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蔗汁中UPEC污染的微生物暴露评估及风险控制策略研究，通过采集台湾120份鲜榨果汁样本，发现甘蔗汁UPEC检出率达30%，运用蒙特卡洛模拟量化暴露风险（1.5%），揭示储存温度为核心影响因素，干预措施可降低97%-44%风险。
刘彦高|张庆文|陈立文|卢宽宏
台湾国立大学公共卫生学院环境与职业健康科学研究所，台北100
摘要
新鲜制备的果汁通常未经热处理就直接饮用，这使它们容易受到微生物污染。尿路感染（UTIs）的主要致病菌——尿致病性大肠杆菌（UPEC）已成为一种显著的食源性病原体。尽管UPEC传统上与禽肉和肉类产品相关，但最近的证据表明它也存在于新鲜农产品中。本研究首次对台湾销售的蔗汁中的UPEC进行了定量微生物暴露评估（QMEA），旨在评估消费者的暴露情况并确定可行的缓解策略。共收集了120份来自台湾各地手工摇制饮料店、露天市场和路边摊贩的新鲜果汁样本。通过平板计数法对大肠杆菌进行了计数，而UPEC菌株则通过针对UPEC特异性基因（c3509、c3686和chuA）的聚合酶链反应（PCR）进行鉴定。通过蒙特卡洛模拟（10,000次迭代）来估计暴露超过UPEC阈值（每份10^5–10^8 CFU/mL）的概率，其中考虑了关键参数，如UPEC的流行率和浓度、从零售到餐桌的细菌生长过程、时间-温度条件以及来自全国膳食摄入数据库的消费量。在各种果汁中，蔗汁的UPEC流行率最高（30%，9/30份样本），估计摄入高浓度UPEC（≥ 8 log CFU/份）的概率为1.5%。敏感性分析表明，零售过程中的储存温度是影响暴露结果的最重要因素。模拟干预方案显示，将零售展示时间限制在4小时或7小时分别可将暴露风险降低97%和44%。本研究为评估未经巴氏杀菌的果汁中的UPEC污染提供了一个新的风险评估框架，并提供了基于科学证据的改进处理和储存实践建议，以减少暴露风险。这些发现突显了加强台湾蔗汁及类似即饮产品食品安全控制的公共卫生重要性。
引言
近年来，全球对新鲜制备的果汁需求显著增加，尤其是那些偏好最少加工饮料的健康意识较强的消费者（Lima Tribst等人，2009年；Rajauria和Tiwari，2018年）。新鲜制备的果汁通常直接从生水果中提取或压榨而成，未经过巴氏杀菌处理，在从农场到餐桌的整个过程中容易受到微生物污染（Lima Tribst等人，2009年；Thomas等人，2024年）。其中，蔗汁因其诱人的甜味、清爽的口感和营养成分而在热带地区广泛消费（Kaavya等人，2019年）。然而，其物理化学特性，如低酸度（pH 5.0–5.5）和高水分活度（>0.99），为微生物生长提供了有利环境（Panigrahi等人，2021年）。根据Chong等人（2017年）的先前研究，蔗汁可能在机械压榨、过滤、加冰以及与不洁器具表面或处理不当的蔗茎接触过程中受到污染。这些步骤中的任何环节卫生条件不足都可能导致微生物交叉污染，从而增加食源性疾病的风险。如果冷藏和卫生措施不严格，这些挑战会进一步加剧。
一种新的食源性病原体是尿致病性大肠杆菌（UPEC），它是肠外致病性大肠杆菌（ExPEC）的主要类型。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）。多项研究表明，从肉类和禽肉产品以及即食（RTE）食品中分离出的大肠杆菌与从UTI患者临床分离出的大肠杆菌菌株无法区分。这种相似性通过全基因组测序和遗传学检测对其毒力谱、谱系类型和其他分子特征进行了评估（Johnson等人，2007年；Manges，2016年；Müller等人，2016年；Yamaji等人，2018年）。此外，在黄瓜、胡萝卜、沙拉蔬菜和哈密瓜等植物性食品中也检测到了与UPEC毒力基因相关的大肠杆菌（Habib等人，2023年；Priyanka等人，2023年），这表明UPEC的食源性传播途径也可能扩展到新鲜农产品和饮料。
