《Journal of Food Protection》：Impact of Brush Materials and Design on the Attachment and Survival of
Enterococcus faecium on Waxing Roller Brushes
编辑推荐：
专业术语翻译（摘要部分）
打蜡辊刷由不同材质制成，并以不同结构排布于刷辊芯上。尽管辊刷应用广泛，但刷毛材质与结构对微生物附着与持续存在的影响在很大程度上仍未被研究。在本研究中，从商业刷具供应商处购买了四种刷毛试样，分别由尼龙（nylon）或50%聚乙烯/50%
专业术语翻译（摘要部分）
打蜡辊刷由不同材质制成，并以不同结构排布于刷辊芯上。尽管辊刷应用广泛，但刷毛材质与结构对微生物附着与持续存在的影响在很大程度上仍未被研究。在本研究中，从商业刷具供应商处购买了四种刷毛试样，分别由尼龙（nylon）或50%聚乙烯/50%马毛（50/50）制成，并采用螺旋式（spiral）或簇状（tufted）排布结构。研究人员采用浸蘸-滚动（dip-and-roll）接种方式，以约8 log CFU/mL的粪肠球菌（Enterococcus faecium，EF）对刷具进行接种。研究了接种后以及干燥48 h后刷具上相对液体接种物质量增益（relative liquid inoculum mass gain）和附着EF菌群的变化，并监测了EF在90天环境储存期间的存活情况。结果表明，无论刷毛材质如何，簇状刷具的相对液体接种物质量增益比螺旋刷具高出约25%。干燥48 h后，所有刷型上的相对接种物质量增益均显著下降至约1%。干燥后，簇状-尼龙、螺旋-尼龙、簇状-50/50和螺旋-50/50刷具上存活的EF分别为7.06、5.21、8.24和7.54 log CFU/试样，其中螺旋-尼龙刷具上的EF减少幅度最大。在90天储存期间，簇状-50/50刷具始终携带最高EF菌群量，而螺旋-尼龙刷具最低。结果表明，刷具结构和刷毛材质均影响EF的滞留与存活。簇状结构比螺旋结构保留更多细菌接种物，而50/50材质在初始阶段和储存期间均支持更高的细菌存活率。纤维长度、刷毛密度以及天然纤维和合成纤维的表面结构均对观察到的差异有贡献。本项目填补了关于刷具结构和刷毛材质选择对食品安全影响的关键知识空白，并为打蜡辊刷的风险评估奠定了基础。
论文解读文章
一、研究背景与问题
采后包装厂（postharvest packinghouse）是新鲜果蔬从农场到市场之间的关键环节，果蔬在进入零售流通前通常需要经历清洗、干燥、打蜡、分级和包装等一系列采后处理工序。其中，打蜡（waxing）是一项重要的采后步骤，旨在改善果蔬外观、减少水分流失并延长货架期。柑橘、苹果、番茄、茄子和核果类水果均为常见的打蜡对象。当果蔬在打蜡辊刷（waxing roller brush）床面上滚动时，从上方喷洒的蜡液连同被刷具吸收的蜡液共同在果蔬表面形成一层薄而均匀的涂层。
打蜡辊刷在结构上存在多种设计差异，包括刷毛在刷辊芯上的排布方式、刷毛密度和刷毛长度等。其中，螺旋式（spiral）和簇状（tufted）打蜡辊刷是采后包装厂中最为常用的两种类型。螺旋刷由连续的刷条构成，刷毛以螺旋状缠绕于辊芯上，适用于苹果、柑橘、核果、胡萝卜和番茄等商品的打蜡；簇状刷则由单个刷毛簇打孔植入辊芯构成，除抛光果蔬外还可用于涂层涂布和碎屑去除。已有零散证据表明，刷具设计可影响其功能，包括液体滞留量和打蜡性能，例如纤维长度会影响刷具滞留液体的体积，较长的纤维在相邻纤维之间形成更大空间从而增加液体滞留量。
除结构设计外，刷毛毛刷材质也存在差异，常见的有合成聚合物、天然纤维或两者组合。不同材质的刷毛表面形态不同：合成尼龙（nylon）和聚乙烯（polyethylene）刷毛通常表面光滑，但聚乙烯比尼龙略粗糙；天然马毛（horsehair）刷毛则具有表面鳞片结构。马毛刷被广泛认为非常柔软，适用于精细表面的抛光和精整；尼龙刷毛通常具有更高的耐磨性和耐化学性，可耐受更激进的清洁和消毒方案，使用寿命更长；合成聚乙烯/聚丙烯刷毛也因其耐久性、耐化学性和比天然纤维更长的磨损寿命而被业界选用。
