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    发表日期:2011年4月24日     有10700位读者读过此文 【字体:  
 
食品的腐败与变质

微生物广泛分布于自然界,食品中不可避免的会受到一定类型和数量的微生物的污染,当环境条件适宜时,它们就会迅速生长繁殖,造成食品的腐败与变质,不仅降低了食品的营养和卫生质量,而且还可能危害人体的健康。
食品腐败变质(food spoilage),是指食品受到各种内外因素的影响,造成其原有化学性质或物理性质发生变化,降低或失去其营养价值和商品价值的过程。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,故本章只讨论有关由微生物引起的食品腐败变质问题。

1.1微生物引起食品变质的基本条件 
    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。
1.1.1食品的基质特性 
      ⑴食品的营养成分 
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,如肉、鱼等富含蛋白质的食品,容易受到对蛋白质分解能力很强的变形杆菌、青霉等微生物的污染而发生腐败;米饭等含糖类较高的食品,易受到曲霉属、根霉属、乳酸菌、啤酒酵母等对碳水化合物分解能力强的微生物的污染而变质;而脂肪含量较高的食品,易受到黄曲霉和假单孢杆菌等分解脂肪能力很强的微生物的污染而发生酸败变质。
       ⑵ 食品的氢离子浓度 
各种食品都具有一定的氢离子浓度。根据食品pH值范围的特点,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以上者,属于非酸性食品;pH值在4.5以下者为酸性食品。例如动物食品的pH值一般在5~7之间,蔬菜pH值在5~6之间,它们一般为非酸性食品;水果的pH值在2~5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,因此食品pH值高低是制约微生物生长,影响食品腐败变质的重要因素之一。
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3.3~4.0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,使食品基质的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。
       ⑶ 食品的水分 
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。
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,也称水活性)。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。
水分活度(Aw)是指食品在密闭容器内的水蒸汽压(P)与纯水蒸汽压(P0)之比,即Aw=P/P0 。纯水的Aw=1;无水食品的Aw=0,由此可见,食品的Aw值在0-1之间。表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O.60以下,则认为微生物不能生长。一般认为食品Aw值在O.64以下,是食品安全贮藏的防霉含水量。
表9-1  食品中主要微生物类群生长的最低Aw值范围
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    0.99~0.90    嗜盐性细菌    0.75
大多数酵母菌    0.94~0.88    耐高渗酵母    0.60
大多数霉菌    0.94~0.73    干性霉菌    0.65

新鲜的食品原料,例如鱼、肉、水果、蔬菜等含有较多的水分,Aw值一般在O.98~0.99,适合多数微生物的生长,如果不及时加以处理,很容易发生腐败变质。为了防止食品变质,最常用的办法,就是要降低食品的含水量,使Aw值降低至O.70以下,这样可以较长期地进行保存。许多研究报道,Aw值在O.80~O.85之间的食品,一般只能保存几天;Aw值在O.72左右的食品,可以保存2至3个月;如果Aw在0.65以下,则可保存1至3年。 
在实际中,为了方便也常用含水量百分率来表示食品的含水量,并以此作为控制微生物生长的一项衡量指标。例如为了达到保藏目的,奶粉含水量应在8% 以下,大米含水量应在13% 左右,豆类在15% 以下,脱水蔬菜在14~20% 之间。这些物质含水量百分率虽然不同,但其Aw值约在0.70以下。
       ⑷ 食品的渗透压  
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。
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(Halobacterium)中的一些种,在20~30%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(Hansenula anomala)、鲁氏糖酵母(Saccharomyces rouxii)、膜毕赤氏酵母(Pichia membranafaciens)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(Aspergillus glaucus)、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。
食品的存在状态
    完好无损的食品,一般不易发生腐败,如没有破碎和伤口的马铃薯、苹果等,可以放置较长时间。如果食品组织溃破或细胞膜碎裂,则易受到微生物的污染而发生腐败变质。
1.1.2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。下面对容易引起不同食品腐败变质的微生物概括如表9-2:

