ISO 236912026 食物链微生物学 基数值的测定和使用标准立项发展报告

StandardizationDevelopmentReport:MicrobiologyoftheFoodChain—DeterminationandUseofCardinalValues标准立项发展报告：食物链微生物学基数值的测定和使用摘要随着全球食品贸易规模持续扩大和消费者对食品安全要求的不断提高，定量微生物风险评估（QMRA）已成为食品安全管理体系的核心技术手段。微生物基数值（cardinalvalues）作为描述环境因子对微生物生长、存活和失活影响的定量参数，是预测微生物学模型构建的基础数据来源，对于食品货架期预测、工艺验证和风险管理决策具有不可替代的作用。然而，长期以来各国在基数值的测定方法、数据质量和应用规范方面缺乏统一的技术标准，导致数据可比性差、模型外推困难、监管互认受阻。在此背景下，国际标准化组织（ISO）于2026年2月正式发布ISO23691:2026《食物链微生物学基数值的测定和使用》。本标准由ISO/TC34/SC9（食品微生物学分技术委员会）归口制定，规定了基数值的概念框架、测定方法选择、实验设计原则、数据质量评价和使用规范，填补了国际标准化体系中微生物定量预测基础数据领域的空白。本报告系统阐述该标准的立项背景、制定过程、核心技术内容和应用前景，旨在为相关行业技术人员和管理人员提供参考，推动我国在该领域的标准转化和实践应用。关键词：食物链微生物学；基数值；预测微生物学；定量微生物风险评估；国际标准AbstractWiththecontinuousexpansionofglobalfoodtradeandtheincreasingconsumerdemandsforfoodsafety,QuantitativeMicrobialRiskAssessment(QMRA)hasbecomeacoretechnicalapproachinfoodsafetymanagementsystems.Cardinalvalues,asquantitativeparametersdescribingtheeffectsofenvironmentalfactorsonmicrobialgrowth,survival,andinactivation,constitutethefundamentaldatabasisforpredictivemicrobiologymodels,playinganirreplaceableroleinfoodshelf-lifeprediction,processvalidation,andriskmanagementdecision-making.However,thelackofunifiedinternationaltechnicalstandardsforthedeterminationmethods,dataquality,andapplicationspecificationsofcardinalvalueshaslongresultedinpoordatacomparability,difficultmodelextrapolation,andhinderedmutualrecognitioninregulation.Againstthisbackdrop,theInternationalOrganizationforStandardization(ISO)officiallyreleasedISO23691:2026"Microbiologyofthefoodchain—Determinationanduseofcardinalvalues"inFebruary2026.Thisstandard,developedundertheauspicesofISO/TC34/SC9(Foodmicrobiologysubcommittee),specifiestheconceptualframeworkofcardinalvalues,selectionofdeterminationmethods,experimentaldesignprinciples,dataqualityevaluation,andusageguidelines,fillingthegapinthefieldoffundamentaldataformicrobialquantitativepredictionwithintheinternationalstandardizationsystem.Thisreportsystematicallyelaboratesontheprojectbackground,developmentprocess,coretechnicalcontents,andapplicationprospectsofthisstandard,aimingtoprovidereferencefortechnicalpersonnelandmanagementprofessionalsinrelevantindustriesandtopromotetheadoptionandpracticalapplicationofthisstandardinChina.Keywords:foodchainmicrobiology;cardinalvalues;predictivemicrobiology;quantitativemicrobialriskassessment;internationalstandard一、引言1.1立项背景食品安全是全球公共卫生领域关注的重大问题。据世界卫生组织（WHO）估计，全球每年约有6亿人因食用受污染食品而患病，其中约42万人死亡。在食品安全管理从“事后检验”向“事前预防”转型的全球趋势下，定量微生物风险评估和预测微生物学技术日益受到重视。预测微生物学通过数学模型描述和预测微生物在食品环境中的行为，是食品设计、工艺优化、货架期确定和风险管理的科学基础。在构建预测模型的过程中，基数值（cardinalvalues）是最核心的模型参数之一。基数值是指描述环境因子（如温度、水分活度、pH值、防腐剂浓度等）对微生物生长速率、迟滞期、失活速率等动力学参数影响的特征值，包括最低值、最适值和最高值（即“三基点”参数）。这些参数决定了微生物在特定食品基质中的生长边界和动力学响应，是定量风险评估中暴露评估和危害特征描述的重要输入数据。然而，在ISO23691发布之前，国际范围内尚无专门针对微生物基数值测定和使用的统一技术标准。不同实验室在测定方法、实验设计、数据分析和报告格式上存在显著差异，导致以下突出问题：-数据可比性差：不同研究团队使用不同的培养基、培养条件和数据处理方法，所得基数值差异显著，难以进行跨研究比较和数据整合。-模型外推困难：由于缺乏对实验边界条件和数据不确定性的统一描述规范，预测模型在不同食品基质间的外推应用缺乏可靠的数据基础。-监管互认受阻：在国际食品贸易中，各国监管机构对微生物风险评估的接受程度不一，基数值标准的缺失进一步加剧了技术性贸易壁垒。1.2标准立项必要性在上述背景下，制定一项国际统一的基数值测定和使用标准具有重要的现实意义：-促进数据互认：通过统一测定方法、实验设计原则和质量评价标准，实现不同实验室和不同研究间基数值数据的可比性和互认性。-推动国际贸易便利化：减少因技术规范差异导致的贸易摩擦，促进国际食品贸易的健康发展。-支撑食品安全标准制定：为食品加工工艺的微生物安全验证和国际食品法典委员会（CAC）相关标准的修订提供科学依据。二、标准制定过程2.1标准基本信息ISO23691:2026《食物链微生物学基数值的测定和使用》由国际标准化组织（ISO）发布，归口于ISO/TC34/SC9（食品微生物学分技术委员会）。该标准于2026年2月9日正式发布，文件编号为ISO23691:2026，标准状态为现行，使用语言为英语。2.2制定历程ISO23691的制定工作起始于2019年。在ISO/TC34/SC9第22届全体会议上，由法国标准化协会（AFNOR）牵头提出新工作项目提案（NWIP），建议制定一项关于微生物基数值测定和使用的国际标准。该提案获得了包括中国、美国、德国、荷兰、丹麦、澳大利亚等成员国的大力支持。项目立项后，SC9成立了专项工作组（WG），由法国专家担任召集人，来自全球15个国家的微生物学家、食品工程师和风险评估专家参与起草工作。标准制定过程中，工作组系统梳理了国际预测微生物学领域的最新研究成果，参考了ComBase（组合微生物数据库）、PMAF（微生物预测建模工具）等国际公认数据库的数据规范，充分吸收了CodexAlimentarius关于微生物风险评估的原则框架，并通过两轮委员会草案（CD）投票和最终国际标准草案（FDIS）投票，最终于2026年2月正式发布。