从土壤到市场：巴西黑胡椒生产链中的微生物组动态及其对食品安全的影响

《Food Research International》：From soil to market: Microbiome dynamics and food safety implications along Brazilian black pepper production chain

　　黑胡椒生产链中的微生物组动态得到了表征。生产环节充当生态过滤器，塑造细菌群落结构。地理微生物特征在后采加工过程中趋于趋同。沙门氏菌从收获前持续存在至零售阶段，表明存在多条传播途径。首次报道肠杆菌沙门氏菌萨玛亚亚种和S.迪亚里佐奈亚种在黑胡椒中的存在。## 引言黑胡椒（Piper nigrum L.）是世界上经济价值最高、使用最广泛的香料，因其感官特性（主要归因于胡椒碱）以及在食品、制药和化妆品行业的应用而受到重视（Nair, 2020; Srinivasan, 2007）。黑胡椒原产于印度，主要在热带地区种植。巴西是全球第二大黑胡椒生产国，也是西方最大的黑胡椒生产国，2021年至2024年间平均年产量近12.5万吨（联合国粮食及农业组织，2024年）。该国同时也是全球最大的香料出口国之一，与越南合计约占世界香料出口量的80%（IPC-国际胡椒协会，2020年）。在国际市场上的大量参与对产品的质量及其微生物安全性提出了严格要求。巴西约90%的黑胡椒产量集中在两个州——帕拉州和圣埃斯皮里图州，这两个州位于不同的生物群落区。帕拉州属于亚马逊生物群落，柯本-盖格分类为Af型（湿热赤道气候），而圣埃斯皮里图州属于大西洋森林生物群落，分类为Aw型（热带气候，冬季干燥）（Alvares等，2013年；IBGE-巴西地理统计局，2019年）。因此，这些地区存在差异，拥有不同的降水和季节性模式，从而导致黑胡椒栽培的环境背景不同。环境条件的差异可能会影响与土壤和植物相关的微生物群落（Khan等，2025年；Leyrer等，2025年）。然而，与农业系统相关的微生物群落受多种环境、生物学和管理因素交互作用的影响，包括土壤特性、气候条件、宿主植物基因型和农业实践（Khan等，2025年；Zhang等，2025年）。黑胡椒生产链涉及多个环节，这些环节对最终产品质量起着决定性作用（Nair, 2020）。其中，干燥被认为是一个关键加工步骤，因为它降低了水分活度，从而有助于食品保存。然而，如果操作不当，干燥过程可能通过动物、昆虫、尘埃以及缺乏适当卫生条件的处理等途径促进微生物污染（Krishnamoorthy和Zachariah, 1992年；McKee, 1995年；Serrano等，2008年）。随后的步骤，如在湿度控制、通风和虫害控制不当的环境中进行储存，也会对香料中微生物负荷的维持或增加产生重大影响。黑胡椒生产链中的一个大问题是其反复与沙门氏菌属物种的关联，该菌是全球食源性疾病的主要病原体之一（美国疾病控制中心（CDC），1982年，美国疾病控制中心（CDC），2010年，美国疾病控制与预防中心（CDC），2014年）。沙门氏菌属物种能够在干燥香料中长期存活，增加了其耐热性，使得通过常规处理使其灭活变得更加困难（Beuchat, 1981年；Keller等，2013年；Liu, Rojas等，2018年；Liu, Tang等，2018年）。这一方面尤为令人担忧，因为黑胡椒通常作为原料直接添加到即食食品中而不经加热处理（Little等，2003年）。在巴西，卫生法规对黑胡椒的销售制定了严格标准，要求产品中25克不得含有沙门氏菌属物种（规范说明第161号，巴西，2022年）。这些标准与美国食品药品监督管理局（FDA）采用的国际标准一致，FDA对香料中的沙门氏菌属物种实施零容忍政策，以及欧洲食品安全局（EFSA）的监管框架，根据第2073/2005号条例（欧洲委员会，2005年）规定，同样要求25克产品中不得含有沙门氏菌属物种。然而，巴西黑胡椒中沙门氏菌属物种的污染已多次被报道，既包括科学研究，也包括官方通报和销售暂停（欧洲委员会，2021年；Moreira等，2009年；Vinha等，2025年）。2021年食品和饲料快速预警系统（RASFF）的报告指出，巴西黑胡椒是欧洲市场上被报告沙门氏菌属物种污染最多的食品之一，凸显了该问题对食品安全的重要性（欧洲委员会，2021年）。与此同时，关于黑胡椒的微生物学研究大多集中在指示菌群和特定病原体（如沙门氏菌）的检测上，主要采用培养和生化方法（Boer等，1985年；Christensen等，1967年；Kara等，2015年；Moreira等，2009年；Ristori等，2007年）。