表 9-2  部分食品腐败类型和引起腐败的微生物
(微生物学,M J 小佩尔扎等,1987)
食  品    腐败类型    微  生  物
面包    发霉产生粘液    黑根霉 (Rhizopus nigricans)、青霉属 (Penicillium)、黑曲霉 (Aspergillus niger)枯草芽孢杆菌 (Bacillus subtilis)
糖浆    产生粘液发酵呈粉红色发霉    产气肠杆菌 (Enterobacter aerogenes)、酵母属 (Saccharomyces)接合酵母属 (Zygosacchromyces)玫瑰色微球菌 (Micrococcus roseus)、曲霉属 (Aspergillus)、青霉属
新鲜水果和蔬菜    软腐灰色霉菌腐烂黑色霉菌腐烂    根霉属 (Rhizopus)、欧文氏杆菌属 (Erwinia)葡萄孢属 (Botrytis)黑曲霉 、假单胞菌属 (Pseudomonas)
 泡菜、 酸菜    表面出现白膜    红酵母属 (Rhodotorula)
新鲜    腐败变黑    产碱菌属 (Alcaligenes)、梭菌属 (Clostridium)、普通变形菌 (Proteus vulgaris)荧光假单胞菌 (Pseudomonas fluorescens)、腐败假单胞菌 (Pseudomonas putrefaciens)
肉的    发霉    曲霉属、根霉属、青霉属
保存    变酸变绿色、变粘    假单胞菌属、微球菌属 (Micrococcus)、乳杆菌属 (Lactobacillus)明串珠菌属 (Leuconostoc)
鱼    变色腐败    假单胞菌属、产碱菌属、黄杆菌属 (Flavobacterium)腐败桑瓦拉菌 (Shewanella  putrefaciens)
蛋    绿色腐败、褪色腐败黑色腐败    荧光假单胞菌、假单胞菌属、产碱菌属、变形菌属
家禽    变粘、有气味    假单胞菌属、产碱菌属
浓缩桔汁    失去风味    乳杆菌属、明串珠菌属醋杆菌属 (Acetobacter)

       ⑴ 分解蛋白质类食品的微生物
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。
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。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。
       ⑵ 分解碳水化合物类食品的微生物
细菌中能高活性分解淀粉的为数不多,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。
    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。
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。
       ⑶ 分解脂肪类食品的微生物
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。
酵母菌分解脂肪的菌种不多,主要是解脂假丝酵母,这种酵母对糖类不发酵,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。
1.1.3  食品的环境条件
    在某种意义上讲,引起食品变质,环境因素也是非常重要的。食品中污染的微生物能否生长,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。有些内容已在前面有关章节中加以讨论,故不再重复。在这里,仅就影响食品变质的最重要的几个因素,例如温度、湿度和气体等进行讨论。
温度
前面章节已经讨论了温度变化对微生物生长的影响。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20℃~30℃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。
    ⑴ 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。食品中不同微生物生长的最低温度见表9-3
表9-3  食品中微生物生长的最低温度
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    0~-1
牛  肉    霉菌、酵母菌、细菌    -1~1.6    冰淇凌    细菌    -3~-10
羊  肉    霉菌、酵母菌、细菌    -1~-5    大  豆    霉菌    -6.7
火  腿    细菌    1~2    豌  豆    霉菌、酵母菌    -4~6.7
腊  肠    细菌    5    苹  果    霉菌    0
熏肋肉    细菌    -5~-10    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、细菌    -0.3~-6.5            

这些微生物虽然能在低温条件下生长,但其新陈代谢活动极为缓慢,生长繁殖的速度也非常迟缓,因而它们引起冷藏食品变质的速度也较慢。
有些微生物在很低温度下能够生长,其机理还不完全清楚。但至少可以认为它们体内的酶在低温下仍能起作用。另外也观察到嗜泠微生物的细胞膜中不饱和脂肪酸含量较高,推测可能是由于它们的细胞质膜在低温下仍保持半流动状态,能进行活跃的物质传递。而其它生物则由于细胞膜中饱和脂肪酸含量高,在低温下成为固体而不能履行其正常功能。  
    ⑵ 高温对微生物生长的影响
    高温,特别在45℃以上,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(theophiles)。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它微生物所不同的特性,如它们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,和其它微生物相比,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(Bacillus stearothermophilus)、凝结芽孢杆菌(B. coagulans);梭状芽孢杆菌属中的肉毒梭菌(Clostridium botulinum)、热解糖梭状芽孢杆菌(Cl.thermosaccharolyticum)、致黑梭状芽孢杆菌(Cl.nigrificans);乳杆菌属和链球菌属中的嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)、嗜热乳杆菌等。霉菌中纯黄丝衣霉(Byssochlamys fulva)耐热能力也很强。
    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质的分解速度也比其它微生物快,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,分解糖类产酸而引起。
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O.86时,无氧存在情况下金黄色葡萄球菌不能生长或生长极其缓慢;而在有氧情况下则能良好生长。
    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。
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,Aw×100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晌。

