单核细胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes)是一种普遍存在的革兰氏阳性食源性病原体,在包括生肉、乳制品、蔬菜和海鲜在内的多种食品中广泛检测到。尽管适当的烹饪可以有效灭活肉类产品中的单核细胞增生李斯特菌,但污染可能发生在食品供应链的多个环节,如切片、包装、储存和零售环节。这些后处理过程中的污染途径导致了单核细胞增生李斯特菌在即食(RTE)产品中的持续存在(CDC, 2013; Townsend et al., 2021)。RTE食品,包括熟食肉、香肠、肉酱、烟熏海鲜和软奶酪,特别容易受到攻击,因为它们通常在食用前不需要进一步烹饪,从而省去了额外的病原体灭活步骤(EFSA, 2022; USDA-FSIS, 2003)。
尽管有严格的监管措施,包括美国对RTE食品中单核细胞增生李斯特菌的零容忍政策,但由于该病原体能够在冷藏温度下存活和生长,它仍然是一个主要的健康问题。这导致了每年约1600例住院病例和260例死亡,住院率超过90%(CDC, 2024)。这些影响凸显了在整个食品生产和供应链中采取稳健控制策略和全面预防措施的紧迫性。
挑战研究被广泛认为是评估实际食品系统中食源性病原体行为的参考方法。这些研究涉及故意将病原体接种到食品中,以在定义的条件下评估微生物的生长、存活或抑制情况,从而支持保质期的确定和法规遵守(Augustin et al., 2005)。然而,这些研究耗时、成本高昂且资源密集,尤其是在需要评估多种配方、防腐剂或储存条件时。因此,预测微生物学作为一种替代方法受到了越来越多的关注。
预测模型利用实验数据能够在不同的环境和成分条件下模拟微生物行为,并逐渐被整合到食品安全管理系统和风险评估框架中(EC 2073/2005; Pujol et al., 2012)。许多现有的单核细胞增生李斯特菌模型使用肉汤培养基进行开发,这种培养基提供了营养丰富且结构限制最小的理想化生长条件(Gowda et al., 2024)。然而,当应用于实际食品基质时,这些模型经常高估微生物生长,因为它们未能考虑脂肪含量、pH缓冲能力、水分活性、微观结构和背景微生物群等基质特异性因素(Nyhan et al., 2018)。最近的研究强调,用于食品安全应用的预测模型应使用来自实际食品系统的数据进行开发和验证,特别是在存在多种环境压力或抗菌因素的情况下(de Boer et al., 2025)。
在这种情况下,准确地表示早期滞后阶段对于产生现实的病原体行为估计至关重要。这个阶段代表了细菌细胞适应新环境条件的一个时期,在此期间,细菌通过改变代谢、修复亚致死损伤和重组细胞功能来为指数生长做准备。在RTE肉类产品中,这一适应期受到储存条件和配方因素的强烈影响。冷藏储存温度通常在0到8°C之间,已知可以延长单核细胞增生李斯特菌的滞后阶段,通过减缓酶活性和延迟细胞适应。此外,常用的抗菌成分,如有机酸及其盐类(包括乙酸、乳酸和丙酸),通过破坏膜完整性、细胞内pH平衡和代谢过程进一步延长了滞后时间。尽管有这些抑制作用,但由于先前的应力暴露、细胞的生理状态以及食品基质的复杂物理化学性质,RTE肉类中的滞后时间仍然变化很大。
de Boer等人(2025)的最新研究指出,许多现有预测模型未能充分表示滞后阶段的变异性,尤其是在应用于复杂食品基质和多种应力条件下的模型中。他们强调,未能充分描述滞后行为可能导致风险估计偏差,尤其是在典型的冷藏和富含防腐剂的RTE肉类条件下。这一问题更加严重,因为滞后时间往往被视为次要参数,而不是与生长速率一起明确建模和评估。因此,在预测微生物学中,与单核细胞增生李斯特菌的滞后和生长阶段的稳健、特定于食品基质的表征方面仍然存在重大差距。
因此,本研究的目的是开发和验证一个综合的预测建模框架,描述RTE肉类产品中单核细胞增生李斯特菌的滞后和生长阶段。遵循了以下目标:
a)根据已发表文献中汇编的牛肉、猪肉和禽类基RTE食品的生长数据开发主要生长速率模型。
b)使用两种主要模型(带有延迟的逻辑模型和Baranyi模型)开发、验证并比较特定于肉类的模型和结合所有肉类和禽类的模型。
c)使用两种生理状态方法估计和预测滞后阶段持续时间。