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1、【南昌大学食品学院】优质课全国特级教师江新欢博士教授食品微生物学食品微生物学第第八八章章 食品的腐败变质食品的腐败变质 食品的腐败变质食品的腐败变质 2.1 2.1 食品中微生物的来源食品中微生物的来源2.2 2.2 食品腐败与变质食品腐败与变质2.3 2.3 影响食品腐败变质的因素影响食品腐败变质的因素2.4 2.4 食品腐败变质的主要生物化学过程及其产物食品腐败变质的主要生物化学过程及其产物2.5 2.5 食品腐败变质的常见类型、危害及其控制食品腐败变质的常见类型、危害及其控制 微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质2.1 食品中微生物的来源食品中微生物的来源 一方面
2、微生物在自然界中分布十分广泛，不同环境中存一方面微生物在自然界中分布十分广泛，不同环境中存在的微生物类型和数量不尽相同，另一方面食品从原料、生在的微生物类型和数量不尽相同，另一方面食品从原料、生产、加工、贮藏、运输、销售到烹调等各个环节，常常与环产、加工、贮藏、运输、销售到烹调等各个环节，常常与环境发生各种方式的接触，进而导致微生物的污染。污染食品境发生各种方式的接触，进而导致微生物的污染。污染食品的微生物来源可分为土壤、空气、水、操作人员、动植物、的微生物来源可分为土壤、空气、水、操作人员、动植物、加工设备、包装材料等方面。加工设备、包装材料等方面。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的
3、食品污染与腐败变质2.1.1 污染食品的微生物来源污染食品的微生物来源（1）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，加之土壤具有一定的保水性、通气性及适宜的酸碱度（pH3.510.5），土壤温度变化范围通常在1030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。可见，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。因此，土壤素有“微生物的天然培微生物的天然培养基养基”和“微生物大本营微生物大本营”之称。土壤中的微生物数量可达107109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
4、%80%，放线菌占5%30%，其次是真菌、藻类和原生动物。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 不同土壤中微生物的种类和数量有很大差异，在地面下不同土壤中微生物的种类和数量有很大差异，在地面下3 32525cmcm是微生物最活跃的场所，肥沃的土壤中微生物的数是微生物最活跃的场所，肥沃的土壤中微生物的数量和种类较多，果园土壤中酵母的数量较多。土壤中的微生量和种类较多，果园土壤中酵母的数量较多。土壤中的微生物除了自身发展外，分布在空气、水和人及动植物体的微生物除了自身发展外，分布在空气、水和人及动植物体的微生物也会不断进入土壤中。许多病原微生物就是随着动植物残物也会不断进入
5、土壤中。许多病原微生物就是随着动植物残体以及人和动物的排泄物进入土壤的。因此，土壤中的微生体以及人和动物的排泄物进入土壤的。因此，土壤中的微生物既有非病原的，也有病原的。通常无芽孢菌在土壤中生存物既有非病原的，也有病原的。通常无芽孢菌在土壤中生存的时间较短，而有芽孢菌在土壤中生存时间较长。例如沙门的时间较短，而有芽孢菌在土壤中生存时间较长。例如沙门氏菌只能生存数天至数周，炭疽芽孢杆菌却能生存数年或更氏菌只能生存数天至数周，炭疽芽孢杆菌却能生存数年或更长时间。同时土壤中还存在着能够长期生活的土源性病原菌。长时间。同时土壤中还存在着能够长期生活的土源性病原菌。霉菌及放线菌的孢子在土壤中也能生存较长
6、时间。霉菌及放线菌的孢子在土壤中也能生存较长时间。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 （2）空气 空气中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。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 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。不同环境空气中微生物的数量和种类有很大差异。公共