1.2 食品腐败变质的化学过程 
    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。例如新鲜的肉、鱼类的后熟,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。
       ⑴ 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(spoilage)。
蛋白质在动、植物组织酶以及微生物分泌的蛋白酶(protease)和肽链内切酶(endopetidase)等的作用下,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。

       微生物蛋白质酶       肽链内切酶             脱羧基作用、
食物中蛋白质               多肽              氨基酸                     氨十胺十硫化氢等
           或组织蛋白质酶                          脱氨基、脱硫等作用
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它物质各不相同,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。
氨基酸的分解   氨基酸通过脱氨基、脱羧基被分解。
    ① 脱氨反应
在氨基酸脱氨反应中,通过氧化脱氨生成羧酸和a-酮酸,直接脱氨则生成不饱和脂肪酸,若还原脱氨则生成有机酸。例如:
RCH2CHNH2COOH(氨基酸) +  O2   ®   RCH2COCOOH (a-酮酸)+   NH3
RCH2CHNH2COOH(氨基酸) +  O2   ®   RCOOH (羧酸)+   NH3   +   CO2
RCH2CHNH2COOH(氨基酸) ®  RCH=CHCOOH (不饱和脂肪酸)+   NH3
RCH2CHNH2COOH(氨基酸) +  H2   ®   RCH2CH2COOH (有机酸)+   NH3
    ② 脱羧反应
    氨基酸脱羧基生成胺类;有些微生物能脱氨、脱羧同时进行,通过加水分解、氧化和还原等方式生成乙醇、脂肪酸、碳氢化合物和氨、二氧化碳等。例如:
CH2NH2COOH (甘氨酸) ®  CH3NH2 (甲胺)+   CO2
CH2NH2(CH2)2 CHNH2COOH (鸟氨酸) ®  CH2NH2(CH2)2 CH2NH2 (腐胺)+   CO2
CH2NH2(CH2)3 CHNH2COOH (精氨酸) ®  CH2NH2(CH2)3 CH2NH2 (尸胺)+   CO2
    组氨酸 ®  组胺   +   CO2
(CH3)2CHCHNH2COOH (缬氨酸) + H2O ®  (CH3)2CH CH2OH(异丁醇)+  NH3   +   CO2
CH3CHNH2COOH (丙氨酸) + O2 ®  CH3COOH (乙酸)+   NH3   +   CO2
CH2NH2COOH (甘氨酸)+ H2  ® CH4 (甲烷)+   NH3   +   CO2
       ③  胺的分解
    腐败中生成的胺类通过细菌的胺氧化酶被分解,最后生成氨、二氧化碳和水。
RCH2NH2 (胺 )+ O2 + H2O ®  RCHO   +   H2O2   +   NH3
过氧化氢通过过氧化氢酶被分解,同时,醛也经过酸再分解为二氧化碳和水。
硫醇的生成
硫醇是通过含硫化合物的分解而生成的。例如甲硫氨酸被甲硫氨酸脱硫醇脱氨基酶,进行如下的分解作用。
CH3SCH2CHNH2COOH(甲硫氨酸)+ H2O ® CH3SH(甲硫醇)+ NH3 + CH3CH2COCOOH(a-酮酸)
       ④ 甲胺的生成
鱼、贝、肉类的正常成分三甲胺氧化物可被细菌的三甲胺氧化还原酶还原生成三甲胺。此过程需要有可使细菌进行氧化代谢的物质(有机酸、糖、氨基酸等)作为供氢体。
(CH3)3NO + NADH  ®  (CH3)3N   +   NAD+
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(rancidity)。
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。
       ⑵ 油脂的自身氧化
油脂的自身氧化是一种自由基(游离基)氧化反应,其过程主要包括:脂肪酸(RCOOH)在热、光线或铜、铁等因素作用下,被活化生成不稳定的自由基R· 、H· ,这些自由基与O2生成过氧化物自由基;接着自由基循环往复不断地传递生成新的自由基,在这一系列的氧化过程中,生成了氢过氧化物、羰基化合物(如醛类、酮类、低分子脂酸、醇类、酯类等)、羟酸以及脂肪酸聚合物、缩合物(如二聚体、三聚体等)。
脂肪水解
脂肪酸败也包括脂肪的加水分解作用,产生游离脂肪酸、甘油及其不完全分解的产物。如甘油一酯、甘油二酯。
            微生物的解脂酶等
食物中脂肪                      脂肪酸   +  甘油   +  其它产物
脂肪酸可进而断链而形成具有不愉快味道的酮类或酮酸;不饱和脂肪酸的不饱和键可形成过氧化物;脂肪酸也可再氧化分解成具有特臭的醛类和醛酸,即所渭的“哈喇”气味。这就是食用油脂和含脂肪丰富的食品发生酸败后感官性状改变的原因。
脂肪自身氧化以及加水分解所产生的复杂分解产物,使食用油脂或食品中脂肪带有若干明显特征:首先是过氧化值上升,这是脂肪酸败最早期的指标;其次是酸度上升,羰基(醛酮)反应阳性。脂肪酸败过程中,由于脂肪酸的分解其固有的碘价(值)、凝固点(熔点)、比重、折光指数、皂化价等也必然发生变化,因而脂肪酸败所特有的“哈喇”味;肉、鱼类食品脂肪的超期氧化变黄;鱼类的“油烧”现象等也常常被作为油脂酸败鉴定中较为实用的指标。
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。
        ⑶ 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它因素作用下,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(fermentation )。


