“食品质量与安全控制”案例教学——以美国巴旦木沙门氏菌污染及产业应对为例

王文彬，王灵昭，盘赛昆

（江苏海洋大学食品科学与工程学院，江苏连云港 222005）

0 引言

“食品质量与安全控制”是食品科学与工程专业必修课程，涉及食品安全因素、质量管理标准和体系、食品安全控制措施，对学生掌握食品工程知识，理解工程师职责及工程能力培养起到重要的支撑作用。然而，传统教学方法多以知识讲授为主，分章节介绍基本概念、影响食品安全的因素、标准及法规、安全管理体系的相关知识，具有系统性的优点，但从教学效果来看较为空洞，学生兴趣不高，学习记忆性强，不利于学生的能力培养。因此，亟需新的教学方法改变教师一言堂的现状，提高学生学习兴趣。

案例教学最早由兰德尔在哈佛大学法学教育中展开，随后逐渐应用到其医学、商学的教学过程中，并逐渐推广到全世界，时至今日仍是哈佛大学的特色教学模式。近年来，案例教学在食品科学与工程专业相关教学过程已有应用，其主要优势是可以提高学生学习兴趣，注重讨论、交流，较好地促进独立思考、分析和解决问题的能力[1]。但是，“食品质量与安全控制”课程案例教学的实施面临着两大问题。首先，需要有一定数量的高质量食品安全案例支撑课程教学[2]；其次，对学生参与度、教师知识储备要求较高，在课前预习和课堂组织方面需要充分准备、合理引导[3]。从食品安全新案例的角度，以本世纪初美国巴旦木（Almonds） 沙门氏菌食物中毒事件为案例，以基于科学溯源和全产业链的HACCP 有效控制为背景，充分挖掘案例信息，为“食品质量与安全控制”课程案例教学提供案例支撑和教学组织方法。

1 “食品质量与安全控制”案例教学改革和探讨

1.1 美国巴旦木产业现状

美国巴旦木（Almonds） 是扁桃的内果核，早期在我国称为“美国大杏仁”，但巴旦木并非杏仁，实为早期翻译的误传。巴旦木富含维E 等抗氧化活性物质，营养价值丰富，口感良好，受到全世界消费者的喜爱。巴旦木适宜地中海型气候——夏天干燥炎热，冬天气温和多雨，尽管在澳大利亚、我国新疆等地均有种植，但全球80%～85%的巴旦木产量在美国加利福尼亚州，这里理想的气候加上先进的农业技术和灌溉系统使得加州巴旦木成为商业化种植的典范。巴旦木是加州主要的经济作物和第一大出口农产品，30%的产品供应美国市场，其余出口全世界90 多个国家，加拿大、中国、欧盟等是其主要市场，出口额已超过30 亿美元。

1.2 2000—2004 年北美巴旦木食物中毒事件

2000 年12 月，加拿大安大略省（Ontario） 卫生部门发现省内肠炎沙门氏菌感染病例48 例，比以往4 年同期增加了45%，并于2001 年1 月将4 个月来的分离株提交到肠道致病菌国家实验室进行噬菌体分型。结果表明，尽管大部分肠炎沙门氏菌噬菌体型是常见的 PT4 和PT13a，但多株菌是PT30，自1992 年来未在加拿大出现。PT30 在2000 年12 月病例中占16% （8/48），而2001 年1 月病例中占 28%（21/73）。2001 年3 月，加拿大新不伦瑞克省（New Brunswick） 和新斯科舍省 （Nova Scotia） 也发现了该菌引起的病例[4]。加拿大病例总数为157 例，病例高峰出现在2000 年12 月底的圣诞节和2001 年4 月中旬的复活节。2001 年5 月，美国5 个州也发现了11例因食用同一家美国生产的未加工天然巴旦木导致的病例，这是首次巴旦木沙门氏菌食物中毒的报道，感染人数达到了168 人。

1.3 流行病学溯源

加拿大各级卫生机构和食品检验局（Canadian Food Inspection Agency） 随即联合进行了肠炎沙门氏菌PT30 的流行病学、实验室和环境学研究。首先，对三省所有确诊病例进行了问卷调查，包括摄入食物和环境暴露历史。第1 次的常规食物暴露调查没有发现，第2 次修改的问卷增加了圣诞节期间所吃的食物（如坚果），发现了93%（42/45） 患者均回忆在发病5 d 前食用了由同一家美国加州生产商提供的散装天然巴旦木，提示可能是污染源。随后的15 个病例和依据年龄和邻居进行选择的对照组调查证实了这一猜想。2001 年4 月，生产商在加拿大所有零售商中对其生产的原巴旦木（随后扩大到混合果仁）启动召回，食品检验局向公众发出请勿食用的警告，随后几周检测结果证实来自病例家庭、零售商店、零售商库房中心的天然或全巴旦木污染了肠炎沙门氏菌PT30。2001 年5 月，生产商也开始了在美国销售的原巴旦木及混合果仁的召回工作。