打蜡辊刷在保障果蔬品质的同时也具有重要的食品安全意义。若未得到适当清洁和消毒，打蜡辊刷可能成为人类病原菌的储库。已有研究对三家水果包装厂进行了为期两年的纵向调查，发现单核细胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes，LM）可从打蜡过程中多个相关区域分离到，包括刷具上方的蜡液喷杆、分流隔板/蜡液滴落区、滴盘、打蜡线下方的结构支撑件以及打蜡区域正下方的地面。高湿度和碎屑积累区域常与LM的反复污染相关。另一项研究发现，即使在常规清洁和消毒程序之后，打蜡辊刷仍是最常与李斯特菌污染相关的食品接触表面。这些发现表明，采后打蜡区域特别是打蜡辊刷是李斯特菌污染的关键热点区域，值得进一步研究。
LM可引起李斯特菌病（listeriosis），这是一种严重的食源性疾病，在孕妇、老年人和免疫功能低下者等易感人群中具有较高的住院率和死亡率。2023年，因LM污染引发了桃子、李子和油桃的召回事件，最终追溯至包装厂环境。此外，沙门氏菌（Salmonella）也是与新鲜果蔬相关的食源性病原菌。为更好地表征打蜡辊刷相关的风险及其参与微生物食品安全问题的因素，本研究旨在：1）探究不同材质刷具的影响；2）确定不同结构刷具对微生物附着和持续存在的影响。研究假设为刷毛材质和结构均会影响细菌附着与存活。由于实验室中使用大量接种物，本研究选用粪肠球菌（Enterococcus faecium，EF）——一种非致病性的LM和沙门氏菌替代菌株（surrogate）——作为模式微生物，以降低实验室安全顾虑。
二、研究内容与主要技术方法
研究人员从商业供应商处定制了四种类型的辊刷刷样，在刷毛材质（尼龙 vs. 50%聚乙烯/50%马毛）和结构设计（螺旋式 vs. 簇状）两个维度上形成四组组合：螺旋-尼龙、簇状-尼龙、螺旋-50/50和簇状-50/50。螺旋刷和簇状刷分别被切割为12.3 × 8.5 cm和12.1 × 8.1 cm的尺寸。
研究采用的主要技术方法包括：使用耐利福平（rifampicin）的EF NRRL B-2354菌株（最初分离自乳品器具，由Linda J. Harris博士惠赠）制备约7–8 log CFU/mL的接种物；通过将刷毛完全浸没于接种物溶液中并滚动刷样1 min（浸蘸-滚动接种法）进行接种；通过称重法计算接种后0 h和干燥48 h后（即第0天）的绝对质量增益和相对EF接种物质量增益；在生物安全柜中干燥48 h（21 °C，相对湿度约52%）后，将刷样分别装入Whirl-Pak滤菌袋中，在环境条件下储存90天；在储存期间的不同时间点对刷样上的存活EF进行回收和计数，采用添加50 μg/mL利福平的胰酪大豆琼脂（TSAR）进行平板计数。
三、研究结果
相对EF接种物质量增益。 通过比较接种前后和干燥前后的刷样重量变化，研究发现簇状刷具的相对液体接种物质量增益比螺旋刷具高出约25%，且这一差异不受刷毛材质的影响。这表明簇状结构由于刷毛排列方式不同，能够滞留更多的液体接种物。
干燥后EF的存活。 干燥48 h后，所有刷型上的相对接种物质量增益均显著下降至约1%，表明绝大部分液体在干燥过程中蒸发。干燥后，簇状-尼龙、螺旋-尼龙、簇状-50/50和螺旋-50/50刷具上存活的EF分别为7.06、5.21、8.24和7.54 log CFU/试样，其中螺旋-尼龙刷具上的EF减少幅度最大，表明尼龙材质和螺旋结构的组合最不利于EF在干燥过程中的存活。
90天储存期间的EF存活动态。 在90天的环境储存期间，簇状-50/50刷具始终携带最高的EF菌群量，而螺旋-尼龙刷具始终最低。这一结果表明，50/50材质在长期储存过程中比尼龙材质更能支持EF的存活，而簇状结构比螺旋结构保留了更多的初始接种物，从而在储存期间维持更高的菌群水平。
四、讨论与结论
研究表明，刷具结构和刷毛材质均对EF的滞留和存活产生显著影响。簇状设计比螺旋设计保留更多细菌接种物，这与其更高的液体滞留能力一致；而50/50材质在初始阶段和储存期间均支持更高的细菌存活率。纤维长度、刷毛密度以及天然纤维（马毛）和合成纤维（尼龙、聚乙烯）的表面结构差异均对观察到的结果有所贡献。天然马毛刷毛具有表面鳞片结构，可能为细菌附着提供更多位点；而尼龙刷毛表面光滑，不利于细菌的初始附着和长期存活。此外，螺旋刷的刷毛密度和排列方式可能使液体和细菌更易在干燥过程中流失。
本研究填补了关于刷具结构和刷毛材质选择对食品安全影响的关键知识空白，为打蜡辊刷的风险评估奠定了基础。研究结论提示，在采后包装厂中选择打蜡辊刷时，不仅要考虑打蜡效果和耐用性，还应考虑其潜在的微生物食品安全风险。簇状-50/50刷具在细菌滞留和存活方面表现最高风险，而螺旋-尼龙刷具的风险相对最低。这些发现为包装厂制定刷具选择、清洁和消毒策略提供了科学依据，有助于降低打蜡环节中病原菌污染和交叉污染的风险。