7、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，海洋、高山、乡村、森林等空气清新的地方微生物的数量较少。空气中可能会出现一些病原微生物、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、流感嗜血杆菌和病毒等。患病者口腔喷出的飞沫小滴含有12万个细菌。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 （3）水中 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。由于不同水域中的有机物和无机物种类和含量、温度、
8、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。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 淡水域中的微生物可分为两大类型：一类是清水型水生微生物，这类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，可被看作是水体环境中的土居微生物，如硫细菌、铁细菌、衣细菌及含有光合色素的蓝细菌、绿硫细菌和紫细菌等。也有部分腐生性细菌，如色杆菌属，无色杆菌属和微球菌属的一些种就能在低含量营养物的清水中生长。霉菌中也有一些水生性种类，如水霉属和绵霉
9、属的一些种可以生长于腐烂的有机残体上。此外还有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。另一类是腐败型水生微生物，它们是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。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 其中数量最大的是G细菌，如变形杆菌属、大肠杆菌、产气肠杆菌和产碱杆菌属等，还有芽孢杆菌属、弧菌属和螺菌属中的一些种。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、粪链球菌和魏氏梭菌、沙门氏菌、产气荚膜芽孢杆菌、炭疽杆菌、破伤风芽孢杆菌。污水中还会有纤毛虫类、鞭毛虫类和根足虫类原生动物
10、。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。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 （4）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105106/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。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，
11、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。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 （5）加工机械与设备 各种加工机械设备本身没有微生物所需的营养物质，但在食品加工过程中，由于食品的汁液或颗粒粘附于内表面，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 微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质（6）包装材料及原辅材料 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。
12、塑料包装材料由于带有电荷会吸附灰尘及微生物。健康的动、植物原料表面及内部不可避免地带有一定数量的微生物，如果在加工过程中处理不当，容易使食品变质，有些来自动物原料的食品还有引起疫病传播的可能。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 辅料如各种佐料、淀粉、面粉、糖等，通常仅占食品总量的一小部分，但往往带有大量微生物。调料中含菌可高达108个/g。佐料、淀粉、面粉、糖中都含有耐热菌。原辅料中的微生物一是来自于生活在原辅料体表与体内的微生物，二是在原辅料的生长、收获、运输、贮藏、处理过程中的二次污染。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质2.1.2 微生物
13、污染食品的途径微生物污染食品的途径食品在生产加工、运输、贮藏、销售以及食用过程中都可能遭受到微生物的污染，其污染的途径可分为两大类。（1）内源性污染凡是作为食品原料的动植物体在生活过程中，由于本身带有的微生物而造成食品的污染称为内源性污染，也称第一次污染。如畜禽在生活期间，其消化道、上呼吸道和体表总是存在一定类群和数量的微生物。当受到沙门氏菌、布氏杆菌、炭疽杆菌等病原微生物感染时，畜禽的某些器官和组织内就会有病原微生物的存在。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 当家禽感染了鸡白痢、鸡伤寒等传染病，病原微生物可通过血液循环侵入卵巢，在蛋黄形成时被病原菌污染，使所产卵中也
