果蔬汁的微生物学

果蔬汁的微生物学前言微生物是一群形体微小，构造简单的低等生物的总称。在自然界存在的各种微生物中，有些是对人类有益的，有些则是对人类有害的。随着人类对微生物的不断研究，人们可以认为地控制和利用微生物为人类服务。在果蔬汁的生产、加工、储藏过程中某些微生物很容易造成果蔬汁的污染，使其变质，严重积累毒素，人们误饮后会引起中毒，因此，饮料企业应严格控制微生物的污染，为消费者提供安全可靠的饮料。第一节微生物与果蔬汁变质一、果蔬汁变质：果蔬汁变质是指果蔬汁受到外界有害因素的污染后，其化学或物理性质发生变化，使果蔬汁失去或降低原有的或应有的营养价值、组织状态以及色、香、味。更为严重者，某些病原菌能够分泌毒素，将果蔬汁转变成不符合卫生要求，不能供人们饮用的腐败、含有害物质的饮料。第一节微生物与果蔬汁变质二、引起果蔬汁变质的微生物种类和特点可能引起果蔬汁变质的微生物主要有细菌、酵母菌和霉菌三大类。1、细菌细菌是一种个体很小，形态结构简单，以二分裂方式繁殖的单细胞微生物。自然界中细菌的分布很广，数量和种类很多。果蔬汁中大多数细菌在高温下会死亡，但具有芽孢的细菌可以忍受果蔬汁的短时间高温杀菌，但在水果汁中这类细菌是罕见的，因为酸性环境可以抑制他们的繁殖。但在PH值较高的饮料中可能会存在。引起果蔬汁变质的最主要的细菌是醋酸菌和乳酸菌，其次是咯酸菌。第一节微生物与果蔬汁变质（1）醋酸菌醋酸菌是需氧菌，氧化能力较强，果蔬汁中存在微量的氧就足够醋酸菌的生长繁殖，产生醋酸，造成果蔬汁变质。醋酸菌既耐酸又耐高渗透压，能够致使浓缩果汁如浓缩甜橙汁的腐败。（2）乳酸菌乳酸菌可以在酸性或中性（PH3.7~4.5、PH4.5~5.3）果蔬汁中生长，他们可以利用其中的有机酸如苹果酸、柠檬酸等产生乳酸、二氧化碳、琥珀酸等，有的种属如乳杆菌属、链球菌属中的一些菌种，在果蔬汁中发酵可形成多糖、使果蔬汁变得粘稠。设备清洗不干净，还会造成果蔬汁的二次污染。第一节微生物与果蔬汁变质（3）咯酸菌咯酸菌污染果蔬汁的情况较少，一般在PH高于4.0时，则有其生长繁殖的可能，使果蔬汁产生气味难闻的咯酸而变质。降糖的梭状芽孢杆菌是一种厌氧的产生孢子的细菌，也是产生咯酸的典型细菌。它发酵果蔬汁除产生咯酸外，还可以产生醇类和醋酸、二氧化碳以及氧气等。PH值越高，受其污染的可能性越大。第一节微生物与果蔬汁变质2、酵母菌酵母菌是一种以单细胞为主的，以出芽繁殖为主要繁殖方式的真菌。在自然界中主要分布在糖份较高的酸性环境中。酵母菌是污染果蔬汁的主要微生物之一，无酒精饮料微生物腐败大部分是由酵母菌引起的。酵母菌对氧的需求量较低，转化糖的能力高，有些酵母菌还耐高渗透压。所以它能在果蔬汁中迅速繁殖。由于果蔬汁加工过程中使用的各种设备如：储罐、泵、管道等果蔬汁流通过的设备很难清洗，可成为酵母和霉菌的污染源。60°BX以上的浓缩果汁细菌的生长受到抑制，只有少数的酵母菌和霉菌尚能生长。第一节微生物与果蔬汁变质3、霉菌霉菌是丝状真菌的通称。受霉菌污染的果蔬汁饮料会出现霉斑，具有霉味，有时会出现苦味，霉菌还可以分解果胶，破坏天然饮料的稳定性。此外，霉菌还能改变饮料的含酸量，破坏葡萄色素，某些霉菌还能产生乙醇，有些能产生毒素。第二节果蔬汁变质的基本条件果蔬汁被微生物污染后，是否导致果蔬汁变质，与果蔬汁本身的性质，微生物的种类与数量、当时所处的环境因素等有着密切的关系。