微生物生态关系与食品微生物的污染来源及其控制

微生物生态关系与食品微生物的污染来源及其控制第1页/共61页微生物与生物环境间的相互关系食品环境中微生物之间的相互关系第2页/共61页在食品环境中,微生物与他种生物及微生物混生存在.微生物间的相互关系复杂多样.第3页/共61页

微生物种群间相互作用关系的类型1、互生（双方互利或偏利）

如好氧性固氮菌与纤维素分解菌2、共生（相互依赖、互助有利）如地衣，绿藻或蓝细菌进行光合作用，将水和无机营养转化成有机养料，而真菌则以产生的有机酸分解岩石，为藻类或蓝细菌提供矿物元素。3、拮抗（抑他型）（分特异性和非特异性）

如微生物产抗生素、产酸、产乙醇等第4页/共61页互利共生,专性初级合作偏利共生第5页/共61页共生关系第6页/共61页拮抗第7页/共61页微生物种群间相互作用关系的类型4、寄生

①专性寄生：专性寄生于活体生物中，如病毒②兼性寄生：以腐生为主，兼营寄生③兼性腐生：以寄生为主，兼营腐生5、捕食

捕食与被食者之间存在着相互制约的关系，保持生态的平衡有着十分重要的意义。

第8页/共61页捕食拮抗第9页/共61页捕食该杆菌以潜入模式攻击敏感菌周质捕食者蛭弧菌,穿透细胞壁在质膜外生长吸血球菌以附生模式攻击细菌第10页/共61页微生物种群之间相互作用类型相互作用名称相互作用结果种群甲种群乙互利共生(专性,mutualism)++互利共生(非专性,synergism)++偏利共生(Commensalism)0+捕食(Predation)+-寄生(parasitism)+-拮抗(antagonism,amensalism)0/+-竞争(competition)--种间共处(neutralism)00第11页/共61页食品微生物的污染来源及其控制食品微生物的污染来源第12页/共61页食品微生物的污染及其控制食品微生物污染是指食品在加工、运输、贮藏、销售过程中被微生物及其毒素污染。研究并弄清食品的微生物污染源和途径及其在食品中的消长规律;切断污染途径、控制其对食品的污染;延长食品保藏期、防止食品腐败变质与食物中毒的发生。第13页/共61页

食品中微生物

污染的来源及其污染途径微生物污染的来源土壤水空气动植物人加工设备和工具包装材料和容器原料和辅料第14页/共61页一、土壤土壤中含有大量的可被微生物利用的碳源和氮源，还含有大量的硫、磷、钾、钙、镁等无机元素及硼、钼、锌、锰等微量元素；土壤具有一定的保水性、通气性及适宜的酸碱度（pH3.5-10.5）；土壤温度变化范围通常在10～30℃之间，而且表面土壤的覆盖有保护微生物免遭太阳紫外线的危害。

土壤为微生物的生长繁殖提供了有利的营养条件和环境条件。土壤素有“微生物的天然培养基”和“微生物大本营”之称。第15页/共61页一、土壤土壤中的微生物数量可达107～109个/g。土壤中的微生物种类十分庞杂，其中细菌占有比例最大，可达70%～80%，放线菌占5%～30%，其次是真菌、藻类和原生动物。肥沃的土壤中含较多的有机质和微生物第16页/共61页二、水自然界中的江、河、湖、海等各种淡水与咸水水域中都生存着相应的微生物。不同水域中的有机物和无机物种类和含量、温度、酸碱度、含盐量、含氧量及不同深度光照度等的差异，因而各种水域中的微生物种类和数量呈明显差异。通常水中微生物的数量主要取决于水中有机物质的含量，有机物质含量越多，其中微生物的数量也就越大。

第17页/共61页淡水域中的微生物习惯于在洁净的湖泊和水库中生活，以自养型微生物为主

如硫细菌、铁细菌及含有光合色素的蓝细菌、绿硫细菌和紫细菌等。腐生性细菌，能在低含量营养物的清水中生长。

如色杆菌属（Chromobacterium），无色杆菌属（Achromobacter）和微球菌属（Micrococcus）水生性霉菌：

如水霉属（Saprolegnia）和绵霉属（Achlya）单细胞和丝状的藻类以及一些原生动物常在水中生长，通常它们的数量不大。清水型水生微生物第18页/共61页淡水域中的微生物它们随腐败的有机物质进入水域，获得营养而大量繁殖的，是造成水体污染、传播疾病的重要原因。其中数量最大的是G-细菌，如变形杆菌属（Proteus）、大肠杆菌、产气肠杆菌（Enterobacter