为避免类似事件再次发生，巴旦木沙门氏菌中毒事件后，美国联邦和加州健康部门、学术界展开了对沙门氏菌污染源和污染机制的研究。基于加拿大的调查结果，溯源的重点集中在以下方面：①加工厂生产线上的产品；②生产过程环境样品（棉拭子）；③沙门氏菌阳性的同批巴旦木储存样品；④生产商该批巴旦木的销售记录；⑤查找生产涉事巴旦木的脱壳生产线；⑥收集并检查涉事生产商的实验室记录和检测报告；⑦阳性巴旦木的现存位置；⑧检查加工场所的卫生设施；⑨对所有与沙门氏菌阳性生产线相关的农场和果园都进行了调查，主要关于种植、采摘和转运惯例，包括水源、肥料、生物固体、喷洒器，以及是否靠近牲畜和养殖场。每个农场采集了4 个拖拽式棉拭子（环境样品） 并合并为1 个进行检测和溯源。

结果发现，与加拿大爆发相关的2 批巴旦木中的1 批检出肠炎沙门氏菌PT30，与污染巴旦木相关的生产线采集的8 个棉拭子样品中，卸料器和分拣传送带检出了肠炎沙门氏菌PT30。4 个相关的去壳生产线中，一家生产线中50%的环境样品（4/8） 检出了肠炎沙门氏菌PT30。然而，检查时这一生产线生产的产品没有检测出沙门氏菌。检查记录发现4 家农场（22 个果园） 在2000 年收获期向这家工厂供应了巴旦木，对22 个果园环境样品检测表明45.4%（10/22） 检测出了肠炎沙门氏菌PT30，1 个样品检出了亚利桑那沙门氏菌，集中在3 家农场中。然而，农场污染沙门氏菌的源头并未找到，3 家农场都否认过去5 年中使用过生物肥料，检查果园土壤也并未发现施肥迹象，也没有牲畜或家禽农场临近这3 家农场。这3 家农场的灌溉用水均来自于加州统一提供的引水渠系统，经检测后未检出沙门氏菌[5]。

国际、行业及大学之间的合作最终发现加州巴旦木农场环境的微生物污染是产品污染的主要原因。沙门氏菌在食品中的污染较为常见，其中肠炎沙门氏菌是常见血清型。这次溯源的成功一方面归功于加拿大及时采用了新型的实验室检测技术，在常规均质、增菌、生化反应和血清学分型技术基础上，增加了分子生物学的噬菌体分型和脉冲电场凝胶电泳分型（PFGE），提供了更为具体的菌株身份信息和溯源依据[5]。流行病专家重视了罕见的噬菌体型PT30这一关键信息，并通过病例访谈识别了共同暴露源，随后有目标的检测并证实了流行病的最终来源；另一方面，美国也及时进行了流行病和环境溯源，美国州实验室被要求在巴旦木流行病爆发期间提交所有肠炎沙门氏菌用于PFGE 分型、噬菌体分型，并与加拿大分离株进行比对，分型方法均为等效的标准方法。

1.4 关键生物学因素识别及其特点分析

加州巴旦木生产过程自动化程度较高，约有40 道程序，简单来讲包括以下过程。每年2—3 月是花期，会由蜜蜂进行商业化授粉；4—7 月是生长期，大部分果园采用微灌系统保证土壤水分；8—10 月是收获期，提前2 周停止灌溉、晒干土地，采用“摇树机”在几秒钟内将96%以上的巴旦木（果荚、果核） 摇落地上并保留10 d 左右，这是为了借助夏天的暴晒将果核水分含量从25%左右降低到5%左右，从而抑制霉菌生长和便于去除外壳和果核。随后采用机器将果实清扫成行，再收集到拖车，中间采用加压空气除去树叶和部分灰尘；进入加工厂后，如水分含量高于10%需要堆放在广场进一步晒干，后续加工主要经过去除树枝、脱荚、脱壳、破壳、除金属杂物、人工去残次品（表皮不全等）、果仁分选（按大小）、避光保存（0～5 ℃，相对湿度＜65%） 等工序[6]。去除的果荚作为奶牛饲料卖掉，果核则可以作为牲畜饲料、人工制品及能源材料，提高巴旦木产品附加值。