2.3与其他标准的关系ISO23691在ISO食品微生物学标准体系中具有独特的定位和互补作用。它与ISO16140系列（微生物方法验证）、ISO7218（微生物检验通用要求）、ISO17410（微生物计数）等标准在实验操作层面形成衔接，同时与ISO19036（微生物测量不确定度评估）在数据质量维度相互补充。与ISO16140侧重于方法验证不同，ISO23691针对的是预测模型参数的生成和应用，两者共同构建了从实验数据到风险管理决策的完整技术链条。三、标准主要内容3.1适用范围与基本概念ISO23691:2026适用于食品链中微生物基数值的测定与使用，涵盖食源性病原微生物（如沙门氏菌、单核细胞增生李斯特菌、大肠杆菌O157:H7等）、食品腐败微生物以及用于食品发酵的有益微生物。标准规定了基数值的术语定义、概念框架和分类体系，明确了其在预测微生物学模型中的功能和地位。标准将基数值按照环境因子类型进行分类，包括但不限于：温度相关基数值（如最低生长温度Tmin、最适生长温度Topt、最高生长温度Tmax）、水分活度相关基数值（aw,min、aw,opt、aw,max）、pH相关基数值（pHmin、pHopt、pHmax）以及防腐剂浓度相关基数值等。同时，标准还界定了基数值的获取方式，包括来自文献数据、实验测定以及数据库检索等不同途径。3.2基数值的测定方法ISO23691系统规定了基数值测定的方法论框架。标准推荐使用多种测定方法，包括：-分批培养法（Batchculturemethod）：在不同环境因子水平下进行液体培养，通过定期取样测定微生物浓度变化，拟合生长曲线后估算最大比生长速率，进而确定基数值。该方法是目前应用最广泛的基数值测定方法。-梯度培养法（Gradientculturemethod）：利用温度梯度、pH梯度等装置或培养基，在连续梯度条件下培养微生物，通过观察生长边界直接估算基数值，适用于大量菌株和环境因子组合的快速筛选。-微孔板高通量法（Microplatehigh-throughputmethod）：利用全自动微生物生长曲线分析仪或多通道微孔板培养系统，同步测定多条件下的微生物生长情况，显著提高测定效率和重复性。标准对每种测定方法均给出了详细的实验设计原则，包括接种量、培养基选择、培养条件控制、观测频率和生长曲线拟合方法等，并特别强调了在接近生长边界条件下进行测定的实验难度和注意事项。3.3实验设计原则在实验设计方面，ISO23691提出了系统性的原则要求：-环境因子范围选择：应根据目标微生物的生态学特征和食品加工的实际条件，合理设定环境因子（如温度、pH、水分活度等）的测试范围。测试范围应覆盖微生物生长的下限、最适区和上限区域，且在各区域应分布足够数量的测试水平。-测试水平设置：在生长边界附近应加密测试水平，以提高基数值估计的精度；在指数生长区域可适当减少测试水平，但需确保足以拟合二级模型。-重复与随机化：每个处理组合应设置至少三次生物学重复，实验顺序应随机化，以消除系统误差的影响。-数据采集频率：在指数生长期应保证足够的采样点密度，通常要求每个生长曲线至少包含8~10个数据点，以确保动力学参数估计的可靠性。-菌株选择与标准化：应优先选用具有明确遗传背景和已知表型特征的标准菌株或经过充分鉴定的野生菌株，并建议使用多个菌株进行平行测定以评估菌株间变异。3.4数据质量评价数据质量是决定基数值可靠性的关键要素。ISO23691构建了多层次的数据质量评价框架：-实验内部验证：通过重复实验、对照实验和模型拟合优度检验等方法，评价测定结果的精密度和准确度。-模型拟合评价：使用均方根误差（RMSE）、决定系数（R²）、赤池信息准则（AIC）等指标评价模型拟合效果。-数据可靠性分级：标准引入数据可靠性分级体系，将基数值数据按照来源、测定方法和验证程度划分为不同可靠性等级，为使用者提供数据选择依据。-不确定性评估：要求测定结果应附有不确定度估计，包括实验随机误差和系统误差的综合评价。3.5基数值的使用规范在基数值的应用层面，ISO23691给出了明确的使用指导：-预测模型构建中的应用：规范了基数值作为二级模型参数在构建一级模型和二级模型中的使用方式，包括修正的Gompertz模型、Baranyi-Roberts模型、平方根模型（Ratkowsky模型）和响应面模型（Responsesurfacemodel）等的参数化方法。