李蕾蕾，王素英

（天津商業(yè)大學(xué)生物技術(shù)與食品科學(xué)學(xué)院，天津300134）

預(yù)測微生物學(xué)有助于加快水產(chǎn)品冷鏈物流的發(fā)展

李蕾蕾，王素英*

（天津商業(yè)大學(xué)生物技術(shù)與食品科學(xué)學(xué)院，天津300134）

隨著我國經(jīng)濟(jì)和社會的快速發(fā)展，對加快發(fā)展水產(chǎn)品冷鏈物流提出了更高的要求。預(yù)測微生物學(xué)有助于水產(chǎn)品貨架期的預(yù)測、完善水產(chǎn)冷鏈物流中的標(biāo)準(zhǔn)體系，推動水產(chǎn)品冷鏈物流的標(biāo)準(zhǔn)化、信息化、一體化發(fā)展，增強(qiáng)我國水產(chǎn)品的國際競爭力。

水產(chǎn)品冷鏈物流；預(yù)測微生物學(xué)；標(biāo)準(zhǔn)化；信息化

水產(chǎn)品是我國農(nóng)產(chǎn)品的重要組成部分，其產(chǎn)量約占全球總量的40%。自2004年農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易出現(xiàn)逆差以來，水產(chǎn)品卻始終保持貿(mào)易順差，持續(xù)位居大宗農(nóng)產(chǎn)品出口首位。至2009年，我國水產(chǎn)品出口額達(dá)107億美元，占農(nóng)產(chǎn)品出口總額的27%[1]。此外，水產(chǎn)品具有高蛋白、低脂肪和營養(yǎng)平衡性好等特性[2]，有利于人民生活水平的改善和國民身體素質(zhì)的提高。但是由于水產(chǎn)品生產(chǎn)地分布不集中，季節(jié)性較強(qiáng)，水產(chǎn)品上市時，短時間內(nèi)供求不平衡，會導(dǎo)致市場價格劇烈浮動，同時水產(chǎn)品極易腐敗變質(zhì)，這些條件都限制了水產(chǎn)物流規(guī)?；⑾到y(tǒng)化的發(fā)展。目前我國水產(chǎn)品流通率為23%，冷藏運(yùn)輸率僅為40%，流通腐敗率達(dá)15%，影響了水產(chǎn)品質(zhì)量，降低了水產(chǎn)業(yè)的效益和國際競爭力。

2009年國務(wù)院發(fā)布的《物流業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》明確提出“完善鮮活農(nóng)產(chǎn)品儲藏加工、運(yùn)輸和配送等冷鏈物流設(shè)施，提高鮮活農(nóng)產(chǎn)品冷藏運(yùn)輸?shù)谋壤?。為落?shí)《物流業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》，國家發(fā)改委于2010年6月制訂《農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流發(fā)展規(guī)劃》，提出了到2015年，建成一批效率高、規(guī)模大、技術(shù)新的跨區(qū)域冷鏈物流配送中心，冷鏈物流核心技術(shù)得到廣泛推廣，形成一批具有較強(qiáng)資源整合能力和國際競爭力的核心冷鏈物流企業(yè)，初步建成布局合理、設(shè)施先進(jìn)、上下游銜接、功能完善、管理規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)健全的農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流服務(wù)體系的發(fā)展目標(biāo)，以及到2015年水產(chǎn)品冷鏈流通率提高到36%以上，冷藏運(yùn)輸率提高到65%左右，流通環(huán)節(jié)腐損率降至10%以下。其中重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)要“加快推廣水產(chǎn)品冷鏈物流體系建設(shè)。積極培育長三角、珠三角和環(huán)渤海地區(qū)為重點(diǎn)的水產(chǎn)品產(chǎn)銷集中區(qū)，進(jìn)一步完善水產(chǎn)品超低溫儲藏、運(yùn)輸、包裝和加工體系，促進(jìn)遠(yuǎn)洋等高端水產(chǎn)品消費(fèi)。積極推動黃淮海、東南沿海、長江流域等水產(chǎn)品優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)到中西部大中城市的水產(chǎn)品冷鏈物流體系，提高內(nèi)陸居民水產(chǎn)品消費(fèi)量?！?/p>

