第十一章 食品微生物

第十一章食品微生物第一节食品生境特征1.食品的营养组成食品含有蛋白质、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。2.食品的氢离子浓度在一定的氢离子浓度下，微生物的酶系统才能发挥最大的催化作用，如果氢离子浓度改变，酶的催化就会减弱或消失，必然影响到微生物正常代谢。各种食品都具有一定的氢离子浓度，动植物食品原料的pH几乎都在7以下，有的可低到2-3。根据食品pH值不同，一般将食品分为酸性食品和非酸性食品。二食品基质特性2.食品的氢离子浓度⑴酸性食品和非酸性食品非酸性食品：pH值在4.5以上者称为非酸性食品。鱼、肉、乳、蔬菜，等动物性食品都属于非酸性食品酸性食品：pH值在4.5以下者称为酸性食品。多数水果和少数蔬菜都属于酸性食品。⑵微生物生长与食品中pH值的关系不同种类的微生物都有自己最适生长的pH值范围。大多数细菌最适生长pH值是7.0左右，所以多数非酸性食品适宜各种细菌生长，因而食品的pH值越偏酸性，可以生长的细菌种类就越少，即使细菌能生长，其生长能力也弱。当食品pH值在5.5以下时，一般腐败细菌基本上被抑制，只有少数细菌，如大肠杆菌和一些耐酸细菌（LAB）仍能继续生长。但在酸性食品中，酵母菌和霉菌可以生长。表1各种微生物生长的最适pH值及pH范围微生物种类最低pH值最适pH值最高pH值细菌、放线菌5.07.0～8.010.0酵母菌2.53.8～6.08.0霉菌1.53.0～6.010.0⑵微生物生长与食品中pH值的关系微生物在食品中生长也能导致食品的pH值改变。如某些微生物分解食品中的糖类产酸，结果引起食品的pH值下降，某些微生物分解Pr产碱，结果导致食品的pH值出现上升趋势。⑵微生物生长与食品中pH值的关系一般情况下，如果糖和蛋白质同时存在时，微生物首先利用糖，对蛋白质的分解就明显减少，这使pH值趋向酸性转化；在含有糖和蛋白质的食品中，经常见到的现象是：首先是pH值下降，而后出现上升。3.食品的水分食品有固体状、半固体状和液体状。它们不论是原料、半成品或成品，都含有一定量的水分，食品中的水分总是以结合水和游离水两种状态存在。微生物在食品上生长繁殖，除需要一定的营养物质外，还必须有足够的水分，微生物能利用的水分是—游离水。3.食品的水分游离水的存在是微生物生长所必需的物质之一。故降低食品的水分含量，可以作为控制微生物生长的一项衡量指标（标准）。一般来说，含水分多的食品，微生物容易生长，含水分少的食品，微生物则不易生长，那么食品中含有的水分减少到怎样的程度，微生物就不能生长呢？3.食品的水分⑴水分活性值Aw（awteractivity)Aw值即是食品在密闭容器内的水蒸汽压与在相同温度下的纯水蒸汽压的比值。Aw=P/P0P0表示纯水的水蒸汽压，P表示食品的水蒸汽压。Aw值为0-1之间日常食品aw多数在0.98~0.99之间⑵不同类型微生物的生长对水分活性值的要求各种不同类型微生物都有生长适宜的水分活性范围，以细菌、酵母菌、霉菌三大类微生物来比较。细菌酵母菌霉菌①细菌生长的水分活性值除了嗜盐性细菌的最低Aw在0.75以下外，细菌要求Aw在0.94以上。低于0.90几乎不能生长3.食品的水分⑵不同类型微生物的生长对水分活性值的要求②酵母菌生长的水分活性值酵母菌生长所需水分要比细菌低一些，但比霉菌要高一些，除了耐渗透压酵母菌外，一般酵母菌生长的最低Aw范围在0.94-0.88。③霉菌生长的水分活性值霉菌与细菌和酵母菌相比，能在较低的Aw范围内生长。一般在0.64的Aw下,任何霉菌均不能生长。但在Aw值为0.65时，有少数霉菌尚能生长，故称其为干性霉菌。