微生物引起食品腐敗變質

1、 第第1111章章 微生物引起食品腐敗變質微生物引起食品腐敗變質第一節(jié)第一節(jié) 食品腐敗變質的鑒別食品腐敗變質的鑒別第二節(jié)第二節(jié) 微生物引起食品變質的條件微生物引起食品變質的條件 （一）微生物（一）微生物 （二）食品的基質特性（二）食品的基質特性（三）食品的外界環(huán)境條件（三）食品的外界環(huán)境條件第三節(jié)第三節(jié) 食品腐敗變質的機理食品腐敗變質的機理第四章第四章 微生物引起食品腐敗變質微生物引起食品腐敗變質 一一 食品腐敗變質食品腐敗變質 食品受到外界有害因素的污染以后，食品原有色、香、味和營養(yǎng)成分發(fā)生了從量變到質變的變化，結果使食品的質量降低或完全不能食用，這個過程稱為食品腐敗變質。 由于習慣的原因常

2、常把食品腐敗變質稱為食品變質，實際上食品腐敗是食品變質的一個方面。 造成食品變質的原因較多，有物理的、化學的，也有生物的，這里只講生物原因中由微生物引起的食品變質問題。二二 腐敗腐敗 腐敗指的是由微生物引起蛋白質食品發(fā)生的變質。 食物 + 分解Pr的微生物 AA + 胺 + 硫化氫等 三三 發(fā)酵發(fā)酵 發(fā)酵指的是由微生物引起糖類物質的變質。 碳水化合物 + 分解糖類的微生物 有機酸 + 酒精 + 氣體 四四 酸敗酸敗 酸敗指的是由微生物引起脂肪類物質發(fā)生的變質，脂肪發(fā)生變質的特征是產生酸和刺激性的“油哈”氣味。 脂肪食物 + 解脂微生物 脂肪酸 + 甘油及其它產物 注：脂肪發(fā)生變質主要是由于化學

3、作用所引起的，但許多研究證明與微生物有密切的關系。 第第 一節(jié)一節(jié) 微生物引起食品變質的條件微生物引起食品變質的條件 食品一經微生物污染后，是否必然會導致腐敗變質，變質的性質和程度如何，是受多方面因素影響的。這既要看是否具備了微生物生長繁殖的條件，又要看食品本身的組成成分和性質如何？具體從以下3個方面來分析： 微生物 食品的基質條件 食品的外界環(huán)境條件第二節(jié)第二節(jié) 微生物引起食品變質的條件微生物引起食品變質的條件一一 微生物微生物 在食品發(fā)生腐敗變質的過程中，起重要作用的是微生物。如果某一食品經過徹底滅菌或過濾除菌，則食品長期保藏也不會發(fā)生腐敗。反之，如果某一食品污染了微生物，一旦條件適宜，就

4、會引起變質。故微生物的污染是導致食品發(fā)生變質的主要根源。 能引起食品變質的微生物種類很多，主要有細菌、酵母菌和霉菌。一般情況下細菌比酵母菌占優(yōu)勢。一一 微生物微生物1. 分解蛋白質的微生物 細 菌：分解力強的包括有芽孢桿菌屬、假單孢菌屬、變形桿菌屬、梭狀芽孢桿菌屬。 分解力弱的包括有小球菌屬、葡萄球菌屬、八疊球菌屬、 無色桿菌屬、產堿桿菌屬、賽氏桿菌屬、腸細菌屬、埃希氏桿菌屬。 酵母菌：大多酵母菌對蛋白質分解能力極微弱。 霉 菌：許多霉菌都具有分解蛋白質的能力。霉菌與細菌相比， 霉菌更能利用天然蛋白質。如青霉屬、曲霉屬、根霉屬、毛霉屬、木霉屬和復端孢屬中的許多種。一一 微生物微生物2. 分解碳