水產(chǎn)品冷鏈物流是指使生鮮水產(chǎn)品從產(chǎn)地采收（或屠宰、捕撈）后，在加工、貯藏、運(yùn)輸、分銷、零售等環(huán)節(jié)始終處于適宜的低溫控制環(huán)境下，最大程度地保證水產(chǎn)品品質(zhì)和質(zhì)量安全、減少損耗、防止污染的特殊供應(yīng)鏈系統(tǒng)。食品在冷鏈物流鏈中所發(fā)生的腐敗是由于理化變化和微生物生長的結(jié)果，其中微生物的增值是多數(shù)食品腐敗的主要原因，尤其對于水分含量高，營養(yǎng)豐富的水產(chǎn)品而言，極易因微生物污染腐敗變質(zhì)。因此了解和控制水產(chǎn)品中的微生物是提高其質(zhì)量，保證安全的關(guān)鍵所在。

1 預(yù)測微生物學(xué)概述

預(yù)測微生物學(xué)（Predictive microbiology）旨在以微生物學(xué)，數(shù)學(xué)，統(tǒng)計(jì)學(xué)和應(yīng)用計(jì)算機(jī)科學(xué)為基礎(chǔ)，描述特定環(huán)境下各種微生物的行為。借此數(shù)量化預(yù)測細(xì)菌的生長、殘存、死亡情況[3]。預(yù)測微生物學(xué)的概念早在1937年由Scott創(chuàng)新性提出，即有一種創(chuàng)新的方法來主動地提高預(yù)測微生物安全和食品質(zhì)量的方法，而不是通過基礎(chǔ)瓊脂的方法進(jìn)行回顧性的評價[4]。但由于當(dāng)時的科學(xué)技術(shù)的限制，直到30年～40年以后才具有現(xiàn)實(shí)的意義。1983年一支由30名微生物學(xué)家組成的食品小組，用計(jì)算機(jī)預(yù)測了食品的貨架期，并建立了腐敗菌生長的數(shù)據(jù)庫，從此正式拉開了食品預(yù)測微生物的研究帷幕[5]。

國內(nèi)外已有大量的有關(guān)于預(yù)測微生物學(xué)的研究文獻(xiàn)，國際上每4年舉辦1次食品預(yù)測微生物國際研討會。近年來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，預(yù)測微生物學(xué)得到迅猛發(fā)展，很多國家開發(fā)了預(yù)測軟件。預(yù)測模型軟件的開發(fā)和應(yīng)用，為快速評估環(huán)境和食品組分對食品微生物生長的影響、監(jiān)測產(chǎn)品中微生物的生長動態(tài)提供了便捷的平臺，這對于對食品冷鏈物流的發(fā)展無疑是有很大的幫助。

1992年英國農(nóng)業(yè)、漁業(yè)和食品部（UKMAFF）基于數(shù)據(jù)庫和數(shù)學(xué)模型開發(fā)了食品微生物模型FM（food micromodel）。英國食品研究院（IFR）在FM基礎(chǔ)上開發(fā)了Growth Predictor。美國農(nóng)業(yè)部開發(fā)的病原菌模型程序PMP（athogen modeling program），2003年5月，英美兩國將PMP、FM和Growth Predictor整合成了一個數(shù)據(jù)庫模型——ComBase（combined database）。ComBase有大量的數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)來源，并且時刻保持更新。

另外還有很多軟件，如丹麥水產(chǎn)研究學(xué)院開發(fā)的用來預(yù)測海洋食品在恒溫或溫度波動條件下海洋食品的貨架期和特定腐敗微生物生長的SSSP（seafood spoilage and safety predictor software）軟件；法國農(nóng)業(yè)和研究局根據(jù)食品、細(xì)菌和環(huán)境特點(diǎn)，結(jié)合致病菌污染能力和流通學(xué)數(shù)據(jù)而開發(fā)的Sym’Previus軟件；加拿大開發(fā)的可用于產(chǎn)品系統(tǒng)開發(fā)和評估的微生物動態(tài)專家系統(tǒng)MKES（microbial kinetics expert system）；澳大利亞Tasmania大學(xué)開發(fā)的能進(jìn)行多環(huán)境因子分析系統(tǒng)FSP（food spoilage predictor）等[6-7]。在我國，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所開發(fā)出了可用于羅非魚品質(zhì)控制的FSLP（fish shelf life predictor）系統(tǒng)[8]。