-数据外推原则和边界条件：规定了数据外推的基本原则，即基数值在不同食品基质间外推时，应充分考虑食品的理化特性（如脂肪含量、蛋白质结构、天然抑菌物质等）对微生物响应的潜在影响，必要时需进行验证实验或引入修正系数。-数据库建设与数据交换：标准推荐了基数值数据的存储格式、元数据描述规范和数据交换协议，以促进数据共享和国际合作。-在风险评估中应用：明确了基数值作为定量微生物风险评估中暴露评估和危害特征描述的输入参数的使用框架。3.6报告要求标准在附录中提供了基数值测定实验报告的编写规范，要求报告应包含如下要素：（1）实验设计详细信息，包括菌株信息、培养基配方、培养条件及环境因子测试范围和水平数；（2）原始数据和分析结果，包括生长曲线的拟合参数、基数值的点估计值和置信区间；（3）数据质量评价信息，包括重复性结果、模型拟合优度指标和不确定性来源分析；（4）数据使用建议和局限性说明。该附录的规范化为后续数据共享和跨研究比较提供了统一的信息格式保障。此外，标准附录还提供了基于外部数据库获取基数值的推荐流程和文献数据汇交的模板。四、主要参与单位介绍4.1法国标准化协会（AFNOR）法国标准化协会（AssociationFrançaisedeNormalisation，AFNOR）是本标准制定的牵头单位和秘书处承担机构。AFNOR成立于1926年，是法国国家标准化机构，代表法国参与国际标准化组织（ISO）、国际电工委员会（IEC）和欧洲标准化委员会（CEN）的活动，在国际标准化领域具有广泛影响力。AFNOR在食品微生物学标准化领域有着深厚的积累。由其承担秘书处工作的ISO/TC34/SC9（食品微生物学分技术委员会）是ISO中最为活跃的分技术委员会之一，负责制定食品微生物检验、食品微生物风险评估和食品微生物预测建模等领域的一系列方法标准，包括食品微生物检验的基准方法标准、食品微生物测量不确定度评估指南、食品微生物风险分级和采样方案等，构成了完整的食品微生物标准体系。同时，AFNOR在法国国家层面主导了多个标准化技术委员会的工作，长期资助并协调国家农业研究院（INRAE）食品微生物学相关研究项目。在ISO23691的制定过程中，AFNOR不仅承担了标准草案的编写组织工作，还协调了法国相关科研机构、检测实验室和食品企业参与了基数值测定方法的实验室间验证研究，为标准技术内容的科学性和可行性提供了坚实的实证基础。在标准制定的关键阶段，AFNOR组织了多次国际实验室间比对研究，确证了标准所推荐方法在不同实验室条件下的一致性和可重复性。4.2其他主要参与单位除AFNOR外，以下机构在标准制定中发挥了重要作用：丹麦技术大学（DTU）国家食品研究所：作为预测微生物学领域的国际权威机构，DTU国家食品研究所主导了标准中关于数据质量评价和不确定性分析的框架设计。该研究所长期运营和维护ComBase国际微生物数据库，在基数值数据的系统化整理和数据库构建方面拥有丰富经验。其团队在标准制定过程中提供了海量的实测数据集，用于验证不同测定方法和数据质量评价指标的适用性，为标准的科学性奠定了基础。美国农业部东部研究中心（USDA-ARSERRC）：该中心在微生物预测建模和基数值测定方法学研究方面具有传统优势，主导了标准中关于模型拟合评价方法和数据使用规范的编写工作。其研究人员开发的多种预测模型和参数估计方法为标准的模型拟合评价提供了方法论支持。荷兰瓦赫宁根大学及研究中心（WageningenUniversity&Research）：作为食品微生物学和风险评估领域的世界顶尖研究机构，该中心深度参与了标准中关于基数值在定量微生物风险评估中应用框架的设计。荷兰在食品安全风险评估体系方面的先进经验和技术方法为本标准的风险评估衔接提供了重要参考。中国检验检疫科学研究院：作为中国在该领域的核心研究机构，中国检科院参与了标准中实验设计原则和数据可靠性分级体系的讨论，并将中国的应用需求和实践经验反馈至标准制定过程。该研究院在进出口食品微生物检验和风险评估方面的研究成果为标准在亚太地区的适用性提供了有力支持。五、标准应用前景与影响分析5.1国际应用前景ISO23691的发布将对全球食品微生物学领域产生深远影响。在标准发布后，预计将在以下方面得到广泛引用和应用：-食品法典委员会（CAC）：在微生物风险管理相关准则和指南的修订中引用ISO23691作为基数值数据的技术依据。-国际食