导图社区 微生物引起食品污染
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第14章DNA的生物合成读书笔记
微生物引起食品污染
概述
食品受到内外各种因素影响，造成其原有物理/化学性质发生变化，降低/失去其营养价值和商品价值的过程
原因：物理/化学/生物/组织内源酶等因素影响
结果：降低营养价值/卫生质量，危害人体健康
食品污染
物理性、化学性、生物性污染
微生物来源
土壤
天然培养基，微生物种类最多，数量最大
细菌最多，约10^8cfu/g，依次为放线菌、真菌、藻类、原生动物、噬菌体，数量以10倍递减
水
淡水
G-菌天然类群
假单胞菌属、产碱杆菌属、无色杆菌属、气单孢菌属
来自土壤、空气、生产与生物污水、人畜粪便等多方面的污染微生物
土壤微生物是污染水源的主要来源
多数为消化道正常寄生菌：大肠杆菌、粪肠球菌、魏氏杆菌
少数腐生菌：某些变形杆菌/生孢梭菌/弧菌等
有时来自人畜粪便病原菌：沙门氏菌、霍乱弧菌、志贺氏菌
我国采用细菌总数和大肠菌群作为水污染指示菌
菌落总数≤100CFU/ml（37℃，24h）
总大肠菌群、耐热大肠菌群、大肠埃希氏菌不得检出
海水
嗜盐性、低温、耐高静压、细菌为主
类群：假单胞菌属、无色杆菌属、不动杆菌属、黄杆菌属、弧菌属、微球菌属、芽孢杆菌属
多数可引起海产动植物腐败
有些是海产鱼类病原菌——哈维氏弧菌
有些引起人类食物中毒——副溶血性弧菌（G-，兼性厌氧）
空气
特点
缺乏营养物质、水分少、较干燥、日光照射
大部分微生物不能生长，只以浮游状态存在
类群
各种球菌、芽孢杆菌、产色素细菌、对干燥/射线有抵抗力的真菌孢子
人及动植物（体表/体内）
植物体表/体内
正常植物组织内部一般无菌或菌数很少
植物体表附生乳酸菌、酵母菌及其他微生物
蔬菜普遍存在假单胞菌
水果：多种酵母、乳酸菌、醋酸菌
引起果蔬病害的病原微生物，对人/动物无感染性，代谢产物具有毒性，引起食物中毒
动物体表/体内
体表/体腔：一定种类/数量的正常菌群
正常菌群与人体保持和谐平衡状态
菌群内部微生物之间相互制约，维持稳定/有序的相互关系——微生态平衡
条件致病菌：凡属正常菌群的微生物，因机体防御性降低、生存部位改变或因数量剧增等情况引起疾病者
内源感染：由条件致病菌引起的感染
菌的穿梭和移位，打破平衡
污染途径
食品原料在运输/贮藏/加工/成品/销售等一系列操作单元中。都有可能遭受微生物污染
内源性污染（第一次污染）
作为食品原料的动植物体在生活过程中，因本身带有的微生物而造成食品污染
外源性污染（第二次污染）
食品在生产/运输/贮藏/销售/食用过程中，通过水、空气、人及动物、机械设备及用具等使食品发生微生物污染（没有土壤）
原料/配料成分；清洗/冷冻/冷却；设备/地面/用具的清洗
微生物污染源，污染食品的主要途径
直接使用未经净化消毒的天然水
多数情况下通过水的媒介造成，即使用清水，使用不当也会造成食品污染
空气随微生物尘埃飞扬与沉降带来微生物
讲话/咳嗽/打喷嚏均可直接/间接污染食品
只要食品暴露在空气中，不可避免受到微生物污染
讲话/打喷嚏，距离人体1.5m内的范围是直接污染区
大水滴空气悬浮30min
小水滴空气悬浮4~6h
人及动物接触
人作为媒介
小动物传播