表2食品中重要微生物类群生长的最低Aw值范围类群最低Aw值范围类群最低Aw大多数细菌0.99～0.94嗜盐性细菌0.75大多数酵母0.94～0.88耐渗透压酵母菌0.60大多数霉菌0.94～0.73干性霉菌0.65食品Aw值与微生物生长的关系大部分新鲜食品Aw值在0.95~1.00，许多腌肉制品（保藏期1~2天）Aw值在0.87~0.95，这一Aw值范围的食品可满足一般细菌的生长，其下限可满足酵母菌的生长；盐分和糖分很高的食品（保藏期1~2个周）Aw值在0.75~0.87，可满足霉菌和少数嗜盐细菌的生长；干制品（保藏期1~2个月）Aw值在0.60~0.75，可满足耐渗透压酵母和干性霉菌的生长；奶粉Aw值为0.20、蛋粉Aw值为0.40，微生物几乎不能生长（理论上可无限期保藏）二食品基质特性4.食品的渗透压渗透压与微生物的生命活动有一定的关系。如将微生物置于低渗溶液中，菌体吸收水分发生膨胀，甚至破裂；若置于高渗溶液中，菌体则发生脱水，甚至死亡。一般来讲，微生物在低渗透压的食品中有一定的抵抗力，较易生长，而在高渗食品中，微生物常因脱水而死亡。当然不同微生物种类对渗透压的耐受能力大不相同。在食品中形成不同渗透压的物质，主要是食盐和糖。在食品中加人不同量的糖或盐，可以形成不同的渗透压。所加的糖或盐越多，则浓度越高，渗透压越大，食品的Aw值就越小。通常为了防止食品腐败变质，常用盐腌和糖渍方法来较长时间地保存食品。不同微生物耐受食盐和糖的程度不一样①高度耐盐细菌它们最适宜在含有20-30%食盐浓度的食品中生长。这些细菌都能产生类胡萝卜素，所以菌落大都具有色素，如杆菌中的盐杆菌，球菌中的小球菌属等。②中度耐盐细菌最适宜在含有5-10%食盐浓度食品中生长，如假单孢菌属、弧菌属、无色杆菌属、八叠球菌属、芽孢杆菌属和小球菌属，其中最突出的是盐脱氮微球菌和腌肉弧菌。③低度耐盐细菌最适宜在含2-5%食盐浓度食品中生长，如假单孢菌属、无色杆菌属、黄杆菌属和弧菌属中的一些菌种。二食品基质特性4.食品的渗透压⑵引起食品变质的耐盐细菌和耐糖细菌高度、中度和低度三种不同的耐盐细菌，一般生长繁殖速度都比较慢，只有低度耐盐细菌中的溶血性弧菌繁殖速度较快。④耐糖细菌能在高度含糖食品中生长的细菌称为耐糖细菌，如肠膜明串珠菌等。第二节微生物引起食品变质的条件三外界环境条件食品的环境条件对微生物能否在食品中生长繁殖，造成食品腐败变质有很大影响的，这些条件主要指温度、气体、湿度（同前面Aw）等。1．温度微生物生长繁殖受到各种因素的影响，其中温度起着极重要的作用。适宜的温度可以促进微生物正常生命活动，加快生长繁殖速度；而不适宜温度可以减弱微生物生命活动或导致微生物在形态、生理特性上的改变，甚至可促使微生物死亡。三外界环境条件1.温度温度是影响食品腐败变质的重要因素。在自然界中各类微生物都有它一定的适宜生长温度，这种温度是由于长期自然选择的结果。根据微生物对温度的适应性，可将其分成嗜冷微生物、嗜温微生物和嗜热微生物三个生理类群，其中与腐败有密切关系的是嗜温微生物。三外界环境条件1.温度A嗜热微生物（高温型）25-95℃，最适50-60℃B嗜温微生物（中温型）10-45℃，最适25-37℃C嗜冷微生物（低温型）-5-30℃，最适10-20℃每一群微生物都有最适生长温度范围，但这三群又都可以在25-30℃之间生长繁殖，当食品处于这样一种温度的环境中，各种微生物都可生长繁殖而引起食品的变质。1．温度⑴低温条件下引起食品变质的微生物低温微生物：食品在冷藏中，有时会出现因微生物繁殖而导致的变质，在冷藏中出现的这一群微生物，在食品微生物学中就称为低温微生物低温条件下微生物虽能生长，但并不是它们生长繁殖的最适温度，即它们生长繁殖的速度很慢，因此，引起冷藏食品变质速度也较慢。