第一章 微生物引起的食品污染与控制

食品微生物学检验南京财经大学食品科学与工程学院2013年9月第一章微生物引起的食品污染与腐败变质目录第一节食品中微生物的来源及其途径第二节微生物与食品腐败变质第三节各类食品的腐败变质第一节食品中微生物的来源及其途径食品微生物污染——是指食品在加工、运输、储藏和销售过程中被微生物及其毒素污染。一、污染食品的微生物来源食品从原料生产、加工、贮藏、运输、销售到烹调等各个环节，常与环境（普遍存在微生物）发生各种方式的接触，导致微生物的污染。污染食品的微生物来源可分为土壤、空气、水、操作人员、动植物、加工设备、包装材料等方面。1、土壤土壤为微生物的生长繁殖提供了有利的营养条件和环境条件——“微生物大本营”之称——土壤中含有大量的可被微生物利用的碳源和氮源和无机盐，一定的保水性、通气性及适宜的酸碱度，土壤温度在10～30℃，免遭太阳紫外线的危害等土壤中的微生物数量——107～109个/g。其中细菌达70%～80%，放线菌占5%～30%，其次是真菌、藻类和原生动物。1土壤不同土壤中微生物的种类和数量有很大差异——肥沃的土壤中微生物的数量和种类较多，果园土壤中酵母的数量较多。土壤中的微生物除了自身发展外，分布在空气、水和人及动植物体的微生物也会不断进入土壤中。2空气空气中不具备微生物生长繁殖所需的、加之室外、来自日光的紫外线照射——空气不是微生物生长繁殖的场所。空气中的微生物来自土壤、水、人和动植物体表的脱落物和呼吸道、消化道的排泄物得随风飘扬而悬浮在大气中2空气空气中的微生物主要为——霉菌、放线菌的孢子和细菌的芽孢及酵母。不同环境空气中微生物的数量和种类有很大差异——公共场所、畜舍、屠宰场及通气不良处的空气中微生物的数量较高。海洋、高山、乡村、森林等空气清新的地方则较少。患病者口腔喷出的飞沫小滴含有1～2万个细菌。3水中自然界中各种淡水与咸水中都生存着相应的微生物。但各种水域中的微生物种类和数量呈明显差异。通常水中微生物的数量主要取决于水中有机物质的含量，有机物质含量越多，其中微生物的数量也就越大。4人及动物体人体及各种动物的皮肤、毛发、口腔、消化道、呼吸道均带有大量的微生物——如未经清洗的动物被毛、皮肤微生物数量可达105～106/cm2。当生物体感染病原微生物后，就会存在体内，通过直接接触或通过呼吸道和消化道向体外排出而污染食品。蚊、蝇及蟑螂等各种昆虫也都携带有大量的微生物，其中可能有多种病原微生物，它们接触食品同样会造成微生物的污染。5加工机械与设备各种加工机械设备本身没有微生物所需的营养物质，但在食品加工过程中，由于食品的汁液或颗粒粘附于内表面，食品生产结束时机械设备没有得到彻底的灭菌，使原本少量的微生物得以在其上大量生长繁殖，成为微生物的污染源。这种机械设备在后来的使用中会通过与食品接触而造成食品的微生物污染6包装材料及原辅材料各种包装材料如果处理不当也会带有微生物。一次性包装材料通常比循环使用的材料所带有的微生物数量要少。塑料包装材料由于带有电荷会吸附灰尘及微生物。健康的动、植物原料表面及内部不可避免地带有一定数量的微生物，如果在加工过程中处理不当，容易使食品变质，有些来自动物原料的食品还有引起疫病传播的可能。6包装材料及原辅材料辅料如各种佐料、淀粉、面粉、糖等，通常仅占食品总量的一小部分，但往往带有大量微生物。调料中含菌可高达108个/g。佐料、淀粉、面粉、糖中都含有耐热菌。原辅料中的微生物一是来自于生活在原辅料体表与体内的微生物，二是在原辅料的生长、收获、运输、贮藏、处理过程中的二次污染。二、微生物污染食品的途径食品在生产加工、运输、贮藏、销售以及食用过程中都可能遭受到微生物的污染，其污染的途径可分为两大类。内源性污染作为食品原料的动植物体在生活过程中，由于本身带有的微生物而造成食品的污染称为内源性污染——畜禽在生活期间，其消化道、上呼吸道和体表总是存在一定类群和数量的微生物。当受到病原微生物感染时，畜禽的某些器官和组织内就会有病原微生物的存在。