食品工程中微生物控制方法研究

　　高　鑫

　　（平度市检验检测中心，山东平度 266700）

　　摘　要：为了优化食品工程中微生物的控制方法，本文通过分析现存问题，提出了优化杀菌工艺参数、构建全链条污染溯源机制、研发高通量快速检测技术、建立定量风险评估模型等对策。研究表明，多学科交叉融合的系统方法可有效提高食品微生物控制水平。未来应加强新技术应用，完善标准体系，构建全方位微生物安全防控网络，为保障食品安全提供科学依据。

　　关键词：食品工程；微生物控制；快速检测

　　食品安全是关乎民生福祉的重大问题，而微生物污染是食品安全的主要隐患之一。食品生产过程中，微生物控制不当极易导致食源性疾病的发生，给消费者健康和食品企业声誉带来严重影响[1]。本文系统分析了食品工程微生物污染的现状与问题，并针对性地提出微生物控制的优化策略，以期为强化食品工程微生物管控、提高食品安全水平提供理论参考和实践指导。

　　1　食品工程中微生物的种类及作用

　　食品工程中存在多种类型的微生物，它们在食品加工、贮藏和流通过程中扮演着不同的角色。①食品生产过程中的某些微生物，如乳酸菌、酵母菌等，可用于发酵食品的生产。乳酸菌通过产生乳酸，不仅能够提升发酵乳制品的风味，还具有抑制腐败菌生长的作用；酵母菌则是生产啤酒、葡萄酒等酒精饮料不可或缺的重要微生物[2]。②食品生产过程中也不可避免地存在着大量有害微生物，如沙门氏菌、李斯特菌、大肠杆菌O157:H7 等。这些病原微生物一旦污染食品，可能引发腹泻、呕吐等胃肠道疾病，严重时甚至导致死亡。③一些非致病性微生物，如假单胞菌、芽孢杆菌等，虽然一般不会直接危害人体健康，但其代谢产物可能导致食品腐败变质、货架期缩短，造成经济损失。有效控制和调控食品工程中有益、有害微生物的种类与数量，对于保证食品安全品质、延长保质期、创造经济效益至关重要。

　　2　食品工程中微生物控制现存问题

　　2.1　杀菌工艺参数优化不足

　　杀菌是食品工程中微生物控制的一个关键环节，而当前这一环节仍存在诸多不足之处。例如，热杀菌虽然能通过高温有效抑制细菌繁殖，但过高的温度也可能破坏食品的感官品质和营养价值；在巴氏奶生产中，巴氏杀菌虽能有效杀灭致病菌，但同时会破坏乳制品中的免疫球蛋白、乳铁蛋白等热敏感蛋白质，而采用超高温瞬时灭菌虽能最大限度地保留营养，但设备投入大、能耗高，并不适用于所有食品；高压杀菌虽然不破坏食品的营养、风味，但对设备要求苛刻，且肉毒梭状芽孢杆菌等耐压性菌仍可存活[3]。因此，食品工程急需在兼顾微生物控制效果和食品品质的前提下，进一步优化杀菌工艺参数。

　　2.2　污染源识别与控制滞后

　　食品生产链条长、环节多，微生物污染源错综复杂，传统的末端抽检模式难以实现全程溯源与风险预警。以畜禽屠宰加工为例，从养殖场到餐桌，每个环节都可能引入沙门氏菌等病原菌。屠宰过程中，畜禽胃肠道内容物溢出可污染胴体；运输过程中，车辆、周转箱等接触面不洁可造成交叉污染；在终端餐饮环节，从业人员的不当操作也可将致病菌带入食品。当前，我国尚缺乏基于全产业链的微生物污染溯源体系，难以精准定位关键污染节点，污染源清查与控制往往滞后于疫情暴发。此外，环境中的微生物气溶胶也可能造成污染问题[4]。食品车间空气中弥散的微生物气溶胶可通过沉降、撞击等方式污染食品表面，而传统的空气净化设施对微米级的细菌难以实现有效过滤，亟须开发新型空气消毒技术。

