微生物引起食品腐败变质

1、 第第1111章章 微生物引起食品腐败变质微生物引起食品腐败变质第一节第一节 食品腐败变质的鉴别食品腐败变质的鉴别第二节第二节 微生物引起食品变质的条件微生物引起食品变质的条件 （一）微生物（一）微生物 （二）食品的基质特性（二）食品的基质特性（三）食品的外界环境条件（三）食品的外界环境条件第三节第三节 食品腐败变质的机理食品腐败变质的机理第四章第四章 微生物引起食品腐败变质微生物引起食品腐败变质 一一 食品腐败变质食品腐败变质 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。 由于习惯的原因常

2、常把食品腐败变质称为食品变质，实际上食品腐败是食品变质的一个方面。 造成食品变质的原因较多，有物理的、化学的，也有生物的，这里只讲生物原因中由微生物引起的食品变质问题。二二 腐败腐败 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 三三 发酵发酵 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 四四 酸败酸败 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

3、作用所引起的，但许多研究证明与微生物有密切的关系。 第第 一节一节 微生物引起食品变质的条件微生物引起食品变质的条件 食品一经微生物污染后，是否必然会导致腐败变质，变质的性质和程度如何，是受多方面因素影响的。这既要看是否具备了微生物生长繁殖的条件，又要看食品本身的组成成分和性质如何？具体从以下3个方面来分析： 微生物 食品的基质条件 食品的外界环境条件第二节第二节 微生物引起食品变质的条件微生物引起食品变质的条件一一 微生物微生物 在食品发生腐败变质的过程中，起重要作用的是微生物。如果某一食品经过彻底灭菌或过滤除菌，则食品长期保藏也不会发生腐败。反之，如果某一食品污染了微生物，一旦条件适宜，就

4、会引起变质。故微生物的污染是导致食品发生变质的主要根源。 能引起食品变质的微生物种类很多，主要有细菌、酵母菌和霉菌。一般情况下细菌比酵母菌占优势。一一 微生物微生物1. 分解蛋白质的微生物 细 菌：分解力强的包括有芽孢杆菌属、假单孢菌属、变形杆菌属、梭状芽孢杆菌属。 分解力弱的包括有小球菌属、葡萄球菌属、八叠球菌属、 无色杆菌属、产碱杆菌属、赛氏杆菌属、肠细菌属、埃希氏杆菌属。 酵母菌：大多酵母菌对蛋白质分解能力极微弱。 霉 菌：许多霉菌都具有分解蛋白质的能力。霉菌与细菌相比， 霉菌更能利用天然蛋白质。如青霉属、曲霉属、根霉属、毛霉属、木霉属和复端孢属中的许多种。一一 微生物微生物2. 分解碳

5、水化合物的微生物 细 菌：能强烈分解淀粉的细菌仅是少数。主要是芽孢杆菌属的细菌，如枯草芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌和马铃薯芽孢杆菌。其次是梭状芽孢杆菌属，如淀粉梭状芽孢杆菌。 能分解纤维素和半纤维素的细菌仅少数菌株。 能分解果胶质的细菌有欧氏植病杆菌属（胡萝卜软腐病欧氏杆菌）、芽孢杆菌属（环状芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌）和梭状芽孢杆菌属。 绝大多数细菌都具有分解单糖或双糖的能力，某些细菌能利用有机酸和醇类，特别是利用单糖的能力极为普遍。第二节第二节 微生物引起食品变质的条件微生物引起食品变质的条件一一 微生物微生物2. 分解碳水化合物的微生物 细 菌： 酵母菌： 绝大多数酵母菌不能使淀粉分解。但少数特殊

6、的酵母菌能分解多糖，个别酵母能分解果胶如脆壁酵母。大多数酵母菌有利用有机酸的能力。一一 微生物微生物 2. 分解碳水化合物的微生物 霉 菌：大多数霉菌都有利用简单碳水化合物的能力。能分解纤维素的霉菌较少。纤维素分解力最强的是木霉属中的绿色木霉。其次曲霉中的黑曲霉、土曲霉、烟曲霉以及青霉中的黄青霉、淡黄青霉等也具有分解纤维素的能力。 分解果胶质的霉菌中，活力最强的有黑曲霉、米曲霉、灰绿青霉。其次是蜡叶芽枝霉、大毛霉等。 青霉属、曲霉属、毛霉属和镰刀霉属中的许多种都具有利用某些简单有机酸或醇类的能力。第二节第二节 微生物引起食品变质的条件微生物引起食品变质的条件一一 微生物微生物3. 分解脂肪的微

