第十一章-腐败微生物与食品保藏

食品微生物学南京农业大学食品科技学院南京农业大学食品院食品微生物组第十一章腐败微生物与食品保藏第一节引起食品腐败的微生物第二节微生物引起食品腐败的基本条件第三节食品腐败变质的机理第四节微生物引起食品腐败变质的鉴评第五节各类食品的腐败变质第六节食品保藏技术南京农业大学食品院食品微生物组食品的腐败变质(foodspoilage)，是指食品在一定的环境因素影响下，由微生物为主的多种因素作用下所发生的有害的变化，即造成其原有化学性质或物理性质和感观性状发生变化，降低或失去其营养价值和商品价值的过程。－鱼肉的腐臭－油脂的酸败－水果蔬菜的腐烂－粮食的霉变等第一节引起食品腐败的微生物南京农业大学食品院食品微生物组引起食品腐败变质的微生物种类细菌霉菌酵母南京农业大学食品院食品微生物组一、细菌一般情况下，能引起食品发生腐败变质细菌常比酵母菌占优势。有病原菌和非病原菌，有芽孢和非芽孢菌，有嗜热菌、嗜温菌和嗜冷菌，有好气或厌气菌，有分解蛋白质、糖类、脂肪能力强的菌。南京农业大学食品院食品微生物组食品种类微生物分解蛋白质芽孢杆菌属、梭状芽孢杆菌属、假单孢菌属、变形杆菌属、链球菌属分解淀粉芽孢杆菌属和梭状芽孢杆菌属（枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌等）分解纤维素和半纤维素芽孢杆菌属、梭状芽孢杆菌属和八叠球菌属分解果胶芽孢杆菌属、欧氏植病杆菌属、梭状芽孢杆菌属分解脂肪假单孢菌属、无色杆菌属、黄色杆菌属、产碱杆菌属和芽孢杆菌属表引起食品腐败的细菌种类南京农业大学食品院食品微生物组从食品腐败变质的角度讲，以下几个属的细菌应引起注意：假单胞菌属：革兰氏阴性无芽胞杆菌，需氧，嗜冷，PH5.0下生长，是典型的腐败细菌，在肉、鱼等动物食品及蔬菜中均易生长繁殖。微球菌属和葡萄球菌属：革兰氏阳性菌，嗜中温，营养要求较低。在动物性食品上多见，有的能使食品变色。南京农业大学食品院食品微生物组芽胞杆菌属与梭状芽胞杆菌属：分布较广泛，尤其多见于肉和鱼。嗜中温菌者为多，是罐头食品中常见的腐败菌。肠杆菌科各属：除志贺氏菌属及沙门氏菌属外，皆为常见的腐败菌。革兰氏阴性，需氧及兼性厌氧，嗜中温杆菌。多见于水产品等动物性食品中。南京农业大学食品院食品微生物组弧菌属与黄杆菌属：均为革兰氏阴性兼性厌氧菌。主要来自海水或淡水，在低温和5%食盐中均可生长，故在鱼类等水产食品中多见。嗜盐杆菌属与嗜盐球菌属：革兰氏阴性需氧菌、嗜盐，在12%食盐甚至更高浓度的食盐中均可生长。多见于咸鱼。乳杆菌属：革兰氏阳性杆菌，厌氧或微需氧，在乳品中多见。南京农业大学食品院食品微生物组二、酵母酵母一般喜欢生活在含糖量较高或含一定盐分的食品上，可使糖浆、蜂蜜和蜜饯等食品腐败变质，但不能利用淀粉。大多数酵母有利用有机酸的能力，但是分解利用蛋白质、脂肪的能力很弱，只有少数较强。如解脂假丝酵母。南京农业大学食品院食品微生物组三、霉菌在水分活性较低的食品中霉菌比细菌更易引起食品的腐败。霉菌利用分解有机物的能力很强。－如根霉属、毛霉属、曲霉属、青霉属等霉菌既能分解蛋白质，又能分解脂肪或糖类。南京农业大学食品院食品微生物组分解纤维素的霉菌，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、毛霉属等。造成食品腐败变质的霉菌以曲霉属和青霉属为主。根霉属和毛霉属的出现往往表示食品已经霉变。南京农业大学食品院食品微生物组引起各种食品腐败的优势微生物－食品中占优势的微生物能产生选择性分解食品中特定成分，从而使食品发生带有一定特点的腐败变质。细菌→蛋白质、脂肪、碳水化合物酵母→高浓度糖、食盐、酒精霉菌→粮食、蔬菜、水果南京农业大学食品院食品微生物组表部分食品腐败类型和引起腐败的微生物南京农业大学食品院食品微生物组一、食品的基质特性1.食品的营养成分食品中含有蛋白质、糖类、脂肪、无机盐、维生素和水分等丰富的营养成分，是微生物的良好天然培养基。