5、水化合物的微生物 細 菌：能強烈分解淀粉的細菌僅是少數。主要是芽孢桿菌屬的細菌，如枯草芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌和馬鈴薯芽孢桿菌。其次是梭狀芽孢桿菌屬，如淀粉梭狀芽孢桿菌。 能分解纖維素和半纖維素的細菌僅少數菌株。 能分解果膠質的細菌有歐氏植病桿菌屬（胡蘿卜軟腐病歐氏桿菌）、芽孢桿菌屬（環(huán)狀芽孢桿菌、多粘芽孢桿菌）和梭狀芽孢桿菌屬。 絕大多數細菌都具有分解單糖或雙糖的能力，某些細菌能利用有機酸和醇類，特別是利用單糖的能力極為普遍。第二節(jié)第二節(jié) 微生物引起食品變質的條件微生物引起食品變質的條件一一 微生物微生物2. 分解碳水化合物的微生物 細 菌： 酵母菌： 絕大多數酵母菌不能使淀粉分解。但少數特殊

6、的酵母菌能分解多糖，個別酵母能分解果膠如脆壁酵母。大多數酵母菌有利用有機酸的能力。一一 微生物微生物 2. 分解碳水化合物的微生物 霉 菌：大多數霉菌都有利用簡單碳水化合物的能力。能分解纖維素的霉菌較少。纖維素分解力最強的是木霉屬中的綠色木霉。其次曲霉中的黑曲霉、土曲霉、煙曲霉以及青霉中的黃青霉、淡黃青霉等也具有分解纖維素的能力。 分解果膠質的霉菌中，活力最強的有黑曲霉、米曲霉、灰綠青霉。其次是蠟葉芽枝霉、大毛霉等。 青霉屬、曲霉屬、毛霉屬和鐮刀霉屬中的許多種都具有利用某些簡單有機酸或醇類的能力。第二節(jié)第二節(jié) 微生物引起食品變質的條件微生物引起食品變質的條件一一 微生物微生物3. 分解脂肪的微

7、生物 細 菌：脂肪分解菌是指能產生脂肪酶，使脂肪分解為脂肪酸和甘油的細菌。一般來說，有強烈分解蛋白質能力的需氧菌中的大多數細菌，同時也就是脂肪分解菌。 細菌中具有分解脂肪的細菌并不多，主要有假單孢菌屬、黃桿菌屬、無色桿菌屬、產堿桿菌屬、賽氏桿菌屬、小球菌屬、葡萄球菌屬和芽孢桿菌屬。第二節(jié)第二節(jié) 微生物引起食品變質的條件微生物引起食品變質的條件一一 微生物微生物3. 分解脂肪的微生物 酵母菌：能分解脂肪的酵母菌不多，常見的有解脂假絲酵母。 霉 菌：能分解脂肪的霉菌比細菌多的多。常見的有黃曲霉、黑曲霉、煙曲霉、灰綠青霉、脂解毛霉、白地霉和芽枝霉等。第二節(jié)第二節(jié) 微生物引起食品變質的條件微生物引起食

8、品變質的條件二二 食品基質特性食品基質特性1. 食品的營養(yǎng)組成 食品除了含有一定的水分外，主要是含有豐富的蛋白質、脂肪、碳化合物、維生素和無機鹽等營養(yǎng)成分，而這些成分又都是微生物生長的良好培養(yǎng)基，所以食品一旦被微生物污染，微生物就很容易在其上生長，從而導致食品變質。 第二節(jié)第二節(jié) 微生物引起食品變質的條件微生物引起食品變質的條件二二 食品基質特性食品基質特性2. 食品的氫離子濃度 食品中氫離子濃度對微生物的生命活動有很大影響。氫離子濃度會影響到菌體細胞膜上電荷的性質。正常細胞膜上的電荷，是有利于某些營養(yǎng)物質的吸收。當微生物細胞膜上的電荷受到食品氫離子濃度的影響而改變后，微生物對某些物質的吸收機

9、能就發(fā)生改變，從而影響了細胞正常物質代謝活動。第二節(jié)第二節(jié) 微生物引起食品變質的條件微生物引起食品變質的條件二二 食品基質特性食品基質特性2. 食品的氫離子濃度 食品中氫離子濃度也影響原生質生長過程和酶的作用。我們知道，在一定的氫離子濃度下，微生物的酶系統(tǒng)才能發(fā)揮最大的催化作用，如果氫離子濃度改變，酶的催化就會減弱或消失，必然影響到微生物正常代謝。 各種食品都具有一定的氫離子濃度，動植物食品原料的pH幾乎都在7以下，有的可低到2-3。根據食品pH值不同，一般將食品分為酸性食品和非酸性食品。 二二 食品基質特性食品基質特性2. 食品的氫離子濃度 酸性食品和非酸性食品 非酸性食品：pH值在4.5以