7、生物 细 菌：脂肪分解菌是指能产生脂肪酶，使脂肪分解为脂肪酸和甘油的细菌。一般来说，有强烈分解蛋白质能力的需氧菌中的大多数细菌，同时也就是脂肪分解菌。 细菌中具有分解脂肪的细菌并不多，主要有假单孢菌属、黄杆菌属、无色杆菌属、产碱杆菌属、赛氏杆菌属、小球菌属、葡萄球菌属和芽孢杆菌属。第二节第二节 微生物引起食品变质的条件微生物引起食品变质的条件一一 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，常见的有解脂假丝酵母。 霉 菌：能分解脂肪的霉菌比细菌多的多。常见的有黄曲霉、黑曲霉、烟曲霉、灰绿青霉、脂解毛霉、白地霉和芽枝霉等。第二节第二节 微生物引起食品变质的条件微生物引起食

8、品变质的条件二二 食品基质特性食品基质特性1. 食品的营养组成 食品除了含有一定的水分外，主要是含有丰富的蛋白质、脂肪、碳化合物、维生素和无机盐等营养成分，而这些成分又都是微生物生长的良好培养基，所以食品一旦被微生物污染，微生物就很容易在其上生长，从而导致食品变质。 第二节第二节 微生物引起食品变质的条件微生物引起食品变质的条件二二 食品基质特性食品基质特性2. 食品的氢离子浓度 食品中氢离子浓度对微生物的生命活动有很大影响。氢离子浓度会影响到菌体细胞膜上电荷的性质。正常细胞膜上的电荷，是有利于某些营养物质的吸收。当微生物细胞膜上的电荷受到食品氢离子浓度的影响而改变后，微生物对某些物质的吸收机

9、能就发生改变，从而影响了细胞正常物质代谢活动。第二节第二节 微生物引起食品变质的条件微生物引起食品变质的条件二二 食品基质特性食品基质特性2. 食品的氢离子浓度 食品中氢离子浓度也影响原生质生长过程和酶的作用。我们知道，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。 二二 食品基质特性食品基质特性2. 食品的氢离子浓度 酸性食品和非酸性食品 非酸性食品：pH值在4.5以

10、上者称为非酸性食品。 酸 性 食 品： pH值在4.5以下者称为酸性食品。 从食品原料及其制品来看，几乎所有的蔬菜，乳、肉等动物性食品都属于非酸性食品，而所有的水果都属于酸性食品。 由于食品的pH值不同，故引起食品腐败变质的微生物类群也就呈现一定的特殊性。 二二 食品基质特性食品基质特性2. 食品的氢离子浓度 微生物生长与食品中pH值的关系 我们已经知道，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

11、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。 二二 食品的基质特性食品的基质特性 2. 食品的氢离子浓度 微生物生长与食品中pH值的关系 食品的酸度不同，引起食品腐败变质的微生物的类群就不同。除此之外，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。 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；若糖不足而蛋白质含量丰富

12、时，就会出现较多的Pr被利用而分解，引起pH值向碱性方向转化，当pH值转化到一定限度时，又会对微生物的生长产生抑制作用，微生物的生长就停止了，这样食品中酸碱的积累就不再继续进行。 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。 二二 食品的基质特性食品的基质特性 2. 食品的氢离子浓度 微生物生长与食品中pH值的关系 一些腐败细菌生长初期，首先分解的也是糖，当糖被利用而降低到一定程度时，接着就出现了蛋白质被强烈分解，使碱性物质积累，造成pH值上升，这种现象在液体食品中特别明显，在发酵食品制造过程中也可以见到有这种类似的现象，这是在几种微生物同时存在时所引起的。 二

