液态奶中金黄色葡萄球菌暴露风险评估：基于蒙特卡洛模拟与CFD技术的污染控制研究

针对液态奶供应链中金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)二次污染风险，研究人员通过定量微生物风险评估模型(QMRA)结合ANSYS FLUENT模拟壳管式换热器结垢效应，揭示巴氏杀菌温度下降导致菌量升高(均值0.519 log CFU/ml)，为乳品安全控制提供理论依据。

　　

在全球乳制品消费量预计达1980万吨的背景下，液态奶因营养丰富成为日常膳食重要组成部分。然而，金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)作为革兰氏阳性球菌，不仅引发25%的食源性中毒事件，其产生的耐热肠毒素(如SEA-SEE)仅需1μg即可导致呕吐、腹泻等症状，对婴幼儿及免疫力低下人群尤为危险。尽管巴氏杀菌是乳品加工关键环节，但设备结垢导致的温度波动仍可能使该菌存活，中国近年液态奶安全事件频发更凸显该问题的紧迫性。

为系统评估风险，研究人员整合国内多地区液态奶污染数据，建立定量风险评估模型。采用蒙特卡洛模拟分析供应链各环节菌体生长速率，并运用计算流体力学(CFD)技术通过ANSYS FLUENT软件模拟工业级壳管式换热器结垢过程。关键技术包括：1)基于中国28项研究的污染数据采集；2)结合温度/pH参数的菌体生长动力学方程；3)概率性暴露评估中的分布参数计算。

主要结果

1. 数据收集：汇总2006-2020年中国21省市液态奶样本，发现巴氏杀菌后二次污染是主要风险点。
2. 生长速率计算：蒙特卡洛模拟显示温度对菌体生长的促进作用显著高于pH（供应链下游菌量增幅达1.7 log CFU/ml）。
3. 巴氏杀菌模拟：CFD可视化证实换热器结垢导致温度下降，使成品奶菌量均值升至0.519 log CFU/ml，较理想工况升高32%。

讨论与意义
该研究首次将CFD技术与传统微生物风险评估结合，揭示设备结垢这一被忽视的风险放大器。尽管当前中国液态奶污染水平未达危险阈值，但敏感性分析表明巴氏杀菌参数波动是最大风险变量。研究成果为制定基于风险的监管策略提供数据支撑，尤其对优化换热器清洗周期、完善HACCP体系具有直接指导价值。未来需关注肠毒素基因(如sea-see)在污染菌株中的携带率，以及冷链断裂等极端场景下的风险再评估。

（注：原文发表于《International Dairy Journal》，作者包括Bing Niu、Yikan Lin等，未披露具体机构名称但CRediT声明显示为国内团队）