008年間由金黃色葡萄球菌引起的食源性疾病大約每年有241000例，在各種食源性致病菌中金黃色葡萄球菌造成的危害排在第五位[13]。在2016年歐洲食源性疾病暴發(fā)事件中，有8%的病例被確診為由金黃色葡萄球菌腸毒素所致，其是引起食源性疾病的第三位重要病原[14]。此外，在世界其他國家，例如澳大利亞，2000～2012年期間由金黃色葡萄球菌引起的食物中毒占到了所有確診和疑似的食源性疾病總數量的1%[15]。我國2011～2016年期間食源性疾病監(jiān)測數據分析表明，金黃色葡萄球菌引起的食源性疾病暴發(fā)總次數為314，疾病總數5196例，僅次于副溶血性弧菌和沙門氏菌，金黃色葡萄球菌食物中毒暴發(fā)數量和疾病數量均位列病原菌引起的食源性疾病的前五位[16]。

2.2 劑量-反應關系

劑量-反應模型（Does-Response Model，DRM）在微生物定量風險評估過程中是一個重要組成部分，該模型常被用作描述個體或特定群體與不良反應發(fā)生可能性的關系。劑量-反應模型的準確性需要通過進一步實驗數據來完善，但是目前缺乏此類研究，只有部分動物的臨床試驗數據報道。

Schlievert等[17]將8只豚尾猴分為三組，數量分別為2、4、2只，在相同條件下分別飼喂0.1、1.0和10 μg/kg劑量的腸毒素C，結果顯示飼喂0.1 μg/kg劑量的2只豚尾猴未出現嘔吐和腹瀉癥狀，飼喂1.0 μg/kg劑量的4只豚尾猴全部出現腹瀉癥狀，其中2只出現嘔吐癥狀，飼喂10 μg/kg劑量的2只豚尾猴均出現嘔吐和腹瀉癥狀，表明腸毒素C的最小催吐劑量為1.0 μg/kg。Ono等[18]研究了四種腸毒素對食蟹獼猴的催吐能力，在飼喂劑量為100 μg/kg條件下，腸毒素A導致7只食蟹獼猴中6只在5 h內出現嘔吐癥狀，腸毒素R導致6只中2只食蟹獼猴在5 h內出現嘔吐癥狀，腸毒素S導致4只中2只食蟹獼猴在5 h內出現嘔吐癥狀，腸毒素T導致4只中1只食蟹獼猴在24 h內出現嘔吐，2只食蟹獼猴在24 h后出現嘔吐。Maina等[19]研究了腸毒素A與腸毒素C對麝香鼠的催吐活性，結果顯示當腸毒素A的飼喂劑量100 mg/kg時，6只中5只出現嘔吐癥狀，當腸毒素A的飼喂劑量500 mg/kg時，5只麝香鼠全部出現嘔吐癥狀，當腸毒素C的飼喂劑量100 mg/kg時，5只中1只麝香鼠出現嘔吐癥狀，腸毒素C的飼喂劑量500 mg/kg時，5只中2只麝香鼠出現嘔吐癥狀，嘔吐大體在飼喂24～126 min后出現，然而沒有發(fā)現任何腹瀉癥狀。Seo[20]總結整理了各種腸毒素對獼猴的催吐活性相關報道，包括飼喂傳統(tǒng)腸毒素（A、B、C、D）和新型腸毒素（G、H、I、K、L、M、N、O、P、Q、R、S和T），不同腸毒素對獼猴致嘔吐的作用劑量和結果不相同。腸毒素A、B、C和D的半數致死量為5～20 μg/實驗動物，未見腸毒素E的報道，新型腸毒素中G、H和I的催吐作用劑量分別為80、30和150 μg/kg，其他新型腸毒素的催吐作用劑量均為100 μg/kg。