             分解糖类的微生物
碳水化合物                        有机酸 十 酒精 十 气体等
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(Cl.multifermentans)所产生的果胶酶分解,并可使含酶较少的新鲜果蔬软化。

1.3  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。
1.3.1 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,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。
1.3.2 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。
1.3.3 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10-8~10-11 mol/m3时,人们的嗅觉就可以查觉到。此外,食品变质时,其它胺类物质、甲酸、乙酸、酮、醛、醇类、酚类、靛基质化合物等也可查觉到。
食品中产生的腐败臭味,常是多种臭味混合而成的。有时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。
1.3.4 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,这是食品科学需要解决的一项重要课题。
1.3.4 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。
1.3.5 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。
       ⑴ 挥发性盐基总氮(total volatile basic nitrogen ,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。该指标现已列入我国食品卫生标准。例如一般在低温有氧条件下,鱼类挥发性盐基氮的量达到30mg/100g时,即认为是变质的标志。
       ⑵ 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4mg~6mg/100g。
       ⑶ 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4-10mg/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)进行定量。
       ⑷ K值(Kvalue)
K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ATP+ADP+AMP+IMP+HxP+Hx的百分比,K值主要适用于鉴定鱼类早期腐败。若K≤20%,说明鱼体绝对新鲜;K≥40%时,鱼体开始有腐败迹象。
       ⑸ PH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值下降;另一方面也可以由微生物的作用所产生的氨而促使pH值上升。一般腐败开始时食品的pH略微降低,随后上升,因此多呈现V字形变动。例如牲畜和一些青皮红肉的鱼在死亡之后,肌肉中因碳水化合物产生消化作用,造成乳酸和磷酸在肌肉中积累,以致引起pH值下降;其后因腐败微生物繁殖,肌肉被分解,造成氨积累,促使pH值上升。我们借助于pH计测定则可评价食品变质的程度。
但由于食品的种类、加工法不同以及污染的微生物种类不同,pH的变动有很大差别,所以一般不用pH作为初期腐败的指标。
1.3.6 物理指标
食品的物理指标,主要是根据蛋白质分解时低分子物质增多这一现象,来先后研究食品浸出物量、浸出液电导度、折光率、冰点下降、粘度上升等指标。其中肉浸液的粘度测定尤为敏感,能反映腐败变质的程度。
1.3.6 微生物检验
对食品进行微生物菌数测定,可以反映食品被微生物污染的程度及是否发生变质,同时它是判定食品生产的一般卫生状况以及食品卫生质量的一项重要依据。在国家卫生标准中常用细菌总菌落数和大肠菌群的近似值来评定食品卫生质量,一般食品中的活菌数达到108cfu/g时,则可认为处于初期腐败阶段。详细内容见食品卫生微生物检验部分。