aerogenes）和产碱杆菌属（Alcaligenes）等，还有芽孢杆菌属、弧菌属（Vibrio）和螺菌属（Spirillum）中的一些种。腐败型水生微生物第19页/共61页淡水域中的微生物当水体受到土壤和人畜排泄物的污染后，会使肠道菌的数量增加，如大肠杆菌、粪链球菌（Streptococcus

faecalis）和魏氏梭菌（Clostridium

welchii）、沙门氏菌、产气荚膜芽孢杆菌（B.perfringens）、炭疽杆菌（B.anthracis）、破伤风芽孢杆菌（B.tetani）。污水中还会有纤毛虫类、鞭毛虫类和根足虫类原生动物。进入水体的动植物致病菌，通常因水体环境条件不能完全满足其生长繁殖的要求，故一般难以长期生存，但也有少数病原菌可以生存达数月之久。腐败型水生微生物第20页/共61页海水含有大量的水生微生物，主要是细菌，它们均具有嗜盐性。它们能引起海产动植物的腐败，有的是海产鱼类的病原菌。近海中常见的细菌有：假单胞菌、无色杆菌、黄杆菌、微球菌属、芽孢杆菌属和噬纤维菌属（Cytophaga）。海水中还存在有可引起人类食物中毒的病原菌，如副溶血性弧菌（Vibrio

parahaemolyticus）。新近报道，海水中存在着丰富的病毒矿泉水及深井水中通常含有很少的微生物数量。第21页/共61页三、空气空气不具备微生物生长繁殖所需的营养物质和充足的水分条件，加之室外经常接受来自日光的紫外线照射，所以空气不是微生物生长繁殖的场所。然而空气中也确实含有一定数量的微生物，这些微生物是随风飘扬而悬浮在大气中或附着在飞扬起来的尘埃或液滴上。这些微生物可来自土壤、水、人和动植物体表的脱落物和呼吸道、消化道的排泄物。第22页/共61页空气空气中的微生物主要为霉菌、放线菌的孢子和细菌的芽孢及酵母。公共场所、街道、畜舍、屠宰场及通气不良处的空气中微生物的数量较高。空气中的尘埃越多，所含微生物的数量也就越多。室内污染严重的空气微生物数量可达106个/m3，空气清新的地方微生物的数量较少。某些病原微生物、它们直接来自人或动物呼吸道、皮肤干燥脱落物及排泄物或间接来自土壤，如结核杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、病毒等。患病者口腔喷出的飞沫小滴含有1-2万个细菌。

第23页/共61页四、人及动物体

人体及各种动物，如犬、猫、鼠等的皮肤、毛发、口腔、消化道、呼吸道均带有大量的微生物，如未经清洗的动物被毛、皮肤微生物数量可达105-106/cm2。当人或动物感染了病原微生物后，体内会存在有不同数量的病原微生物，其中有些菌种是人畜共患病原微生物，如沙门氏菌、结核杆菌、布氏杆菌（Bacterium

burgeri）。这些微生物可以通过直接接触或通过呼吸道和消化道向体外排出而污染食品。蚊、蝇及蟑螂等各种昆虫也都携带有大量的微生物，其中可能有多种病原微生物，它们接触食品同样会造成微生物的污染。第24页/共61页五、加工机械及设备

在食品加工过程中，由于食品的汁液或颗粒粘附于设备内表面，食品生产结束时机械设备没有得到彻底的灭菌，使原本少量的微生物得以在其上大量生长繁殖，成为微生物的污染源。这种机械设备在后来的使用中会通过与食品接触而造成食品的微生物污染。第25页/共61页六、包装材料

各种包装材料如果处理不当也会带有微生物。一次性包装材料通常比循环使用的材料所带有的微生物数量要少。塑料包装材料由于带有电荷会吸附灰尘及微生物。

第26页/共61页七、原料及辅料

——动物性原料

屠宰前健康的畜禽具有健全而完整的免疫系统，能有效地防御和阻止微生物的侵入和在肌肉组织内扩散。所以正常机体组织内部（包括肌肉、脂肪、心、肝、肾等）一般是无菌的畜禽体表、被毛、消化道、上呼吸道等器官总是有微生物存在，如未经清洗的动物被毛、皮肤微生物数量可达105~106个/cm2。如果被毛和皮肤污染了粪便，微生物的数量会更多。刚排出的家畜粪便微生物数量可多达107个/g、瘤胃成分中微生物的数量可达109个/g。第27页/共61页七、原料及辅料