14、含有相应的病原菌。（2）外源性污染 食品在生产加工、运输、贮藏、销售、食用过程中，通过水、空气、人、动物、机械设备及用具等而使食品发生微生物污染称外源性污染，也称第二次污染。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质2.2 2.2 食品腐败与变质食品腐败与变质 变质变质：物理、化学或生物因子的作用使食品的化学组成和感官指标等品质发生改变的过程叫做变质或品质变化，一般指有害的变化，有时也泛指有益或有害的变化。发酵：发酵：广义的发酵是指人类利用微生物或微生物的成分（如酶）等生产各种产品的有益过程。只要是利用微生物生产的产品，均属于发酵的范围。如乙酸、丁酮、丁醇、氨基酸和酶制剂等的
15、生产就属于广义的发酵，由发酵而生产的食品称为发酵食品。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质2.2 2.2 食品腐败与变质食品腐败与变质 食品的腐败变质食品的腐败变质：一般是指食品在一定的环境因素影响下，由微生物为主的多种因素作用下所发生的食品失去或降低食用价值的一切变化，包括食品成分和感官性质的各种变化。如鱼肉的腐臭、油脂的酸败、水果蔬菜的腐烂和粮食的霉变等。食品的腐败变质原因较多，有物理因素、化学因素和生物性因素，如动、植物食品组织内酶的作用，昆虫、寄生虫以及微生物的污染等。其中由微生物污染所引起的食品腐败变质是最为重要和普遍的，故只讨论有关由微生物引起的食品腐败变质
16、问题。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质2.2 2.2 食品腐败与变质食品腐败与变质 腐败变质与发酵的比较腐败变质与发酵的比较：（1）同一性。均是微生物物质代谢的结果。（2）差异性。对人类有益的称为发酵，无益的则称为腐败变质。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质2.3 影响食品腐败变质的因素影响食品腐败变质的因素 食品加工前的原料，总是带有一定数量的微生物；在加工过程中及加工后的成品，也不可避免地要接触环境中的微生物，因而食品中存在一定种类和数量的微生物。然而微生物污染食品后，能否导致食品的腐败变质，以及变质的程度和性质如何，是受多方面因素的影
17、响。一般来说，食品发生腐败变质，与食品本身的性质、污染微生物的种类和数量以及食品所处的环境等因素有着密切的关系，而它们三者之间又是相互作用、相互影响的。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质2.3.1食品的基质条件（1）食品的营养）食品的营养食品含有蛋白质、糖类、脂肪、无机盐、维生素和水分等丰富的营养成分，是微生物的良好培养基。因而微生物污染食品后很容易迅速生长繁殖造成食品的变质。但由于不同的食品中，上述各种成分的比例差异很大，而各种微生物分解各类营养物质的能力不同，这就导致了引起不同食品腐败的微生物类群也不同。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质
18、 （2）氢离子浓度（）氢离子浓度（pH值）值）各种食品都具有一定的氢离子浓度。根据食品pH值特点，可将食品划分为两大类：酸性食品和非酸性食品。一般规定pH值在4.5以上以上者，属于非酸性食品；pH值在4.5以下以下者为酸性食品。例如动物食品的pH值一般在57之间，蔬菜pH值在56之间，它们一般为非酸性食品；水果的pH值在25之间，一般为酸性食品。各类微生物都有其最适宜的pH范围，食品中氢离子浓度可影响菌体细胞膜上电荷的性质。当微生物细胞膜上的电荷性质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制会发生改变，从而影响细胞正常物质代谢活动和酶的作用。微生物引起的食品污染与腐败变质微生
19、物引起的食品污染与腐败变质 大多数细菌最适生长的pH值是7.0左右，酵母菌和霉菌生长的pH值范围较宽，因而非酸性食品适合于大多数细菌及酵母菌、霉菌的生长；细菌生长下限一般在4.5左右，pH值3.34.0以下时只有个别耐酸细菌，如乳杆菌属尚能生长，故酸性食品的腐败变质主要是酵母和霉菌的生长。另外，食品的pH值也会因微生物的生长繁殖而发生改变，当微生物生长在含糖与蛋白质的食品基质中，微生物首先分解糖产酸使食品的pH值下降；当糖不足时，蛋白质被分解，pH值又回升。由于微生物的活动，使食品基质pH值发生很大变化，当酸或碱积累到一定量时，反过来又会抑制微生物的继续活动。微生物引起的食品污染与腐败变质微生