一、果蔬汁营养组成与微生物的分解作用果蔬汁中蛋白质、脂类含量较少，碳水化合物及有机酸含量较高，还含有大量的维生素和矿物质等。果蔬汁中含有一定良的碳水化合物，其中最重要的是葡萄糖和果糖，几乎所有的微生物都可以利用它们；果蔬汁中含有的有机酸含量高，对微生物的抑制和杀菌作用越大，但某些细菌如乳酸菌和大多数的酵母菌都有能力利用有机酸；在果蔬汁中还存在着含有氮源的自由氨基酸，也是微生物所需的营养物质，此外，果蔬汁中含有的维生素和矿物质也能为微生物的繁殖提供营养。第二节果蔬汁变质的基本条件二、果蔬汁的理化性质与微生物的适应性（1）PH值：果蔬汁的PH值是决定侵染果蔬汁微生物种类的主要因素。大多数的细菌只能在中性和碱性的环境中生长，只有少数的细菌，如醋酸菌、乳酸菌和咯酸菌等可以在果蔬汁中生长。而霉菌和酵母菌都有较强的耐酸性，酵母菌生长的最适PH为4.0~5.8，霉菌生长的最适PH为3.8~6.0。（2）水分活性：水分的存在方式有二种，一是结合水，二是游离水。微生物能够利用的是游离水。微生物生长所需要的水分，用水分活性Aw表示。纯水Aw=1.0，无水食品Aw=0.0，不同的微生物对水分活性的要求不同，细菌一般Aw：0.94~0.99，当Aw＜0.9时细菌几乎不能生长；酵母菌一般Aw：0.88~0.94；霉菌一般Aw：0.73~0.94。第二节果蔬汁变质的基本条件（3）渗透压：大多数微生物在低渗透压中较易生长，而在高渗透压的环境中则易因脱水而死。能耐糖的的细菌仅有少数如肠膜明珠菌等，酵母菌和霉菌一般能耐较高的渗透压，它们能引起高浓度的糖浆和浓缩果汁的变质。食品中的盐和糖是形成高渗透压的主要物质，其含量越多，浓度越高，Aw值就越小。第二节果蔬汁变质的基本条件三、环境因素与微生物的适应性1、温度根据微生物生长的适宜温度，可将其分成嗜热、嗜冷和中温微生物。它们的温度适应范围是嗜热的微生物：25~80℃，嗜冷：-10~30℃，中温：10~45℃。它们共同的生长温度是25~30℃。2、气体（1）氧：根据微生物与氧的关系将其分成好氧、微氧和兼性厌氧和厌氧菌。在有氧的条件下霉菌、酵母菌、细菌都有可能引起果蔬汁的腐败变质，在厌氧的环境中能引起变质的只有酵母和细菌。（2）二氧化碳：含有较高CO2的环境可防止需氧细菌和霉菌所引起的变质。但乳酸菌和酵母菌对CO2有较大的耐受力。第三节果蔬汁的微生物污染与控制一、果蔬原料的微生物污染与控制果蔬汁的表面存在着一定数量和种类的微生物，尤其当果蔬表面受到损伤时更为严重。果蔬表面常见的微生物主要是乳酸菌、醋酸菌、酵母菌以及芽孢杆菌、梭状芽孢杆菌。一般来说，细菌是随果蔬原料流入果汁的，酵母菌是在加工过程中污染的。因此，修剪、清洗和使用杀菌剂是减少因原料果蔬污染果汁的重要方法。同时，在采摘、运输和储存方面应采取有效防护措施以防止撞击、挤压和外来微生物污染，保持设备、容器、储存场所和人员、工具的卫生。第三节果蔬汁的微生物污染与控制二、加工过程中微生物的控制在加工过程中，多数工序如清洗、热处理、离心分离、明胶和膨润土净化、过滤以及消毒灭菌，在正常情况下能够使微生物数量明显下降，甚至清除所有微生物。但当原物料污染严重或加工过程中遭受微生物二次污染，就会影响微生物杀死率，残留的微生物在加工工程中和成品中就会生长繁殖，导致加工设备、容器、管道的微生物污染和成品变质。