食品加工环境中微生物污染分析及控制措施

苗 旺 吴双麒 孔凡春

华商国际工程有限公司 北京 100069

微生物污染是造成食品变质的主要原因之一，也是影响食品安全的拦路虎。2021年国家市场监督管理总局共发布了38期食品抽检信息，公布了399批次不合格食品，其中农兽药残留、微生物污染、食品添加剂违规使用是造成不合格食品的主要原因。对于常见的微生物污染，各类食品均有严格的国家标准及行业标准的要求。目前控制微生物污染，主要依靠针对食品本身的杀菌，其次依靠对加工环境的微生物控制。国内食品加工厂经过多年的发展，逐渐从手工作坊的模式向半自动化、全自动化现代工厂的方向发展，同时对加工环境的微生物控制要求也越来越高。本文结合华商国际工程有限公司近70年来，对食品加工项目的设计经验，分析加工环境中常见的微生物污染，以及工程设计中常见的控制微生物的措施。

1 加工环境中常见的微生物污染分析

食品中常见的致病菌见表1。

表1 食品中常见致病菌Table 1 Common pathogenic bacteria in food

在食品加工过程中，部分微生物来自于原料本身，也有部分微生物来自加工过程中环境、工器具或加工用水等。近年来，随着生鲜配送的推广、外卖的普及和休闲食品的兴起，市场上预包装的即食产品越来越多。由于高温高压杀菌和巴氏杀菌均不同程度地导致产品风味变化，因此越来越多的即食产品在工艺流程中取消了杀菌环节，采用气调包装及冷链配送的措施来控制微生物，这就对加工车间内的环境消杀及工器具的清洗消毒提出了更高的要求。2021年发布实施的GB29921-2021《食品安全国家标准 预包装食品中致病菌限量》对于预包装食品中的致病菌指标、限量及检测方法有详细的叙述，并要求无论是否规定致病菌限量，食品生产、加工经营者均应采取控制措施，尽可能地降低食品中的致病菌含量及导致风险的可能性。

1.1 沙门氏菌

沙门氏菌(Salmonella)是最常见的食源性致病微生物，常见于污染的蛋、奶及奶制品、肉类食品等。无论是发展中国家还是发达国家，沙门氏菌引起的食品中毒事件在世界范围内都是比例最高的，国内的食物中毒也是沙门氏菌居多。沙门氏菌感染的典型症状包括发热、恶心、呕吐、腹泻及腹部绞痛等症状，通常在发热后72h内会好转。婴儿、老年人、免疫功能低下的患者则可能因沙门氏菌进入血液，而出现严重且危及生命的菌血症，少数还会合并脑膜炎或骨髓炎。

国内很早就针对沙门氏菌的食品污染进行了广泛的采样和研究。谢春萍[1](2013)在合肥地区采集了生肉、水产品、卤菜、乳制品和发酵豆制品等常见食品，生肉检出率为14.71%，水产品7.14%，其余食品未检出。孙景昱[2](2020)等于2011～2018年对吉林省16类食品样品进行检测，总检出率为0.56%，不同食品类别中生肉及生肉制品检出率最高，为2.29%。李会[3](2019)等2015～2018年对洛阳市508份食品进行检测，检出率为7.68%；生畜肉、生禽肉、动物性淡水产品和动物性海水产品中有检出,其中生禽肉检出率最高为55.81%，其次为生畜肉14.29%、动物性海水产品10.29%、动物性淡水产品8.93%，其它类别样品均未检出。邱颖[4](2019)等2015～2017年对廊坊6类食品进行检测，生畜肉检出率最高为30.00%；其次是生禽肉、地方性食品(驴肉火烧)、猪肉馅。

1.2 金黄色葡萄球菌

金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus, S. aureus)是一种典型的革兰氏阳性细菌，它是唯一的凝固酶阳性、能使血浆凝固的葡萄球菌，是人类的一种重要病原菌。金黄色葡萄球菌排列为成串葡萄状，无芽孢、鞭毛，大多数没有荚膜，分布在人体皮肤、呼吸道等各个微环境，是常见的食物污染致病菌[5]。金黄色葡萄球菌在适当的条件下，能够产生肠毒素，引起食物中毒，肠毒素是一种单链小分子蛋白，分子量约26～29kDa，相对分子质量较低，具有热稳定性，对人体肠道产生破坏，导致呕吐腹泻等症状。