食品中蛋白质被微生物分解造成的败坏称为腐败，食品中碳水化合物或脂肪被微生物分解产酸而败坏称为酸败。第二节微生物引起食品腐败的基本条件南京农业大学食品院食品微生物组2.食品的氢离子浓度根据食品pH值范围可将食品划分为两大类：非酸性食品：凡是pH值在4.5以上者的食品（动物性食品和大多数蔬菜）。酸性食品：凡是pH值在4.5以下者的食品（水果和少数蔬菜）。－如动物食品的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。南京农业大学食品院食品微生物组表不同食品原料的pH值南京农业大学食品院食品微生物组绝大多数细菌生长的最适pH6.5-7.5，非酸性食品是适合于多数细菌生长。酵母生长的最适pH是4.0-5.8；霉菌生长的最适pH3.8-6.0。酸性食品则主要适合于酵母、霉菌和少数耐酸细菌的生长。南京农业大学食品院食品微生物组3.食品的渗透压在低渗透压的食品中绝大多数微生物都能够生长。在高渗透压的食品中，多数霉菌和少数酵母能够生长，绝大多数细菌不能在较高渗透压的食品中生长，只有少数种能在高渗环境中生长。南京农业大学食品院食品微生物组耐高渗微生物主要有：－高度嗜盐细菌（盐杆菌属、小球菌属）－中等嗜盐细菌（假单胞菌属、弧菌属）－低等嗜盐细菌（黄杆菌属、无色杆菌属等）－耐糖细菌（肠膜明串珠菌）、耐高糖酵母（蜂蜜酵母、鲁氏酵母等）－耐高渗的霉菌（青霉属、曲霉属等）南京农业大学食品院食品微生物组4.食品的水分食品中的水分含量决定了生长的微生物种类。微生物在食品中的生长繁殖取决于水分活度（Aw，也称水活性）。水分活度（Aw）是指食品在密闭容器内的水蒸汽压(P)与纯水蒸汽压(P0)之比，即Aw=P/P0。食品的Aw值范围为：0≦Aw≦1南京农业大学食品院食品微生物组表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，微生物不能生长。－一般认为食品Aw值在0.65以下，是食品安全贮藏的防霉含水量。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南京农业大学食品院食品微生物组二、食品的环境条件温度气体湿度南京农业大学食品院食品微生物组1.温度根据微生物对温度的适应性，可将微生物分为：－嗜冷菌(psychrophiles)－嗜温菌(mesophiles)－嗜热菌(hermophiles)类群最低温度最适温度最高温度举例嗜冷微生物－10－510－2020－40水和冷库中的微生物嗜温微生物10－2020－4040－45腐败菌、病原菌嗜热微生物40－4550－6060－80温泉、堆肥中微生物表微生物的适宜生长温度（℃）南京农业大学食品院食品微生物组低温对微生物生长的影响－低温微生物是引起冷藏、冷冻食品变质的主要微生物。高温对微生物生长的影响－高温微生物造成的食品变质主要是酸败，引起糖类的分解而产酸。南京农业大学食品院食品微生物组南京农业大学食品院食品微生物组2.气体有氧的环境中，由需氧微生物引起的食品变质速度快；在缺O2条件下，由厌氧或兼性厌氧微生物如酵母和少数细菌引起的食品变质速度较慢。食品贮藏时在含有高浓度CO2的环境中可防止好氧性微生物细菌和霉菌所引起的食品变质。南京农业大学食品院食品微生物组3.湿度空气中相对湿度超过70%，富含蛋白质的鱼、肉、蛋、豆类制品等食品在这种环境中存放，则很快会发黏、发霉、变色、变味，甚至发臭。南京农业大学食品院食品微生物组一、食品中蛋白质的分解多肽氨基酸氨十胺十硫化氢等微生物蛋白酶肽酶脱羧基作用或组织蛋白酶脱氨基、脱硫等作用食物中蛋白质食品中蛋白质的变质主要是腐败。化学过程：第三节食品腐败变质的机理南京农业大学食品院食品微生物组食品变质的主要特征：－挥发性和特异的恶臭味－颜色变化－组织变软、变黏－挥发性盐基总氮上升南京农业大学食品院食品微生物组二、食品中脂肪的分解食品中脂肪的变质主要是酸败。