2 預(yù)測微生物在水產(chǎn)品冷鏈物流中的作用

預(yù)測微生物學(xué)從特定產(chǎn)品出發(fā)，建立大量的微生物動力學(xué)生長模型后，通過計(jì)算機(jī)和配套軟件，無需進(jìn)行傳統(tǒng)的分析檢測就可快速地對食品的貨架期和安全性做出評估[9]，將食品腐敗的風(fēng)險降至最小，可以大大減少經(jīng)濟(jì)損失。近年來，預(yù)測微生物學(xué)在食品貨架期預(yù)測領(lǐng)域的研究屢見不鮮，研究者在探索過程中逐漸明確，該領(lǐng)域必須進(jìn)行以下3大方面的研究[10-11]：（1）水產(chǎn)品微生物及微生態(tài)研究，包括微生物的種類、數(shù)量、消長、相互作用、腐敗相關(guān)的代謝等；（2）建立合適的微生物動力學(xué)生長模型，并將環(huán)境因子對細(xì)菌消長的影響整合到其中；（3）以微生物生長數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，開發(fā)便捷的貨架期預(yù)測軟件。

2.1 有助于水產(chǎn)品貨架期的預(yù)測

水產(chǎn)食品腐敗主要表現(xiàn)在某些微生物生長和代謝生成胺、硫化物、醇、醛、酮、有機(jī)酸等，產(chǎn)生在大多數(shù)新鮮和溫和加工品中不可接受的不良?xì)馕逗彤愇禰12]。人們一般認(rèn)為不同的水產(chǎn)食品具有不同微生物生態(tài)類群，其獨(dú)特的菌相構(gòu)成取決于食品加工所使用的原料、加工參數(shù)和產(chǎn)品的貯藏條件。其中部分細(xì)菌在特定的貯藏條件下具有較強(qiáng)的忍耐力，大量增殖，在腐敗中占據(jù)主導(dǎo)地位，并產(chǎn)生腐敗代謝產(chǎn)物（臭味、異味、顏色等），被稱之為特定腐敗菌（Specific spoilage organisms，SSO）[13]。

SSO的生長與腐敗速度密切相關(guān)。SSO及其腐敗代謝產(chǎn)物可作為食品品質(zhì)指標(biāo)，更重要的是，在一個適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，通過預(yù)測SSO的生長可以準(zhǔn)確評估貨架期[14]。歐盟項(xiàng)目“魚類鮮度評定”研究發(fā)現(xiàn)，腐敗希瓦氏菌、明亮發(fā)光桿菌、熱殺索氏菌等SSO的數(shù)目與產(chǎn)品貨架期的相關(guān)性在0.90～0.99之間[15]。不同的原料、工藝、包裝、貯藏等導(dǎo)致食品微生態(tài)系統(tǒng)的不同，SSO也隨之變化，SSO生長預(yù)測模型只適合特定環(huán)境。為了準(zhǔn)確預(yù)測貨架期，必須針對不同產(chǎn)品進(jìn)行食品微生物和微生態(tài)研究。微生物生長動力學(xué)模型的建立必須以加工、流通過程中積累的微生物學(xué)知識為基礎(chǔ)。

假單胞菌、腐敗希瓦氏菌、磷發(fā)光桿菌的動態(tài)模型和預(yù)測相應(yīng)水產(chǎn)品剩余貨架期的模型已經(jīng)開發(fā)，分別被納入FSP（food spoilage predictor）和SSP（seafood spoilage predictor）的應(yīng)用軟件內(nèi)[16]，可用來預(yù)測和闡明恒溫和波動溫度對SSO的生長動態(tài)和水產(chǎn)食品剩余貨架期的影響。SSO假單胞菌的適用范圍：溫度為-1.5℃～38℃、水分活度為0.950～0.997、pH5.3～7.8；SSO為腐敗希瓦氏菌模型的適用范圍是溫度為0℃～10℃，磷發(fā)光桿菌模型的適用范圍是0℃～15℃和CO2含量0%～100%。

對新鮮和溫和加工水產(chǎn)品SSO的已有了解和完全了解，成為研究開發(fā)針對SSO的延長產(chǎn)品貨架期新技術(shù)的有力基礎(chǔ)。已有的報道可以證明采用抑制或降低SSO生長的處理和加工方法，即使不影響其他微生物群落，也會延長產(chǎn)品貨架期[17]。

2.2 有助于完善水產(chǎn)冷鏈物流中的標(biāo)準(zhǔn)體系

在特定的環(huán)境下微生物預(yù)測模型的建立，可以預(yù)測水產(chǎn)品冷鏈物流過程中可能導(dǎo)致水產(chǎn)品腐敗的有關(guān)微生物的特性，并對微生物風(fēng)險進(jìn)行定量評估[18]，有利于《農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流發(fā)展規(guī)劃》中重點(diǎn)提出的任務(wù)“制定和推廣水產(chǎn)品冷鏈物流操作規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，建立以HACCP為基礎(chǔ)的全程質(zhì)量控制體系，積極推行質(zhì)量安全認(rèn)證和市場準(zhǔn)入制度”的完成。