Archer N K[6](2011)等研究表明金黄色葡萄球菌可以形成具有多层结构的生物被膜，菌体被包裹在糖蛋白物质或者黏液层中。生物被膜一旦成熟，就具有非常强大的抗逆性，能够最大限度的有效保护生物被膜结构中的菌体免受外界刺激。金黄色葡萄球菌生物被膜能够致病且造成严重污染，对食品加工领域具有潜在危害。Resch A[7](2005)等研究指出在食品加工过程中，金黄色葡萄球菌易在食品表面和食品的接触面如加工设备、工器具表面、设备管道内表面等形成生物被膜结构。生物被膜在加工环境中一旦生成就难以清除和杀灭，直接影响食品安全。

张从超[8](2017)研究发现近几年，金黄色葡萄球菌引发的食物中毒报道层出不穷，由金黄色葡萄球菌引起的食物中毒占食源性微生物食物中毒事件的25%左右。王晓旭[9](2021)等对上海市乳品加工产的生乳样本进行检测，结果显示84份生乳样品的计数检出率为14.29%。魏雯[10](2021)等采集了2014～2018年宝鸡市限售散装即食食品538份，金黄色葡萄球菌检出率为7.43%，不同种类即食食品均有检出。

1.3 单核细胞增生李斯特氏菌

单核细胞增生李斯特氏菌(Listeria monocytogenes)简称单增李斯特菌，革兰氏阳性小杆菌，大小为(0.4～0.5)μm×(0.5～2)μm，直或稍弯，多数菌体一端较大，似棒状，常呈V字型排列，有的呈丝状，偶尔可见双球状。在22～25℃环境可形成4根鞭毛，对理化因素抵抗力较强。单增李斯特氏菌是一种人畜共患病的病原菌。它能引起人畜的李氏菌病，感染后主要表现为败血症、脑膜炎和单核细胞增多。

孙海磊[11](2021)等研究指出单增李斯特菌对于食品加工过程中的环境胁迫具有很强的抵抗能力，与金黄色葡萄球菌类似，单增李斯特菌同样能够在食品表面、工器具及设备表面形成生物被膜，使其具备抵抗胁迫应急的能力。特别是单增李斯特菌可耐受低温，在冷藏条件下仍可存活繁殖，这也是食品中，特别是肉类和海鲜中频繁检出单增李斯特菌的原因。

汪静[12](2021)等对上海即食食品工厂生产环节进行采样，样品中单核细胞增生李斯特菌检出率为16.1%，其中原辅料检出率为33.3%，中间产品检出率为27.8%，香肠成品和环境样品未检出。叶玲清[13](2021)等在2012～2019年对福建省内7 634份样品进行检测，单核细胞增生李斯特菌检出率为1.6%，以肉及肉制品最高，餐饮食品中以寿司检出率最高6.5%，肉及肉制品中以预制肉制品检出率最高19.5%。何源[14](2021)等在2016～2019年对重庆市内售卖即食食品进行检测，单增李斯特菌的检出率为1.77%，重庆市即食食品中存在单增李斯特菌污染，其中熟肉制品致病风险最大。

1.4 食品加工车间的环境菌落控制极为重要

综合上述信息，常见致病菌在即食食品及加工环境的检测中历次均被检出，经过二次杀菌的产品检出概率较小，原辅料及前处理加工环境中检出的概率较大。目前休闲食品及生鲜产品的发展，越来越多的产品加工过程取消了二次杀菌的环节，因此，食品加工车间的环境菌落控制极为重要。

2 食品加工车间在建设过程中常见的抑菌措施

食品加工车间不同于一般工业建筑，车间的功能房间布局以产品的生产工艺流水线为核心，且在不同的加工区域，对于房间的温度控制、湿度控制及洁净度等级均有不同的要求。这些要求的目的就是尽可能抑制加工间内微生物的繁殖，运用生产加工过程中及生产后的清洗消毒措施，来实现对于加工环境中致病菌的限制。