20、物引起的食品污染与腐败变质 （3）水分）水分水分是微生物生命活动的必要条件，微生物细胞组成不可缺少水，细胞内所进行的各种生物化学反应，均以水分为溶媒。在缺水的环境中，微生物的新陈代谢发生障碍，甚至死亡。但各类微生物生长繁殖所要求的水分含量不同，因此，食品中的水分含量决定了生长微生物的种类。一般来说，含水分较多的食品，细菌容易繁殖；含水分少的食品，霉菌和酵母菌则容易繁殖。微生物类群最低Aw值范围微生物类群最低Aw值大多数细菌0.990.90嗜盐性细菌0.75大多数酵母菌0.940.88耐高渗酵母0.60大多数霉菌0.940.73干性霉菌0.65 表1-1食品中主要微生物类群生长的最低Aw值范围微
21、生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 食品中水分以游离水和结合水两种形式存在。微生物在食品上生长繁殖，能利用的水是游离水，因而微生物在食品中的生长繁殖所需水不是取决于总含水量（%），而是取决于水分活度（Aw）。因为一部分水是与蛋白质、碳水化合物及一些可溶性物质，如氨基酸、糖、盐等结合，这种结合水对微生物是无用的。因而通常使用水分活度来表示食品中可被微生物利用的水。纯水的Aw=1；无水食品的Aw=0。表2-1给出了不同微生物类群生长的最低Aw值范围，从表中可以看出，食品的Aw值在0.50以下，则认为微生物不能生长。一般认为食品Aw值在0.60以下，是食品安全贮藏的防霉含水量
22、。若Aw值在0.60以上，则污染的微生物容易生长繁殖而造成食品污染。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 （4）渗透压）渗透压渗透压与微生物的生命活动有一定的关系。如将微生物置于低渗溶液中，菌体吸收水分发生膨胀，甚至破裂；若置于高渗溶液中，菌体则发生脱水，甚至死亡。一般来讲，微生物在低渗透压的食品中有一定的抵抗力，较易生长，而在高渗食品中，微生物常因脱水而死亡。当然不同微生物种类对渗透压的耐受能力大不相同。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 绝大多数细菌不能在较高渗透压的食品中生长，只有少数种能在高渗环境中生长，如盐杆菌属中的一些种，在20%3
23、0%的食盐浓度的食品中能够生活；肠膜明串珠菌能耐高浓度糖。而酵母菌和霉菌一般能耐受较高的渗透压，如异常汉逊氏酵母、鲁氏糖酵母、膜毕赤氏酵母等能耐受高糖，常引起糖浆、果酱、果汁等高糖食品的变质。霉菌中比较突出的代表是灰绿曲霉、青霉属、芽枝霉属等。食盐和糖是形成不同渗透压的主要物质。在食品中加人不同量的糖或盐，可以形成不同的渗透压。所加的糖或盐越多，则浓度越高，渗透压越大，食品的Aw值就越小。通常为了防止食品腐败变质，常用盐腌和糖渍方法来较长时间地保存食品。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 （5）完整性）完整性食品完好无损，则不易发生腐败变质。如果食品组织溃破或细胞膜碎
24、裂，则易受到微生物的污染，容易发生腐败变质。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质2.3.2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，则食品长期贮藏也不会发生腐败。反之，如果某一食品污染了微生物，一旦条件适宜，就会引起该食品腐败变质。所以说，微生物的污染是导致食品发生腐效变质的根源。能引起食品发生腐败变质的微生物种类很多，主要有细菌、酵母和霉菌。一般情况下细菌常比酵母菌占优势。在这些微生物中，有病原菌和非病原菌，有芽孢和非芽孢菌，有嗜热性、嗜温性和嗜冷性菌，有好气或厌气菌，有分解蛋白质、糖类、脂肪能力强的菌。微生物引起的
25、食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 （1）分解食品中蛋白质的主要微生物）分解食品中蛋白质的主要微生物分解蛋白质而使食品变质的微生物，主要是细菌、霉菌和酵母菌，它们多数是通过分泌胞外蛋白酶来完成的。细菌中，芽孢杆菌属、梭状芽孢杆菌属、假单孢菌属、变形杆菌属、链球菌属等分解蛋白质能力较强，即使无糖存在，它们在以蛋白质为主要成分的食品上生长良好；肉毒梭状芽孢杆菌分解蛋白质能力很微弱，但该菌为厌氧菌，可引起罐头的腐败变质；小球菌属、葡萄球菌属、黄杆菌属、产碱杆菌属、埃希氏杆菌属等分解蛋白质较弱。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 许多霉菌都具有分解蛋白质的能力，
