腐败微生物与食品保藏精美.ppt

腐败微生物与食品保藏,第 九 章,第 一 节微生物引起食品腐败的基本条件,食品腐败变质（food spoilage）广义：食品受到各种内外因素影响，造成其原有化学性质、物理性质或感官性状发生变化，降低或失去其营养价值和商品价值的过程。狭义：食品在以微生物为主的各种因素作用下，其成分被分解、破坏、失去或降低食用价值的一切变化。,引起腐败的微生物和部分食品腐败类型,一、食品的基质特性,食品原料营养物质组成的比较,1、食品的营养成分,2、食品的氢离子浓度,不同食品原料的pH值,pH值不同，微生物原生质膜所带电荷不同，从而影响到微生物的正常代谢和酶的作用。食品酸度不同，引起食品变质的微生物类群呈现出一定的特殊性,微生物生长和pH值的关系食品pH值决定能够生长的微生物种类,不同微生物生长的pH值范围,注意微生物生长后，分解不同营养物质引起食品pH改变。多数细菌易分解糖产酸，使食品pH下降；食品中糖量不足，蛋白质丰富时，蛋白质分解产生胺类物质使pH出现上升；食品对pH变化有缓解作用，特别是肉类食品。,3、食品的水分对水的需求：细菌大于霉菌、酵母水分对微生物活动的影响，不决定于食品中水分的总含量，而决定于它的有效水分含量（水分活度）,不同食品的防霉含水量（相对湿度70%，温度20）,*计算值,细菌生长的水分活度,食品细菌生长的最低AW,酵母生长的水分活度,食品中酵母菌生长的最低AW,AW下降时，在酵母生长曲线中就会出现缓慢期延长和对数期增值速度降低。,霉菌生长的水分活度,食品中霉菌生长的最低AW,AW在0.64以下时，任何霉菌均不能生长；霉菌发芽的最低AW值比霉菌生长的低。,不同类群的微生物生长对Aw值要求不同。,AW在0.65的食品，仅有极少数微生物有生长的可能；食品的AW值保持在0.70就可以较长防止微生物生长。,注意微生物生长水分活性的可变性一般情况下微生物生长Aw范围非常严格，但在外界因素影响下，其最适生长的Aw值有所变动，微生物生长对食品中水分的影响微生物呼吸产热，促使水分蒸发，从而使食品中水分降低，AW减小。有些微生物在代谢过程中，可使食品中结合水转变为自由水，使Aw增大。若产水量大于水分蒸发量，则食品中的Aw值就上升，适合生长的微生物种类发生变动。,4、食品的渗透压一般多数霉菌和少数酵母能耐受较高的渗透压，绝大多数细菌不能在高渗食品中生长。,食盐、食糖浓度和AW值的关系,二、引起食品腐败的微生物,1、分解蛋白质类食品的微生物 细菌细菌都有分解蛋白质的能力，一般能分泌胞外蛋白酶的蛋白分解能力强；分解力强的细菌如芽孢菌属、假单胞菌属等。酵母多数酵母对蛋白质分解能力极弱；在食品中发育需要氮源，可作为能源。,霉菌许多霉菌都具有分解蛋白质的能力，霉菌比细菌更能利用天然蛋白质，如毛霉属、根霉属等。当环境中有大量碳水化合物时，更能促进蛋白酶的形成。2、分解碳水化合物类食品的微生物细菌能高活性分解淀粉的为数不多，主要属于芽孢杆菌属和梭状芽孢杆菌属的某些种；能分解纤维素、半纤维素的只有芽孢杆菌属、梭状芽孢杆菌属和八叠球菌属的一些种；,能分解果胶质的细菌主要为芽孢杆菌属、欧氏植病杆菌属、梭状芽孢杆菌属的部分菌株。酵母绝大多数酵母菌不能分解淀粉，有利用有机酸的能力。霉菌大多数霉菌都有利用简单碳水化合物的能力；能分解纤维素的是极少数，特别强的是绿色木霉；许多霉菌可直接分解淀粉，如曲霉属、根霉属等。