课题研发人员在进行业务研讨

俗话说，病从口入。有时人们在外面吃饭闹个肚子，最多去医院，买点消炎药就算了，根本不会想到这可能是由于致病微生物引起的食物中毒事件。对于老百姓来说，微生物引起的食源性疾病其实就在身边。

但很多时候，看不见的微生物经常会隐匿于食物和各种环境中，稍不留神就可能遭到它们的袭击，导致食源性疾病的暴发。尤其是经济全球化的今天，“吃货们”可以足不出户就能吃到来自世界各地的美食了。但每天面对海量的舶来品，出入境检验检疫人员是如何保证食品安全的呢？万一出了问题，又该如何追根溯源找到污染的源头呢？

为使消费者能够吃到安全、放心的食品，加快进出口商品查验速度，保证鲜活食品的货架期；提高检验检疫部门的执法力度和监管水平。近年来，北京出入境检验检疫局技术中心建立了由快速检验检测技术、溯源检测技术、预警监管技术组成的“检管一体”式食源性致病微生物检测技术及预警监管技术体系。

该课题实现了食源性致病微生物的高通量快速检测，比国家标准方法大幅度缩短检测时间；建立了食源性致病微生物分子分型数据库,实现了食源性致病微生物的溯源；实现了从预警体系到监管体系的全信息化管理，最大限度的缩短了从预警到监管的时间，提高了有限资源的使用效率。值得一提的是，该课题荣获2015年度北京市科学技术奖一等奖。

从7天提高到3小时的快检技术

2006年，美国暴发“毒菠菜”事件，几十人因食用被大肠杆菌污染的菠菜中毒身亡；2010年，美国连续发生沙门氏杆菌感染甜瓜事件，并造成群发性食源性疾病；2011年，德国、瑞典等国因豆芽菜感染大肠杆菌造成几**中毒；2014年，丹麦多人因食用含有李斯特菌的香肠中毒身亡。

这些触目惊心的食品安全事件，罪魁祸首就是微生物污染。而在我国，由微生物引起的食源性疾病的案例，也不在少数。

据悉，世界卫生组织发布的食源性疾病控制指南中指出，由生物因素构成的食源性疾病致病因子占到84%以上，其中包括17种病菌、18种寄生虫和7种生物毒素。由此可见，控制食品中微生物风险因素，对保障食品安全有多么的重要。

然而，这些微生物个体小，繁殖快，数量多，因此在自然界容易散布并且分布很广。上至天空，下至土壤、江河、湖泊以及动植物体内外，无不充满着各种各样的微生物。

“微生物包括细菌、真菌等，有些微生物还是致病菌，致病微生物是食源性疾病和食品安全的祸首。对人体的危害很大，因此食品中微生物的检测非常重要。”课题负责人，北京出入境检验检疫局技术中心的张捷博士告诉记者，“传统的食源性致病菌的检测方法主要是利用培养基对存活的病原微生物进行培养和分离，这种方法有效，但因其周期长、程序繁琐已经不能满足现代检测的要求，因此需要开发出高通量、高灵敏度和高特异性的快速检测技术。”

对此，北京出入境检验检疫局技术中心的科研团队首次提出了食源性病原微生物分子马达检测理论。

听着就很“高冷”的分子马达，又名分子发动机，是分布于细胞内部或细胞表面的一类蛋白质，它们的构象会随着与ATP和ADP的交替结合而改变，ATP水解的能量转化为机械能，引起马达形变，或者是它和与其结合的分子产生移动。

张捷对记者大致介绍了其中的原理：传统的病原菌检测方法要求对每个检验项目进行非选择性增菌、选择性增菌、分离、筛选和鉴定等步骤，如霍乱弧菌、大副溶血弧菌等，一般需要好几天才能出具检测报告，严重影响货物的品质和货架寿命。

如果采用常规检测方法，需要对每个项目进行单独检验，费时又费力。而且由于进出口食品的大量增加，对有效的快速检测方法的需要很迫切。“而食源性病原微生物分子马达检测技术符合这个要求。”张捷说。

科研团队利用荧光探针DHPE标记的载色体Chromatophone上的F0F1-ATPase分子马达生物传感器。这个生物传感器的设计基于其他催化ATP合成过程中伴随着H+的跨膜转运。首先在载色体Chromatophone膜外标上对pH敏感的荧光探针DHPE用于表征ATP合成引起的质子转运，然后在ATP合酶的ε亚基连线上ε亚基抗体—生物素—链霉亲和素—生物素—核酸探针；将待测样品和阴性对照分别与生物传感器结合的同时启动ATP合成，20—30分钟后比较其荧光强度的差别，从而实现对样品中的食源性病原菌的快速检测。

该技术通过将食源性致病微生物特异性基因探针、毒力基因探针与生物复合酶结合等途径，发明了基于核酸、荧光探针、生物信号转导的生物传感检测技术，可实现食源性致病微生物多靶同检，达到了快速检测的目的，大幅度缩短了分析时间。解决了传统检测法检测周期长，容易漏检的技术难题。