26、霉菌比细菌更能利用天然蛋白质。常见的有：青霉属、毛霉属、曲霉属、木霉属、根霉属等。而多数酵母菌对蛋白质的分解能力极弱。如啤酒酵母属、毕赤氏酵母属、汉逊氏酵母属、假丝酵母属、球拟酵母属等能使凝固的蛋白质缓慢分解。但在某些食品上，酵母菌竞争不过细菌，往往是细菌占优势。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 （2）分解食品中碳水化合物的主要微生物）分解食品中碳水化合物的主要微生物细菌中能分解淀粉的种类不多，主要是芽孢杆菌属和梭状芽孢杆菌属的某些种，如枯草杆菌、巨大芽孢杆菌、马铃薯芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、淀粉梭状芽孢杆菌等，它们是引起米饭发酵、面包粘液化的主要菌株；能分解纤维素和
27、半纤维素只有芽孢杆菌属、梭状芽孢杆菌属和八叠球菌属的一些种；但绝大多数细菌都具有分解某些糖的能力，特别是利用单糖的能力极为普遍；某些细菌能利用有机酸或醇类；能分解果胶的细菌主要有芽孢杆菌属、欧氏植病杆菌属、梭状芽孢杆菌属中的部分菌株，它们参与果蔬的腐败。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 多数霉菌都有分解简单碳水化合物的能力；能够分解纤维素的霉菌并不多，常见的有青霉属、曲霉属、木霉属等中的几个种，其中绿色木霉、里氏木霉、康氏木霉分解纤维素的能力特别强。分解果胶质的霉菌活力强的有曲霉属、毛霉属、蜡叶芽枝霉等；曲霉属、毛霉属和镰刀霉属等还具有利用某些简单有机酸和醇类的能力
28、。绝大多数酵母不能使淀粉水解；少数酵母如拟内胞霉属能分解多糖；极少数酵母如脆壁酵母能分解果胶；大多数酵母有利用有机酸的能力。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 （3 3）分解食品中脂肪的主要微生物）分解食品中脂肪的主要微生物 分解脂肪的微生物能生成脂肪酶，使脂肪水解为甘油和脂肪酸。一般来讲，对蛋白质分解能力强的需氧性细菌，同时大多数也能分解脂肪。细菌细菌中的假单孢菌属、无色杆菌属、黄色杆菌属、产碱杆菌属和芽孢杆菌属中的许多种，都具有分解脂肪的特性。能分解脂肪的霉菌霉菌比细菌多，在食品中常见的有曲霉属、白地霉、代氏根霉、娄地青霉和芽枝霉属等。酵母菌酵母菌分解脂肪的菌种不
29、多，主要是解脂假丝酵母，这种酵母不能使糖类发酵，但分解脂肪和蛋白质的能力却很强。因此，在肉类食品、乳及其制品中脂肪酸败时，也应考虑到是否因酵母而引起。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质2.3.3 食品的外界环境条件食品的外界环境条件在某种意义上讲，引起食品变质，环境因素也是非常重要的。污染食品的微生物能否生长，还要看环境条件，例如，天热饭菜容易变坏，潮湿粮食容易发霉。影响食品变质的环境因素和影响微生物生长繁殖的环境因素一样，也是多方面的。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 （1）温度
30、）温度根据微生物对温度的适应性，可将微生物分为三个生理类群，即嗜冷、嗜温、嗜热三大类微生物。每一类群微生物都有最适宜生长的温度范围，但这三群微生物又都可以在2030之间生长繁殖，当食品处于这种温度的环境中，各种微生物都可生长繁殖而引起食品的变质。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 低温对微生物生长的影响。低温对微生物生长极为不利，但由于微生物具有一定的适应性，在5左右或更低的温度（甚至-20以下）下仍有少数微生物能生长繁殖，使食品发生腐败变质，我们称这类微生物为低温微生物。低温微生物是引起冷藏、冷冻食品变质的主要微生物。食品在低温下生长的微生物主要有：假单孢杆菌属、黄
31、色杆菌属、无色杆菌属等革兰氏阴性无芽孢杆菌；小球菌属、乳杆菌属、小杆菌属、芽孢杆菌属和梭状芽孢杆菌属等革兰氏阳性细菌；假丝酵母属、隐球酵母属、圆酵母属、丝孢酵母属等酵母菌；青霉属、芽枝霉属、葡萄孢属和毛霉属等霉菌。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质食品 微生物生长最低温度（）食品微生物生长最低温度（）猪肉 细菌-4乳细菌-10牛肉 霉菌、酵母菌、细菌-11.6冰淇凌细菌-10-3羊肉霉菌、酵母菌、细菌-5-1大豆霉菌-6.7火腿细菌12豌豆霉菌、酵母菌-46.7腊肠细菌5苹果霉菌0熏 肉细菌-10-5葡萄汁酵母菌0鱼贝类细菌-4-7浓桔汁酵母菌-10草莓霉菌、酵母菌、