鼠/蝇/蟑螂等体表与消化道带有大量微生物
鼠类是沙门氏菌带菌者，污染食品常引起食物中毒
80%苍蝇肠道有痢疾杆菌
加工设备/包装材料
用于食品的一切用具，均可作为媒介
原料包装物品、运输工具、加工设备、成品包装材料及容器等
食品变质
微生物污染是导致食品变质的主要根源
变质因素有
微生物（类型与数量）
食品机制特性
食品所处环境条件
引起变质的微生物种类多，主要为细菌、酵母菌和霉菌，一般细菌比酵母菌占优势
细菌
√一般可以分解蛋白质，分解能力强的包括芽孢杆菌属/梭状芽孢杆菌属/假单胞菌属/变形杆菌属/链球菌属等
√分解淀粉细菌不及分解蛋白种类多，主要为芽孢杆菌属/梭状芽孢杆菌属的某些种
分解纤维素/半纤维素的细菌仅少数种，主要为芽孢杆菌属/梭状芽孢杆菌属/八叠球菌属的一些种
分解果胶细菌包括芽孢杆菌属/欧文杆菌属/梭状芽孢杆菌属中部分菌株
分解单糖或双糖多数都可以，普遍利用单糖
√对蛋白分解能力强的需氧细菌多数也能分解脂肪，主要包括假单胞菌、无色杆菌属、黄色杆菌属、产碱杆菌属、芽孢杆菌属
酵母菌
分解蛋白质能力弱，少数（酵母属、假丝酵母属、球拟酵母属）可使凝固但不缓慢分解
多喜欢在含糖量较高或含一定盐分食品上生长
少数分解淀粉，极少数分解果胶
分解脂肪的不多，主要是解脂假丝酵母（分解蛋白、脂肪能力强）
多数可利用有机酸
霉菌
许多霉菌由分解蛋白质的能力，比细菌更能利用天然蛋白，主要为青霉/曲霉/毛霉/根霉/木霉
多数可分解淀粉和简单糖类化合物
部分可发酵纤维素、果胶、有机酸、醇类
分解脂肪的霉菌比细菌多，曲霉属、青霉属、根霉属
食品基质特性
营养组成
富含水分/蛋白/糖类/无机盐/维生素等营养成分
是微生物良好培养基，一旦污染易变质
微生物酶的种类——微生物分解各种营养成分能力不同
营养成分和微生物酶的底物一致时，微生物可生长
还受食品中其他基质条件影响
氢离子浓度
影响
菌体细胞膜电荷性质
原生质生长过程和酶的作用
两类
酸性食品（pH＜4.5）
水果
非酸性食品（pH＞4.5）
蔬菜/乳/肉食品
食品pH值不同，引起变质的微生物类群呈现一定特殊性
微生物类群
细菌-非酸性食品，pH↓，可生长的细菌种类↓
酸性—酵母菌、霉菌可生长
pH值改变
糖和蛋白质同时存在，先利用糖，对Pr分解↓，pH→酸性
糖不足，Pr丰富时，较多Pr被分解，pH→碱性
pH转化到一定限度时，又会对微生物生长产生抑制作用
水分
微生物只能使用游离水
降低水分含量，可作为控制微生物生长的衡量指标
水分活性值Aw=P/P0，在0~1之间
微生物生长对水分活性要求：细菌＞酵母菌＞霉菌，干性霉菌是少数在Aw=0.65时还能生长的霉菌
Aw范围与保质期
Aw＜0.7，食品可长期保存
0.8~0.85，可保存几天
0.72左右，2-3月
Aw＜0.65,1-3年
Aw＜0.6，微生物都不能生长
适宜Aw的可变性
通常微生物Aw范围严格，但在某些因素（温度、营养成分、氧气、抑制剂）影响下，最适Aw会变动
金黄色葡萄球菌
无氧
生长最低Aw0.9
有氧
生长最低Aw0.86
微生物生长对食品中水分影响
微生物生长繁殖是，因呼吸作用产热促进水分蒸发，导致食品水分不断减少，Aw↓
有些微生物（某些芽孢杆菌）在代谢过程中产生水分，大于蒸发量时Aw值上升
Aw发生变化，能在食品中活动的微生物种类就会发生变化