13、二 食品的基质特性食品的基质特性 2. 食品的氢离子浓度 微生物生长与食品中pH值的关系 如在制备腌菜时，初期由于LAB利用菜液中的糖分而产酸，pH值就逐渐下降，直至有大量的酸积累时，由于酸度过高，LAB生长即被抑制。可是一些真菌因具有耐酸的特性，它们并能利用酸性物质而获得生长的机会，这样就造成了pH值逐渐上升，当pH值接近中性时，若原来加入的盐分不足和在其它条件的影响下，还可以出现一些腐败细菌的生长繁殖，最后的结果造成pH值显著向碱性转化。 微生 物 种 类 最低pH值 最适pH值 最高pH值 细菌、放线菌 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第二节第二节 微生物引起食品变质的条件微生物引起食品变质的条件二二 食品基质特性食品基质特性 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。 第二节第二节 微生物引起食品变质的条件微生物引起食品变质的条件二二 食品基质特性食品基质特性 3. 食品的水分 游离水是一个很好的溶剂，能使食品中的一些物质如糖、盐、AA等溶解。而有些水溶性物质也只有经过微生物酶的转化作用后，才能被

15、微生物吸收。有些不溶性物质，也必须通过微生物酶作用使其转变成小分子的可溶性物质后，才能被微生物吸收，这就说明微生物必须在有游离水存在状况下，才能进行一系列代谢活动，也就是说微生物必须在含有营养物质的水溶液中才能进行生长繁殖。 第二节第二节 微生物引起食品变质的条件微生物引起食品变质的条件二二 食品基质特性食品基质特性 3. 食品的水分 另一方面，微生物新陈代谢过程中要不断地向外界排出代谢产物，这种排泄也必须以水作为溶剂，所以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

16、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？ 二二 食品基质特性食品基质特性 3. 食品的水分 从细菌方面的情况来看，有些食品的含水量为60%时，细菌就不能生长，而有些食品的含水量则必须降至40%时，细菌才不能生长。这是什么原因呢？ 这是因为在含有60%水分的食品中，有较多的可溶性物质被溶解在水中，这样势必就会有较多的水分被可溶性物质夺去，微生物可利用的水分因此而减少；在40%水分的食品中，虽然水含量较低，可是可溶性物质也较少，因此微生物可利用的水分降低不多。 二二 食品基质特性食品基质特性 3. 食品的水分 上述二种不同食品按照重量百分率来计算所含水分量有明显差

17、别，但实际上能被微生物利用的水分浓度却是一致的，正是由于这样的原因，以重量百分率来表示食品中水分含量，并不能确切地反映食品中能被微生物利用的实际含水量，为此采用了水分活性（Aw）值来表示。 水分活性值（Aw） 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 / P0 P0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 二二 食品基质特性食品基质特性 3. 食品的水分 水分活性值（Aw） 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，即使是同一类型的微生物，在不同条件下生长发育所需要的最低水分活性

18、值也有差异。 以细菌、酵母菌、霉菌三大类微生物来比较。 细菌 酵母菌 霉菌 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，绝大多数的细菌要求 Aw 在 0.94以上。 二二 食品基质特性食品基质特性 3. 食品的水分 不同类型微生物的生长对水分活性值的要求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。 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 蒸发量，就会使食品的Aw值上升，食品中Aw值变化了，能在食品中活动的微生物种类也会有

19、所变化。 类 群 最低Aw值范围 类 群 最低Aw 大多数细菌 0.990.94 嗜盐性细菌 0.75 大多数酵母 0.940.88 耐渗透压酵母菌 0.60 大多数霉菌 0.940.73 干性霉菌 0.65 蕈状芽孢杆菌 0.99 产气肠细菌 0.945 肉毒杆菌（发芽） 0.98 蜡状芽孢杆菌 0.94 假单孢菌属 0.97 粪链球菌 0.94蜡状芽孢杆菌（发芽） 0.97 肉毒杆菌 0.93 无色杆菌属 0.96 八叠球菌 0.9150.930 大肠杆菌 0.960.935 玫瑰色小球菌 0.905枯草芽孢杆菌 0.95 金黄色葡萄球菌（厌氧）0.90纽波特沙门氏菌 0.945 金黄色葡

20、萄球菌（需氧）0.86 肉 毒 杆 菌 0.95 嗜盐菌 0.75 产朊圆酵母 0.94 啤酒酵母 0.895 产朊假丝酵母 0.94 红酵母属 0.89 裂殖酵母属 0.93 内孢霉属 0.835 面包酵母 0.905 异形魏立氏酵母 0.83 醭酵母属 0.90 鲁氏酵母 0.600.61 根 霉 属 0.940.92 白 曲 霉 0.75 葡萄孢属 0.93 灰绿曲霉 0.750.73 毛 霉 属 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 属 0.830.80 安氏曲霉 0.65 黄 曲 霉

