世界卫生组织(世卫组织)估计，仅在2010年，全球就发生了6亿例食源性疾病，导致42万人死亡。1其他年度估计数字甚至更高。2大多数此类病例是由于食品受到微生物和/或其有毒废物的污染。
微生物污染有许多可能的途径，包括在屠宰过程中接触动物粪便，食品处理人员卫生条件差或感染，不卫生的食品加工设备和区域，以及用被动物或人类粪便污染的水清洗农产品。3、4
随着全球食品贸易的不断增长，人们对健康饮食和最小加工的需求也在不断增加。5威斯康辛大学麦迪逊分校的温蒂·贝代尔博士食品研究所他说:“虽然人们试图吃更多的水果和蔬菜，但许多类型的生农产品正越来越多地与严重的食源性疾病爆发联系在一起。消费者对“天然”产品的消费趋势，如“生的”(未经巴氏消毒的)乳制品，是在没有理解食品安全的情况下发生的。
与食源性疾病有关的主要病原体
虽然在发达国家，诺瓦克病毒和甲型肝炎等病毒是大多数食源性疾病病例的罪魁祸首，但大多数住院和死亡都是由细菌病原体引起的。290%以上的细菌性食物中毒是由细菌引起的葡萄球菌，沙门氏菌，梭状芽胞杆菌，弯曲杆菌，李斯特菌，弧菌,芽孢杆菌，以及大肠杆菌（大肠杆菌)．通常含有微生物危害的食物包括生的或部分煮熟的动物源性食物(蛋、肉、牛奶、贝类)以及新鲜水果和蔬菜。甚至连饮料啤酒会受到影响。
食源性疾病的常见症状包括恶心、呕吐、胃痉挛和腹泻。6年轻人、老年人、孕妇和免疫功能低下者尤其脆弱。食源性疾病带来了很高的经济负担，仅美国经济每年就遭受高达932亿美元的损失。3.一个特别令人关切的原因是，过度使用和滥用抗微生物药物导致了霍乱的出现耐药细菌对目前的治疗没有反应，这进一步加剧了某些食物病原体的影响。
目前，诺如病毒在美国、欧盟和世界上许多其他国家引起的食源性疫情病例数量最多。3.食源性诺如病毒暴发通常源于受污染的蔬菜、水果、谷物、豆芽、草药和香料。例如，未经热处理的覆盆子是欧洲过去诺瓦克病毒爆发的一个常见来源。然而，对于这样的病毒来说，生存而不是生长是关键，目前的许多食物净化策略可能并不有效。
因此，快速准确地检测食源性病原体对于预防食源性疾病和减轻相关经济损失至关重要。
下一代测序对食品安全的影响
在众多用于食品微生物学的新兴技术中，下一代测序(NGS)可以说最有可能彻底改变我们预防和应对食品微生物污染的方式。7、8NGS可用于对样本中存在的目标病原微生物的全基因组进行测序，用作鸟枪法的一部分，以识别样本中的所有微生物(“宏基因组学”)，或用于确定哪些基因正在积极地转化为它们的蛋白质产物(“转录组学”)。
全基因组测序(WGS)在食品安全方面的应用
各种传统的子类型方法(例如聚合酶链反应，但是脉冲场凝胶电泳的出现抗原分析，以及MLVA)已被证明对于识别食品微生物污染源和跟踪病原体从农场到餐桌的传播是非常宝贵的。7、8然而，这种方法通常需要菌株的分离和培养，因此可能需要长达一周的时间才能产生结果。此外，这些方法只能分析微生物基因组的一小部分，而不像WGS可以分析整个基因组。WGS已被证明可以区分高克隆病原体和特定的亚型，例如，沙门氏菌伺服器，传统的子类型方法已经失败。因此，WGS在比较分离株时更加准确，并且比传统的依赖培养的技术具有更快的附加优势。
除了识别致病病原体外，WGS还可用于预测毒力和抗菌素耐药性等性状。7这项技术还促进了检测目前没有检测方法的微生物和菌株的检测方法的快速发展大肠杆菌O104: 2011年H4疫情。8多个分离株的全基因组序列在报告疫情后几周内生成。这些序列被公开保存，使快速发展的PCR检测能够专门检测爆发菌株。
虽然最初用于回顾性分析引起暴发的病原体，但微生物病原体的WGS现在越来越多地应用于美国、英国和欧洲其他地区的食源性微生物的前瞻性监测。7例如，2013年，美国疾病控制和预防中心(CDC)将WGS引入李氏杆菌病监测，这导致更早发现更多和更小的疫情，从而实现更有效的管理。
宏基因组学和转录组学在食品中的应用