,3、分解脂肪类食品的微生物细菌具有分解脂肪特性的细菌不多，一般对蛋白质分解能力强的需氧性细菌，大多数也能同时分解脂肪；细菌中荧光假单胞菌的分解能力较强；酵母能分解脂肪的酵母不多，主要是解脂假丝酵母。霉菌霉菌中分解脂肪的种类较多，大部分霉菌具有一定的脂肪分解能力。,微生物对营养物质分解作用的选择性,三、引起食品腐败的环境条件,1、温度微生物的温度类型及其分布,低温下生长的微生物主要有假单胞杆菌属、芽孢杆菌属等；食品中生长的嗜热微生物主要是嗜热细菌。,食品中微生物生长的最低温度,注意在低温条件下，微生物能否生长与食品中含有水分的存在状态有关在0以下低温食品中出现的微生物以霉菌最多。,完全防止微生物生长的食品贮藏温度,2、气体O2食品在有氧环境中，霉菌、酵母、细菌都可引起变质；缺氧环境中，引起食品变质的只有酵母，细菌。在变质食品中，一定期间内需氧和兼性厌氧微生物、厌氧菌、微需氧菌同时出现。有氧环境中，由于微生物引起的变质速度快，缺氧环境中厌氧菌引起的变质速度较慢。兼性厌氧菌在有氧时引起变质比缺氧时快。,CO2高浓度CO2，可防止需氧性细菌、霉菌引起的变质乳酸菌、酵母对CO2有较大耐受力。湿度空气相对湿度影响食品的AW,第 二 节微生物污染食品的途径和食品中微生物的消长,一、微生物污染食品的途径,1、通过水而污染自来水、深井水正常情况下不会有病原菌存在未经消毒的天然水（尤其是地面水）、受污染的自来水会成为污染食品的媒介。2、通过空气而污染微生物变动情况与灰尘数量变动大体相似；人污染,3、通过人及动物而污染直接接触食品的从业人员小动物频繁活动带入4、通过用具及杂物而污染未经消毒的用具包装物品、容器的更换、运输环节的变动,二、食品中微生物的消长,1、加工前原料的运输和贮藏增加了微生物污染、增殖的机会，故微生物种类和数量均较大。2、加工过程中清洗、消毒和灭菌使微生物数量明显下降，或完全消除微生物。,3、加工后食品贮藏过程中，若条件适于微生物生长，加工后残留的微生物或再度污染的微生物大量增殖直至引起食品腐败变质，当上升到一定数量时，微生物的数量又开始下降。若加工后的食品不再被污染，贮藏条件也不适合于微生物的生长，微生物的数量将会逐渐下降。,三、控制微生物污染食品的措施,加强环境卫生管理,垃圾的无害化管理,粪便的无害化管理,污水的无害化管理,加强食品生产的卫生管理,食品运输卫生和贮藏卫生,食品生产卫生,个人卫生,食品生产用水卫生,第 三 节微生物引起食品腐败与其类型的相关性,一、微生物与乳及乳制品腐败变质,1、乳中微生物的来源及主要类群,正常,乳房内的微生物,乳房炎,传染病,牛乳中微生物的来源,饲料、粪便,空气,环境中污染,洗乳水,贮乳桶，其它工具,牛,工人,不同挤奶条件对牛奶污染程度比较,做到“三及时”：及时过滤、及时冷却(10以下)、及时加工冷藏；另外，运输时注意应装满。,鲜乳中微生物的类型 细菌 乳酸菌：链球菌属、乳杆菌属 胨化细菌：分解蛋白，使不溶解状态蛋白质变成溶解状态的简单蛋白质的一类细菌。芽孢杆菌属、假单胞菌属的一些种、变形杆菌等 脂肪分解菌：假单胞菌属、无色杆菌属、黄杆菌、产碱杆菌等 酵母菌和霉菌 红酵母、假丝酵母、青霉、曲霉等,2、乳液的自然腐败变质过程抑制期：溶菌酶、乳过氧化物酶系统、乳素等抗菌物质,乳链球菌期,乳杆菌期,真菌期,胨化菌期,3、鲜乳的消毒和灭菌 低温长时消毒法（Low temperature,Long time,LTLT消毒法）牛乳加热到60-65保持30min。