二、微生物污染食品的途径当家禽感染了鸡白痢、鸡伤寒等传染病，病原微生物可通过血液循环侵入卵巢，在蛋黄形成时被病原菌污染，使所产卵中也含有相应的病原菌。外源性污染食品在生产加工、运输、贮藏、销售、食用过程中，通过水、空气、人、动物、机械设备及用具等而使食品发生微生物污染称外源性污染。三、控制食品微生物污染的措施微生物污染是导致食品腐败变质的首要原因，生产中必须采取措施有效控制食品的微生物污染1、加强生产环境的卫生管理生产车间、加工设备及工具要经常清洗、消毒，严格执行各项卫生制度。操作人员必须定期进行健康检查，患有传染病者不得从事食品生产。工作人员要保持个人卫生及工作服的清洁。生产企业应有符合卫生标准的水源。2、严格控制生产过程中的污染欲杜绝食品的微生物污染是很难办到。在食品加工、贮藏、运输过程中尽可能减少微生物的污染——选用健康无病的动植物原料，不使用腐烂变质的原料——采用科学卫生的处理方法进行分割、冲洗。——食品原料如不能及时处理需采用冷藏、冷冻等有效方法加以贮藏，避免微生物的大量繁殖。----食品加工中的灭菌条件，要能满足商业灭菌的要求。----使用过的生产设备、工具要及时清洗、消毒。3、注意食品贮藏、运输和销售卫生-----采用合理的贮藏方法，保持贮藏环境符合卫生标准-----运输车辆应做到专车专用，有防尘装置，车辆应经常清洗消毒。------销售卫生第二节微生物与食品腐败变质1、食品腐败变质的概念食品腐败变质——食品受到各种内外因素的影响，造成其原有化学性质或物理性质发生变化，降低或失去其营养价值和商品价值的过程。如鱼肉的腐臭、油脂的酸败、水果蔬菜的腐烂和粮食霉变等。原因——物理因素、化学因素和生物性因素，如动、植物食品组织内酶的作用，昆虫、寄生虫以及微生物的污染等。其中由微生物污染所引起的食品腐败变质是最为重要和普遍的2、微生物引起食品变质的基本条件食品原料中存在微生物、在加工过程中及加工后的成品，也不可避免地要接触环境中的微生物，因而食品中存在一定种类和数量的微生物。然而微生物污染食品后，能否导致食品的腐败变质，以及变质的程度和性质如何，是受多方面因素的影响。一般来说，食品发生腐败变质，与食品本身的性质、污染微生物的种类和数量以及食品所处的环境等因素有着密切的关系，而它们三者之间又是相互作用、相互影响的。（1）食品的基质条件——营养成分食品含有蛋白质、糖类、脂肪、无机盐、维生素和水分等丰富的营养成分，是微生物的良好培养基。因而微生物污染食品后很容易迅速生长繁殖造成食品的变质。但由于不同的食品中，上述各种成分的比例差异很大，而各种微生物分解各类营养物质的能力不同，这就导致了引起不同食品腐败的微生物类群也不同。（1）食品的基质条件——pH条件食品可分为：酸性食品（小于4.5）和非酸性食品（大于4.5）。如动物性食品pH值一般在5～7之间，蔬菜pH值在5～6之间，它们一般为非酸性食品；水果的pH值在2～5之间，一般为酸性食品。大多数细菌最适生长的pH值是7.0左右，酵母菌和霉菌生长的pH值范围较宽，因而非酸性食品适合于大多数细菌及酵母菌、霉菌的生长；细菌生长下限一般在4.5左右，pH值3.3～4.0以下时只有个别耐酸细菌，如乳杆菌属尚能生长，故酸性食品的腐败变质主要是酵母和霉菌的生长。（1）食品的基质条件——水分微生物类群最低Aw值范围微生物类群最低Aw值大多数细菌0.99～0.90嗜盐性细菌0.75大多数酵母菌0.94～0.88耐高渗酵母0.60大多数霉菌0.94～0.73干性霉菌0.65食品中主要微生物类群生长的最低Aw值范围——食品的Aw值在0.60以下，则认为微生物不能生长。一般认为食品Aw值在0.64以下，是食品安全贮藏的防霉含水量。（2）微生物在食品发生腐败变质的过程中，起重要作用的是微生物。如果某一食品污染了微生物，一旦条件适宜，就会引起该食品腐败变质。所以说，微生物的污染是导致食品发生腐败变质的根源。能引起食品发生腐败变质的微生物种类很多，主要有细菌、酵母和霉菌。