2.1 建筑布局与建筑做法

关于厂房布局的设置，《食品安全国家标准 食品生产通用卫生规范：GB 14881-2013》中的4.1条已有较充分的要求。厂房的合理布局核心在于避免和降低产品交叉污染的风险，因此需要根据工艺流程的特点设定不同作业区和洁净度，并且不同洁净度的区域进行有效的分隔。车间内的检验室、卫生间等有严重污染风险的区域，需要和加工区域进行严格的分隔。

车间的人员出入口应设置更衣间，按照工人生产场所的洁净度要求进行更衣间的内部布置。不同洁净度的生产人员卫生与生活用房需要严格分开设置，避免交叉。一般作业区、半洁净区应各自独立设置换靴间、一次更衣间、淋浴间、卫生间和手靴消毒间；洁净区应设置换鞋间、一次更衣间、卫生间、淋浴间、二次更衣间、换靴间、手靴消毒间及风淋间等设施。需要注意的是牛羊、禽类的屠宰分割车间的设计规范里指出，淋浴间、厕所宜设置在一次更衣与二次更衣之间，因为工人在加工过程中可能会面对血污及粪便胃容物等污染物，需要在生产结束之后进行严格的个人清洁。肉类深加工车间、中央厨房及中西式烘焙面点加工车间等工作环境较好的加工车间更倾向于将卫生间设置在更衣间外，最大限度的避免卫生间对生产车间的影响。一般常见更衣间的布局方式见图1。

室内装修设计中，涉及到抑制加工间内微生物繁殖也有各类专用做法。首先车间地面应采用无毒、不渗水、防滑、易清洗、耐腐蚀的材料，其表面应平整无裂缝、无局部积水，因为车间大部分为多水作业环境，如果地面有裂缝或者起砂会导致清洗不彻底，从而造成食品安全隐患。其次地面、顶棚、墙、柱等处的阴阳角宜采用弧形，容易清洗，减少卫生死角。图2为吊顶与墙板连接处的弧形做法，图3为车间内墙体与地面连接处的工程做法。

2.2 空气调节

温度是抑制致病菌生长的关键因素之一，温度越低，抑制效果越好。对于容易受到微生物污染的产品，首先要降低产品本身的温度，其次要降低加工环境的温度。大部分易腐食品都需要对加工环境温度进行控制，即食产品和生鲜产品的控制更严格。《食品安全国家标准 畜禽屠宰加工卫生规范：GB12694-2016》对于畜禽屠宰和肉类加工车间内各个区域的温度均有要求，一般需要控制在12℃以内。对于要求比较高的产品，加工间的温度控制在7℃以下，甚至4℃以下。

根据产品的工艺流程，即食的产品以及某些生鲜半成品加工车间，前处理之后到外包装之前的区域一般为整个车间洁净度要求最高的区域。内包装之后有杀菌工序的产品一般只需要保证房间新风的粗中效过滤即可；而没有杀菌工序的即食产品生产的区域，一般需要按10万级洁净厂房进行设计，即空气洁净度等级不低于5级。洁净室与周围房间必须维持一定的压差，如果工艺没有特殊要求的话一般为正压状态，且不同洁净度等级的房间压差不小于5Pa，洁净室同室外的压差不小于10Pa。

结露是食品加工车间特别是有热加工房间的常见现象，也是污染食物影响因素之一。为了减少结露现象的发生，一般避免热加工房间和低温房间贴临设置，并且在易结露的房间增加换风次数，严格控制温度和湿度，在空调出风口位置增加导流槽和接水盘，尽可能避免结露对食品的污染。

2.3 清洗消毒

建筑布局和空气调节是控制致病菌污染的硬件措施，而清洗消毒则是控制致病菌污染的软件措施。加工车间的清洗消毒主要分为建筑的清洗消毒(如墙体地面)、设备及工器具的清洗消毒和环境空间的消毒。Liu J[15](2017)等研究发现生物被膜附着能力强，单纯用水冲洗效果极为有限，如果配合使用合适的清洗剂，使得生物被膜的胞外聚合物易脱落，效果较好。另外，利用高压将水或者蒸汽以极高的冲击力，喷射到致病菌污染区域，也是非常好的清洗方式。