高温短时间消毒法（High temperature,Short time,HTST消毒法），杀菌条件72-75，4-6min，或者80-85，10-15s 超高温瞬时灭菌法（Ultrahigh temperature，UHT灭菌法），杀菌条件是先75-85预热4-6min，然后130-150，保持2-3 s。,不同的牛乳消毒方法比较,牛乳消毒效果决定于消毒的温度、时间、微生物种类、数量消毒乳中残存的细菌常见的有：芽胞杆菌类、非芽胞杆菌,二、微生物与肉类的腐败变质,1、肉类中微生物来源宰前感染宰后污染 应及时通风干燥、冷却，及时冷藏。肉类中微生物的类群 细菌：主要的携带菌和品质危害菌 腐生型 假单胞杆菌、芽孢杆菌、埃希氏菌等 寄生型 沙门氏菌、炭疽芽孢杆菌、结核杆菌等 霉菌、酵母菌：霉菌 青霉属、毛霉属、交链孢霉属等 酵母 假丝酵母属、红酵母属等,2、肉类腐败变质现象及原因 发粘 带菌量 108/cm2（肉表面）机理：胶类粘性物质、菌落本身、分解产物 变色 微生物代谢物，如硫化氢与血红蛋白结合形成硫化氢血红蛋白呈暗绿色 微生物菌落的颜色 微生物产生的色素,霉斑异味 带菌量 107/cm2（肉表面）机理 微生物分解氨基酸、脂肪等产生各种胺类，酸类、酮类、吲哚等物质 鲜肉腐败变质过程影响肉类变质的因素 污染微生物的程度、肉表面的湿度、冷却的速度及储藏的温度、肉质的pH值,动物宰后首先发生成熟作用尸僵、自溶后，乳酸、可溶性蛋白增多，继续会出现腐败变质过程中微生物变化表面微生物（细菌为主）逐渐深入菌群交替需氧菌兼性厌氧菌厌氧菌注意温度不同，菌种不同。,三、微生物与鲜蛋的腐败变质,1、正常情况下鲜蛋可保存很长时间的原因结构、溶菌酶、pH2、鲜蛋中常见的微生物类群 细菌：假单胞菌属、变形杆菌属、产碱杆菌属、埃希氏菌属、微球菌属、芽孢杆菌属等。霉菌：枝孢霉属、青霉属、侧孢霉属、毛霉属、链格孢属等，以前三属最为常见。鲜蛋偶然能检出球拟酵母，其他酵母菌较少发现。,3、蛋类变质的现象及一般过程 品质稳定期 蛋清被分解、稀化 蛋黄移位、黄膜被分解、散黄 变色、变味 腐败：蛋白质被分解，产生硫化氢、吲哚等臭味物质。酸败：糖或脂肪被分解产生酸类物质。霉变：霉菌的菌丝在蛋壳内生长，形成霉斑。,四、微生物与果蔬及其制品的腐败变质,1、微生物引起的新鲜果蔬的腐败变质微生物来源：外表附着、土壤污染引起蔬菜变质的微生物及变质现象（碳水化合物、水）,细菌,欧文氏菌属 软化腐烂,假单胞菌属 软化腐烂、枯萎、斑点,霉菌,灰葡萄孢霉 灰霉腐烂,白地霉 酸腐烂、出水性软化腐烂,黑根霉 软化腐烂,引起水果变质的微生物及变质现象物质组成特点碳水化合物、水为主pH4.5微生物类群,霉菌,灰葡萄孢霉 灰霉腐烂,黑曲霉 黑色腐烂,黑根霉 软化腐烂,青霉 形成青绿色霉斑及腐烂,2、微生物引起果汁腐败变质引起果汁变质的微生物果汁组成特点果汁，糖度高，因而在果汁中生长的微生物主要是酵母菌、霉菌和极少数细菌。