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为解决生菜中大肠杆菌 O157:H7（ECO157）引发的食源性疾病问题，研究人员构建从农场到餐桌的定量微生物风险评估（QMRA）模型，发现灌溉污染是主因，且预收获与收获后干预措施可有效提升安全性，为制定食品安全管理措施提供依据。
大肠杆菌 O157:H7（ECO157）作为一种极具威胁的食源性病原体，近年来频繁在生菜等叶菜类蔬菜引发大规模疫情，成为全球公共卫生领域的棘手难题。在美国，1996 至 2016 年间与叶菜相关的食源性疾病暴发数量呈上升趋势，其中 ECO157 污染的罗曼生菜更是成为主要源头。2015 至 2021 年，美国因 ECO157 污染罗曼生菜引发 7 起疫情，导致 4274 例确诊病例、766 人住院和 11 人死亡。这类致病菌可在生菜种植、收获、加工到消费的全链条中通过灌溉水、动物粪便、土壤改良剂等多种途径污染作物，加之生菜通常生食，缺乏有效杀灭病原体的加工步骤，风险进一步加剧。因此，如何系统性评估并管控生菜供应链中的 ECO157 风险，成为保障食品安全的迫切需求。
为攻克这一难题，康奈尔大学等机构的研究人员开展了一项全面研究，相关成果发表在《Scientific Reports》。研究构建了首个覆盖农场到餐桌全链条的定量微生物风险评估（QMRA）模型，结合新颖的预收获差分方程模型，模拟 ECO157 在土壤、植株及加工流通环节的动态传播，预测美国年均感染病例数，并评估不同干预措施的效果。
研究采用的关键技术方法包括：构建预收获差分方程模型，追踪 ECO157 在土壤和生菜植株中的每日动态变化，考虑非存活菌与存活菌的双相衰减特性；结合蒙特卡洛模拟分析参数的变异性和不确定性；利用回归树模型识别关键风险因素间的交互作用；通过专家咨询确定风险干预场景，如 cattle vaccination、灌溉方式转换、表面水处理等。此外，模型整合了美国加州和亚利桑那州叶菜产品处理营销协议（LGMA）及 FDA《食品安全现代化法案》（FSMA）的相关标准，确保模拟场景贴近实际生产规范。
预收获阶段风险因素分析
通过单因素模拟发现，灌溉污染是 ECO157 进入生菜的最主要途径，其导致的污染批次占比达 0.53%，污染生菜中的菌体中位浓度为 3.91 log?? CFU / 批次，显著高于野生动物入侵（0.26%）、径流污染（0.21%）和生物土壤改良剂（BSAAO，0.002%）。不同灌溉方式风险差异显著： overhead spray irrigation 因直接接触叶片，污染率最高（0.47%），而 drip irrigation 因水直接作用于根部，污染率仅 0.02%。回归树分析显示，当灌溉水中 ECO157≥0.3 CFU/100 ml 且采用 overhead spray irrigation 时，生菜中菌体浓度最高，而野生动物粪便中 ECO157≥3 log?? CFU/g 时，也会显著提升污染风险。
收获后阶段风险放大效应
收获后环节的时间 - 温度滥用会显著加剧风险。模型显示，若预收获污染持续存在，结合零售和家庭储存中温度≥5°C 的情况，感染病例数会大幅上升。例如，当生菜批次菌体浓度≥3.9 log?? CFU / 批次，且零售与家庭储存温度均≥5°C 时，虽发生概率低，但可能导致极高的病例数。氯洗等收获后处理可降低菌体浓度（平均 0.52 log?? CFU/g），但效果受处理强度限制，而采用更高效的清洗技术（如 3-5 log?? CFU/g reduction）可使病例减少超 99%。
风险干预措施效果评估
在 9 种干预场景中，预收获阶段的表面水处理（如氯、过氧乙酸、紫外线）和灌溉方式转换效果最为显著。例如，过氧乙酸处理表面水可使病例减少 96.8%，而全面改用 drip irrigation 可减少 96.3%。收获后 “最佳案例” 清洗（3-5 log?? CFU/g reduction）虽基于实验假设，但其 99.7% 的病例减少率凸显了高效清洗的潜力。相较之下，消费者清洗（28%）和零售控温（17.1%）的效果较为有限。
研究表明，ECO157 在生菜供应链中的风险呈现多环节交互特征，预收获阶段的灌溉污染防控是关键切入点，而收获后冷链管理和高效清洗技术可作为重要补充。模型预测结果与美国疾病监测数据基本吻合，验证了其可靠性。该研究不仅明确了 “灌溉污染为主、多因素协同作用” 的风险模式，还通过量化分析为政策制定者提供了优先级干预策略，如推广 drip irrigation、强化表面水处理及落实 LGMA 灌溉水质标准等。此外，研究揭示的菌体聚集效应（clustering effect）对风险的影响，为加工环节避免污染扩散提供了新视角。尽管模型未完全涵盖温室种植等新兴生产模式，但其构建的全链条风险评估框架，为全球叶菜类蔬菜的微生物安全管理提供了可复制的科学工具，对降低食源性疾病负担、完善食品安全标准具有里程碑式意义。