1、通过管道、设备和容器的污染与控制与微生物接触的管道、设备、容器中的残留果蔬汁如清洗、消毒不彻底，尤其是结构复杂、死角较多的管道、设备和容器，是造成成品二次污染的主要来源。另外包装物如空瓶、盖子也是另外的污染源。第三节果蔬汁的微生物污染与控制1、通过管道、设备和容器的污染与控制采取CIP的清洗消毒方式是有效防止二次污染的有效措施。设备的选择上考虑结构简单或死角较少易于清洗的管道、设备和容器，对于结构复杂不易清洗的部件应拆卸清洗消毒。包装容器应制定科学、明确的的清洗、消毒程序和参数，并验证其效果。2、人员、环境的卫生控制工作人员的手、衣帽、头发和鞋是微生物污染源，保持工作衣帽、鞋和口罩的清洁，勤理发、剪指甲、洗澡，生产前、入厕后以及接触污物后应洗手、消毒等，并定期进行健康检查，对人员进行卫生知识培训，能够有效防止微生物对果蔬汁的污染。第三节果蔬汁的微生物污染与控制2、人员、环境的卫生控制调配区、洗瓶、灌装和封盖的空气和环境卫生是主要主要的微生物控制源，在没有后杀菌的工艺中，洗瓶、灌装和封盖区的空气和环境卫生控制是很重要的。应制定严格的空气净化和环境卫生清洁程序和控制指标，确保符合卫生要求。另外，果蔬汁排放的管道、区域和地沟也是微生物污染源，应制定清洁消毒程序予以控制。第三节果蔬汁的微生物污染与控制三、果蔬汁的微生物污染与控制果蔬汁的微生物控制就是达到“商业无菌”的要求，所谓“商业无菌”即指制品中可能仍然含有可存活的孢子和微生物，但它们在规定的期限内不会生长繁殖，因而不会造成果蔬汁的腐败变质。微生物的变质可以产生以下方面的变化：1）外观状态：果蔬汁受到微生物污染时，其澄清度、稳定状态、颜色发生变化。澄清的果汁会因酵母菌的污染而变浑浊，霉菌和某些酵母菌能够分解果蔬汁中的果胶使果汁粘度下降造成果蔬汁混浊沉淀，但某些酵母菌、醋酸菌及某些醋酸菌能够增加果蔬汁的粘度，使其变稠变粘，一些微生物通过其产生的酶和改变溶液的PH而使果蔬汁的呈色物质发生结构变化，使制品变色。第三节果蔬汁的微生物污染与控制三、果蔬汁的微生物污染与控制2）滋味、气味异常及胀气：微生物能够分解果蔬汁中的有机酸和糖分，产生新的酸类物质和醇、醛及二氧化碳等物质，一些微生物的代谢产物如醋酸、乙醇、丁醇等有强烈的刺激性异味，酵母菌、乳酸菌等产生的代谢产物二氧化碳是致使封闭的容器产生胀瓶现象的原因。一些霉菌污染的果蔬汁还会产生苦味物质和霉斑。3）化学性质的变化：微生物污染的果蔬汁其PH、可溶性固性物含量会发生变化，主要时因为糖分的被分解和有机酸的产生所导致，因而变质的果蔬汁一般会导致PH降低、可溶性固性物含量减少。第三节果蔬汁的微生物污染与控制三、果蔬汁的微生物污染与控制在果蔬汁的加工过程中，严格遵守操作规程，消毒、灭菌彻底，注意环境卫生的清洁以及在适当的条件下贮藏，是完全可以预防微生物引起的果蔬汁变质。四、果蔬汁微生物学检验1、采样：方法、工具、卫生、标签；2、样品保藏和运送：-20℃、0~4.4℃，＜3h；3、样品处理：45℃，≤15min解冻，以25~50g为宜；4、检验方法：1）菌落总数（35~37℃，48±2h）、大肠菌群（35~37℃，24±2h，.or.72h）、致病菌、霉菌/酵母菌（20~25℃，5d）。五、有益微生物的利用1、乳酸菌及其发酵果蔬汁；2、双歧杆菌及其发酵果蔬汁；3、醋酸菌及其发酵果蔬汁。以上，谢谢！