渗透压
形成渗透压：食盐、糖
不同微生物对渗透压的适应性不同
多数细菌不能再高渗食品生长，但可存活，时间长短和菌种有关
有耐受力：盐杆菌属、假单孢菌属、无色杆菌属、弧菌属、八叠球菌属、微球菌属、芽孢杆菌属
耐受力强：霉菌、酵母
多数霉菌、少数酵母菌能耐较高渗透压，高渗环境不死亡，有的还生长繁殖
种类
霉菌：灰绿曲霉、葡萄曲霉、青霉属
鲁氏酵母、蜂蜜酵母、异常汉逊氏酵母等可引起高浓度糖浆/果酱/浓缩果汁变质
食品渗透压越高，水分活性越小
耐高渗透压的微生物，生长的最低Aw都比较低
记
外界环境条件
温度
极重要，三个生理类群中嗜温微生物与食品腐败变质密切相关
低温微生物
冷藏/冷冻食品变质
类型
G-
假单胞菌属、变形杆菌属、弧菌属
黄色杆菌属、无色杆菌属
G+
微球菌属、芽孢杆菌属、梭状芽孢杆菌属、乳杆菌属
八叠球菌属、短杆菌属
-10℃抑制绝大多数细菌生长
-12℃抑制多数霉菌生长
-15℃抑制多数酵母菌生长
-18℃抑制所有霉菌与酵母菌生长
低温条件下微生物引起冷藏食品变质速度较慢，一般食品冻藏温度应≤-18℃
荧光假单胞菌
产脂肪酶/蛋白酶
5-15℃为产脂肪酶适温，40℃酶的活性最强
0-30℃为产蛋白酶温度，≥40℃为蛋白酶活性温度
产酶温度和酶活性温度不一致，低温影响酶活性
高温微生物
对高温比较敏感，若超过其适应的最高温度，敏感菌死亡——高温灭菌是最常用方法
芽孢杆菌属
凝结/嗜热脂肪芽孢杆菌
梭状芽孢杆菌属
肉毒/致黑梭状芽孢杆菌
乳杆菌属
嗜热乳杆菌
链球菌属
嗜热链球菌
纯黄丝衣霉
高温条件下嗜热菌产生的酶对蛋白质、糖类等物质分解速度快，引起食品变质的速度是嗜温菌7-14倍
菌体经旺盛繁殖后很快死亡，需及时分离培养，否则失去检出机会
嗜热细菌引起食品变质主要表现是分解糖类而产酸
气体
微生物与氧的关系
好氧菌
专性好氧菌：在正常大气压（0.2巴）下进行好氧呼吸产能
兼性厌氧菌
以呼吸为主，兼营发酵产能
以呼吸为主，兼营厌氧呼吸产能
微好氧菌
只能在0.01~0.03巴的大气压下生活
厌氧菌
耐氧菌
只能发酵产能，但分子氧无毒害
（专性）厌氧菌
只能生在无氧或基本无氧的条件下，氧剧毒
不同微生物具有各自呼吸酶，氧化过程中对氧的要求不同
有氧环境
需氧菌进行有氧呼吸，生长代谢速度快，食品变质速度快
兼性厌氧菌引起食品变质速度比缺氧快得多
缺氧条件
厌氧菌引起食品变质速度较慢
分类代表
需氧菌
芽孢杆菌属、醋酸杆菌属、微球菌属、霉菌
梭状芽孢杆菌属、拟杆菌属、双歧杆菌属
兼性菌
葡萄球均数、埃希氏菌属、沙门氏菌属、变形杆菌属、芽孢杆菌属中部分菌种、大多数酵母菌
食品贮于高浓度CO2环境中，可防止需氧细菌、霉菌引起变质
环境中
1%CO2可防止水果/蔬菜霉变
果汁中充入CO2可抑制霉菌，但对酵母菌作用很差
臭氧有抑制微生物生长的作用
臭氧浓度达几个mg/L时，可有效延长食品保质期
湿度
变质机理
实质
食品中蛋白质/碳水化合物/脂肪等被污染微生物的分解代谢作用或自身组织酶进行的某些生化过程
蛋白质的分解
微生物引起蛋白质的变质称为腐败
肉、鱼、禽蛋、豆制品
组织酶、微生物蛋白酶及肽链内切酶等作用下，蛋白质先水解成多肽，进而裂解成氨基酸
氨基酸通过脱羧基/脱氨基/脱硫等作用进一步分解成氨/胺类/有机酸类/碳氢化合物，食品表现腐败特征