沙门氏菌是全球首要的食源性致病菌，包括众多血清型，其中最为常见的是鼠伤寒沙门氏菌和肠炎沙门氏菌，在鸡蛋、禽肉、原乳、肉类及芽菜等食品中分布广泛，在坚果等食品中检出率和残留量都较低。沙门氏菌在水分活度（AW） 为0.96 以下时不能生长，而坚果水分活度均在0.70 以下，因此一直未引起重视。然而，在2000 年的巴旦木食品安全事件中，保存于仓库的同批巴旦木成品、去壳生产线及事发1 年后的果园中环境样品仍然能够检出同样噬菌体型的肠炎沙门氏菌，挑战了当时对于环境及低水分活度食品中沙门氏菌生存能力的观念。沙门氏菌通过某种途径污染了果园环境，并很可能通过摇树、晾晒、清扫收集这一特殊的收获过程污染了沙门氏菌，虽然污染率和残留浓度极低，但沙门氏菌很低浓度即可引起致病，并且加拿大和美国人均巴旦木消费量大，使用前消费者不会进行杀菌，这可能是导致出现巴旦木沙门氏菌中毒事件的原因。尽管上述3 家农场生产的巴旦木在2001 年后仅用于巴旦木加工制品的生产，2003—2004 年加拿大和美国又爆发了来自另一生产商的加州原巴旦木中肠炎沙门氏菌PT 9c 的食物中毒事件[7]。自此，低水分活度食品（如各种坚果） 及其产品中致病菌特别是沙门氏菌的污染、生存规律和机制引发了学术界的关注。近年来的研究表明，原巴旦木表面残留的沙门氏菌尽管浓度在储存期会降到低水平，但具有较强的抗逆性，生存能力强，特别是在低温和冷冻环境下，其数量在一年内不会减少；并且在大多数的人工污染巴旦木和杀菌研究中，沙门氏菌的减少并非100%，这可能与坚果表面蛋白和脂肪为其提供了保护层有关[8]。

1.5 2007 年加州巴旦木行业执行沙门氏菌的控制措施及效果

通过行业、管理部门、学术界的共同参与，加州巴旦木行业协会在2007 年出台了巴旦木种植的良好农业操作规范（GAP）、坚果安全加工行业手册，对收获、转运、去壳、加工进行指导。对于种植者，禁止在巴旦木及类似生产、收获方式的作物中使用未腐熟的粪肥、生物固体、一级污水、二级未杀菌的污水，或者未处理的乳制品倾倒湖水。加州巴旦木加工厂必须提供管理职责文件，食品安全计划（包括过程验证、隔离卫生区域评估和环境监测）、过敏原控制、其他预防性控制，以及设备设计原则。具体措施中最为关键的变化是所有加州巴旦木出厂前必须经过杀菌工艺，杀菌程序可以自由选择，但需经过验证能够使得沙门氏菌达到5 个对数以上的降低。同时，由于很难在不破坏巴旦木质量的前提下，完全避免致病菌风险，产业强调全产业链避免微生物污染。并且提供了紧急研究基金用于支持巴旦木果园中肠炎沙门氏菌潜在来源，以及用于巴旦木产品可靠杀菌方法的研究项目。2007 年后加州巴旦木产品未出现沙门氏菌污染导致的食品安全事件，较好地保证了加州巴旦木的质量和出口贸易增长。

1.6 案例教学的组织方法

该案例教学主要用于食品安全影响因素——生物学因素、物理因素、环境因素，以及良好操作规范、卫生操作程序、HACCP 等内容的教学。教学可将案例分为5 个主题：主题1，加州农业技术及巴旦木产业情况介绍，包括商业化的条件、与新疆巴旦木产业的对比、种植收获及加工程序；主题2，2000 年加拿大及美国巴旦木食物中毒事件及溯源过程，注意故事完整性和溯源过程的严谨性、溯源方法的介绍，血清型和噬菌体型的区别；主题3，美国2001 年进行的中毒事件溯源及环境样品溯源过程及发现，注意溯源的范围和严谨性；主题4，沙门氏菌生物学特点、致病性及在巴旦木等低活度食品中生存规律、抗逆性的原因；主题5，加州巴旦木行业采取的应对措施及效果，包括行业指导规范、具体内容和关键控制点。第一，该课堂前1～2 周通过班级学生自由结合分为5 组，将案例中英文基本信息和部分参考文献及资料发给各小组，每组均应对案例全过程有基本了解，但每组重点展示其中1 个主题。第二，准备、预习、教师互动。小组对课堂内容进行学习，搜集案例资料和讨论、汇总，准备小组PPT 和问题，中间可通过雨课堂与教师进行互动。第三，课堂小组讨论。各小组进行集体展示、演绎，其他组学生及教师进行提问，小组成员进行答疑。第四，教师进行总结和补充。第五，通过雨课堂进行问卷调查和教学反馈，改进教学过程。

2 结语

高质量的案例素材是“食品质量与安全控制”课程案例教学的重要前提条件，新案例的收集整理及合理的教学组织过程和改进是案例教学改革的主要内容。2000—2004 年的美国加州“巴旦木沙门氏菌污染”事件是行业及时发现、应对和控制生物性危害并取得成功的典型案例，充分反映了食品安全风险监测、科学溯源的作用，食源性致病菌对坚果等低水分活度食品安全性的影响，种植、收获、加工全产业链进行良好操作规范和关键点控制的重要性。通过课前分组学习、研究，课堂进行主题展示和提问讨论，教师进行总结和补充，课后进行教学反馈，对学生设计、开发解决方案、工程与社会、环境与可持续发展及职业规范等能力的达成均有较好的支撑作用。