“以前我们检验周期大约需要3至7天，现在3小时就搞定了。”张捷说。

追根溯源找到致病源头

在今天的国际贸易中，由微生物引起的大规模的食物中毒事件并不鲜见。这自然会引起贸易纷争，双方会争论到底是生产方、还是运输方、销售方的责任。

2012年，德国学生中出现肠胃病毒感染，怀疑可能是食用了来自中国冷冻草莓所致。国家质检总局对此高度重视，立即要求检验检疫机构对相关生产企业进行调查。

随后，检验检疫机构封存了这家企业的所有库存产品，并取样送实验室进行病毒检测，并未发现诺如病毒。最终，根据风险排查和实验室检测分析，无科学证据表明，引发急性胃肠炎的冷冻草莓是在出口前被诺如病毒污染。

“微生物食品安全问题的发生，可能存在于食品原料、生产加工、储藏运输和市场销售等诸多环节，如何准确定位，找到问题发生的本源，是准确消除食源性疾病的前提。”北京检验检疫局技术中心副研究员张惠媛说。

据了解，相较于传统的血清分型、噬菌体分型、药敏分型等微生物表型分型方法的不稳定性，分子分型研究的是病原体的遗传特征，具有一定的稳定性和特异性，可以作为病原菌鉴定、溯源等研究不可或缺的依据。

而在分子分型中，脉冲场凝胶电泳法（PFGE）又以其分型力强、分辨率高、重复性好、易于标准化的特点，成为最常用和认可的方法，是分子分型的“金标准”。

“简单的说，不同的地方的微生物条带是不同的。”张惠媛告诉记者，来源不同的同种细菌，由于基因组序列存在的差异，导致其限制性内切酶的酶切位点的不同，酶切后片段的数量和分子量大小均有所不同，通过PFGE电泳的作用将其分开，比较PFGE图谱的差异，就能直接或间接反映病原体变异分化的本质即DNA序列的改变，从而做到微观变化的宏观显示。

科研团队通过比较和分析PFGE、MLST、MLVA、基因芯片、RAPD、AFLP、RFLP、质粒图谱分析等8种常见病原菌分子分型方法，建立病原菌分子分型系统的评价标准，并建立了进出境食物源性病原菌单核增生李斯特菌等9种常见食源性致病菌PFGE分型的标准操作程序。

如今，北京出入境检验检疫局技术中心初步建立了病原菌分子分型数据库，确立了不同国家或地区、不同种类产品中分离的食源性致病菌菌株的遗传背景关系。

“我们利用计算机信息技术，结合分子分型数据溯源的质量控制要求，建立了适用于出入境检验检疫系统食物源性病原菌分子分型数据交换平台，解决了病原微生物的精准溯源、标准化操作、信息共享等问题，从而为监管提供强有力的技术支撑。”张惠媛说。

建一张食品安全风险预警网

对于食品安全而言，先进的检验技术固然重要，但搭建一个食品安全风险预警和监管的网络也必不可少。

课题组调研发现，大多数发展中国家的食品安全风险预警和监管都存在预警不及时、立法零散、多元管辖，以及实施过程中的混乱无章、资源浪费等问题。而我国作为一个人口众多的发展中国家，食品安全问题在社会经济中的重要性就尤为突出。

“根据相关国际标准、规则，加强对食品风险分析机制、要求、内容、模式和方法研究，制定适合本国的风险预警指标体系和监管体系，改善我国食品安全监管的效果，提高有限资源的使用效率，是保护消费者和促进国民经济发展的当务之急。”北京出入境检验检疫局技术中心主任张锡全说。

针对我国在食品安全风险预警上存在的漏洞，课题组基于检验检疫进出口食品检测数据，建立出一套针对进出口食品安全行之有效的数学模型，并将案例数据计算结果引入食品监管体系中。

这样不仅可以将基于食品安全指标体系评估模型计算出的某食品质量安全度在检验检疫一线及时预警，而且实现了从预警体系到监管体系的全程无纸化，可以最大限度地缩短从预警到监管的时间，提高有限资源的使用效率。

课题组建立了基于基础项目指标、食品合格状态指标、食品整体状态指标3个层次的进出口食品安全风险预警指标体系，并研发了 “进出口食品安全预警系统”和“进出口食品化妆品标签备案管理系统”两个应用软件。

“这两个软件已应用在北京地区进出口食品监管体系中，实现了从预警到监管的实践，提高了有限资源的使用效率。”张锡全说。

如今，在北京乃至全国的出入境检验检疫系统，课题组开发的生物传感快检技术、PFGE分子分型溯源及风险预警和监管技术为我国筑起一道食品防护网。

据了解，快检技术及产品，陆续在我国出入境检验检疫、农业、工商、质检和卫生等50多个食品检测机构和70多家企业得到应用，出口至10多个国家或地区。

“这些项目成果广泛用于国境检验检疫、北京奥运会、北京市市场流通监管以及北京市重大活动食品安全保障，大力促进了我国尤其是北京应对食品安全及公共卫生安全水平提升。”张锡全说。