对于屠宰分割车间、酱卤炒制间等有血污、油脂等环境，根据工艺的需要，在特定用水位置分别设置冷热水管；对相应区域内的台面、地面及工器具进行清洗消毒。用于清洗工器具、操作台面、地面、墙面的热水温度不宜低于40℃，用于刀具、桶车、铁盘等清洗消毒的热水温度一般不应低于82℃，消毒也可以采用化学消毒法。清洗时多采用碱性清洗剂，辅以高压的热水，能够快速的去油污，清洗干净。常用的清洗方式有移动式高压清洗机和集中式的泡沫清洗系统。移动式高压机是利用设备对清洗用水加压，根据设备的清洗半径对车间进行顺序清洗。移动式高压机投资较小，一台机器可以满足车间的清洗要求，但是清洗时间长，需要人工多，清洗效率低。泡沫清洗系统指将水、压缩空气和清洗剂通过泡沫清洗站进行混合发泡，均匀的将泡沫喷涂到清洗对象上，泡沫在外界压力和重力作用下对污垢进行脱落和溶解，通过化学清洗、喷射清洗等复合的方式达到清洗的目的。目前国内的食品车间越来越多的采用这种方式进行车间内的清洗消毒。

泡沫清洗的一般工作步骤分为以下几步：预冲洗、喷泡沫、冲水清洗和消毒。首先，采用40℃以上的高压(压力不小于0.15MPa)热水对设备表面进行预清洗；其次，使用碱性泡沫清洗剂喷涂设备表面，喷涂厚度不小于2mm，泡沫覆盖时间不小于10min；再次，使用高压热水进行二次冲水，冲去设备表面泡沫，避免泡沫残留物滞留在清洗设备表面；最后，喷洒使用季铵盐类等消毒剂，覆盖所有已清洁的接触面，让消毒剂在设备表面保持不小于10min后，用清水再次冲洗，以完成泡沫清洗消毒的全流程。

泡沫清洗系统由泡沫清洗站、清洗剂预配模块、消毒剂预配模块及管道系统构成。泡沫清洗站主要由一组或几组工作主站带若干台手动分站组成。主站由多级增压泵组合而成，负责提供高压水，也可以提供清洗剂和消毒剂。分站负责喷出泡沫进行清洗，可以自由切换水，泡沫和消毒剂，实现全流程的清洗。手动分站的数量根据车间的面积和设备布置来确定，每个分站大约能覆盖20m的清洗范围。泡沫清洗系统是一种成熟的清洁解决方案，在一套设备上可切换高压水、泡沫清洗剂、消毒剂这3种清洗消毒介质，可有效清洗各种有机、无机污垢。达到清洗消毒效果的同时，该系统还大幅减少人工和用水量，节约了清洗成本，提升现代化食品加工车间的清洁卫生水平。图4为典型的泡沫清洗系统的示意图。

在清洗完成后，洁净室需要进行环境杀菌来保证洁净度。目前应用比较广泛的环境杀菌方式，主要有紫外线灯消毒和臭氧消毒等方式，目前采用比较多的是一体式空气消毒机，即可以产生紫外线辐照，又能在班产结束后产生高浓度臭氧对空气进行杀菌，大多为在吊顶下安装。

3 总结

人们对美好生活的向往，不仅对食品安全提出了更高的要求，而且对于食品的新鲜度和口感也提出了更高的要求。新的要求迫使生产者改进工艺路线，尽量减少杀菌工艺，维持食物的最佳风味。随着冷链物流的发展，即食产品和生鲜产品的销售半径越来越大，市场占有率也越来越高。为了控制微生物污染，获得较长的产品货架期，必然要提升生产车间的卫生水平和抑菌能力，建设高标准的生产车间。本文介绍的食品加工车间中常见的抑菌设计方法，为新建及改建食品加工车间提供成熟的做法，为即食产品和生鲜产品的食品安全提供理论参考。