预测微生物学的概念和预测模型的分类

摘 要:

食品微生物预测模型的建立,是通过数学方程式来描述食品中腐败菌和致病菌从原料到最终消费时微生物的增殖或死亡过程,主要研究内容是描述和预测微生物在特定条件下生长、残存和死亡情况,运用数学模型对微生物的生长情况进行定量分析,保证或监测食品生产、运输和贮藏过程中的安全性和稳定性。微生物预测模型可分为初级模型、次级模型和三级模型。

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一、预测微生物概念

20世纪80年代初,Ross等首次提出了“微生物预测技术”。1983年,由30个微生物学家组成的小组,运用计算机预测了食品的货架期,并建立了腐败菌生长的数据库,从此正式拉开了食品预测微生物的研究帷幕。

食品微生物预测模型的建立,是通过数学方程式来描述食品中腐败菌和致病菌从原料到最终消费时微生物的增殖或死亡的一个过程,其中主要研究的内容是描述和预测微生物在某种特定条件下生长、残存和死亡的情况,然后运用数学模型对食品中微生物的生长情况进行定量分析,用来保证或监测食品生产、运输和贮藏过程中安全性和稳定性。同时还可以及时的将最新获得的信息运用到模型之中。此外,预测微生物学还可以针对生产过程中的某一个生产的关键点作预测,这样就可以有效地为HACCP中的关键控制点的设立提供理论依据。

二、预测模型的分类

按照Whiting和Buchanan的分类方法,微生物预测模型可分为初级模型、次级模型和三级模型。

1、初级模型:主要描述在一定的生长环境和条件下,微生物的数量与时间变化之间的关系,常用的初级模型有线性模型Linear模型,非线性模型有Gompertz模型、Logistic模型、Richards模型和Baranyi模型等。初级模型在使用时较为简单,通常在影响因素和生长环境相对单一的情况下使用,当情况复杂时,应使用其他模型来代替。

2、次级模型:主要描述微生物生长迟滞期(λ)、比生长速率(μ)与环境因素如温度、水分活度、pH值等之间的关系,以及微生物数模型、Arrhenius模型和响应面模型。

3、三级模型:主要建立在初级模型和次级模型的基础上,将初级模型和次级模型转换为计算机程序而直接进行预测,如美国农业部开发的Pathogen Modeling Program(PMP),包括了单增李斯特菌Listeria monocytogenes)、沙门氏菌Salmonella spp.)、大肠埃希氏菌O157:H7(Escherichia coli O157:H7)、肉毒梭菌(Clostridium botulinum)、金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus)、 蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)、小肠结肠炎耶尔森氏菌(Yersinia enterocolitica)、嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)、弗氏志贺氏菌(Shigella flexneri)、产气荚膜梭菌Clostridium perfringens)等10种常见的食源性病原菌的38个预测模型,包括了温度、水分活度、pH等影响因子。

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