10、上者稱為非酸性食品。 酸 性 食 品： pH值在4.5以下者稱為酸性食品。 從食品原料及其制品來看，幾乎所有的蔬菜，乳、肉等動物性食品都屬于非酸性食品，而所有的水果都屬于酸性食品。 由于食品的pH值不同，故引起食品腐敗變質的微生物類群也就呈現一定的特殊性。 二二 食品基質特性食品基質特性2. 食品的氫離子濃度 微生物生長與食品中pH值的關系 我們已經知道，不同種類的微生物都有自己最適生長的pH值范圍。大多數細菌最適生長pH值是7.0左右，所以多數非酸性食品適宜各種細菌生長，因而食品的pH值越偏酸性，可以生長的細菌種類就越少，即使細菌能生長，其生長能力也弱。當食品pH值在5.5以下時，一般腐敗細

11、菌基本上被抑制，只有少數細菌，如大腸桿菌和一些耐酸細菌（LAB）仍能繼續(xù)生長。但在酸性食品中，酵母菌和霉菌可以生長。 二二 食品的基質特性食品的基質特性 2. 食品的氫離子濃度 微生物生長與食品中pH值的關系 食品的酸度不同，引起食品腐敗變質的微生物的類群就不同。除此之外，微生物在食品中生長也能導致食品的pH值改變。如某些微生物分解食品中的糖類產酸，結果引起食品的pH值下降，某些微生物分解Pr產堿，結果導致食品的pH值出現上升趨勢。 微生物生長與食品中pH值的關系 一般情況下，如果糖和蛋白質同時存在時，微生物首先利用糖，對蛋白質的分解就明顯減少，這使pH值趨向酸性轉化；若糖不足而蛋白質含量豐富

12、時，就會出現較多的Pr被利用而分解，引起pH值向堿性方向轉化，當pH值轉化到一定限度時，又會對微生物的生長產生抑制作用，微生物的生長就停止了，這樣食品中酸堿的積累就不再繼續(xù)進行。 在含有糖和蛋白質的食品中，經常見到的現象是：首先是pH值下降，而后出現上升。 二二 食品的基質特性食品的基質特性 2. 食品的氫離子濃度 微生物生長與食品中pH值的關系 一些腐敗細菌生長初期，首先分解的也是糖，當糖被利用而降低到一定程度時，接著就出現了蛋白質被強烈分解，使堿性物質積累，造成pH值上升，這種現象在液體食品中特別明顯，在發(fā)酵食品制造過程中也可以見到有這種類似的現象，這是在幾種微生物同時存在時所引起的。 二

13、二 食品的基質特性食品的基質特性 2. 食品的氫離子濃度 微生物生長與食品中pH值的關系 如在制備腌菜時，初期由于LAB利用菜液中的糖分而產酸，pH值就逐漸下降，直至有大量的酸積累時，由于酸度過高，LAB生長即被抑制。可是一些真菌因具有耐酸的特性，它們并能利用酸性物質而獲得生長的機會，這樣就造成了pH值逐漸上升，當pH值接近中性時，若原來加入的鹽分不足和在其它條件的影響下，還可以出現一些腐敗細菌的生長繁殖，最后的結果造成pH值顯著向堿性轉化。 微生 物 種 類 最低pH值 最適pH值 最高pH值 細菌、放線菌 5.0 7.08.0 10.0 酵 母 菌 2.5 3.86.0 8.0 霉 菌 1

14、.5 3.06.0 10.0第二節(jié)第二節(jié) 微生物引起食品變質的條件微生物引起食品變質的條件二二 食品基質特性食品基質特性 3. 食品的水分 食品有固體狀、半固體狀和液體狀。它們不論是原料、半成品或成品，都含有一定量的水分，食品中的水分總是以結合水和游離水兩種狀態(tài)存在。 微生物在食品上生長繁殖，除需要一定的營養(yǎng)物質外，還必須有足夠的水分，微生物能利用的水分是游離水。 第二節(jié)第二節(jié) 微生物引起食品變質的條件微生物引起食品變質的條件二二 食品基質特性食品基質特性 3. 食品的水分 游離水是一個很好的溶劑，能使食品中的一些物質如糖、鹽、AA等溶解。而有些水溶性物質也只有經過微生物酶的轉化作用后，才能被