32、细菌-6.50.3表1-2食品中微生物生长的最低温度 微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 高温对微生物生长的影响。高温，特别在45以上的高温，对微生物生长来讲，是十分不利的。在高温条件下，微生物体内的酶、蛋白质、脂质体很容易发生变性失活，细胞膜也易受到破坏，这样会加速细胞的死亡。温度愈高，死亡率也愈高。然而，在高温条件下，仍然有少数微生物能够生长。通常把凡能在45以上温度条件下进行代谢活动的微生物，称为高温微生物或嗜热微生物。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 嗜热微生物之所以能在高温环境中生长，是因为它们具有与其他微生物所不同的特性，如它们
33、的酶和蛋白质对热稳定性比中温菌强得多；它们的细胞膜上富含饱和脂肪酸。由于饱和脂肪酸比不饱和脂肪酸可以形成更强的疏水键，从而使膜能在高温下保持稳定；它们生长曲线独特，和其他微生物相比，延滞期、对数期都非常短，进入稳定期后，迅速死亡。在食品中生长的嗜热微生物，主要是嗜热细菌，如芽孢杆菌属中的嗜热脂肪芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌；梭状芽孢杆菌属中的肉毒梭菌、热解糖梭状芽孢杆菌、致黑梭状芽孢杆菌；乳杆菌属和链球菌属中的嗜热链球菌、嗜热乳杆菌等。霉菌中纯黄丝衣霉耐热能力也很强。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 在高温条件下，嗜热微生物的新陈代谢活动加快，所产生的酶对蛋白质和糖类等物
34、质的分解速度也比其他微生物快，因而使食品发生变质的时间缩短。由于它们在食品中经过旺盛的生长繁殖后，很容易死亡，所以在实际中，若不及时进行分离培养，就会失去检出的机会。高温微生物造成的食品变质主要是酸败，由微生物分解糖类产酸而引起。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 （2）气体）气体微生物与O2有着十分密切的关系。一般来讲，在有氧的环境中，微生物进行有氧呼吸，生长、代谢速度快，食品变质速度也快；缺乏O2条件下，由厌氧性微生物引起的食品变质速度较慢。O2存在与否决定着兼性厌氧微生物是否生长和生长速度的快慢。例如当Aw值是0.86时，无氧存在情况下金黄色葡萄球菌不能生长或生
35、长极其缓慢；而在有氧情况下则能良好生长。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 新鲜食品原料中，由于组织内一般存在着还原性物质（如动物原料组织内的巯基），因而具有抗氧化能力。在食品原料内部生长的微生物绝大部分应该是厌氧性微生物；而在原料表面生长的则是需氧微生物。食品经过加工，物质结构改变，需氧微生物能进入组织内部，食品更易发生变质。另外，H2和CO2等气体的存在，对微生物的生长也有一定的影响。实际中可通过控制它们的浓度来防止食品变质。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 （3）湿度）湿度空气中的湿度对于微生物生长和食品变质来讲，起着重要的作用，尤其
36、是未经包装的食品。例如把含水量少的脱水食品放在湿度大的地方，食品则易吸潮，表面水分迅速增加。长江流域梅雨季节，粮食、物品容易发霉，就是因为空气湿度太大（相对湿度70%以上）的缘故。Aw值反映了溶液和作用物的水分状态，而相对湿度则表示溶液和作用物周围的空气状态。当两者处于平衡状态时，Aw100就是大气与作用物平衡后的相对湿度。每种微生物只能在一定的Aw值范围内生长，但这一范围的Aw值要受到空气湿度的影响。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 食品腐败变质的过程实质上是食品中蛋白质、碳水化合物、脂肪等被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。例如新鲜的肉、鱼类的
37、后熟，粮食、水果的呼吸等可以引起食品成分的分解、食品组织溃破和细胞膜碎裂，为微生物的广泛侵入与作用提供条件，结果导致食品的腐败变质。由于食品成分的分解过程和形成的产物十分复杂，因此建立食品腐败变质的定量检测尚有一定的难度。2.4 食品腐败变质的主要生物化学过程及其产物食品腐败变质的主要生物化学过程及其产物 微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质2.4.1 食品中蛋白质的分解食品中蛋白质的分解 肉、鱼、禽蛋和豆制品等富含蛋白质的食品，主要是以蛋白质分解为其腐败变质特征。由微生物引起蛋白质食品发生的变质，通常称为腐败。蛋白质在动、植物组织酶以及微生物分泌的蛋白酶和肽链内切酶等