1.4 腐败变质食品的卫生学意义及处理原则
腐败变质的食品首先是带有使人们难以接受的感官性状,如刺激气味、异常颜色、酸臭味道和组织溃烂,粘液污秽感等。其次是营养成份分解,营养价值严重降低。腐败变质食品一般由于微生物污染严重,菌相复杂和菌量增多,因而增加了致病菌和产毒霉菌等存在的机会;由于菌量增多,可以使某些致病性微弱的细菌,引起人体的不良反应,甚至中毒;致病菌引起的食物中毒,几乎都有菌量异常增大这个必要条件;至于腐败变质分解产物对人体的直接毒害,至今研究仍不够明确;然而这方面的报告与中毒事件却越来越多,如某些鱼类腐败产生的组胺使人体中毒;脂肪酸败产物引起人的不良反应及中毒,以及腐败产生的亚硝胺类、有机胺类和硫化氢等都具有一定毒性。
因此,对食品的腐败变质要及时准确鉴定,并严加控制,但这类食品的处理还必须充分考虑具体情况。如轻度腐败的肉、鱼类,通过煮沸可以消除异常气味,部分腐烂的水果蔬菜可拣选分类处理,单纯感官性状发生变化的食品可以加工复制等。然而人体虽有足够的解毒功能,但在短时间内摄入量不可过大。因此应强调指出,一切处理的前提,都必须以确保人体健康为原则。