由于諸多因素的限制，例如發(fā)病后恢復快、致死率低等原因，金黃色葡萄球菌的劑量-反應關系的相關研究較少，在一定程度上影響了食品中金黃色葡萄球菌的風險評估的準確性。動物的臨床試驗數據也不能完全作為人體劑量反應來得出結論。多項研究結果表明，當金黃色葡萄球菌濃度高于105CFU/g時即可以產生腸毒素，因此目前風險評估研究中普遍以105CFU/g作為金黃色葡萄球菌發(fā)生食物中毒的最低閾[8]。同時，通常攝入腸毒素的最低劑量在20～50 ng時即可造成食物中毒引發(fā)相關疾病[21]。

3 暴露評估

3.1 食品中金黃色葡萄球菌污染概況

各類食品中金黃色葡萄球菌的污染率不同，我國食品總體污染現狀不容樂觀。表1中，容冬麗等[22]對我國15個代表性城市采集的樣品進行金黃色葡萄球菌檢測，其中鹵肉污染率最高，其次是烤肉，蔬菜污染率最低。Wang等[23]對各種零售食品（生肉和肉制品、乳制品、蛋制品、面制品和蔬菜水果沙拉等）檢測發(fā)現，金黃色葡萄球菌污染率為4.3%。Wu等[24-25]調查了零售食品中金黃色葡萄球菌流行特征，結果顯示肉品中金黃色葡萄球菌的污染十分嚴峻，蔬菜的污染程度相對較輕。Dai等[26]發(fā)現巴氏殺菌乳中金黃色葡萄球菌的污染率為3.9%，說明人們普遍熱衷的巴氏殺菌乳的污染情況也應受到重視。

表1 國內部分食品中金黃色葡萄球菌污染情況Table 1 S. aureus contamination in some foods(domestic regions)

國外，食品中金黃色葡萄球菌的污染情況也比較嚴峻。表2中，Sundararaj等[27]對印度南部不同地區(qū)即食食品進行污染檢測，總污染率為34%，其中乳品的污染率高達52%，其次是蛋糕40%，奶酪28%和雞肉16%。Chaalal等[28]研究發(fā)現阿爾及利亞西部地區(qū)市售各類食物樣品（鮮肉、生乳、巴氏殺菌乳、熟肉制品）中有30.9%的食品受到該菌污染。Velasco等[29]對智利豬肉生產鏈中金黃色葡萄球菌的流行情況調查表明，金黃色葡萄球菌總污染率為33.9%，其中屠宰場豬胴體（56.5%）和養(yǎng)殖場豬樣品（40.6%）的檢出率高于屠宰場豬樣品（23.3%），未包裝的零售豬肉（43.1%）的檢出率高于包裝后的零售豬肉（5.3%）。Benito等[30]對西班牙2011～2012年期間100份生肉樣（超市或肉鋪的豬肉、雞肉、火雞肉、牛肉和羊肉）進行調查，有7%的樣品檢出該菌。Dittmann等[31]調查了巴西五個乳制品廠金黃色葡萄球菌的污染情況，采集樣品的總污染率為7.4%，其中原料乳的污染率為10.9%，產品污染率為7.6%，食品接觸表面的污染率為8.1%，非食品接觸表面的污染率為4.2%。Papadopoulos等[32]調查發(fā)現，希臘西北部地區(qū)乳制品生產鏈中金黃色葡萄球菌污染率高達57.8%，其中散裝牛乳、山羊乳和綿羊乳的污染率為40%、80%和63.2%，乳制品的污染率為21.1%，奶牛場人員和乳制品廠人員污染率為31.7%和35.5%，乳制品廠的設備污染率為41.8%。

表2 國外部分食品中金黃色葡萄球菌污染情況Table 2 S. aureus contamination in some foods (foreign regions)