——植物性原料健康的植物，其体表存在有大量的微生物，所以收获后的粮食一般都含有其原来生活环境中的微生物。粮食中还含有相当数量的霉菌孢子，主要是曲霉属、青霉属、交链孢霉属、镰刀霉属等，还有酵母菌。植物体表还会附着有植物病原菌及来自人畜粪便的肠道微生物及病原菌。健康的植物组织内部应该是无菌或仅有极少数菌；其内部组织中也可能有某些微生物的存在。这些微生物是果蔬开花期侵入并生存于果实内部的。

第28页/共61页植物性原料感染病后的植物组织内部会存在大量的病原微生物，这些病原微生物是在植物的生长过程中通过根、茎、叶、花、果实等不同途径侵入组织内部的。新鲜果蔬汁，由于果蔬原料本身带有微生物，而且在加工过程中还会再次感染，所以制成的果蔬汁中必然存在大量微生物。果汁的pH值一般在2.4～4.2之间，糖度较高，可达60～70°Brix，因而在果汁中生存的微生物主要是酵母菌，其次是霉菌和极少数的细菌。第29页/共61页食品微生物污染的控制防止原料污染食品企业卫生管理食品卫生检验环境卫生管理实施HACCP管理体系第30页/共61页控制微生物生长与食品保藏技术第31页/共61页一、影响微生物生长的食品内在和外在因素

1、内在因素动植物食品本身的特性：营养成分、pH值、水分、渗透压、氧化还原电位等。有的食品中含有抗菌成分。如大蒜素油、肉桂醛、芥子油、蛋清中的溶菌酶等。食品的生物结构，如果皮、种子皮、蛋壳等具有保护生物体不受微生物侵害的作用。第32页/共61页2、外在因素影响食品中微生物生长繁殖的环境因素，包括温度、相对湿度、氧气浓度、环境中的微生物等等。第33页/共61页3、多种因素联合作用的栅栏技术又称障碍技术采用多种因素或技术控制食品微生物的生长。其实质是利用多因素目标途径来阻止腐败菌生长和芽孢的萌发。第34页/共61页二、食品防腐保藏技术引起食品腐败变质的因素有物理、化学和生物因素，其中以生物因素为主，而其中又以微生物为最主要。所以，食品防腐保藏技术的主要目标是控制微生物生长繁殖，防止腐败菌引起食品发生变质，杜绝病原菌引起食物中毒。第35页/共61页食品防腐保藏技术1、利用加热保藏食品原理：通过加热杀菌。食品的特性影响杀菌的效果应选择合理的加热方式和程序第36页/共61页加热法杀菌效果会受多种因素的影响；菌含量高，需适当延长加热时间。(所以,清洁的原料是十分重要的)芽孢、真菌孢子抗热性较强。肉毒梭菌的芽孢在酸性条件下其耐热性显著下降。一定范围内提高糖、盐含量，微生物的抗热性会增强。第37页/共61页影响食品加热灭菌效果的因素①微生物数量:食品中菌数越多(尤其是耐热菌和嗜热菌的芽孢),所需杀菌温度越高时间越长。②微生物种类:不同种类微生物对热抵抗力差异很大。一般细菌酵母菌和霉菌的营养细胞抗热性较差。抗热性：嗜热菌的芽孢﹥非嗜热菌的芽孢﹥真菌孢子﹥营养细胞第38页/共61页影响食品加热灭菌效果的因素③食品本身的特性：ⅰ水分水分含量高的食品杀菌效率高。ⅱpH值pH中性时细菌繁殖体、细菌的芽孢耐热性最强，碱性尤其是酸性食品杀菌作用较强。ⅲ一定范围内，高糖可以提高细菌的耐热性。ⅳ一定浓度下，高盐可增强微生物的耐热性，但更高的浓度，微生物的耐热性则逐渐降低。第39页/共61页影响食品加热灭菌效果的因素④食品的体积和形状：