证据表明，UPEC越来越多地被认为是一种新兴的食源性病原体，但对其在食品中的微生物风险知之甚少。迄今为止，尚未进行任何定量微生物风险评估（QMRA）来评估食品中UPEC污染的潜在风险，特别是新鲜果汁。QMRA是一种系统方法，用于评估接触食品中的微生物危害所带来的健康影响的概率和可能性（Havelaar等人，2008年；Whiting和Buchanan，1997年）。可以使用QMRA模拟消费者接触食品中微生物污染的风险，该方法包括四个关键组成部分：（i）危害识别，（ii）危害特征描述，（iii）暴露评估，以及（iv）风险特征描述（Koutsoumanis和Aspridou，2016年）。在病原体暴露与疾病结果之间的剂量-反应关系不明确的情况下，可以使用定量微生物暴露评估（QMEA）作为替代框架。该框架能够估计人类接触病原体或危害的可能性（世界卫生组织，2021年）。
最近的QMRA和QMEA研究主要集中在新鲜农产品上，特别是导致急性食源性疾病的病原体。例如，有几项研究针对香菜和新鲜切碎的生菜上的O157:H7大肠杆菌进行了QMRA（Bozkurt等人，2021年；Horr和Pradhan，2020年；Pang等人，2017年），而Frankish等人（2024年）的研究模拟了新鲜苹果上的O157:H7大肠杆菌的QMRA。同样，Kundu等人（2018年）的研究关注了哈密瓜、香菜、青椒和黄瓜上的O157:H7大肠杆菌。迄今为止，大多数风险评估主要应用于评估与O157:H7等致病性大肠杆菌菌株相关的风险。然而，这些菌株的毒力特征、致病性和临床相关性与UPEC有显著差异（Croxen和Finlay，2010年；Koutsoumanis等人，2020年）。迄今为止，尚未进行任何风险评估来评估食品中UPEC的潜在食源风险。
因此，进行特定病原体和特定食品的风险评估对于提供可靠的风险管理模拟结果至关重要。本研究的目标是：（i）调查台湾销售的新鲜果汁中UPEC的流行率和毒力特征，并确定高风险的UPEC污染果汁；（ii）通过微生物暴露评估框架量化消费者饮用蔗汁的风险；（iii）通过敏感性分析确定影响暴露风险的最敏感输入变量；（iv）进行干预情景模拟，以评估可行干预措施的有效性。
采样
为了识别UPEC污染风险最高的新鲜果汁，共收集了120份样本，包括苹果汁、番石榴汁、蔗汁和西瓜汁（补充图S1）。这些果汁样本于2023年3月至2024年12月期间从台湾的露天市场、路边摊贩和手工摇制饮料店采集。每份果汁抽取5（±0.05）毫升，转移到含有45毫升无菌Butterfield溶液的采样袋中。
新鲜果汁的微生物和物理化学特性
在微生物采样测试中，共从台湾的露天市场、路边摊贩和手工摇制饮料店获得了120份新鲜制备的果汁（补充图S1）。这些图像展示了从各种零售商处收集的代表性果汁类型，包括夜市、露天摊位和手工摇制饮料店销售的常见饮料。果汁的物理化学特性包括pH值和总可溶性固体含量等。
结论
本QMRA首次尝试模拟饮用台湾销售的蔗汁相关的UPEC暴露风险概率。微生物采样结果显示，新鲜制备的果汁中存在UPEC，尤其是蔗汁中的UPEC流行率最高，表明饮用这种新鲜饮料可能存在潜在的健康风险。估计饮用蔗汁的整体暴露风险相对较低（每份1.5%）。
作者贡献声明
张庆文：撰写 – 审稿与编辑、监督、资源提供。陈立文：撰写 – 审稿与编辑。刘彦高：撰写 – 原稿撰写、可视化、软件使用、调查、数据分析。卢宽宏：撰写 – 审稿与编辑、监督、方法学设计、资金筹集、概念构思
未引用的参考文献
Jakobsen等人，2012年；Manges等人，2007年；Mellata，2013年；Sabaté等人，2006年。利益冲突声明
作者声明没有利益冲突。资助
本研究得到了台湾国家科学技术委员会（NSTC，项目编号113-2320-B-038-070-MY3）和教育部科技发展署（MOST，项目编号109-2314-B-002-282-MY2）以及台湾台北医科大学（TMU113-AE1-B21）的资助。利益冲突声明
作者声明没有利益冲突。