3.2 預測微生物模型及其在金黃色葡萄球菌暴露評估中的應用

暴露評估即可以作為風險評估的一部分進行，也可以在劑量-反應關系不明確和尋求最小化暴露方法時成為一個獨立的過程。預測微生物學是進行暴露評估的重要部分，預測微生物學主要是利用數學模型對許多病原菌在環(huán)境中的反應進行描述和總結的過程，通過數學模型來預測其行為，包括：生長速率、滯后時間、死亡率、生長發(fā)生的概率、產品貯存期內毒素產生的概率。預測微生物模型主要分為概率模型和動力學模型，目前研究中常用的是動力學模型。關于食品中微生物的預測模型，現階段主要有三個層次：一級模型，一般用來描述特定環(huán)境條件下微生物的數量與時間變化之間的關系；二級模型，用于描述初級模型的參數如何隨不同環(huán)境參數之間的函數變化關系；三級模型，利用計算機及軟件程序將一級模型和二級模型進行結合形成的計算機軟件程序[33]。目前預測微生物模型在金黃色葡萄球菌暴露評估中的應用主要集中在貯藏和運輸兩個階段的暴露水平研究，缺乏對食物消費時包含的金黃色葡萄球菌數量和腸毒素含量的暴露水平分析。

表3 和表4歸納了國內部分食品中金黃色葡萄球菌的預測模型。對于原料乳及乳制品中金黃色葡萄球菌的生長預測方面，李博等[34]研究發(fā)現Gompertz模型能準確地描述原料乳中金黃色葡萄球菌在不同溫度條件下的生長情況。于艷艷等[35]比較了實驗測定數據（小樣本容量）與實驗數據結合ComBase數據庫收錄數據（大樣本容量）兩種樣本容量下金黃色葡萄球菌生長預測模型的適用性，發(fā)現樣本容量小的模型雖然能夠很好地預測相似條件下的微生物生長狀況，但是普適性不高，大樣本量的模型在外部驗證中優(yōu)于小樣本量的模型，是適用性更高的可靠預測模型。蒙司奇等[36]研究結果顯示，在4～28 ℃儲藏條件下Modified Gompertz模型對巴氏殺菌乳中金黃色葡萄球菌生長的擬合度更優(yōu)。對于即食熟肉產品，因其脂肪和蛋白質含量較高，售賣條件較為粗放，極易被金黃色葡萄球菌等微生物污染。寧盛好等[37]發(fā)現SGompertz模型能較好地擬合10～37 ℃條件下金黃色葡萄球菌的生長情況，張微等[38]也指出SGompertz模型能更好地擬合鹽水牛肉中金黃色葡萄球菌在10～37 ℃下的生長。

表3 國內部分食品中金黃色葡萄球菌一級預測模型Table 3 Primary prediction models for S. aureus in some foods(domestic regions)

表4 國內部分食品中金黃色葡萄球菌二級預測模型Table 4 Secondary prediction models for S. aureus in some foods(domestic regions)

表5 、表6總結了國外部分食品中金黃色葡萄球菌的預測模型。Lee等[39]運用美國農業(yè)部開發(fā)的整合病原菌模型程序（IPMP 2013）分別建立了在生肉中金黃色葡萄球菌的一級生長和二級生長預測模型，相關參數均在可接受范圍內，表明其預測結果可靠。Yu等[40]將人工接種金黃色葡萄球菌的生牛肉經不同形式包裝后貯藏于10、15、20和25 ℃下，運用SGompertz模型和再參數化Gompertz生存模型擬合了不同包裝和不同溫度下生牛肉中金黃色葡萄球菌的生長，R2均較高；運用多項式方程和Davey模型建立了最大比生長速率和延滯期與溫度之間的二級預測模型，可以看出建立的模型能夠準確地預測各種包裝形式下生牛肉中金黃色葡萄球菌的生長情況。Wang等[41]擬合了金黃色葡萄球菌在米糕上的生長情況，采用二級模型揭示了最大比生長速率與溫度之間的關系，其預測結果都在可接受的范圍內。Choi等[42]對不同蛋制品中金黃色葡萄球菌的生長進行擬合，除去皮鵪鶉蛋延滯期的準確因子外，其余所有的準確因子和偏差因子均接近1，均方根誤差為0.16～0.27，說明模型的預測性較好，能準確反映蛋制品中金黃色葡萄球菌的實際生長狀況。