HACCP系統(tǒng)是以進(jìn)行危害分析（HA）和關(guān)鍵控制點(diǎn)（CCP）為兩大監(jiān)督支柱的食品衛(wèi)生質(zhì)量管理體系，將食品質(zhì)量管理的重點(diǎn)從依靠最終產(chǎn)品檢驗(yàn)為主要基礎(chǔ)的控制觀念，轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)環(huán)境下鑒別并控制潛在危害的預(yù)防性方法。它有7個基本環(huán)節(jié)，即危害分析與預(yù)防措施、確定關(guān)鍵控制點(diǎn)、建立關(guān)鍵限值、監(jiān)控、糾偏、審核驗(yàn)證、記錄保持。HACCP不是零風(fēng)險體系，而是建立在良好操作規(guī)范（GMP）以及衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)范（SSOP）基礎(chǔ)之上以預(yù)防為主的食品安全控制體系，最大限度地消除（減少）食源性疾病，從預(yù)防的角度來控制生產(chǎn)環(huán)節(jié)中潛在的危害，從而全方位地確保食品的安全性，將安全危害減低到可接受水平。

HACCP系統(tǒng)主要強(qiáng)調(diào)3種危害：微生物、物理和化學(xué)性質(zhì)的危害，其中微生物危害最為嚴(yán)重，也最易發(fā)生[19]。這恰恰又是影響水產(chǎn)品安全性的要害所在。預(yù)測微生物學(xué)是通過對食品在特定條件（pH、Aw、溫度、包裝形式等）下各種微生物生長、殘存、死亡信息的積累，以及對各種阻礙因子的敏感程度的研究，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)分析，編制各種細(xì)菌在不同條件下生長繁殖的程序[20]。水產(chǎn)冷鏈物流過程中，我們通過了解水產(chǎn)品成分，加工、貯藏、運(yùn)輸以及銷售條件，預(yù)測將要成為的優(yōu)勢微生物，從而可以增強(qiáng)對這一種或這一類微生物的阻礙因子，延長保存期，對食品的安全危害進(jìn)行控制。我們通過預(yù)測微生物學(xué)知識確定哪些因素是影響和控制微生物的關(guān)鍵因素（危害分析），對這些關(guān)鍵因素進(jìn)行控制（預(yù)防措施），確定臨界控制點(diǎn)，這些正是HACCP的內(nèi)容。

預(yù)測微生物學(xué)的研究與利用，對于冷鏈物流標(biāo)準(zhǔn)體系的健全，以及符合國際規(guī)范的質(zhì)量安全認(rèn)證制度和市場準(zhǔn)入制度如HACCP等的建立，都有積極推動的作用，勢必能夠加快水產(chǎn)品冷鏈物流的發(fā)展，提高水產(chǎn)品質(zhì)量，使得我國水產(chǎn)品更順利出口的歐美等國際市場。

2.3 有助于推動水產(chǎn)品冷鏈物流的信息化

預(yù)測微生物學(xué)積累食品中微生物消長的數(shù)量化信息，預(yù)測模型數(shù)據(jù)庫的建立和不斷擴(kuò)大更新，有助于推動水產(chǎn)品冷鏈物流的信息化建設(shè)，增強(qiáng)冷鏈物流中水產(chǎn)品質(zhì)量的可預(yù)測性和可控性。在《農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流發(fā)展規(guī)劃》中指出“鼓勵市場信息、客戶服務(wù)、庫存控制和倉儲管理、運(yùn)輸管理和交易管理等應(yīng)用系統(tǒng)軟件開發(fā)，健全冷鏈物流作業(yè)的信息收集、處理和發(fā)布系統(tǒng)，全面提升冷鏈物流業(yè)務(wù)管理的信息化水平。”

水產(chǎn)品冷鏈物流的信息化，建立水產(chǎn)品冷鏈物流公共信息平臺，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和信息共享，優(yōu)化配置冷鏈物流資源，不僅可以有效實(shí)現(xiàn)冷鏈物流全程溫度監(jiān)控和低溫食品從源頭到終端的安全信息追溯，提高企業(yè)經(jīng)營管理的效率，而且能夠增強(qiáng)水產(chǎn)集團(tuán)的競爭力，為消費(fèi)者提供食品安全保障[21]。