1.5 各类食品的腐败变质

食品从原料到加工产品,随时都有被微生物污染的可能。这些污染的微生物在适宜条件下即可生长繁殖,分解食品中的营养成分,使食品失去原有的营养价值,成为不符合卫生要求的食品。下面就各类主要食品的腐败变质作一介绍。
1.5.1 乳及乳制品的腐败变质
各种不同的乳,如牛乳、羊乳、马乳等,其成分虽各有差异,但都含有丰富的营养成分,容易消化吸收,是微生物生长繁殖的良好培养基。乳一旦被微生物污染,在适宜条件下,就会迅速繁殖引起腐败变质而失去食用价值,甚至可能引起食物中毒或其它传染病的传播。
乳中微生物的来源及主要类群  
牛乳在挤乳过程中会受到乳房和外界微生物的污染,通常根据其来源可以分为两类:
    ⑴ 乳房内的微生物
牛乳在乳房内不是无菌状态,即使遵守严格无菌操作挤出乳汁,在1ml中也有数百个细菌。乳房中的正常菌群,主要是小球菌属和链球菌属。由于这些细菌能适应乳房的环境而生存,称为乳房细菌。乳畜感染后,体内的致病微生物可通过乳房进入乳汁而引起人类的传染。常见的引起人畜共患疾病的致病微生物主要有:结核分枝杆菌、布氏杆菌、炭疽杆菌、葡萄球菌、溶血性链球菌、沙门氏菌等。
    ⑵ 环境中的微生物
包括挤奶过程中细菌的污染和挤后食用前的一切环节中受到的细菌的污染。
污染的微生物的种类、数量直接受牛体表面卫生状况、牛舍的空气、挤奶用具、容器,挤奶工人的个人卫生情况的影响。另外,挤出的奶在处理过程中,如不及时加工或冷藏不仅会增加新的污染机会,而且会使原来存在于鲜乳内的微生物数量增多,这样很容易导致鲜乳变质。所以挤奶后要尽快进行过滤、冷却。
       ⑶ 乳液的变质过程  
鲜乳及消毒乳都残留一定数量的微生物,特别是污染严重的鲜乳,消毒后残存的微生物还很多,常引起乳的酸败,这是乳发生变质的重要原因。
乳中含有溶菌酶等抑菌物质,使乳汁本身具有抗菌特性。但这种特性延续时间的长短,随乳汁温度高低和细菌的污染程度而不同。通常新挤出的乳,迅速冷却到0℃可保持48小时,5℃可保持36小时,10℃可保持24小时,25℃可保持6小时,30℃仅可保持2小时。在这段时间内,乳内细菌是受到抑制的。
当乳的自身杀菌作用消失后,乳静置于室温下,可观察到乳所特有的菌群交替现象。这种有规律的交替现象分为以下几个阶段。
    ① 抑制期(混合菌群期)
在新鲜的乳液中含有溶菌酶、乳素等抗菌物质,对乳中存在的微生物具有杀灭或抑制作用。在杀菌作用终止后,乳中各种细菌均发育繁殖,由于营养物质丰富,暂时不发生互联或拮抗现象。这个时期约持续12小时左右。
    ② 乳链球菌期
鲜乳中的抗菌物质减少或消失后,存在于乳中的微生物,如乳链球菌、乳酸杆菌、大肠杆菌和一些蛋白质分解菌等迅速繁殖,其中以乳酸链球菌生长繁殖居优势,分解乳糖产生乳酸,使乳中的酸性物质不断增高。由于酸度的增高,抑制了腐败菌、产碱菌的生长。以后随着产酸增多乳链球菌本身的生长也受到抑制,数量开始减少。
    ③ 乳杆菌期
当乳链球菌在乳液中繁殖,乳液的pH值下降至4.5以下时,由于乳酸杆菌耐酸力较强,尚能继续繁殖并产酸。在此时期,乳中可出现大量乳凝块,并有大量乳清析出,这个时期约有2天。
    ④ 真菌期
    当酸度继续升高至pH值3.0~3.5时,绝大多数的细菌生长受到抑制或死亡。而霉菌和酵母菌尚能适应高酸环境,并利用乳酸作为营养来源而开始大量生长繁殖。由于酸被利用,乳液的pH值回升,逐渐接近中性。
    ⑤ 腐败期(胨化期)
经过以上几个阶段,乳中的乳糖已基本上消耗掉,而蛋白质和脂肪含量相对较高,因此,此时能分解蛋白质和脂肪的细菌开始活跃,凝乳块逐渐被消化,乳的pH值不断上升,向碱性转化,同时并伴随有芽孢杆菌属、假单孢杆菌属、变形杆菌属等腐败细菌的生长繁殖,于是牛奶出现腐败臭味。
在菌群交替现象结束时,乳亦产生各种异色、苦味、恶臭味及有毒物质,外观上呈现粘滞的液体或清水。
       ⑷ 乳液的消毒和灭菌  
鲜乳消毒和灭菌是为了杀灭致病菌和部分腐败菌,消毒的效果与鲜乳被污染的程度有关。牛乳消毒的温度和时间的确定是保证最大限度地消灭微生物和最高限度地保留牛乳的营养成分和风味,首先是必须消灭全部病原菌。
鲜乳的消毒灭菌方法有多种,以巴氏消毒法最为常见。巴氏消毒的操作方法有多种,其设备、温度和时间各不相同,但都能达到消毒目的,目前鲜乳的消毒灭菌方法主要有以下几种:
    ① 低温长时消毒法:60℃~65℃、加热保温30分钟,目前市场上见到的玻璃瓶装、罐装的消毒奶、啤酒、酸渍食品、盐渍食品采用的就是这种常压喷淋杀菌法。但此法由于消毒时间长,杀菌效果不太理想,目前许多乳品厂已不在使用。
