第三章微生物

第三章影响微生物生长的食品因素Foodfactorsthatinfluencemicrobialgrowth影响微生物生长的环境因素

物理因素：化学因素：生物因素：温度、湿度、渗透压、光线、超声波营养、pH、化学药物互生、共生、寄生、拮抗、猎食影响微生物生长的食品因素

内在因素：外在因素：pH、水活性值、氧化还原电势、营养成分、抗微生物成分、生物结构温度、环境的相对湿度、气体及其浓度、其他微生物的存在及其活性第一节影响微生物生长的食品内在因素内在因素：食品（动植物组织）自身固有的因素一、pH值引起菌体细胞膜带电荷性质的变化影响微生物代谢过程中酶的活性改变营养物质的可给态和有毒物质的毒性使蛋白质变性或表面蛋白质和核酸的水解1、氢离子浓度（pH值）对微生物生命活动的影响2、微生物生长繁殖的pH值微生物的生长繁殖有一定的pH值范围细菌:3.5～9.5真菌:2～11微生物生长的pH值范围可以分为三种:

最低生长pH值

最适生长pH值

最高生长pH值各种微生物开始生长的pH限值菌名最低pH最高pH大肠杆菌4.49.0假单孢菌~5.0金黄色葡萄球菌4.09.8乳链球菌4.3~4.89.2副溶血弧菌4.811枯草杆菌4.58.5肉毒梭菌4.78.5酿酒酵母2.48.6米曲霉1.69.3意大利青霉1.99.3

微生物生长的最适pH值大多数细菌：6.5～7.5

放线菌：7.5～8.0

酵母菌和霉菌：5～6

氧化硫杆菌：pH1-2硝化细菌：pH113、食品的pH值与微生物生长的适应性各种食品都具有一定的pH值pH值在4.5以下，称为酸性食品pH值在4.5以上，称为碱性食品食品的pH值范围越向7的两端偏移，细菌生长能力越弱，生长细菌的种类也越少畜、禽、水产品的pH

产品pH产品pH牛肉（绞细）5.1~6.2鱼6.6~6.8小牛肉6.0蟹7.0鸡6.2~6.4虾6.8~7.0牛奶6.3~6.5一些新鲜蔬菜、水果的pH胡萝卜4.9~6.0

苹果2.9~3.3花菜5.6香蕉4.5~4.7芹菜5.7~6.0橙子1.8~2.0甜玉米7.3柑橘3.6~4.3白菜5.4~6.0葡萄3.4~4.5茄子4.5西瓜5.2~5.6土豆5.3~5.6菠菜5.5~6.0番茄4.2~4.3不同的微生物有其最适pH值外，同一微生物在不同的生长阶段和不同的生理生化过程中，也有不同的最适pH值要求，这对于发酵过程中pH值的控制尤为重要微生物外环境pH值的变化很大，但是其内环境的pH值却相当稳定微生物在酸性条件下的生长下限假单孢菌、芽孢杆菌以及肠杆菌科细菌等一般食品细菌的生长下限为pH值4～5霉菌和酵母的生长下限为pH值1.6～3.2，多数pH值是2食品的酸碱度不同，导致食品变质的微生物类群就有一定的特殊性不同类群微生物对不同氢离子浓度的适应能力pH值范围＜pH值4.5＞pH值4.5适宜生长的微生物类群霉菌、酵母菌细菌4、微生物在食品基质上生长引起pH值的改变pH值的改变是随食品的成分和微生物的种类以及其他的一些条件而定的有些能利用食品中的糖分而产酸，有些能分解蛋白质产碱。有些食品对pH值的改变有一定的缓冲作用食品pH值的改变已超越微生物本身活动所能适应的pH值范围时，微生物的生长中止，食品中酸碱积累作用不再继续在有糖和蛋白质的食品中经常能见到首先是pH值下降而后出现pH值上升产气肠杆菌腐败菌发酵食品制造微生物生长繁殖的最适pH值与其合成某种代谢产物的最适pH值通常不一样