微生物类群细菌：植物乳酸菌、乳明串珠菌、嗜酸链球菌酵母：假丝酵母菌属、圆酵母菌属、隐球酵母菌属、红酵母菌属霉菌：青霉菌属、曲霉菌属,五、微生物与罐藏食品的腐败变质,1、罐藏食品的性质,2、罐藏食品微生物的来源 杀菌不彻底 达到商业无菌的要求，仍可能残留微生物 漏罐：主要由冷却水及空气的微生物污染 3、低酸性和中酸性罐藏食品的腐败 嗜热性细菌 平酸腐败细菌(平酸菌)：大多是兼性厌氧芽孢杆菌如嗜热脂肪芽孢杆菌 TA腐败细菌(TA菌)：不产生硫化氢的“嗜热厌氧菌”。如嗜热解糖梭菌，可分解糖产生酸和CO2、H2的混合气体。,硫化物腐败细菌：致黑梭菌(C.nigrificans)是一个代表，它分解糖的能力不强，但能分解蛋白质产生硫化氢 中温性厌氧细菌分解蛋白质能力强，如肉毒梭菌等。肉毒梭菌可产生毒素，可分解蛋白质产生硫化氢、氨、粪臭素等，发生胀罐 分解糖类能力强，如丁酸梭菌等形成芽孢的需氧细菌 要为芽孢杆菌属的中温性细菌，例如枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌 等不产芽孢的细菌和酵母菌、霉菌,4、酸性和高酸性罐藏食品的腐败 产生芽孢的细菌 适合在酸性条件下生长的芽孢菌，如凝结芽孢杆菌、丁酸梭菌、巴氏芽孢梭菌、多粘芽孢杆菌等 不产生芽孢的细菌 乳杆菌和明串珠菌等，可引起产酸产气性败坏 酵母菌 球拟酵母、假丝酵母和啤酒酵母等，可引起内容物风味的改变、汁液浑浊，产生二氧化碳，造成胀罐 霉菌,变质罐藏食品的微生物学分析,第 四 节腐败微生物的防治与食品保藏技术,一、食品防腐保藏技术,1、低温保藏食品的冷藏冷藏条件下仍能缓慢发育的微生物 细菌：假单孢杆菌属、无色杆菌属、产碱杆菌属等 霉菌：青霉属、侧孢霉属、枝孢霉属等 酵母：红酵母、球拟酵母、假丝酵母,动物性食品冷藏温度越低越好，新鲜果蔬要考虑冷害发生。,食品的冷冻保藏冷冻对微生物的影响 完全抑制生长 对细胞产生损伤 物理性、化学性 注意：冷冻不能对食品产生灭菌或消毒作用 解冻,长时间的解冻过程有可能导致食品变质 解冻食品表面水分增加有利于微生物活动,2、食品的气调保藏气调的一般方法 提高二氧化碳的浓度降低氧气的浓度 气调对微生物的影响二氧化碳及其浓度的影响 5-20时CO2可抑制延滞期微生物 40CO2可抑制对各生长期微生物 CO2对厌氧菌或兼性厌氧菌影响少,低氧气浓度的影响 降低微生物的呼吸强度 抑制霉菌孢子的萌发及菌丝的生长,3、加热杀菌保藏微波杀菌常用频率在915MHz和2450MHz杀菌机理微波能的热效应：在一定强度微波场的作用下，污染的微生物细胞会因分子极化并作高频振动，使温度升高，从而使其蛋白质变性，失去生物活性；微波能的非热效应：产生大量电子、离子，使微生物体内生理活性物质发生变化；高频电场也使其膜电位、极性分子结构发生改变；导致细胞DNA和RNA分子结构中氢键松弛、断裂和重新组合。微波杀菌、保鲜是其热效应和非热效应共同作用的结果。,非加热杀菌保藏辐射杀菌辐照对微生物的影响使微生物细胞膜、质分子发生电离，进而引起各种化学变化；在放射线高能量作用下，水电解为OH和H；微生物细胞中DNA、RNA对放射线作用尤为敏感。