15、微生物吸收。有些不溶性物質，也必須通過微生物酶作用使其轉變成小分子的可溶性物質后，才能被微生物吸收，這就說明微生物必須在有游離水存在狀況下，才能進行一系列代謝活動，也就是說微生物必須在含有營養(yǎng)物質的水溶液中才能進行生長繁殖。 第二節(jié)第二節(jié) 微生物引起食品變質的條件微生物引起食品變質的條件二二 食品基質特性食品基質特性 3. 食品的水分 另一方面，微生物新陳代謝過程中要不斷地向外界排出代謝產物，這種排泄也必須以水作為溶劑，所以游離水的存在是微生物生長所必需的物質之一。故降低食品的水分含量，可以作為控制微生物生長的一項衡量指標（標準）。 一般來說，含水分多的食品，微生物容易生長，含水分少的食品，微

16、生物則不易生長，那么食品中含有的水分減少到怎樣的程度，微生物就不能生長呢？ 二二 食品基質特性食品基質特性 3. 食品的水分 從細菌方面的情況來看，有些食品的含水量為60%時，細菌就不能生長，而有些食品的含水量則必須降至40%時，細菌才不能生長。這是什么原因呢？ 這是因為在含有60%水分的食品中，有較多的可溶性物質被溶解在水中，這樣勢必就會有較多的水分被可溶性物質奪去，微生物可利用的水分因此而減少；在40%水分的食品中，雖然水含量較低，可是可溶性物質也較少，因此微生物可利用的水分降低不多。 二二 食品基質特性食品基質特性 3. 食品的水分 上述二種不同食品按照重量百分率來計算所含水分量有明顯差

17、別，但實際上能被微生物利用的水分濃度卻是一致的，正是由于這樣的原因，以重量百分率來表示食品中水分含量，并不能確切地反映食品中能被微生物利用的實際含水量，為此采用了水分活性（Aw）值來表示。 水分活性值（Aw） Aw值即是食品在密閉容器內的水蒸汽壓與在相同溫度下的純水蒸汽壓的比值。 Aw = P / P0 P0表示純水的水蒸汽壓，P表示食品的水蒸汽壓。 Aw值為 0 - 1之間 二二 食品基質特性食品基質特性 3. 食品的水分 水分活性值（Aw） 不同類型微生物的生長對水分活性值的要求 各種不同類型微生物都有生長適宜的水分活性范圍，即使是同一類型的微生物，在不同條件下生長發(fā)育所需要的最低水分活性

18、值也有差異。 以細菌、酵母菌、霉菌三大類微生物來比較。 細菌 酵母菌 霉菌 細菌生長的水分活性值 除了嗜鹽性細菌的最低Aw在0.75以下外，絕大多數的細菌要求 Aw 在 0.94以上。 二二 食品基質特性食品基質特性 3. 食品的水分 不同類型微生物的生長對水分活性值的要求酵母菌生長的水分活性值 酵母菌生長所需水分要比細菌低一些，但比霉菌要高一些，除了耐滲透壓酵母菌外，一般酵母菌生長的最低 Aw 范圍在 0.94 - 0.88。 霉菌生長的水分活性值 霉菌與細菌和酵母菌相比，能在較低的 Aw范圍內生長。一般在 蒸發(fā)量，就會使食品的Aw值上升，食品中Aw值變化了，能在食品中活動的微生物種類也會有

19、所變化。 類 群 最低Aw值范圍 類 群 最低Aw 大多數細菌 0.990.94 嗜鹽性細菌 0.75 大多數酵母 0.940.88 耐滲透壓酵母菌 0.60 大多數霉菌 0.940.73 干性霉菌 0.65 蕈狀芽孢桿菌 0.99 產氣腸細菌 0.945 肉毒桿菌（發(fā)芽） 0.98 蠟狀芽孢桿菌 0.94 假單孢菌屬 0.97 糞鏈球菌 0.94蠟狀芽孢桿菌（發(fā)芽） 0.97 肉毒桿菌 0.93 無色桿菌屬 0.96 八疊球菌 0.9150.930 大腸桿菌 0.960.935 玫瑰色小球菌 0.905枯草芽孢桿菌 0.95 金黃色葡萄球菌（厭氧）0.90紐波特沙門氏菌 0.945 金黃色葡