38、的作用下，首先水解成多肽，进而裂解形成氨基酸。氨基酸通过脱羧基、脱氨基、脱硫等作用进一步分解成相应的氨、胺类、有机酸类和各种碳氢化合物，食品即表现出腐败特征。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 蛋白质分解后所产生的胺类是碱性含氮化合物质，如胺、伯胺、仲胺及叔胺等具有挥发性和特异的臭味。各种不同的氨基酸分解产生的腐败胺类和其他物质各不相同，甘氨酸产生甲胺，鸟氨酸产生腐胺，精氨酸产生色胺进而又分解成吲哚，含硫氨基酸分解产生硫化氢和氨、乙硫醇等。这些物质都是蛋白质腐败产生的主要臭味物质。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质2.4.2 食品中碳水化合物
39、的分解食品中碳水化合物的分解 食品中的碳水化合物包括纤维素、半纤维素、淀粉、糖元以及双糖和单糖等。含这些成份较多的食品主要是粮食、蔬菜、水果和糖类及其制品。在微生物及动植物组织中的各种酶及其他因素作用下，这些食品组成成分被分解成单糖、醇、醛、酮、羧酸、二氧化碳和水等低级产物。由微生物引起糖类物质发生的变质，习惯上称为发酵或酵解。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 碳水化合物含量高的食品变质的主要特征为酸度升高、产气和稍带有甜味、醇类气味等。食品种类不同也表现为糖、醇、醛、酮含量升高或产气（CO2），有时常带有这些产物特有的气味。水果中果胶可被一种曲霉和多酶梭菌所产生的
40、果胶酶分解，并可使含酶较少的新鲜果蔬软化。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质2.4.3 食品中脂肪的分解食品中脂肪的分解虽然脂肪发生变质主要是由于化学作用所引起，但是许多研究表明，它与微生物也有着密切的关系。脂肪发生变质的特征是产生酸和刺激的“哈喇”气味。人们一般把脂肪发生的变质称为酸败。食品中油脂酸败的化学反应，主要是油脂自身氧化过程，其次是加水水解。油脂的自身氧化是一种自由基的氧化反应；而水解则是在微生物或动物组织中的解脂酶作用下，使食物中的中性脂肪分解成甘油和脂肪酸等。但油脂酸败的化学反应目前仍在研究中，过程较复杂，有些问题尚待澄清。微生物引起的食品污染与腐败变
41、质微生物引起的食品污染与腐败变质 食品中脂肪及食用油脂的酸败程度，受脂肪的饱和度、紫外线、氧、水分、天然抗氧化剂以及铜、铁、镍离子等触媒的影响。油脂中脂肪酸不饱和度、油料中动植物残渣等，均有促进油脂酸败的作用；而油脂的脂肪酸饱和程度、维生素C、E等天然抗氧化物质及芳香化合物含量高时，则可减慢氧化和酸败。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质2.4.4 有害物质的形成有害物质的形成 腐败变质的食品表现出使人难以接受的感官性状，如异常颜色、刺激气味和酸臭味、组织溃烂、发黏等症状。营养物质分解、营养价值下降。同时食品的腐败变质可产生对人体有害的物质，如蛋白质类食品的腐败可生成某
42、些胺类使人中毒，脂肪酸败产物引起人的不良反应有中毒。由于微生物严重污染食品，因而也增加了致病菌和产毒菌存在的机会。微生物产生的毒素分为细菌毒素和真菌毒素，它们能引起食物中毒，有些毒素还能引起人体器官的病变及癌症。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质2.4.5 食品腐败变质的鉴定食品腐败变质的鉴定 食品受到微生物的污染后，容易发生变质。那么如何鉴别食品的腐败变质？一般是从感官、物理、化学和微生物四个方面来进行食品腐败变质的鉴定。2.4.5.1 感官鉴定感官鉴定 感官鉴定是以人的视觉、嗅觉、触觉、味觉来查验食品初期腐败变质的一种简单而灵敏的方法。食品初期腐败时会产生腐败臭味
43、，发生颜色的变化（褪色、变色、着色、失去光泽等），出现组织变软、变粘等现象。这些都可以通过感官分辨出来，一般还是很灵敏的。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 （1）色泽）色泽食品无论在加工前或加工后，本身均呈现一定的色泽，如有微生物繁殖引起食品变质时，色泽就会发生改变。有些微生物产生色素，分泌至细胞外，色素不断累积就会造成食品原有色泽的改变，如食品腐败变质时常出现黄色、紫色、褐色、橙色、红色和黑色的片状斑点或全部变色。另外由于微生物代谢产物的作用促使食品发生化学变化时也可引起食品色泽的变化。例如肉及肉制品的绿变就是由于硫化氢与血红蛋白结合形成硫化氢血红蛋白所引起的。腊
44、肠由于乳酸菌增殖过程中产生了过氧化氢促使肉色素褪色或绿变。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 （2）气味）气味食品本身有一定的气味，动、植物原料及其制品因微生物的繁殖而产生极轻微的变质时，人们的嗅觉就能敏感地觉查到有不正常的气味产生。如氨、三甲胺、乙酸、硫化氢、乙硫醇、粪臭素等具有腐败臭味，这些物质在空气中浓度为10-810-11mol/m3时，人们的嗅觉就可以查觉到。此外，食品变质时，其他胺类物质、甲酸、乙酸、酮、醛、醇类、酚类、靛基质化合物等也可查觉到。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 食品中产生的腐败臭味，常是多种臭味混合而成的。有时