pH值不同，积累的代谢产物不同发酵阶段不同，要求的pH值也有差异水分是微生物在食品上生长的必要条件食品中的水分有游离水和结合水两种状态游离水是一种很好的溶剂，能使营养物质溶解为溶液状态，供微生物进行一系列的生化反应和代谢活动结合水以物理引力吸附在大分子物质上，不能作为溶剂或参与化学反应，因此也不能被微生物利用二、含水量含水分多的食品微生物容易生长，含水分少的食品微生物不易生长食品中水分含量的表示方法：重量百分率水活性值1、水活性值水活性（aw）值是指在相同温度下的密闭容器内，食品的水蒸汽压与纯水蒸汽压之比值。

aw＝p／p0

式中：aw表示水活性p表示在一定温度下基质（食品）水分所产生的蒸汽压p0表示在与p相同温度下纯水的蒸汽压

假如基质（不含任何物质的纯水）的蒸汽压力p0，aw＝p／p0，则纯水aw＝1，无水的食品（基质）则aw＝0，因此aw最大值为1，最小值为0。一种溶液或物质的水活性，可用它与空气蒸汽压平衡时的相对湿度来测定。相对湿度通常以百分率表示，aw以小数表示，例如相对湿度80％就等于aw

值为0.80某些溶质浓度与aw的关系（g/100ml）25℃条件下aw值NaCl蔗糖甘油0.9950.870.920.260.983.53.421.00.9676.52.00.90016.5146.10.852320.57.80.80030－10.52、不同类群微生物的生长和水活性一般说来凡是aw值低的基质，微生物生长都不好，若基质的aw值低于微生物生长的最低aw值时微生物就停止生长。不同类群微生物生长要求最低的aw值不一致，即使是同一类群的不同菌种，它们生长发育的最低aw值也有差别。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值范围大多数细菌0.99～0.94嗜盐性细菌0.75大多数霉菌0.94～0.73干性霉菌0.65大多数酵母0.94～0.88耐渗透压酵母菌0.66（1）细菌生长的水活性细菌生长所需的水分比酵母和霉菌高，G－最低生长aw>G+最低生长awaw值的降低，可使细菌生长的滞留适应期延长，细胞分裂速度下降一般食品腐败菌的生长最低aw值都在0.94～0.99之间，低于0.9时不能生长

食品细菌生长的最低aw值

菌名aw值菌名aw值覃状芽孢杆菌0.99产气肠细菌0.945肉毒杆菌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（芽孢发芽）0.97肉毒梭菌0.94无色杆菌属0.96八叠球菌0.915大肠杆菌0.95玫瑰色小球菌0.905枯草杆菌0.95金黄色葡萄菌（厌氧）0.90纽波特沙门氏菌0.945金黄色葡萄菌（需氧）0.86肉毒梭菌0.95嗜盐菌0.75（2）酵母生长的水活性酵母生长需要的水分介于细菌和霉菌之间，最低aw值范围为0.94～0.88（除耐渗透压性酵母外）当aw值下降时，在酵母的生长曲线中同样会出现滞留适应期延长和对数生长期增殖速度降低的现象食品酵母生长的最低aw值菌株aw值菌株aw值产朊假丝酵母0.94红酵母属0.89裂殖酵母属0.93肉孢霉属0.885面包酵母0.905异性魏立氏酵母0.88璞酵母属0.90鲁氏酵母（耐高渗）0.60～0.61啤酒酵母0.895（3）霉菌生长的水活性霉菌能在比细菌和酵母更低的aw值下生长aw值在0.64以下，任何霉菌均不能生长。少数霉菌能在aw值0.65时生长，称为干性霉菌一般来说，霉菌孢子发芽的最低aw值比霉菌生长的aw值低微生物最低aw值微生物最低aw值根霉属0.94～0.92白曲霉0.75葡萄孢霉属0.93灰绿曲霉0.75～0.73毛霉属0.93～0.92薛氏曲霉0.65乳粉孢属0.895匍匐曲霉0.65黑曲霉0.89～0.88赤霉属0.65青霉属0.83～0.80阿姆斯特丹曲霉0.65黄曲霉0.80食品霉菌生长（孢子）的最低aw值（4）微生物生长所需要的aw值的可变性微生物生长所需的aw值界限是很严格的，微生物生长的最低aw值一般是不会变化的，但在某些因素的影响下微生物能适应的aw值的幅度有时会变化1.温度2.氧气3.pH值4.有害物质（5）低水分活度对微生物的影响aW影响微生物对不良因素的抵抗力AW0.2~0.4，细菌的芽孢对热的抵抗力最强aW影响微生物的生长低AW延长微生物生长的迟缓期抑制微生物的生长（aW﹤0.6，都不生长）3、基质水活性和渗透压水活性水活性的大小取决于吸附于基质表面的水被吸附的紧密程度以及溶质溶解于水中变成水合物的程度通常把基质吸附水对水活性的影响称为基质水活性，把溶质的相互作用对水活性的影响称为渗透压水活性微生物受基质的影响比受渗透压的影响更大4、食品的水活性食品的水活性会受环境的相对湿度的影响而变化，环境相对湿度低会导致食品表面干燥，降低水活性；环境相对湿度高会增加表面湿度，提高水活性。当食品的水活性与环境的相对湿度平衡时，此时食品的水活性为