　　2.3　快速检测技术应用有限

　　在食品工程微生物控制领域，快速、准确的检测技术是实现实时监控和早期预警的关键，但目前这些技术在实际应用中仍存在诸多局限。传统的微生物检测方法，如平板计数法，虽然是金标准，但耗时长、工作量大，难以满足食品工程现场快检的需求。而一些新兴的快速检测技术虽然大大缩短了检测周期，但在特异性、灵敏度等方面仍有不足。例如，聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）技术虽然能在数小时内实现特定菌种的定性定量分析，但样品中PCR 抑制物质的存在可能导致假阴性结果；而生物传感技术虽然能够实现微生物的快速识别，但往往需要昂贵的仪器设备和专业的操作人员，在现场推广应用中受到限制。此外，针对食品中低丰度病原菌的富集培养也是一大挑战，如何在缩短检测时间的同时提高微生物的捕获效率和检出灵敏度，是亟待攻克的难题。

　　2.4　微生物风险评估体系不完善

　　食品微生物风险评估是指通过系统、科学的方法，评判食源性致病菌对人体健康的潜在危害，是食品安全管理的重要依据。但我国现有的微生物风险评估体系还不够完善，在危害识别、暴露评估、危险性特征描述等环节还存在短板。以乳制品中的李斯特菌风险评估为例，虽然通过解析李斯特菌的血清型、毒力基因等生物学特性，初步识别了其危害性，但对菌株的定量检测数据还相对匮乏，难以准确评判消费者的暴露水平。而即便获得了李斯特菌的污染数据，如何建立可以定量描述健康风险的剂量-反应关系模型，也是一大难点[5]。食品微生物风险交叉污染的评估更是具有一定的难度，如生鲜蔬菜在洗涤、切配等加工环节，病原菌可通过接触面、加工用水等介质发生交叉污染，而数学模型对这种动态变化过程的描述还不够精准。此外，风险评估的不确定性分析也亟待加强。微生物检测、暴露评估等环节均存在不确定性，这种不确定性如何量化并纳入最终的风险表征中，以提高评估结果的可信度，是面临的另一项挑战。

　　3　食品工程中微生物控制方法优化对策

　　3.1　优化关键工艺控制点的杀菌条件

　　针对当前食品工程中杀菌工艺参数优化不足的问题，可以从以下几个方面着手改进。①深入开展食品微生物热力学和动力学研究，通过建立微生物热失活动力学模型，精准预测和调控杀菌过程。例如，可利用无菌采样技术动态监测杀菌过程中微生物的死亡曲线，并结合热穿透曲线数据，构建综合考虑微生物失活和热传导的数学模型，并据此优化杀菌温度- 时间组合，在最大限度杀灭有害微生物的同时兼顾食品品质。②加强对新型热源的研究和应用，如微波、射频、欧姆加热等，这些新型热源能够实现食品的快速均匀加热，减少热点和冷点，有助于在降低杀菌强度的同时提高杀菌效果。③探索复合杀菌工艺在食品微生物控制中的应用，如高压与超声组合、脉冲电场与微波组合等复合杀菌方式，通过协同效应降低单一杀菌手段的强度，从而最大限度地保证食品安全和品质。④在优化杀菌工艺的同时，注意结合无菌包装、低温贮藏等措施，构建更加全面、长效的微生物控制体系，从而最大限度保障食品安全。

　　3.2　构建全链条微生物污染溯源机制

　　食品全产业链的微生物污染溯源与控制，需要从“农田到餐桌”的全过程入手，系统构建溯源防控体系。①在食品原料种植养殖环节，应从源头做起，严把农兽药残留、病原菌污染等关，可采用基于良好农业规范（Good Agricultural Practices，GAP）的管理模式，从育种选苗、肥水管理到采后处理，实施全程质量控制。同时，建立覆盖产地环境、农资投入品、种植养殖过程的信息化追溯系统，做到原料可追踪、来源可查证。②在食品加工制造环节，应依托危害分析与关键控制点（Hazard Analysis Critical ControlPoint，HACCP）体系，围绕关键工序开展微生物监控。例如，对奶酪生产实施“两制”管理，生熟作业区严格分开，防止交叉污染；对肉制品加工实施同步清洁，避免半成品滞留引发微生物繁殖。③在仓储物流环节，应加强温湿度监控，合理设置贮运条件，有效延缓微生物生长。对于易滋生微生物的速鲜食品，可采用气调包装、冷链配送等方式，最大限度抑制微生物繁殖。④在餐饮终端销售环节，要加强从业人员的卫生意识培训，切实落实“五四”操作法等措施，着力防范交叉污染[6]。同时，积极运用食品安全可追溯二维码、区块链技术，让每份食品来源可查、去向可追、责任可究，最终形成全产业链协同共治、闭环管控的微生物污染溯源防控格局。