表5 國外部分食品中金黃色葡萄球菌一級預測模型Table 5 Primary prediction models of S. aureus in some foods(foreign regions)

表6 國外部分食品中金黃色葡萄球菌二級預測模型Table 6 Secondary prediction models of S. aureus in some foods(foreign regions)

隨著食品預測微生物研究的不斷深入，研究人員越來越注重模擬微生物真實的生長環(huán)境進行預測，將微生物之間以及微生物與環(huán)境之間的相互作用考慮到預測模型之中[43]。微生物的交互作用有三類，分別為相互促進、互不影響或相互抑制。張文敏等[44]分析并推導了描述性和機械性兩類微生物交互模型，將微生物交互模型運用于食品微生物的生長預測中大大提高了結果的準確性，能夠更真實地模擬微生物在食品中的生長情況。

4 風險特征描述

4.1 風險評估案例

目前金黃色葡萄球菌定量風險評估主要集中于乳及乳制品、肉及肉制品等食物中，近年來在其他食品中的研究也有了一定進展，見表7。劉弘等[45]對乳及乳制品中金黃色葡萄球菌污染進行風險評估，結果顯示每年由于食用被金黃色葡萄球菌污染的乳及乳制品發(fā)生食物中毒的病例數預計達862人，風險等級49，對生乳中金黃色葡萄球菌腸毒素引起的食物中毒分析顯示其風險程度為中等。駱璇等[46]新開發(fā)的倍數生長模型對豬肉進行定量評估，結果表明在7月份食用豬肉發(fā)生該菌食物中毒的風險最大。蔡華等[47]對市售涼拌菜中金黃色葡萄球菌進行了定量風險評估，通過迭代估算得出每次食用市售涼拌菜的中毒概率為0.04%，同時根據上海市居民年人均涼拌菜消費量得出，由于食用涼拌菜而導致的金黃色葡萄球菌食物中毒的預計病例數達51.81萬例。

表7 部分風險評估案例Table 7 Some risk assessment cases

Barker等[48]對英國巴氏殺菌乳中金黃色葡萄球菌的風險評估結果顯示，消費巴氏殺菌乳是相對比較安全的，其存在的大部分風險均是與小規(guī)模的農場加工有關。Lee等[49]對韓國的自然奶酪和加工奶酪進行定量風險評估，結果表明工廠和市場的奶酪樣品中金黃色葡萄球菌數量均低于檢出限（0.30～0.45lg CFU/g），目前消費奶酪造成金黃色葡萄球菌相關的食源性疾病的風險是較低的。Kim等[21]采用Monte Carlo模擬方法對韓國豬肉食品中金黃色葡萄球菌生長和產毒素的可能性進行了風險評估，綜合相關報道定量預測葡萄球菌腸毒素造成的豬肉食品中毒的可能性低。

4.2 風險評估的不確定性和變異性

在進行風險評估時必須考慮不確定性和變異性。不確定性是缺乏相關定量信息的表現，不確定性的種類包括：過程不確定性、模型不確定性、參數不確定性、統(tǒng)計不確定性及變異性不確定性。進行定量風險評估的核心部分是劑量-反應分析，但相關劑量-反應模型的缺乏影響了食品中金黃色葡萄球菌定量評估的確定[50]。同時在微生物生長預測時，模型相對于真實的微生物生長情況進行了簡化，且很少將微生物的交互作用考慮到模擬生長的過程中，由此也會帶來一定的不確定性，難以準確預測食品中金黃色葡萄球菌及其產生腸毒素的情況[51]。而變異性總是在很多層面發(fā)生，如基因型、菌株類型、時間地點等方面。因此確定變異性是至關重要的，在進行評估時要區(qū)別不同來源的樣品。