胺类属碱性含氮化合物，如胺/伯胺/仲胺/叔胺等具有挥发性和特异性臭味
甘氨酸→甲胺
鸟氨酸→腐胺
精氨酸→色胺→吲哚
含硫氨基酸→硫化氢、氨、乙硫醇
蛋白质腐败产生的主要臭味物质
氨基酸的分解（脱氨/脱羧反应）
胺的分解
硫醇的生成
甲胺的生成
脂肪的分解（酸败）
变质特征：产酸+刺激的“哈喇”气味
油脂自身氧化
自由基（游离基）氧化反应
脂肪酸在热/光线/铜、铁等因素作用下，被活化成不稳定的自由基R·，H·，与氧气生成过氧化物自由基
自由基不断传递生成新的自由基，在这一系列氧化过程中，生成氢过氧化物/羰基化合物（醛类/酮类/低分子脂肪酸/醇类/酯类等）/羟酸及脂肪酸聚合物/缩合物（二聚体/三聚体）等
脂肪水解
脂肪酸败也包括脂肪加水分解作用，产生游离脂肪酸/甘油/不完全分解的产物，如甘油一酯/甘油三酯
脂肪酸短链形成具有不愉快味道的酮类/酮酸
不饱和脂肪酸形成过氧化物
脂肪酸也可再氧化分解成具有特臭的醛类/醛酸，即所谓的哈喇气味
油脂酸败后感官性状改变的原因
碳水化合物（发酵，酵解）
碳水化合物：纤维素、半纤维素、淀粉、糖元、双糖、单糖
粮食/蔬菜/水果/糖类及制品
微生物酶及组织酶→单糖/醇/醛/酮/羧酸/二氧化碳和水
变质特征：酸度升高、产气、稍带甜味、醇类气味
鉴定
感官
色泽
肉/肉制品色变--H2S与血红蛋白结合形成硫化氢血红蛋白
腊肠褪色--乳酸菌增殖过程中产生过氧化氢（乳酸菌过氧化氢酶阴性，产生不了过氧化氢）
微生物种类不同→片状/斑点状，全部/局部
气味
氨气、三甲胺、乙酸、H2S、乙硫醇具有腐败臭味
水果变坏的芳香味在嗅觉习惯上不认为是臭味，但评定食品质量不以香/臭划分，应按照正常/异常来评定
口味
酸味、苦味、其他异味
消毒乳因某些假单胞菌作用产生苦味
蛋白质被大肠杆菌/微球菌等分解也会产生苦味
组织状态
固体食品变质，微生物酶→组织细胞被破坏，内容物外溢，食品性状出现变形/软化/发粘等现象
鱼类食品--肌肉松弛/弹性差/组织体表发粘
液态食品--浑浊/沉淀，浮膜、变稠，有时产气
鲜乳因微生物作用引起变质时出现凝块、乳清析出、变稠
化学
微生物代谢引起食品化学组成变化，产生多种腐败产物，直接测定
蛋白质含量高
需氧性破坏
挥发性盐基氮
低温有氧条件下，鱼类挥发性盐基氮达到30mg/100mg认为是变质的标志
三甲胺是挥发性盐基总氮（TVBN）的主要胺类，新鲜水产品/肉中没有三甲胺
组胺
组氨酸在细菌分泌的组氨酸脱羧酶作用下脱羧形成
4-10mg/100g
K值
ATP分解的肌苷（HxR）和次黄嘌呤（Hx）低级产物占ATP系列分解产物的百分比
鉴定鱼类早期腐败
K≤20%，鱼绝对新鲜；K≥40%，有腐败迹象
碳水化合物高
缺氧，一般测有机酸、pH变化
食品pH可因微生物/食品内源酶作用产酸而下降，也可因微生物产氨上升——pH值测评
牲畜屠宰后，肌肉中碳水化合物产生消化作用，乳酸/磷酸积累引起pH下降→腐败微生物繁殖，肌肉被分解造成氨积累，pH上升
因食品种类、加工方法、污染微生物类型不同，pH变动大，一般不作初期腐败的指标
物理
浸出物量、浸出液电导度、折光率、冰点、黏度
蛋白质分解时低分子物质增多
肉浸液黏度测定尤为敏感，能反映肉腐败变质程度
微生物检验
细菌菌落总数
大肠菌群近似值