加热灭菌效果与食品的体积成反比。同样的体积，比表面积大杀菌效果好。⑤灭菌方式：

摇动式灭菌比静置式的效果好。第40页/共61页2、低温保藏食品原理：低温下，微生物繁殖缓慢，酶不活跃。冷藏：0-7℃冷冻：-18℃-﹤0℃

速冻√缓冻应避免冻害损伤第41页/共61页3、利用干燥保藏食品原理：减低水活度，使绝大部分的微生物难以生长。干燥条件下，酶也受到抑制通常水活度在0.6以下(含水量在15%以下)第42页/共61页4、冷灭菌技术辐射臭氧高静压杀菌高压脉冲电场杀菌超声波杀菌第43页/共61页辐射灭菌的优点①射线穿透力强。可处理包装和冻结的食品，可杀灭深层的微生物、害虫等。②几乎不产生热，最能保持食品的原有外观和质地。能提高食品的某些品质，如改善复水性、可消化性等。③辐射过后，无残留物。④节约能源⑤可自动化控制，流水线作业。第44页/共61页臭氧杀菌无残留，被认为是一种在食品中可安全应用的杀菌剂。采用紫外辐射或电晕放电法可大规模发生臭氧。臭氧具有较强的氧化性，可引起细胞活性物质的氧化、变性、失活，对各类微生物有强烈的杀灭作用。第45页/共61页臭氧杀菌

多用于：饮用水、果蔬保鲜、空气除臭消毒等。尤其是在饮用水中杀菌处理中，兼有脱色、除异味等作用，效果较理想。不适用于不耐氧化的食品的处理第46页/共61页高静压杀菌又称超高压技术。利用加在液体中的压力（100-1000MPa），通过介质，在低温下将压力传递到物料本身。物料在高压下被压缩，细胞内的气泡破裂，菌体细胞变长，细胞壁脱离细胞膜，并被破坏，高压还可以促使生物大分子变性。食品包装后，放入液体介质中，在100-1000MPa压力下作用一段时间，达到灭菌要求。第47页/共61页高静压杀菌该技术能较好地保持食品固有的营养品质、质地结构、风味、色泽、新鲜程度，是一项很有发展前途的食品保藏技术。应用：肉类（牛肉、鸡肉）、水产品（鱼肉、甲壳类）、果酱、乳制品等。与其它灭菌技术结合使用，效果会较为理想。第48页/共61页高压脉冲电场杀菌利用脉冲电场或脉冲磁场杀菌。属于非加热范畴，对食品的质构、色泽、风味等影响小。脉冲电场杀菌是以电化学效应、冲击波空化效应为主要作用的，包括电磁效应和热效应等综合作用的结果。第49页/共61页高压脉冲电场杀菌脉冲周期极短，且一般数十个脉冲周期即可产生明显的生物学效果，食品通常经数十毫秒处理即可完成杀菌过程。脉冲电场可导致细胞膜穿孔，液体介质电离并产生臭氧。只适用于液态食品。如牛奶、果汁等。第50页/共61页超声波杀菌频率为2万Hz以上的超声波具有强烈的生物学效应（破碎细胞）。空穴作用：超声波探头高频率振动，引起周围水溶液的高频率振动，当探头和水溶液两者的振动不同步时，能在溶液内产生空穴，空穴内处于真空状态，当悬液中微生物接近或进入空穴区，由于细胞内外压力差，导致细胞破裂。热效应：超声波振动产热导致溶液温度升高，使细胞产生热变性。第51页/共61页超声波杀菌超声波杀菌效果与超声波频率、处理时间、微生物种类、细胞大小、形状和数量等因素有关。一般频率高效果较好。病毒和芽孢对超声波具有较强的抗性。但超声波处理后的芽孢耐热性有所下降。第52页/共61页超声波杀菌对超声波抗性：G+球菌﹥G-杆菌；非丝状菌﹥丝状菌；小体积细胞﹥大体积细胞；一般对酵母菌、霉菌灭菌效果较差。与加热灭菌技术联合使用效果会更为理想。第53页/共61页真空包装与气调方法造成缺氧环境充N2和CO2使不利于微生物生长对厌氧菌和兼性厌氧菌无效,需要与其它方法结合使用第54页/共61页防腐剂生物防腐剂①乳酸链球菌素(Nisin)即乳酸链球菌肽。由34个氨基酸组成，有一定耐热性。作用:阻止芽孢萌发;破坏细胞膜。②纳它霉素Natamycin,多烯大环内脂。因不易被人或动物吸收，被评价为无毒。对热稳定，抗真菌。作用：破坏真菌的细胞膜。③枯草菌素（Subtilin），短肽类化合物；作用同Nisin。第55页/共61页生物防腐剂④聚赖氨酸（Poly-lysine,PLL），可被消化为单体，因而无毒。耐热，抑菌谱广。对