現有對金黃色葡萄球菌中毒風險的評估通常是基于模型預測的菌體水平相關聯的腸毒素水平，而不是基于實際食品中預測的腸毒素水平，或者是實際的劑量-反應關系。而且，現有模型包含的信息往往是不具體的，沒有區(qū)分不同類型的腸毒素和它們的基因表達調控機理。因此，對于評估疾病的嚴重性和評估食品微環(huán)境和貯藏條件對金黃色葡萄球菌產毒能力的影響都帶來了很大的挑戰(zhàn)[52]。

4.3 風險評估的敏感性分析

敏感性分析是為了確定給定輸入值對輸出值的影響程度，有助于確定風險評估過程中最有用的數據收集點，從而確定實際生產中有效的控制措施。運用Spearman等級相關分析，可以按照相關性順序排列生成圖形，即可表示風險因素對輸出結果變量的影響。蔡華等[47]分析發(fā)現涼拌菜的風險與金黃色葡萄球菌的初始污染水平、貯藏溫度以及貯藏的時間有關，同時初始污染水平與風險水平的相關系數為0.99，相關性最大。駱璇等[46]對上海市鮮豬肉中金黃色葡萄球菌進行定量風險評估的敏感性分析結果顯示，初始污染水平與風險相關性最大。遇曉杰等[53]對原料乳的金黃色葡萄球菌進行風險評估發(fā)現，不論是采取在奶牛場集中榨乳的方式還是采用奶戶將奶運至奶站后再運往乳品廠的方式，結果均顯示原料乳初始污染水平與風險的相關性最大。由此可見，降低食品中該菌的初始污染水平對于保障食品安全，降低食品風險具有重要的意義。Lindqvist等[54]對未成熟奶酪中金黃色葡萄球菌進行了定量風險評估，結果發(fā)現生乳中金黃色葡萄球菌初始污染水平、貯藏溫度和貯藏時間都與奶酪的食用風險相關，其中初始污染水平對奶酪的食用風險影響最大。

5 結語

對食品中金黃色葡萄球菌進行風險評估，首先，有利于將食品中微生物危害程度與消費者隨后的潛在接觸聯系起來，為生產消費中預防措施提供參考方案；其次，可以確定哪些干預措施或者控制方案可以有效降低食品中金黃色葡萄球菌的污染水平；最后，有利于評價當前食品保護措施的有效性以及為識別和驗證危害分析與關鍵控制點系統(tǒng)控制過程提供參考依據。近年來，研究人員對食品中金黃色葡萄球菌風險評估不再僅局限于原料乳及新鮮肉方面的研究，研究者已經開始向饅頭、涼拌菜、涼拌面等食品方面延伸。所進行的風險評估也大多運用半定量或定量的方法，具有相對較高的準確性。但是目前由于缺乏食品中金黃色葡萄球菌的劑量-反應關系及食品中金黃色葡萄球菌的交互模型，無法完全模擬金黃色葡萄球菌在食品中的真實生長環(huán)境，因此對結果的準確性有一定的影響。

為了盡快提高食品中金黃色葡萄球菌風險評估的有效性，首先，建議建立相關的大數據庫以便于進行流行病學統(tǒng)計以及統(tǒng)計資料的收集整理；其次，需要建立和完善金黃色葡萄球菌的劑量-反應關系，劑量-反應關系可以通過在動物研究的基礎上利用人的離體器官進行試驗獲得，或者由實驗動物得到的結果外推至人體等方面得到進一步完善，為提高后續(xù)定量評估的準確性奠定基礎；最后，進一步加強金黃色葡萄球菌交互模型的研究，將其運用到金黃色葡萄球菌生長預測模型之中模擬達到更加真實的微生物生長環(huán)境的目的，減少結果的不確定性；為降低食品金黃色葡萄球菌風險提供有用的基礎信息。