化学过程：－油脂的自身氧化：不饱和脂肪酸→过氧化物→醛、酮－脂肪水解食物中脂肪脂肪酸十甘油十其它产物微生物脂肪酶食物中不饱各脂肪酸醛、酮过氧化物南京农业大学食品院食品微生物组食品中脂肪的变质主要特征：－过氧化值上升－酸度上升－羰基（醛酮）反应阳性－特有的“哈喇”味－肉、鱼类食品脂肪的超期氧化变黄－鱼类的“油烧”现象南京农业大学食品院食品微生物组三、食品中碳水化合物的分解食品中碳水化合物的变质主要是酸败或酵解。化学过程：食品变质的主要特征：－酸度升高－产气，稍带有甜味、醇类气味碳水化合物有机酸十酒精十气体等分解糖类的微生物南京农业大学食品院食品微生物组一、食品腐败变质的常见类型食品腐败变质对食品感官品质的影响主要有以下几种：－变黏－变酸－变臭－发霉和变色－变浊－变软第四节微生物引起食品腐败变质的鉴评南京农业大学食品院食品微生物组二、食品腐败变质的危害食品腐败变质的危害：－产生厌恶感－降低食品的营养价值－引起中毒或潜在危害南京农业大学食品院食品微生物组三、微生物引起食品腐败变质的鉴定感官鉴定－色泽；气味；口味；组织状态化学鉴定－挥发性盐基总氮(totalvolatilebasicnitrogen,TVBN)指食品水浸液在碱性条件下能与水蒸气一起蒸馏出来的总氮量。－二甲胺、三甲胺：水产品最为敏感南京农业大学食品院食品微生物组－K值：鱼肉ATP依次分解为ADP、AMP、IMP、HxR（肌苷）、Hx（次黄嘌呤），其中低级分解产物HxR和Hx与ATP及其系列分解产物的比值（百分数）称为K值。HxR+HxK=ADP+AMP+IMP+HxR+HxK值≤20％，绝对新鲜；K值≥40％，腐败鱼早期腐败。南京农业大学食品院食品微生物组－pＨ的变化－过氧化值：油脂鉴定－羰基价：油脂鉴定物理指标－浸出物量、浸出液电导度、折光率↑、冰点↓、粘度↑微生物检验－菌落总数、大肠菌群最近似数(MPN)、霉菌南京农业大学食品院食品微生物组一、肉类的腐败变质1.肉类中的微生物腐生性微生物：污染肉品，使肉类发生腐败变质。－细菌、酵母菌、霉菌病原微生物：造成食物中毒－如沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、结核分枝杆菌和炭疽芽孢杆菌等。第五节各类食品的腐败变质南京农业大学食品院食品微生物组细菌：－需氧的G＋，如蜡样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌等；－需氧G－，如假单胞菌属、无色杆菌属、黄色杆菌属、埃希氏杆菌属等；－厌氧G－有腐败芽孢杆菌及产气荚膜梭菌。酵母菌：－假丝酵母属、丝孢酵母属、红酵母属。霉菌：－曲霉属、毛霉属、根霉属和青霉属等。南京农业大学食品院食品微生物组2.鲜肉变质过程肉的变质是—个由肉表层好氧菌的生命活动开始，过渡到好氧与兼性菌共同作用，最后以厌氧菌在肉体的内部繁殖为终结，使肉由表至里产生变质的过程。鲜肉变质过程中，细菌呈现菌群交替现象，即为：（1）需氧菌繁殖期（2）兼性厌氧繁殖期（3）厌氧菌繁殖期南京农业大学食品院食品微生物组3.肉类变质现象肉类腐败变质时，往往在肉的表面产生明显的感官变化，常见的有：－发粘－变色－霉斑－气味南京农业大学食品院食品微生物组发粘肉表面出现发粘、拉丝等现象；带菌量107cfu/cm2（肉表面）；机理细菌产生的胶类粘性物质，菌落本身。变色微生物产生的色素微生物代谢物，如硫化氢与血红蛋白结合形成（H2S－Hb)呈暗绿色南京农业大学食品院食品微生物组霉斑霉菌在肉表面生长形成霉斑，如白色霉斑；黑色斑点。异味酸味、臭味、哈喇味；机理微生物分解蛋白质、脂肪、碳水化合物等产生各种胺类、吲哚、酸类、酮类等物质。南京农业大学食品院食品微生物组二、乳及乳制品的腐败变质1.乳中微生物的来源及主要类群乳中微生物的来源（1）乳房内的微生物－乳房中的正常菌群：小球菌属和链球菌属。－体内致病菌：结核分枝杆菌、炭疽杆菌、葡萄球菌、溶血性链球菌、沙门氏菌等。（2）环境中的微生物－挤乳过程中微生物的污染－挤乳后的微生物污染南京农业大学食品院食品微生物组表不同的挤奶条件对牛