《Food Control》：Comparative study on cold plasma technologies for mold inactivation and quality retention in white grapes
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蔗汁中UPEC污染的微生物暴露評估及風險控制策略研究，通過采集臺灣120份鮮榨果汁樣本，發現甘蔗汁UPEC檢出率達30%，運用蒙特卡洛模擬量化暴露風險（1.5%），揭示儲存溫度為核心影響因素，干預措施可降低97%-44%風險。
劉彥高|張慶文|陳立文|盧寬宏
臺灣國立大學公共衛生學院環境與職業健康科學研究所，臺北100
摘要
新鮮制備的果汁通常未經熱處理就直接飲用，這使它們容易受到微生物污染。尿路感染（UTIs）的主要致病菌——尿致病性大腸桿菌（UPEC）已成為一種顯著的食源性病原體。盡管UPEC傳統上與禽肉和肉類產品相關，但最近的證據表明它也存在于新鮮農產品中。本研究首次對臺灣銷售的蔗汁中的UPEC進行了定量微生物暴露評估（QMEA），旨在評估消費者的暴露情況并確定可行的緩解策略。共收集了120份來自臺灣各地手工搖制飲料店、露天市場和路邊攤販的新鮮果汁樣本。通過平板計數法對大腸桿菌進行了計數，而UPEC菌株則通過針對UPEC特異性基因（c3509、c3686和chuA）的聚合酶鏈反應（PCR）進行鑒定。通過蒙特卡洛模擬（10,000次迭代）來估計暴露超過UPEC閾值（每份10^5–10^8 CFU/mL）的概率，其中考慮了關鍵參數，如UPEC的流行率和濃度、從零售到餐桌的細菌生長過程、時間-溫度條件以及來自全國膳食攝入數據庫的消費量。在各種果汁中，蔗汁的UPEC流行率最高（30%，9/30份樣本），估計攝入高濃度UPEC（≥ 8 log CFU/份）的概率為1.5%。敏感性分析表明，零售過程中的儲存溫度是影響暴露結果的最重要因素。模擬干預方案顯示，將零售展示時間限制在4小時或7小時分別可將暴露風險降低97%和44%。本研究為評估未經巴氏殺菌的果汁中的UPEC污染提供了一個新的風險評估框架，并提供了基于科學證據的改進處理和儲存實踐建議，以減少暴露風險。這些發現突顯了加強臺灣蔗汁及類似即飲產品食品安全控制的公共衛生重要性。
引言
近年來，全球對新鮮制備的果汁需求顯著增加，尤其是那些偏好最少加工飲料的健康意識較強的消費者（Lima Tribst等人，2009年；Rajauria和Tiwari，2018年）。新鮮制備的果汁通常直接從生水果中提取或壓榨而成，未經過巴氏殺菌處理，在從農場到餐桌的整個過程中容易受到微生物污染（Lima Tribst等人，2009年；Thomas等人，2024年）。其中，蔗汁因其誘人的甜味、清爽的口感和營養成分而在熱帶地區廣泛消費（Kaavya等人，2019年）。然而，其物理化學特性，如低酸度（pH 5.0–5.5）和高水分活度（>0.99），為微生物生長提供了有利環境（Panigrahi等人，2021年）。根據Chong等人（2017年）的先前研究，蔗汁可能在機械壓榨、過濾、加冰以及與不潔器具表面或處理不當的蔗莖接觸過程中受到污染。這些步驟中的任何環節衛生條件不足都可能導致微生物交叉污染，從而增加食源性疾病的風險。如果冷藏和衛生措施不嚴格，這些挑戰會進一步加劇。
一種新的食源性病原體是尿致病性大腸桿菌（UPEC），它是腸外致病性大腸桿菌（ExPEC）的主要類型。UPEC占尿路感染（UTIs）的65%–75%（Mancuso等人，2023年；Russo和Johnson，2000年；Smith等人，2007年）。多項研究表明，從肉類和禽肉產品以及即食（RTE）食品中分離出的大腸桿菌與從UTI患者臨床分離出的大腸桿菌菌株無法區分。這種相似性通過全基因組測序和遺傳學檢測對其毒力譜、譜系類型和其他分子特征進行了評估（Johnson等人，2007年；Manges，2016年；Müller等人，2016年；Yamaji等人，2018年）。此外，在黃瓜、胡蘿卜、沙拉蔬菜和哈密瓜等植物性食品中也檢測到了與UPEC毒力基因相關的大腸桿菌（Habib等人，2023年；Priyanka等人，2023年），這表明UPEC的食源性傳播途徑也可能擴展到新鮮農產品和飲料。
