针对沙门氏菌肠炎亚种PT 30在奶粉生产环境中的交叉污染问题以及干洗干预措施的计算建模与实验数据收集：多情景分析

《Food Microbiology》：Computational modeling and experimental data collection for Salmonella Enteritidis PT 30 cross-contamination and dry cleaning interventions in milk powder production environments: A multi-scenario analysis

　　

马金城|唐英文|王少金|拜伦·D·查维斯|陈龙

中国陕西省杨陵市西北农林科技大学机械与电子工程学院，邮编712100

摘要

奶粉中沙门氏菌食源性疾病爆发的一个主要原因是生产环境中的交叉污染。在不同条件下，对不同的供体和受体（不锈钢试样、纸巾和奶粉）进行了转移实验。开发了一种蒙特卡洛模拟模型，用于模拟8种情景下沙门氏菌肠炎亚种PT 30（S. PT 30）在奶粉生产环境中的交叉污染以及干洗干预措施。模型输入包括S. PT 30的初始水平、与表面接触的奶粉比例、干擦时的法向力、各种条件下的对数转移系数（log TC），以及干洗后表面残留的接种奶粉的减少比例。模型的输出主要包括受污染奶粉的数量和浓度（log CFU/g）。初始水平、法向力、接种方法和转移方向显著影响了对数转移系数（p < 0.05）。在情景1中，接触表面发生污染后，奶粉被污染。在情景2-5中，即使从不同污染源多次转移S. PT 30到接触表面，奶粉仍可能被低浓度污染。在情景6-7中，干擦有效减少了受污染奶粉的数量和浓度。但在情景8中，需要多次干擦才能完全清除表面的S. PT 30。该模型可用于评估奶粉生产环境中各种情景下的交叉污染风险，并为卫生干预策略提供指导。

引言

受沙门氏菌污染的低水分食品（LMF）导致了多次产品召回，使这些商品受到严格审查。（Chen等人，2019；Acuff等人，2023；Tonti等人，2024；Liu等人，2025a）。奶粉作为一种LMF，已被证实与食源性疾病爆发有关（Jourdan-da Silva等人，2018；Oyetibo等人，2024）。Brouard等人（2007）指出，食品工厂中受污染的加工设备是与干乳制品相关的污染的直接来源。

LMF设施中沙门氏菌的交叉污染和再污染与清洁和卫生措施不足、设备和环境设计不佳以及原料控制不力有关（Carrasco等人，2012；Nerney等人，2025）。在工厂环境中，食品接触表面和非食品接触表面、食品材料以及工具之间可能发生转移（Carrasco等人，2012；Chen & Snyder，2023；Prakash等人，2025）。在卫生条件较差的情况下维护的设备表面是病原体交叉污染的主要因素（Finn等人，2013；Gomba等人，2016；Daeschel等人，2025）。

在LMF加工过程中，卫生计划通常依赖于干洗方法，包括刷洗（Chen等人，2022；He等人，2022）、吸尘（Yang & Zhao，2022；Klug等人，2024）、材料冲洗（Zhang等人，2024；Daeschel等人，2025）、空气冲击（Karuppuchamy & Heldman，2024；Liu等人，2025b）。最常见的方法之一是干擦（Chen & Snyder，2023；Ma等人，2025a）。应避免频繁引入水，因为这可能会促进病原体的生长和转移，并影响LMF环境中的产品质量（Alonso等人，2023；Chen & Snyder，2023；Prestes等人，2024；Zhang等人，2024；Daeschel等人，2025；Liu等人，2025b）。作为一种物理干洗方法，干擦特别适用于奶粉生产线，因为奶粉颗粒容易附着在表面上。纸巾对接触表面施加的法向力和剪切力可以破坏奶粉颗粒之间的凝聚力以及颗粒与表面之间的粘附力（Magens等人，2017；Ma等人，2025a）。与其他非接触式清洁方法相比，它能有效去除奶粉残留物（Karuppuchamy等人，2024）。使用一次性纸巾便于细菌的回收和计数。擦拭通常由人工使用清洁工具完成。清洁效果可能因执行任务的人员而异。有必要研究在不同工作法向力下标准化和一致的干擦对S. PT 30的去除和转移的影响（Ma等人，2025b）。而且，关于干擦策略在去除表面微生物和降低交叉污染风险方面的有效性研究有限。

计算建模已被应用于食品加工中，以量化交叉污染风险并估计卫生效果（Moller等人，2016；Maffei等人，2017；Habib等人，2020）。蒙特卡洛模拟（MCS）通过随机抽样来表征变异性，在风险评估中得到广泛应用（Yao等人，2022）。例如，Liao等人（2023）在MCS中应用拉丁超立方抽样来预测食用冰保存过程中金黄色葡萄球菌和副溶血性弧菌的交叉污染。Daeschel等人（2025）使用MCS模拟了沙门氏菌肠炎亚种PT 30（S. PT 30）在奶粉加工设备上的交叉污染以及干洗干预措施。虽然该模型提供了有价值的见解，但它没有考虑初始病原体水平对转移系数（TC）的潜在影响，并且主要关注设备表面，没有明确包括奶粉和清洁工具等额外污染源。因此，需要一个基于风险的计算模型，该模型能够结合不同情景下的多种污染源和转移途径，以更好地支持卫生优化和风险降低，并为实践者提供更普遍的指导。

本研究的目标是：（1）研究转移方向、法向力、初始水平和接种方法对奶粉生产环境中S. PT 30转移的影响；（2）开发一个MCS模型，以评估奶粉生产环境中不同情景下S. PT 30交叉污染的风险；（3）评估干洗干预措施对受污染奶粉的数量和浓度的影响。

章节片段

样品制备

本研究使用了来自中国河北君乐宝乳业的奶粉。作为奶粉接触表面，使用了抛光304不锈钢（SS）试样（35毫米长×24毫米宽×5毫米高；江苏兴华中智源不锈钢制品有限公司）。作为干洗工具接触材料，使用了河北杰利罗纸制品加工公司的XJR-8681纸巾，其背景微生物群落< 0.3 log CFU/纸巾。试样经过高压灭菌处理（LMQ.C，山东新华）

影响S. PT 30转移的因素

表2总结了奶粉生产环境中S. PT 30从供体到受体的实验性对数转移系数（log TC）以及干擦后奶粉接种表面上的减少比例。由于制备S. PT 30悬浮液的方法和初始水平不同，SS表面到纸巾和奶粉的对数转移系数与Daeschel等人（2025）报告的数据不同。因此，这两项研究的对数转移系数不适用于

结论

这种建模方法展示了定量模拟在评估多种交叉污染和干洗情景下奶粉污染风险方面的实用性。法向力、初始污染水平和接种方法显著影响S. PT 30的对数转移系数（p < 0.05）。

情景1展示了表面破损后的污染情况。情景2-5说明了从表面、清洁工具和受污染奶粉的转移过程

CRediT作者贡献声明

马金城：撰写——原始草稿、可视化、软件、方法论、调查、正式分析、数据管理。唐英文：调查、数据管理。王少金：撰写——审阅与编辑、资源提供。拜伦·D·查维斯：撰写——审阅与编辑、正式分析。陈龙：撰写——审阅与编辑、监督、资源提供、项目管理、资金获取、概念化

未发表的参考文献

Hayman等人，2020

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。

致谢

关键研发计划（2024NC-YBXM-194）、中国陕西省的研究计划（QCYRCXM-2023-061）以及西北农林科技大学（Z1090325035）对这项研究的资助。