45、也能分辨出比较突出的不良气味，例如：霉味臭、醋酸臭、胺臭、粪臭、硫化氢臭、酯臭等。但有时产生的有机酸，水果变坏产生的芳香味，人的嗅觉习惯不认为是臭味。因此评定食品质量不是以香、臭味来划分，而是应该按照正常气味与异常气味来评定。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 （3）口味）口味微生物造成食品腐败变质时也常引起食品口味的变化。而口味改变中比较容易分辨的是酸味和苦味。一般碳水化合物含量多的低酸食品，变质初期产生酸是其主要的特征。但对于原来酸味就高的食品，如蕃茄制品来讲，微生物造成酸败时，酸味稍有增高，辨别起来就不那么容易。另外，某些假单孢菌污染消毒乳后可产生苦味；蛋白质被
46、大肠杆菌、小球菌等微生物作用也会产生苦味。当然，口味的评定从卫生角度看是不符合卫生要求的，而且不同人评定的结果往往意见分歧较多，只能作大概的比较，为此口味的评定应借助仪器来测试。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 （4）组织状态）组织状态固体食品变质时，动、植物性组织因微生物酶的作用，可使组织细胞破坏，造成细胞内容物外溢，这样食品的性状即出现变形、软化；鱼肉类食品则呈现肌肉松弛、弹性差，有时组织体表出现发粘等现象；微生物引起粉碎后加工制成的食品，如糕鱼、乳粉、果酱等变质后常引起粘稠、结块等表面变形、湿润或发粘现象。液态食品变质后即会出现浑浊、沉淀，表面出现浮膜、变稠等
47、现象，鲜乳因微生物作用引起变质可出现凝块、乳清析出、变稠等现象，有时还会产气。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 表表 1-3 各种变质肉、禽、鱼类的感官鉴别各种变质肉、禽、鱼类的感官鉴别色泽外表弹性气味肉汤变质肉肌肉无光泽，脂肪灰绿色外表发黏、起腐、沾手弹性差，指压后凹陷不能恢复，留有明显痕迹有臭味混浊、有絮状物，并带有臭味变质禽体表无光泽，观颈部常带暗褐色眼球干缩、凹陷，晶体混浊，角膜无光弹性差，指压后的凹陷不能恢复，留有明显痕迹体表和腹腔有恶臭混浊，有白色或黄色絮状物，脂肪可浮于表面，有腥臭味变质鱼暗淡无光泽，鳃呈灰褐色眼球凹陷，角膜混浊，体表有污秽黏液，鳞片脱
48、落不全，有腐臭味腹部松弛、膨隆，肉质松弛，骨肉分离，指压骨肉分离，指压凹陷不能恢复，留有明显痕迹有臭味混浊，有腥臭味微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质2.4.5.2 化学鉴定化学鉴定微生物的代谢，可引起食品化学组成的变化，并产生多种腐败性产物，因此，直接测定这些腐败产物就可作为判断食品质量的依据。一般氨基酸、蛋白质类等含氮高的食品，如鱼、虾、贝类及肉类，在需氧性败坏时，常以测定挥发性盐基氮含量的多少作为评定的化学指标；对于含氮量少而含碳水化合物丰富的食品，在缺氧条件下腐败则经常测定有机酸的含量或pH值的变化作为指标。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与
49、腐败变质 （1）挥发性盐基总氮（）挥发性盐基总氮（TVBN）挥发性盐基总氮系指肉、鱼类样品浸液在弱碱性下能与水蒸汽一起蒸馏出来的总氮量，主要是氨和胺类（三甲胺和二甲胺）,常用蒸馏法或Conway微量扩散法定量。该指标现已列入中国食品卫生标准。例如一般在低温有氧条件下，鱼类挥发性盐基氮的量达到30mg100g时，即认为是变质的标志。（2）三甲胺）三甲胺因为在挥发性盐基总氮构成的胺类中，主要的是三甲胺，是季胺类含氮物经微生物还原产生的。可用气相色谱法进行定量，或者三甲胺制成碘的复盐，用二氯乙烯抽取测定。新鲜鱼虾等水产品、肉中没有三甲胺，初期腐败时，其量可达46mg/100g。微生物引起的食品污染与
50、腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 （3）组胺）组胺鱼贝类可通过细菌分泌的组氨酸脱羧酶使组氨酸脱羧生成组胺而发生腐败变质。当鱼肉中的组胺达到410mg/100g，就会发生变态反应样的食物中毒。通常用圆形滤纸色谱法（卢塔宫木法）进行测定。（4）K值值值是指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，值主要适用于鉴定鱼类早期腐败。若K20%，说明鱼体绝对新鲜；K40%时，鱼体开始有腐败迹象。微生物引起的食品污染与腐败变质微生物引起的食品污染与腐败变质 （5）pH的变化的变化食品中pH值的变化，一方面可由微生物的作用或食品原料本身酶的消化作用，使食品中pH值