市售海藻及海藻产品的微生物与重金属分析

《Journal of Food Protection》：Microbial and heavy metal analyses of commercially available sea moss and sea moss products

　　

摘要：海藻作为一种功能性食品日益流行，然而关于市售产品的微生物质量、理化特性及重金属浓度的信息仍然有限。本研究评估了从美国主要在线零售商购买的66种海藻产品，包括53种干海藻和13种海藻凝胶。干海藻的水活度范围为0.33～0.76（0.59±0.11），凝胶的水活度范围为0.74～1.00（0.98±0.07）。海藻凝胶的pH（2.71～7.05）和°Brix（0.80～46.10）表现出显著变异性。干海藻和凝胶中的平均总平板计数分别为4.30和3.92 log CFU/g，而平均酵母和霉菌计数分别为3.23和3.60 log CFU/g。两种产品类型中均检出推定芽孢杆菌属（Bacillus）和葡萄球菌属（Staphylococcus），而推定埃希氏菌属（Escherichia）、沙门氏菌属（Salmonella）、李斯特菌属（Listeria）和弧菌属（Vibrio）检出较少。对分离株的分子鉴定确定了Bhargavaea、Exiguobacterium、Staphylococcus、Salmonella、Cronobacter、Bacillus和Escherichia属；在可获得可解释序列结果的分离株中未鉴定出Listeria和Vibrio属。干海藻中检出砷、钴和汞，而凝胶中砷和钴低于检测限，汞仅以痕量浓度检出。市售海藻产品在微生物和理化特性方面的显著变异性凸显了开展进一步研究和制定循证指导以支持适当加工、储存和处理实践的必要性。

市售海藻及海藻产品的微生物与重金属分析：研究解读

一、研究背景与问题

海藻作为一种功能性食品近年来在全球市场迅速走红，其被宣传为富含维生素、矿物质、膳食纤维、蛋白质和多酚类化合物，并被认为具有抗氧化、抗炎等潜在健康功效。然而，随着消费量增加，食品安全问题逐渐浮现。2020年美国罗德岛州卫生部门曾发布警告，要求消费者避免食用某营养中心生产的含有海藻的果汁、冰沙和凝胶产品，原因是缺乏监管和pH控制记录；2022年密歇根州农业与农村发展部也因生产设施存在加工、储存及控制缺陷，可能允许肉毒梭状芽孢杆菌（Clostridium botulinum）存活和生长，而召回海藻柠檬水和凝胶产品。尽管存在这些安全隐患，市售海藻产品的微生物质量、重金属污染状况及理化特性仍然缺乏系统研究，也尚无针对性的监管标准。海洋藻类容易从环境中吸收砷、镉、铅、汞等重金属，且海藻常以生鲜或最低限度加工形式食用，因此有必要对其安全性进行全面评估。本研究旨在填补这一知识空白，具体目标为：1）评估市售干海藻和海藻凝胶的微生物质量与安全性；2）评估这些产品中的重金属浓度。

二、研究设计与主要方法

研究人员从美国主要在线零售商购买了66份海藻产品，包括53份干海藻和13份海藻凝胶，并根据产品标签记录颜色和原产国。理化分析使用数字水活度仪测定水活度（water activity, Aw），使用pH计测定pH，使用便携式数字折射仪测定总可溶性固形物含量（以°Brix表示），并使用真空压力表测定凝胶的真空度。微生物分析方面，样品经无菌均质后，测定总平板计数（Total Plate Count, TPC）和酵母霉菌计数（Yeast and Mold, YM）；针对推定病原菌（葡萄球菌属、芽孢杆菌属、埃希氏菌属、沙门氏菌属、李斯特菌属和弧菌属），采用选择性培养基培养和增菌，并在CHROMagar?显色培养基上二次确认。对阳性分离株提取DNA，扩增16S rRNA基因（芽孢杆菌属分离株另扩增rpoB基因），经Sanger测序后通过NCBI BLAST进行分子鉴定。重金属分析由缅因大学分析实验室完成：干样经微波消解（SW-846 Method 3051A），砷采用电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）定量，镉、钴、铅、锌采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）分析，汞采用热分解-汞齐化-原子吸收分光光度法（Method 7473）测定。统计分析采用描述性统计和单因素方差分析（ANOVA），p<0.05为显著性阈值。

三、研究结果

（1）产品颜色与原产国特征
在干海藻中，金色占比最高（58.49%），其次为紫色（26.42%）、绿色（5.66%）、蓝色和红色（各1.89%）。原产国最常标注为圣卢西亚（47.17%），其他包括越南、坦桑尼亚、特立尼达和多巴哥、牙买加、斯里兰卡等。所有购买的凝胶产品均为金色，美国是最常标注的原产国（38.46%），但多数凝胶标签未披露原产国（53.85%）。