除了识别样本中的所有微生物外，宏基因组学和转录组学还可以用来确定分离的性状，而不需要培养。7、8例如，这些技术可用于检测影响微生物腐败的因素，微生物生态如何沿着食品加工线变化，以及微生物如何对不同的抗菌策略做出反应。这些数据对于合理开发新的微生物控制化合物和策略具有重要的潜力。
然而，在将NGS用于食品安全方面还存在一些挑战。7其中包括对来自活微生物和死微生物的DNA的检测，以及与基于培养的方法相比，检测的灵敏度有时较低。NGS技术也相对昂贵，这阻碍了欠发达国家的使用，并可能阻碍常规使用的实施。
除了NGS，还有许多其他技术，如电化学、光学和纳米材料技术生物传感器已经发展到检测微生物病原体，尽管这些通常集中在检测单一的，特定的病原体。9每种已开发的方法都有其优缺点。
纳米技术的前景
纳米技术是另一个可能对食品安全产生重大影响的研究领域。10、11、12纳米材料现在被用于制造智能食品包装监测食品质量，作为纳米传感器检测病原体，并作为食用纳米农药涂层或添加剂，以改善食品保鲜。银纳米颗粒因其高抗菌活性已被商业应用金纳米粒子已被广泛研究用于生物传感器。然而，纳米材料在人体和环境中的积累仍然存在安全问题。
智能传感器和食品包装
食品包装用于方便产品处理，保存营养价值，减少腐败，延长产品保质期。智能包装技术可能会提供额外的功能，例如实时传达新鲜度、温度和微生物生长的测量结果。11事实上，智能传感器是下一代技术，很可能会广泛应用于未来的食品包装。微生物污染可以通过密封包装内气体成分的变化、pH值的变化和挥发性化合物的释放来检测。例如，开发了一种基于抗毒素的RFID传感器，用于检测大肠杆菌而且沙门氏菌在包装食品中。这种传感器使用固定在食品包装中的RFID标签上的抗毒素。每个传感器都可以连接到无线网络，以提供实时监控。
食品保鲜技术的进展
对最小加工的关注导致了越来越多的非保温技术的实施，如高静水压力(HHP)、紫外线(UV)辐射和冷等离子体(CP)处理。13这些优点提供了成功的微生物减少与最小的营养价值降解。然而，与所有的食品保存技术一样，微生物存活的可能性仍然存在。此外，病毒更有可能在这种治疗中存活，目前，我们没有可靠的工具来确认病毒失活。3.这可能导致对食品安全的高估，从而造成重大危害。
食品保存的另一个新兴趋势是使用天然抗菌化合物，包括乙醇、香料和植物的精油提取物，如牛至、迷迭香和大蒜。14、15在加入可食用薄膜后，这些都显示出了抗菌活性。
全球挑战
为了使食品安全充分受益于NGS技术，我们需要精心策划的NGS食品相关微生物数据库。7作为在食品安全中实施NGS的全球运动的一部分，在1996年PulseNet数据库由CDC建立，以进行全球菌株比较。其他措施包括食品供应链联盟排序由IBM和MARS公司共同创立FOSCOLLAB世界卫生组织建立的食品安全平台。我是火星上的阿比盖尔·史蒂文森博士全球食品安全中心“技术发展产生的数据比以往任何时候都多，但存储和共享这些数据的基础设施还没有建立起来，阻碍了对趋势的有效长期监测或对相关事件的更好理解。我们认为，监管机构和食品制造商在合作全面采用新技术和通过数据共享提高透明度方面可以发挥重要作用。这种方法有助于最大限度地发挥新技术在保护整个食物链安全方面所带来的价值。”在这些发展的同时，还迫切需要缩小发达国家和发展中国家之间的技术差距，以促进安全的全球粮食贸易。7
结论
食品微生物污染对人类健康构成严重威胁，并造成重大经济损失。食品贸易的日益全球化和消费者偏好的趋势将继续要求开发新的和改进的方法来确保食品安全，并起草相应的法规。“在未来，我预计会更广泛地采用预防性(而不是反应性)的食品安全方法，以及更多的产品可追溯性要求，”Bedale博士说，而Stevenson博士指出，“食品供应链的全球化意味着世界上某个地方的问题往往会影响到全球供应链。强有力的食品安全管理实践确保食品在生产的各个阶段都是安全的，这比以往任何时候都更加重要。”
参考文献
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