20、萄球菌（需氧）0.86 肉 毒 桿 菌 0.95 嗜鹽菌 0.75 產朊圓酵母 0.94 啤酒酵母 0.895 產朊假絲酵母 0.94 紅酵母屬 0.89 裂殖酵母屬 0.93 內孢霉屬 0.835 面包酵母 0.905 異形魏立氏酵母 0.83 醭酵母屬 0.90 魯氏酵母 0.600.61 根 霉 屬 0.940.92 白 曲 霉 0.75 葡萄孢屬 0.93 灰綠曲霉 0.750.73 毛 霉 屬 0.930.92 薛氏曲霉 0.65 乳粉孢霉 0.895 匍匐曲霉 0.65 黑 曲 霉 0.890.88 赤 曲 霉 0.65 青 霉 屬 0.830.80 安氏曲霉 0.65 黃 曲 霉

21、 0.80二二 食品基質特性食品基質特性 4. 食品的滲透壓 不同類群微生物對滲透壓的適應性 多數微生物在低滲透壓食品中能夠生長，在高滲透壓食品中，各種微生物的適應情況是不一樣的。 一般來說，多數霉菌和少數酵母菌能耐受較高滲透壓，它們在高滲環(huán)境中，不但不會死亡，而且有些還能生長繁殖；絕大多數細菌不能在較高滲透壓的食品中生長，但能在其中生存一個時期。當然，在高滲透壓食品中生存時間的長短，取決于不同的菌種。細菌中雖有少數菌種能適應較高的滲透壓，但其耐受力遠遠不如霉菌和酵母菌。二二 食品基質特性食品基質特性 4. 食品的滲透壓 引起食品變質的耐鹽細菌和耐糖細菌 在食品中形成不同滲透壓的物質，主要是食

22、鹽和糖，不同微生物耐受食鹽和糖的程度不一樣。 高度耐鹽細菌 它們最適宜在含有20-30%食鹽濃度的食品中生長。這些細菌都能產生類胡蘿卜素，所以菌落大都具有色素，如桿菌中的鹽桿菌，球菌中的小球菌屬等。 二二 食品基質特性食品基質特性 4. 食品的滲透壓 引起食品變質的耐鹽細菌和耐糖細菌 中度耐鹽細菌 最適宜在含有5-10%食鹽濃度食品中生長，如假單孢菌屬、弧菌屬、無色桿菌屬、八疊球菌屬、芽孢桿菌屬和小球菌屬，其中最突出的是鹽脫氮微球菌和腌肉弧菌。 低度耐鹽細菌 最適宜在含2-5%食鹽濃度食品中生長，如假單孢菌屬、無色桿菌屬、黃桿菌屬和弧菌屬中的一些菌種。 二二 食品基質特性食品基質特性 4. 食

23、品的滲透壓 引起食品變質的耐鹽細菌和耐糖細菌高度、中度和低度三種不同的耐鹽細菌，一般生長繁殖速度都比較慢，世代時間在幾小時，甚至十幾個小時之久，只有低度耐鹽細菌中的溶血性弧菌繁殖速度較快。耐糖細菌 能在高度含糖食品中生長的細菌稱為耐糖細菌，如腸膜明串珠菌等。 4. 食品的滲透壓 (3) 引起高滲透壓食品變質的酵母菌 耐高糖的酵母菌有魯氏酵母、蜂蜜酵母菌、異常漢遜氏酵母、膜蹼畢赤氏酵母等，常常會引起高濃度糖分的糖漿、果醬、濃縮果汁等食品變質。 (4) 引起高滲透壓食品變質的霉菌 如灰綠曲霉、葡萄曲霉、咖啡色串孢霉、乳卵孢霉及芽枝霉屬和青霉屬等能引起高滲透壓食品變質。 食品的滲透壓越高，水分活性越

