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本研究首次对台湾市售鲜榨蔗汁中尿路致病性大肠杆菌（UPEC）进行定量微生物暴露评估，采集120份样本发现蔗汁UPEC检出率达30%（9/30），通过蒙特卡洛模拟估算消费高风险（≥8 log CFU/份）概率为1.5%。敏感性分析表明储存温度是主要影响因素，缩短零售时间至4小时可降低97%风险，7小时降低44%。该框架为评估未灭菌果汁风险提供了新方法，建议加强蔗汁储存管理。
刘彦高 | 张清文 | 陈立文 | 陆冠宏
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在未经热处理的情况下直接饮用，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）已成为一种值得关注的食源性病原体。虽然UPEC传统上与禽肉和肉类产品相关联，但最近的证据表明它也存在于新鲜农产品中。本研究首次对台湾市场上销售的蔗汁中的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搅拌饮料店、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，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饮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变量。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建议，以通过改进的处理和储存方法来降低暴露风险。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，尤其是那些偏好低加工饮料的健康意识较强的消费者（Lima Tribst等人，2009年；Rajauria & Tiwari，2018年）。新鲜制备的果汁通常直接从新鲜水果中提取或挤压而成，未经巴氏杀菌，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、清新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甘蔗茎接触过程中受到污染。这些步骤中的任何一项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。如果零售环境不严格维护冷藏和卫生条件，这些挑战会更加严重。
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 & Johnson，2000年；Smith等人，2007年）。多项研究表明，从肉类和禽类产品以及即食（RTE）食品中分离出的大肠杆菌与从尿路感染患者临床分离出的大肠杆菌菌株无法区分（Jakobsen等人，2012年；Manges等人，2007年；Mellata，2013年）。这种相似性是通过全基因组测序和遗传学检测对其毒力谱、系统型和其他分子特征进行评估得出的（Johnson等人，2007年；Manges，2016年；Müller等人，2016年；Yamaji等人，2018年）。此外，与UPEC毒力基因相关的大肠杆菌也在植物性食品中检测到，如黄瓜、胡萝卜、沙拉蔬菜和哈密瓜（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越来越被认为是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，用于评估食品中微生物危害暴露导致的不良健康影响的概率和可能性（Havelaar等人，2008年；Whiting & Buchanan，1997年）。可以使用QMRA模拟消费者暴露于食品中微生物污染的风险，它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（K. P. Koutsoumanis & 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暴露于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 & Pradhan，2020年；Pang等人，2017年），而Frankish等人（2024年）的研究则针对新鲜苹果上的O157:H7大肠杆菌进行了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。虽然大多数风险评估都是为了评估与O157:H7等致病性大肠杆菌菌株相关的风险，但这些菌株的毒力特征、致病性和临床相关性与UPEC有很大不同（Croxen & Finlay，2010年；Koutsoumanis等人，2020年）。迄今为止，尚未有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信息至关重要。本研究的目标是：（i）调查台湾市场上销售的新鲜果汁中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）进行干预方案模拟，以评估可行干预措施的有效性。
采样
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）。这些果汁样本来自2023年3月至2024年12月期间的台湾露天市场、路边摊贩和手工搅拌饮料店。每份果汁抽取5（±0.05）毫升，并转移到含有45毫升无菌Butterfield磷酸盐缓冲液的采样袋中。
新鲜果汁的微生物和物理化学性质
在微生物采样测试中，共从台湾的露天市场、路边摊贩和手工搅拌饮料店获得了120份新鲜制备的果汁（补充图S1）。这些图片展示了从各种零售摊贩收集的代表性果汁类型，包括夜市、露天摊位和手工搅拌饮料店销售的常见饮料。果汁的物理化学性质包括pH值和总可溶性固体含量等。
结论
本QMEA是首次尝试模拟饮用台湾市场上销售的蔗汁相关的UPEC暴露风险概率。微生物采样显示，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存在潜在的健康风险。估计饮用蔗汁的总体暴露风险相对较低（每份1.5%）。
作者贡献声明
刘彦高：撰写——初稿、可视化、软件开发、调查、数据分析。张清文：撰写——审稿与编辑、监督、资源协调。陈立文：撰写——审稿与编辑。陆冠宏：撰写——审稿与编辑、监督、方法学设计、资金获取、概念构思。
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）和经济部科技发展署（MOST，项目编号109-2314-B-002-282-MY2）的资助，以及台湾台北医学大学（项目编号TMU113-AE1-B21）的支持。