这些研究对于初步推进对该香料质量及相关健康风险的了解起到了基础性作用。然而，由于受当时时间、方法或其本身目标的局限性，这些研究往往只能提供与黑胡椒相关微生物群的部分视图；因此，需要一种能够对整个生产链中微生物群落的结构和动态进行整体理解的分析方法。基于16S rRNA基因的方法编码等方法已经能够更全面、更稳健地表征食品微生物组。然而，涉及P. nigrum的研究较少，且这些研究主要关注特定区室（如根际或单一加工步骤），甚至关注其他衍生产品（如白胡椒），其目标和/或采样范围有限（Hu等，2017年；Tran等，2022年；Umadevi等，2018年）。迄今为止，尚没有研究系统而全面地评估整个黑胡椒生产链（从土壤和田间到干燥、储存和销售阶段）中的微生物组动态。此外，虽然沙门氏菌属物种在黑胡椒中的存在已被充分记录，但关于该菌群在此食品中的生态学和多样性方面仍存在很大的研究空白。应用更敏感、更特异性的分子方法可以揭示该病原体被低估的多样性，这对理解其污染途径、生态学及其对公共健康的潜在风险具有重要意义。在此背景下，本研究旨在通过基于16S rRNA基因的宏分类学分析，调查巴西黑胡椒在整个生产链（从土壤到商品）中与细菌微生物组相关的结构和动态，同时采用培养学和分子方法评估沙门氏菌属物种的发生情况和多样性。研究结果旨在支持改进微生物控制策略，为这一重要农产品商品的卫生安全性和质量做出贡献。## 章节摘要### 采样共采集了180个样本，包括156个黑胡椒样本和24个土壤样本，每个样本重约150克。从所有调查环节采集的样本——包括土壤、田间、干燥、中间商和零售——均采集于圣埃斯皮里图州（ES）和帕拉州（PA）。具体而言，样本采集于圣埃斯皮里图州的Linhares、S?o Mateus和Vitória市，以及帕拉州的Castanhal和Bai?o市。此外，零售样本采集于### 肠杆菌目计数整个黑胡椒生产链中的肠杆菌目计数显示出较大的变异，污染水平从低于检测限（<10 CFU/g）到7.7 × 10? CFU/g不等。平均值显示田间、加工、储存和销售环节之间以及所评估的地理梯度之间存在显著差异，这些差异可能与卫生和卫生条件有关。在田间样本中，总体平均值为2.8 × 10? CFU/g（图1），### 结论本研究考察了巴西黑胡椒生产链中微生物组的变化情况，从土壤到零售产品。细菌群落并未在生产阶段中保持不变，而是逐步发生变化，这表明干燥、储存和分销等过程可能筛选出能够耐受低水分活度及其他环境压力的微生物。州际差异也得到观察，表明### CRediT作者贡献声明**Tamara S. de Oliveira：** 撰写——初稿、调查研究、数据整理。**Beatriz T. Iamanaka：** 监督、方法学、形式分析。**Oriel F. de Lemos：** 资源、方法学、概念化。**Marta H. Taniwaki：** 撰写——审阅与编辑、方法学。**Adriana R. Persson da Silva：** 调查研究。**Vinicius S. Rosa：** 调查研究。**Giovana M. Pessati：** 调查研究。**Fabiana T. Imazaki：** 撰写——审阅与编辑、方法学。**Neusely da Silva：** 撰写——审阅与编辑、方法学。### 资金本研究由**圣保罗州研究基金会（FAPESP）**资助（流程号：2023/04445-9；A.R.P. da Silva资助号：2023/17037-6）。**巴西高等人员培训中心（CAPES）**- 财务代码001。### 未引用参考文献Bagheri和Abbaszadeh，2021年Dal Molim等，2016年ISO-国际标准化组织，2017年Marti等，2013年Sadikalay等，2025年世界卫生组织和联合国粮食及农业组织，2022年### 利益冲突声明作者声明，他们不存在已知的可能影响本文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。Tamara S. de Oliveira | Beatriz T. Iamanaka | Oriel F. de Lemos | Marta H. Taniwaki | Adriana R. Persson da Silva | Vinicius S. Rosa | Giovana M. Pessati | Fabiana T. Imazaki | Neusely da Silva | Josué J. da Silva