水產(chǎn)品冷鏈物流的信息化的實(shí)現(xiàn)，一方面要求水產(chǎn)品企業(yè)建立水產(chǎn)品生產(chǎn)、經(jīng)營記錄檔案登記制度，記錄生產(chǎn)者以及基地環(huán)境、投入品的使用、管理、加工、包裝等信息[22]。對于水產(chǎn)品來說微生物是導(dǎo)致其腐敗最主要因素，所以微生物的消長信息在水產(chǎn)品冷鏈物流的各環(huán)節(jié)的全程管理中是至關(guān)重要的。預(yù)測微生物學(xué)借助ComBase等數(shù)據(jù)庫模型，可以數(shù)量化預(yù)測在特定條件下細(xì)菌的生長、殘存、死亡情況，水產(chǎn)企業(yè)通過預(yù)測模型數(shù)據(jù)庫搜集與獲取信息，根據(jù)特定腐敗菌的確定，在物流鏈中有目的地對其進(jìn)行控制，做出合理及時的應(yīng)對措施，能夠有效地降低腐損率，提高水產(chǎn)品質(zhì)量，保證其衛(wèi)生安全。預(yù)測微生物學(xué)的應(yīng)用，有助于對冷鏈物流中的信息的收集和處理，以及冷鏈物流效率的提高，從而提升其信息化水平。

另一方面，水產(chǎn)品冷鏈物流的信息化的最終目的，是將傳統(tǒng)冷鏈物流行業(yè)與電子商務(wù)模式進(jìn)行有效結(jié)合，將實(shí)體物流轉(zhuǎn)化為虛擬物流，將現(xiàn)代物流轉(zhuǎn)化為智能物流[23]。然而，由于水產(chǎn)品的特殊性，水產(chǎn)品物流的電子商務(wù)應(yīng)用必須首先解決這樣一個難題：水產(chǎn)品的分級與評估。然而傳統(tǒng)的水產(chǎn)品品質(zhì)主要指標(biāo)鮮度、活力等很難量化，尤其是鮮活水產(chǎn)品更是如此。因此建議將傳統(tǒng)水產(chǎn)品交易中，通過“手摸，眼看，鼻聞”評估與把握水產(chǎn)品質(zhì)量的方法，與水產(chǎn)品在冷鏈物流中包括細(xì)菌總數(shù)，細(xì)菌菌相分析與SSO相結(jié)合進(jìn)行分析研究，從微生物的角度對水產(chǎn)品進(jìn)行品質(zhì)進(jìn)行分級與評估，將感官判斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行量化，用文字、數(shù)字或圖像描述出來，從而形成一套業(yè)內(nèi)公認(rèn)的理化指標(biāo)和評估標(biāo)準(zhǔn)，那么這將是電子商務(wù)在水產(chǎn)品冷鏈物流應(yīng)用的重大突破。

3 結(jié)語

預(yù)測微生物學(xué)的研究，有助于水產(chǎn)品在冷鏈物流中貨架期的預(yù)測，完善冷鏈物流的法律法規(guī)體系，制定與國際接軌的操作規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從而加快推動水產(chǎn)品冷鏈物流標(biāo)準(zhǔn)化，系統(tǒng)化，一體化發(fā)展，提高水產(chǎn)品質(zhì)量，突破貿(mào)易壁壘，增強(qiáng)我國水產(chǎn)業(yè)的國際競爭力。

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Predictive Microbiology Helps to Accelerate the Development of Aquatic Products Cold-chain Logistics

LI Lei-lei，WANG Su-ying*
（College of Biotechnology and Food Science，Tianjin University of Commerce，Tianjin 300134，China）

With the rapid development of our economy and society，higher request is put forward to accelerate the development of aquatic products cold-chain logistics.Predictive microbiology helps to predict the shelf-life of aquatic products，improve the standards of aquatic products cold chain logistics system，and promote the development of aquatic products cold chain logistics to standardization，informationization，and integration. Then international competitiveness of China's aquatic products can be enhanced.

aquatic products cold-chain logistics；predictive microbiology；standardization；informationization

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.06.035

2013-09-25

天津市應(yīng)用基礎(chǔ)與前沿技術(shù)研究計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目（11JCZDJC17800）；國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2012BAD37B06-07）

李蕾蕾（1987—），女（漢），碩士研究生，研究方向：食品微生物。

*通信作者：王素英，教授，主要研究方向：食品微生物及微生物分類。