三外界环境条件1温度⑵高温条件下引起食品变质的微生物微生物对高温比较敏感，如果超过微生物所适应的最高温度，一般敏感的微生物就会死亡。故应用高温进行灭菌是最常用的方法。然而不同微生物对热的敏感程度不同，有些微生物对热的抵抗力较强。嗜热微生物：在高温条件下，即一般指在45℃以上的温度下能生长的微生物被称作是嗜热微生物。微生物引起的食品污染与腐败变质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表6-2食品中微生物生长的最低温度微生物引起的食品污染与腐败变质（2）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。三外界环境条件2气体微生物像其他生物一样，在维持其生命和生长繁殖的过程中必须利用能量。微生物借助菌体的酶类从物质的氧化过程中获得它所需要的能量。一般可分为需氧微生物：如芽孢杆菌属、乳杆菌属的某些种、醋酸杆菌属、无色杆菌属、产膜酵母和霉菌。厌氧微生物：如梭状芽孢杆菌属、拟杆菌属和双歧杆菌属。兼性厌氧微生物：如葡萄球菌属、埃希氏菌属、沙门氏菌属、变形杆菌属、志贺氏菌属、芽孢杆菌属中的部分菌种及大多数酵母菌。第二节食品微生物污染来源、危害和预防措施一食品污染的概念引起食品污染的微生物种类繁多，如细菌、霉菌等。微生物可以直接或间接地通过各种途径污染食品，并不断地利用食品中的丰富营养进行侵入、生长繁殖，最后导致食品发生腐败变质，甚至可以引起食物中毒。因此，了解微生物在自然界分布规律及其生长繁殖的动态，掌握食品微生物主要来源，对于切断污染途径、控制微生物对食品的污染，延长食品保藏时间、防止食品腐败变质与中毒事件发生具有十分重要意义。二污染食品的微生物来源已经知道微生物是自然界分布最广泛、数量最大的一类生物。由于其个体微小、繁殖速度快、营养类型多、适应能力强，所以土壤、水中、空气、动植物体表及体内均广泛存在，甚至在高山、海洋等都有它们的存在。当然，不同环境中存在着不同类型和数量的微生物。那么污染食品的微生物主要来源于那些方面呢？通常认为造成食品污染的微生物主要来自四个方面：1．来自土壤中的微生物2．来自水中的微生物3．来自空气中的微生物4．来自人及动植物的微生物5.生产环境与食品用具二、食品微生物污染的危害致病性细菌（食源性疾病）非致病性细菌（腐败变质）食品细菌污染一食品腐败变质食品受到外界有害因素的污染以后，食品原有色、香、味和营养成分发生了从量变到质变的变化，结果使食品的质量降低或完全不能食用，这个过程称为食品腐败变质。二腐败腐败指的是由微生物引起蛋白质食品发生的变质。食物+分解Pr的微生物AA+胺+硫化氢等三发酵发酵指的是由微生物引起糖类物质的变质。碳水化合物+分解糖类的微生物有机酸+酒精+气体四酸败酸败指的是由微生物引起脂肪类物质发生的变质，脂肪发生变质的特征是产生酸和刺激性的“油哈”气味。脂肪食物+解脂微生物脂肪酸+甘油及其它产物注：脂肪发生变质主要是由于化学作用所引起的，但许多研究证明与微生物有密切的关系。感官鉴定食品因微生物繁殖而引起变质以后，必然会从食品的性状上反映出来，而性状变化到一定程度，就会被人们的感觉器官有所察觉。因此，食品性状的感官，最为敏感可靠，也是一项评定食品卫生质量的重要指标。感官指标包括色泽、气味、口味和组织状态。第三节各类食品中的微生物不同食品的腐败变质食品从原料到加工产品，随时都有被微生物污染的可能。这些污染的微生物在适宜条件下即可生长繁殖，分解食品中的营养成分，使食品失去原有的营养价值，成为不符合卫生要求的食品。由于各类食品的基质条件不同，因而引起各类食品腐败变质的微生物类群及腐败变质症状也不完全相同。下面就各类主要食品的腐败变