aw＝RH/100或RH=100×aw（1）新鲜的食品原料食品aw值食品aw值鲜肉0.95～1.00奶粉0.20香肠0.92多数干酪0.95～1.00火腿0.91蛋粉0.40发酵火腿0.885蛋0.97熏肉0.87咸蛋0.87～0.95新鲜食品的aw值较高，多数在0.98～0.99之间，适宜于多种微生物的生长。（2）干制食品干制食品的aw值较低，在0.80～0.85之间，在1～2两周内，霉菌等微生物就可以在其上生长繁殖，引起变质败坏食品的aw值保持在0.70以下就可以较长时间防止微生物的生长。当aw值低至

0.65，只有极少数微生物有生长的可能，并且生长的非常缓慢（3）高渗透压食品食盐、食糖的浓度和aw值的关系（%）aw值食糖食盐0.9958.510.8720.99016.41.720.98026.13.430.94048.29.380.90058.416.20.85067.219.10.800----23.1（4）食品的水分含量百分率与水活性食品中水分含量的重量百分率是控制微生物生长的一项衡量指标。为防止食品霉变，必须控制其水分不超过防霉含水量防霉含水量若用重量百分率来表示，则因不同食品由于溶质不同，而各有不同的防霉水分含量的界限；若以aw值表示则不超过0.70不同食品的防霉含水量（％）

RH70%,20ºC食品水分食品水分全脂乳粉8豆类15全蛋粉10～11脱水蔬菜14～20小麦粉13～15脱脂乳粉15米13～15淀粉18去油肉丁15脱水水果18～25（5）微生物的生长与食品中水分的变化微生物在生长繁殖过程中会发生一系列的物质代谢变化，如呼吸作用，由于有热量的产生，会促进食品中水分的蒸发从而使食品中水分含量不断减少，即aw值会下降有些微生物在代谢过程中会有水分产生，这些水分可以从食品组成中的结合水转化而来，若所产生的水分量大于蒸发量，则食品的aw值会上升三、氧化还原电位对微生物生长的影响在氧化还原反应中，电子从一种物质转移到另一种物质，在这两者之间会产生电位差，即氧化还原电位，用Eh值表示自然环境中Eh值范围的上限是＋816mV，下限是－421mV氧化能力强的物质，Eh值较高，还原能力强的物质Eh值较低环境中Eh值的高低与氧分压有关，也受pH值高低的影响pH值低时，Eh值高pH值高时，Eh值低培养基中的还原性物质能降低氧化还原电位，水果含有还原性糖等可降低Eh值，微生物在代谢过程中产生氢气、H2S也可使Eh值逐渐降低Eh值对微生物的生长有明显的影响各种微生物生长所需要的Eh值不一样好氧菌：300mV～400mV

微需氧菌：50mV兼性厌氧菌：100～300mV厌氧菌：－150mV食品类别食品Eh值氧化性食品梨汁＋436葡萄汁＋409柠檬汁＋383奶油清＋290～＋350奶＋220～＋340煮熟碎肌肉＋330生碎肉＋225还原性食品荷兰干酪－20～－310瑞士多孔干酪－50～－200生肌肉－150生碎肝－200小麦－320～360小麦胚芽－470四、营养成分微生物生长需要的营养成分

水分能源氮源维生素生长因子矿物质食品原料占有机物的%（干重数）蛋白质碳水化合物脂肪水果2-885-970-3蔬菜15-3050-850-5鱼70-95少量5-30禽50-70少量30-50蛋513