21、 0.80二二 食品基质特性食品基质特性 4. 食品的渗透压 不同类群微生物对渗透压的适应性 多数微生物在低渗透压食品中能够生长，在高渗透压食品中，各种微生物的适应情况是不一样的。 一般来说，多数霉菌和少数酵母菌能耐受较高渗透压，它们在高渗环境中，不但不会死亡，而且有些还能生长繁殖；绝大多数细菌不能在较高渗透压的食品中生长，但能在其中生存一个时期。当然，在高渗透压食品中生存时间的长短，取决于不同的菌种。细菌中虽有少数菌种能适应较高的渗透压，但其耐受力远远不如霉菌和酵母菌。二二 食品基质特性食品基质特性 4. 食品的渗透压 引起食品变质的耐盐细菌和耐糖细菌 在食品中形成不同渗透压的物质，主要是食

22、盐和糖，不同微生物耐受食盐和糖的程度不一样。 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。 二二 食品基质特性食品基质特性 4. 食品的渗透压 引起食品变质的耐盐细菌和耐糖细菌 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。 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。 二二 食品基质特性食品基质特性 4. 食

23、品的渗透压 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，世代时间在几小时，甚至十几个小时之久，只有低度耐盐细菌中的溶血性弧菌繁殖速度较快。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。 4. 食品的渗透压 (3) 引起高渗透压食品变质的酵母菌 耐高糖的酵母菌有鲁氏酵母、蜂蜜酵母菌、异常汉逊氏酵母、膜蹼毕赤氏酵母等，常常会引起高浓度糖分的糖浆、果酱、浓缩果汁等食品变质。 (4) 引起高渗透压食品变质的霉菌 如灰绿曲霉、葡萄曲霉、咖啡色串孢霉、乳卵孢霉及芽枝霉属和青霉属等能引起高渗透压食品变质。 食品的渗透压越高，水分活性越

24、小。由此可见，耐高渗透压的微生物，它们生长的最低水分活性值都比较低。 第二节第二节 微生物引起食品变质的条件微生物引起食品变质的条件三三 外界环境条件外界环境条件 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。 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。三三 外界环境条件外界环境条件 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

25、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。 三三 外界环境条件外界环境条件A 嗜热微生物（高温型） 30 - 75，最适45 - 55B 嗜温微生物（中温型） 5 - 50，最适25 - 37C 嗜冷微生物 （低温型） -5 - 30， 最适10 - 15 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。 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

26、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（5左右或更低的温度-20以下）。低温微生物是引起冷藏食品变质的主要微生物，常见的有：G-无芽孢杆菌：假单孢菌属、黄色杆菌属、无色杆菌属、变形杆菌属和弧菌属。G+细菌：有小球菌属、八叠球菌属、乳杆菌属、小杆菌属、芽孢杆菌属、梭状芽孢杆菌属。 酵母菌和霉菌：假丝酵母属、酵母属、圆酵母属、青霉属、芽枝霉属、念株霉属、毛霉属。 低温条件下引起食品变质的微生物 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。 如荧光假单孢菌可产生脂肪酶和蛋白酶，但

27、5-15为产脂肪酶的适温，40酶的活性最强；0-30为产蛋白酶的温度，40为蛋白酶活性温度；由此可见，该菌在冷藏食品中生长时，产生脂肪酶和蛋白酶的产量很少，而且活性也较小，故引起食品腐败变质的速度很缓慢。 说明低温下产酶温度和酶活性温度不一致，低温微生物引起食品腐败变质非常缓慢。主要是由于低温可以影响酶活性。 三三 外界环境条件外界环境条件 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。 高温条件下引起食品变质的微生物值得注意的是，也有一些属嗜温微生物，它们往往由于长期处于高温环境下被驯化，而逐渐变异成为具有适应高温生长特性的菌，如有些枯草芽孢杆菌在50环境下可以生长。食品中常见的高温微生物主要是嗜热的细菌，如芽孢杆菌属、梭状芽孢杆菌属，其次是链球菌属和乳杆菌属。 嗜热细菌引起食品腐败变质的速度很快，