（2）理化特性
干海藻的Aw范围为0.33～0.76（均值0.59±0.11），凝胶的Aw显著更高，范围为0.74～1.00（均值0.98±0.07）。凝胶的pH范围为2.71～7.05，°Brix范围为0.80～46.10，真空度范围为2.5～17 inHg（均值8.2±5.57）。结果显示凝胶产品配方差异极大，部分样品pH高于4.60且Aw较高，在还原氧条件下需考虑肉毒梭菌控制风险。

（3）海藻凝胶制备工艺总结
在53份干海藻产品中，38份附带了制备海藻凝胶的说明。常见步骤包括：清洗干海藻以去除可见杂质，在水中浸泡至少4小时（部分建议室温过夜），再次冲洗，然后加水搅拌至所需稠度。部分食谱添加水果、蔬菜、甜味剂、果汁或牛奶以改善风味，也常添加柑橘汁（青柠或柠檬）。标签显示凝胶可在室温、冷藏或冷冻条件下储存。

（4）微生物计数与鉴定
干海藻的TPC均值为4.30 log CFU/g（范围2.18～6.46），YM均值为3.23 log CFU/g（范围<1.00～6.56）；凝胶的TPC均值为3.92 log CFU/g（范围<1.00～6.26），YM均值为3.60 log CFU/g（范围<1.00～5.64）。ANOVA显示干海藻的微生物载量显著高于凝胶（TPC p=0.0022；YM p=0.03）。所有样品至少对一种目标菌属呈阳性。干海藻中芽孢杆菌属检出率最高（96.23%），其次为葡萄球菌属（77.36%）、弧菌属（42.31%）、沙门氏菌属（22.64%）、埃希氏菌属（9.43%）和李斯特菌属（18.87%）；凝胶中葡萄球菌属检出率100%，芽孢杆菌属92.31%。分子鉴定得到20个可靠序列，分别属于Bhargavaea属、Exiguobacterium属、Staphylococcus属、Salmonella属、Cronobacter属、Bacillus属和Escherichia属，但未在可解释序列中鉴定出李斯特菌属和弧菌属。

（5）重金属分析
所有样品中镉（Cd）和铅（Pb）均低于检测限（<2.00 mg/kg干重）。干海藻中砷（As）的平均浓度为6.76±3.30 mg/kg干重（最高18.78 mg/kg），钴（Co）平均为4.26±1.65 mg/kg干重，汞（Hg）平均为0.007±0.004 mg/kg干重。凝胶中砷和钴均低于检测限，汞仅以痕量检出（平均0.00057 mg/kg干重）。产品类型对砷和汞浓度有极显著影响（p<0.0001），干海藻明显高于凝胶。原产国对汞（p=0.0090）、铅（p=0.0020）和钴（p<0.0001）的浓度有显著影响，但对砷无显著影响（p=0.1706）。

四、讨论与结论

讨论部分指出，干海藻的Aw较低，能限制微生物生长但无法杀灭耐旱霉菌和耐渗酵母；凝胶的高Aw和pH变异性提示需要针对具体产品进行加工与储存设计。微生物结果中，部分凝胶TPC超过5 log CFU/g，该阈值在部分即食食品中被视为微生物质量不合格。培养法与分子鉴定的不一致表明，选择性培养基上的推定阳性结果必须经确认试验验证。重金属方面，干海藻中砷的平均浓度低于某些可食用海藻的报道值，汞浓度也低于法国对食用海藻的推荐限值（0.10 mg/kg干重）。研究局限性包括：产品真实性和地理来源无法独立验证，加工历史未知，凝胶样本量较小，且仅对部分分离株进行了分子鉴定。

结论：本研究为市售干海藻和海藻凝胶的微生物质量、理化特性和重金属浓度提供了基线信息。产品间存在显著变异性，尤其是海藻凝胶的理化特性，强调需要针对具体产品确定加工、储存和货架期。从培养法和分子鉴定中检出了与食源性危害相关的推定菌属，但两者结果不完全一致，凸显了适当确认试验的重要性。重金属检出浓度各异，但缺乏海藻特异性标准及消费信息限制了结果解读。这些发现为海藻生产者和消费者制定循证指导奠定了基础。随着商业化海藻市场持续发展，进一步的研究、标准化检测方法以及明确的加工和处理指导对于支持海藻产品的安全生产至关重要。