一般情况下细菌常比酵母菌占优势。分解食品中蛋白质的主要微生物主要是细菌、霉菌和酵母菌，它们多数是通过分泌胞外蛋白酶来完成的。细菌中，芽孢杆菌属、梭状芽孢杆菌属、假单孢菌属、变形杆菌属、链球菌属等分解蛋白质能力较强；小球菌属、葡萄球菌属、黄杆菌属、产碱杆菌属、埃希氏杆菌属等分解蛋白质较弱；肉毒梭状芽孢杆菌分解蛋白质能力很微弱，但该菌为厌氧菌，可引起罐头的腐败变质；。分解食品中蛋白质的主要微生物许多霉菌都具有分解蛋白质的能力，霉菌比细菌更能利用天然蛋白质。常见的有：青霉属、毛霉属、曲霉属、木霉属、根霉属等。多数酵母菌对蛋白质的分解能力极弱。如啤酒酵母属、毕赤氏酵母属、汉逊氏酵母属、假丝酵母属、球拟酵母属等能使凝固的蛋白质缓慢分解。但在某些食品上，酵母菌竞争不过细菌，往往是细菌占优势。分解食品中碳水化合物的主要微生物细菌中能分解淀粉的种类不多，主要是芽孢杆菌属和梭状芽孢杆菌属的某些种，它们是引起米饭发酵、面包粘液化的主要菌株；能分解纤维素和半纤维素只有芽孢杆菌属、梭状芽孢杆菌属和八叠球菌属的一些种；但绝大多数细菌都具有分解某些糖的能力，特别是利用单糖的能力极为普遍；某些细菌能利用有机酸或醇类；能分解果胶的细菌主要有芽孢杆菌属、欧氏植病杆菌属、梭状芽孢杆菌属中的部分菌株，它们参与果蔬的腐败。分解食品中碳水化合物的主要微生物多数霉菌都有分解简单碳水化合物的能力；能够分解纤维素的霉菌并不多，常见的有青霉属、曲霉属、木霉属等中的几个种，其中绿色木霉、里氏木霉、康氏木霉分解纤维素的能力特别强。分解果胶质的霉菌活力强的有曲霉属、毛霉属、蜡叶芽枝霉等；曲霉属、毛霉属和镰刀霉属等还具有利用某些简单有机酸和醇类的能力。绝大多数酵母不能使淀粉水解；少数酵母如拟内胞霉属能分解多糖；极少数酵母如脆壁酵母能分解果胶；大多数酵母有利用有机酸的能力。分解食品中脂肪的主要微生物一般来讲，对蛋白质分解能力强的需氧性细菌，同时大多数也能分解脂肪。细菌中的假单孢菌属、无色杆菌属、黄色杆菌属、产碱杆菌属和芽孢杆菌属中的许多种，都具有分解脂肪的特性。能分解脂肪的霉菌比细菌多，在食品中常见的有曲霉属、白地霉、代氏根霉、娄地青霉和芽枝霉属等。酵母菌分解脂肪的菌种不多，主要是解脂假丝酵母，这种酵母不能使糖类发酵，但分解脂肪和蛋白质的能力却很强。因此，在肉类食品、乳及其制品中脂肪酸败时，也应考虑到是否因酵母而引起。（3）食品的外界环境条件污染食品的微生物能否生长，还要看环境条件，例如，天热饭菜容易变坏，潮湿粮食容易发霉。影响食品变质的环境因素和影响微生物生长繁殖的环境因素一样，也是多方面的。有些内容已在前面有关章节中加以讨论，故不再重复。在这里，仅就影响食品变质的最重要的几个因素，例如温度、湿度和气体等进行讨论。（3）食品的外界环境条件—温度根据微生物对温度的适应性，可将微生物分为三个生理类群，即嗜冷、嗜温、嗜热三大类微生物。每一类群微生物都有最适宜生长的温度范围，但这三群微生物又都可以在20℃～30℃之间生长繁殖，当食品处于这种温度的环境中，各种微生物都可生长繁殖而引起食品的变质。食品中微生物生长的最低温度食品微生物生长最低温度（℃）食品微生物生长最低温度（℃）猪肉细菌-4乳细菌-1～0牛肉霉菌、酵母菌、细菌-1～1.6冰淇凌细菌-10～-3羊肉霉菌、酵母菌、细菌-5～-1大豆霉菌-6.7火腿细菌1～2豌豆霉菌、酵母菌-4～6.7腊肠细菌5苹果霉菌0熏肉细菌-10～-5葡萄汁酵母菌0鱼贝类细菌-4～-7浓桔汁酵母菌-10草莓霉菌、酵母菌、细菌-6.5～0.3（3）食品的外界环境条件—气体微生物与O2有着十分密切的关系。一般来讲，在有氧的环境中，微生物进行有氧呼吸，生长、代谢速度快，食品变质速度也快；缺乏O2条件下，由厌氧性微生物引起的食品变质速度较慢。O2存在与否决定着兼性厌氧微生物是否生长和生长速度的快慢。例如当Aw值是0.86时，无氧存在情况下金黄色葡萄球菌不能生长或生长极其缓慢；而在有氧情况下则能良好生长。（3）食品的外界环境条件—湿