　　3.3　开发高通量快速微生物检测方法

　　对于食品工程中快速检测技术应用有限这一问题，开发高通量、快速、灵敏的新型微生物检测方法至关重要。可借助现代生物技术，研发基于核酸、抗体、耐受细胞等的快检技术，大幅缩短检测周期。以核酸检测为例，可利用恒温扩增技术，在1 h 内实现痕量病原菌的定性定量分析，而无须设置变温PCR 程序，从而极大地简化操作流程。为进一步提高检测通量，可在微流控芯片上构建集成化核酸检测平台，实现从样品制备到信号读取的全自动化分析，一次检测数十甚至上百个样品，有望替代传统的平板计数法成为食品微生物快检的“新标准”。针对食品基质复杂、易产生干扰这一难题，可发展新型样品前处理技术，如采用免疫磁珠捕获、微孔滤膜过滤等方式，高效去除样品中的PCR 抑制物，从而最大限度降低假阴性率。在快检仪器设备方面，可研制集成化、小型化、自动化的检测系统，实现样品制备、分析检测、数据处理的一体化操作，且具备便携、灵活等特点，可快速部署到食品加工生产一线。同时，应加强食品微生物快检的标准化研究，建立统一、科学、规范的快检方法流程，以全面提升快速检测技术的适用性和可靠性。

　　3.4　建立食品微生物定量风险评估模型

　　为完善食品微生物风险评估体系，应建立科学、量化的微生物风险评估模型。①在危害识别方面，应充分利用全基因组测序、蛋白质组学等组学技术，深入解析食源性致病菌的毒力基因、耐药谱等特性，并结合流行病学调查数据，构建基于污染溯源和暴露评估的定量风险评估框架。②在暴露评估中，可借助大数据分析和数学建模方法，通过整合食品供应链各环节的微生物监测数据，模拟致病菌在食品加工、贮运过程中的动态变化规律，定量描述消费者的日摄入量分布，为精准评定微生物健康风险奠定基础。③针对交叉污染引发微生物风险这一难点，可开发基于复杂网络理论的食品微生物生长迁移模型，通过模拟微生物在食品加工车间不同接触面之间的传播过程，量化分析关键污染途径对终产品微生物安全的影响权重，进而指导风险防控措施的优化布局。④在剂量- 反应关系方面，可综合运用动物实验、流行病学调查、基因毒理学模型等手段，多角度探究微生物致病机理与宿主易感因素，建立具有普适性的健康风险拟合模型。⑤注重风险评估的不确定性分析，采用蒙特卡洛模拟等方法，对评估过程的主要参数进行敏感性分析，判别哪些环节的不确定性对评估结果影响更大，加强薄弱环节的研究，提高微生物风险评估的科学性和置信度。

　　4　结语

　　本研究系统分析了食品工程中微生物控制的关键问题，提出了优化杀菌工艺、溯源防控、快速检测和风险评估等多方面的改进策略，为提升食品微生物安全水平提供了理论指导。未来应进一步加强新型杀菌技术研发，完善全产业链追溯体系，发展智能化检测设备，构建精准化风险评估模型。同时，应注重多学科交叉融合，推动微生物控制理论与实践的创新发展，为保障食品安全做出更大贡献。

　　参考文献

　　[1] 孟庆辉, 唐桂华. 食品微生物定量检测内部质量控制的方法研究[J]. 中国食品,2022(9):107-109.

　　[2] 乐振窍, 张细玲. 焙烤食品中微生物食品安全目标构建与控制研究[J]. 粮油食品科技,2023,31(3):168-174.

　　[3] 于坚, 孙嘉笛, 孙秀兰, 等. 发酵类食品中微生物鉴定方法及功能研究进展[J]. 食品工业科技,2022,43(14):409-416.

　　[4] 程宇. 基于微生物检测技术在食品检验中的应用[J]. 中国食品工业,2022(8):56-57.

　　[5] 孙贤记. 食品工程中微生物检验质量的提升途径探讨[J]. 中国食品工业,2023(18):91-93.

　　[6] 冯海波. 省微生物研究所: 构建中国食品微生物安全科学大数据库 为食品卫生安全保驾护航[J]. 广东科技,2022,31(9):15-17.