證據表明，UPEC越來越多地被認為是一種新興的食源性病原體，但對其在食品中的微生物風險知之甚少。迄今為止，尚未進行任何定量微生物風險評估（QMRA）來評估食品中UPEC污染的潛在風險，特別是新鮮果汁。QMRA是一種系統方法，用于評估接觸食品中的微生物危害所帶來的健康影響的概率和可能性（Havelaar等人，2008年；Whiting和Buchanan，1997年）。可以使用QMRA模擬消費者接觸食品中微生物污染的風險，該方法包括四個關鍵組成部分：（i）危害識別，（ii）危害特征描述，（iii）暴露評估，以及（iv）風險特征描述（Koutsoumanis和Aspridou，2016年）。在病原體暴露與疾病結果之間的劑量-反應關系不明確的情況下，可以使用定量微生物暴露評估（QMEA）作為替代框架。該框架能夠估計人類接觸病原體或危害的可能性（世界衛生組織，2021年）。
最近的QMRA和QMEA研究主要集中在新鮮農產品上，特別是導致急性食源性疾病的病原體。例如，有幾項研究針對香菜和新鮮切碎的生菜上的O157:H7大腸桿菌進行了QMRA（Bozkurt等人，2021年；Horr和Pradhan，2020年；Pang等人，2017年），而Frankish等人（2024年）的研究模擬了新鮮蘋果上的O157:H7大腸桿菌的QMRA。同樣，Kundu等人（2018年）的研究關注了哈密瓜、香菜、青椒和黃瓜上的O157:H7大腸桿菌。迄今為止，大多數風險評估主要應用于評估與O157:H7等致病性大腸桿菌菌株相關的風險。然而，這些菌株的毒力特征、致病性和臨床相關性與UPEC有顯著差異（Croxen和Finlay，2010年；Koutsoumanis等人，2020年）。迄今為止，尚未進行任何風險評估來評估食品中UPEC的潛在食源風險。
因此，進行特定病原體和特定食品的風險評估對于提供可靠的風險管理模擬結果至關重要。本研究的目標是：（i）調查臺灣銷售的新鮮果汁中UPEC的流行率和毒力特征，并確定高風險的UPEC污染果汁；（ii）通過微生物暴露評估框架量化消費者飲用蔗汁的風險；（iii）通過敏感性分析確定影響暴露風險的最敏感輸入變量；（iv）進行干預情景模擬，以評估可行干預措施的有效性。
采樣
為了識別UPEC污染風險最高的新鮮果汁，共收集了120份樣本，包括蘋果汁、番石榴汁、蔗汁和西瓜汁（補充圖S1）。這些果汁樣本于2023年3月至2024年12月期間從臺灣的露天市場、路邊攤販和手工搖制飲料店采集。每份果汁抽取5（±0.05）毫升，轉移到含有45毫升無菌Butterfield溶液的采樣袋中。
新鮮果汁的微生物和物理化學特性
在微生物采樣測試中，共從臺灣的露天市場、路邊攤販和手工搖制飲料店獲得了120份新鮮制備的果汁（補充圖S1）。這些圖像展示了從各種零售商處收集的代表性果汁類型，包括夜市、露天攤位和手工搖制飲料店銷售的常見飲料。果汁的物理化學特性包括pH值和總可溶性固體含量等。
結論
本QMRA首次嘗試模擬飲用臺灣銷售的蔗汁相關的UPEC暴露風險概率。微生物采樣結果顯示，新鮮制備的果汁中存在UPEC，尤其是蔗汁中的UPEC流行率最高，表明飲用這種新鮮飲料可能存在潛在的健康風險。估計飲用蔗汁的整體暴露風險相對較低（每份1.5%）。
作者貢獻聲明
張慶文：撰寫 – 審稿與編輯、監督、資源提供。陳立文：撰寫 – 審稿與編輯。劉彥高：撰寫 – 原稿撰寫、可視化、軟件使用、調查、數據分析。盧寬宏：撰寫 – 審稿與編輯、監督、方法學設計、資金籌集、概念構思
未引用的參考文獻
Jakobsen等人，2012年；Manges等人，2007年；Mellata，2013年；Sabaté等人，2006年。利益沖突聲明
作者聲明沒有利益沖突。資助
本研究得到了臺灣國家科學技術委員會（NSTC，項目編號113-2320-B-038-070-MY3）和教育部科技發展署（MOST，項目編號109-2314-B-002-282-MY2）以及臺灣臺北醫科大學（TMU113-AE1-B21）的資助。利益沖突聲明
作者聲明沒有利益沖突。