24、小。由此可見，耐高滲透壓的微生物，它們生長的最低水分活性值都比較低。 第二節(jié)第二節(jié) 微生物引起食品變質的條件微生物引起食品變質的條件三三 外界環(huán)境條件外界環(huán)境條件 食品的環(huán)境條件對微生物能否在食品中生長繁殖，造成食品腐敗變質有很大影響的，這些條件主要指溫度、氣體、濕度（同前面Aw）等。 微生物生長繁殖受到各種因素的影響，其中溫度起著極重要的作用。適宜的溫度可以促進微生物正常生命活動，加快生長繁殖速度；而不適宜溫度可以減弱微生物生命活動或導致微生物在形態(tài)、生理特性上的改變，甚至可促使微生物死亡。三三 外界環(huán)境條件外界環(huán)境條件 溫度是影響食品腐敗變質的重要因素。在自然界中各類微生物都有它一定的適宜

25、生長溫度，這種溫度是由于長期自然選擇的結果。根據微生物對溫度的適應性 ，可將其分成嗜冷微生物、嗜溫微生物和嗜熱微生物三個生理類群，其中與腐敗有密切關系的是嗜溫微生物。 三三 外界環(huán)境條件外界環(huán)境條件A 嗜熱微生物（高溫型） 30 - 75，最適45 - 55B 嗜溫微生物（中溫型） 5 - 50，最適25 - 37C 嗜冷微生物 （低溫型） -5 - 30， 最適10 - 15 每一群微生物都有最適生長溫度范圍，但這三群又都可以在25-30之間生長繁殖，當食品處于這樣一種溫度的環(huán)境中，各種微生物都可生長繁殖而引起食品的變質。 低溫條件下引起食品變質的微生物 低溫微生物：食品在冷藏中，有時會出現

26、因微生物繁殖而導致的變質，在冷藏中出現的這一群微生物，在食品微生物學中就稱為低溫微生物（5左右或更低的溫度-20以下）。低溫微生物是引起冷藏食品變質的主要微生物，常見的有：G-無芽孢桿菌：假單孢菌屬、黃色桿菌屬、無色桿菌屬、變形桿菌屬和弧菌屬。G+細菌：有小球菌屬、八疊球菌屬、乳桿菌屬、小桿菌屬、芽孢桿菌屬、梭狀芽孢桿菌屬。 酵母菌和霉菌：假絲酵母屬、酵母屬、圓酵母屬、青霉屬、芽枝霉屬、念株霉屬、毛霉屬。 低溫條件下引起食品變質的微生物 低溫條件下微生物雖能生長，但并不是它們生長繁殖的最適溫度，即它們生長繁殖的速度很慢，因此，引起冷藏食品變質速度也較慢。 如熒光假單孢菌可產生脂肪酶和蛋白酶，但

27、5-15為產脂肪酶的適溫，40酶的活性最強；0-30為產蛋白酶的溫度，40為蛋白酶活性溫度；由此可見，該菌在冷藏食品中生長時，產生脂肪酶和蛋白酶的產量很少，而且活性也較小，故引起食品腐敗變質的速度很緩慢。 說明低溫下產酶溫度和酶活性溫度不一致，低溫微生物引起食品腐敗變質非常緩慢。主要是由于低溫可以影響酶活性。 三三 外界環(huán)境條件外界環(huán)境條件 高溫條件下引起食品變質的微生物微生物對高溫比較敏感，如果超過微生物所適應的最高溫度，一般敏感的微生物就會死亡。故應用高溫進行滅菌是最常用的方法。然而不同微生物對熱的敏感程度不同，有些微生物對熱的抵抗力較強。 嗜熱微生物：在高溫條件下，即一般指在45以上的溫度下能生長的微生物被稱作是嗜熱微生物。 高溫條件下引起食品變質的微生物值得注意的是，也有一些屬嗜溫微生物，它們往往由于長期處于高溫環(huán)境下被馴化，而逐漸變異成為具有適應高溫生長特性的菌，如有些枯草芽孢桿菌在50環(huán)境下可以生長。食品中常見的高溫微生物主要是嗜熱的細菌，如芽孢桿菌屬、梭狀芽孢桿菌屬，其次是鏈球菌屬和乳桿菌屬。 嗜熱細菌引起食品腐敗變質的速度很快，