影响辐射处理效果的因素 微生物种类、数量照射剂量 环境条件食品的状态、营养成分、氧气、温度,常见食品允许辐照剂量（摘自：GB14891.191997）,5、食品的化学保藏法有机防腐剂保藏天然食品防腐剂乳酸链球菌肽（nisin）乳酸链球菌产生，仅有34个氨基酸，正常情况下以二聚体状态存在，分子组成含有4种不常见的氨基酸残基理化性质 溶解特性：pH下降溶解度升高 稳定性：低pH下稳定，可被蛋白酶水解 与其他抗生素的关系：不产生交叉抗药性,抗菌机理（学说）抑制细菌细胞壁肽聚糖等物质的合成 与敏感菌细胞膜中某些酶的巯基发生作用 能消耗敏感细胞的质子驱动力 可导致K从胞浆中流出，ATP的泄漏抗菌对象对大多数G+细菌，特别是芽孢有较强抑菌效果 不抑制G细菌、酵母和霉菌食品中允许使用的范围在罐头、植物蛋白饮料中最大使用量0.20g/kg乳制品、肉制品中最大使用量0.50个/kg,纳他霉素（Natamycin）链霉菌经生物技术精炼而成的生物防腐剂真菌防腐剂，环状四烯化合物理化性质 在水中、主要的有机溶剂中溶解度较低；酸碱两性，在中性pH值的水中溶解性较低，在pH值低于3或高于9时，溶解度增大对紫外线敏感，干燥状况下能耐受短暂高温在稀释的水悬浮溶液中，对真菌的活性几乎不受pH影响,抑菌机理麦角固醇与真菌细胞壁及细胞质膜反应，导致细胞壁和细胞质膜破裂，使细胞液、细胞质渗漏，导致真菌死亡。抗菌对象：霉菌、酵母菌 食品中允许使用的范围乳酪、肉制品（肉汤、西式火腿）、广式月饼、糕点表面、果汁原浆表面、易发霉食品中，最大使用量混悬液喷雾或浸泡残留量小于10mg/kg 色拉酱中最大使用量0.02g/kg(残留量：10 mg/kg)发酵酒中最大使用量0.01g/kg,苯甲酸及其钠盐,苯甲酸在不同pH值条件下的最低抑菌浓度（）,山梨酸及山梨酸钾,山梨酸在不同pH值条件下的最低抑菌浓度（）,二、食品综合防腐保鲜理论与技术,1、栅栏理论与技术栅栏因子概念食品内部存在的能够通过临时或永久性地打破微生物的内平衡，从而抑制微生物致腐与产毒，保持食品品质的因子。栅栏技术将不同栅栏因子科学合理地组合起来，发挥其协同作用，从不同侧面抑制引起食品腐败的微生物，形成对微生物的多靶攻击，从而改善食品品质，保证食品卫生安全性的技术。,食品中的防腐保质栅栏因子食品内在的栅栏因子食品pH值、水分活度、氧化还原电位、食品中抗菌成分等影响食品防腐的外在栅栏因子高温、低温冷藏、高压等食品中的栅栏效应食品中栅栏因子的相互作用以及与食品中微生物相互作用是相乘的，这种效应成为,食品生产的质量管理体系GMP（goodmanufacturingpractice）管理体系生产（加工）符合食品标准或法规的食品所必须遵循的、经食品卫生监督与管理机构认可的强制性作业规范。内容涵盖选址、设计、厂房建筑、设备、工艺过程、检测手段、人员组成、个人卫生、管理职责、卫生监督程序、满意程度等等一系列食品生产经营条件，并提出了卫生学评价的标准和规范。,危险分析与关键点控制体系（Hazardanalysiscriticalcontrolpoint,HACCP）HACCP的原则 对食品有关的各个环节进行危害分析和风险评价 确定关键控制点（critical control point，CCP）建立CCP的范围或限值 建立监控每个CCP的方法 纠正偏差 建立有效记录系统，确保HACCP的运行有完整记录验证步骤,卫生标准操作规范（Sanitation Standard Operation Procedure,SSOP）关于食品生产企业如何满足卫生条件、如何按照卫生要求进行生产的条例，是每个企业都应该建立和实施的一套已经成文的卫生标准操作规程。食品企业必须首先遵守GMP的规定，然后建立并有效地实施SSOP。GMP和SSOP是制定和实施HACCP计划的基础和前提条件。,