    ② 高温短时消毒法:将牛乳置于72℃~75℃加热4~6分钟,或80℃~85℃加热10~15秒。可杀灭原有菌数99.9%。用此法对牛乳消毒时,有利于牛奶的连续消毒,但如果原料污染严重时,难以保证消毒的效果。
    ③ 高温瞬时消毒法:目前许多大城市已采用高温瞬时消毒法。即控制条件为85~95℃,2~3秒加热杀菌,其消毒效果比前两者好,但对牛乳的质量有影响,如容易出现乳清蛋白凝固、褐变和加热臭等现象。
    ④ 超高温瞬时灭菌法:许多科学家作了大量的试验,发现在保证相同杀菌效果的前提下,提高温度比延长杀菌时间对营养成分的损失要小些,因而目前比较盛行的乳灭菌方法是超高温瞬时灭菌法。即牛乳先经75℃~85℃预热4~6分钟,接着通过136℃~150℃的高温2~3秒。预热过程中,可使大部分的细菌杀死,其后的超高温瞬时加热,主要是杀死耐热的芽孢细菌。该方法生产的液态奶可保存很长的时间。
1.5.2 肉类的腐败变质 
肉类食品包括畜禽的肌肉及其制品、内脏等,由于其营养丰富,有利于微生物生长繁殖;家畜、家禽的某些传染病和寄生虫病也可通过肉类食品传播给人,因此保证肉类食品的卫生质量是食品卫生工作的重点。
        ⑴ 肉类中的微生物 
参与肉类腐败过程的微生物是多种多样的,一般常见的有:腐生微生物和病原微生物。腐生微生物包括有细菌、酵母菌和霉菌,它们污染肉品,使肉品发生腐败变质。
细菌主要是需氧的革兰氏阳性菌,如蜡样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌等;需氧的革兰氏阴性菌有假单胞杆菌属、无色杆菌属、黄色杆菌属、产碱杆菌属、埃希氏杆菌属、变形杆菌属等;此外还有腐败梭菌、溶组织梭菌和产气荚膜梭菌等厌氧梭状芽孢杆菌。
酵母菌和霉菌主要包括有假丝酵母菌属、丝孢酵母属、交链孢酶属、曲霉属、芽枝霉属、毛霉属、根霉属和青霉属。
病畜、禽肉类可能带有各种病原菌,如沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、结核分枝杆菌、炭疽杆菌和布氏杆菌等。它们对肉的主要影响并不在于使肉腐败变质,严重的是传播疾病,造成食物中毒。
       ⑵ 肉类变质现象和原因 
肉类腐败变质时,往往在肉的表面产生明显的感官变化,常见的有:
    ①发粘  微生物在肉表面大量繁殖后,使肉体表面有粘状物质产生,这是微生物繁殖后所形成的菌落,以及微生物分解蛋白质的产物。这主要是由革兰氏阴性细菌、乳酸菌和酵母菌所产生。当肉的表面有发粘、拉丝现象时,其表面含菌数一般为107cfu/平方厘米。
    ②变色  肉类腐败变质,常在肉的表面出现各种颜色变化。最常见的是绿色,这是由于蛋白质分解产生的硫化氢与肉质中的血红蛋白结合后形成的硫化氢血红蛋白(H2S-Hb)造成的,这种化合物积蓄在肌肉和脂肪表面,即显示暗绿色。另外,粘质赛氏杆菌在肉表面所产生红色斑点,深兰色假单胞杆菌能产生兰色,黄杆菌能产生黄色。有些酵母菌能产生白色、粉红色、灰色等斑点。
    ③霉斑  肉体表面有霉菌生长时,往往形成霉斑。特别是一些干腌制肉制品,更为多见。如美丽枝霉和刺枝霉在肉表面产生羽毛状菌丝;白色侧孢霉和白地霉产生白色霉斑;草酸青霉产生绿色霉斑;蜡叶芽枝霉在冷冻肉上产生黑色斑点。
    ④ 气味  肉体腐烂变质,除上述肉眼观察到的变化外,通常还伴随一些不正常或难闻的气味,如微生物分解蛋白质产生恶臭味;乳酸菌和酵母菌的作用下产生挥发性有机酸的酸味;霉菌生长繁殖产生的霉味等。
       ⑶ 鲜肉变质过程 
健康动物的血液、肌肉和内部组织器官一般是没有微生物存在的,但由于屠宰、运输、保藏和加工过程中的污染,致使肉体表面污染了一定数量的微生物。这时,肉体若能及时通风干燥,使肉体表面的肌膜和浆液凝固形成一层薄膜时,可固定和阻止微生物浸入内部,从而延缓肉的变质。
通常鲜肉保藏在0℃左右的低温环境中,可存放10天左右而不变质。当保藏温度上升时,表面的微生物就能迅速繁殖,其中以细菌的繁殖速度最为显著,它沿着结缔组织、血管周围或骨与肌肉的间隙蔓延到组织的深部,最后使整个肉变质。宰后畜禽的肉体由于有酶的存在,使肉组织产生自溶作用,结果使蛋白质分解产生蛋白胨和氨基酸,这样更有利于微生物的生长。
随着保藏条件的变化与变质过程的发展,细菌由肉的表面逐渐向深部浸入,与此同时,细菌的种类也发生变化,呈现菌群交替现象。这种菌群交替现象一般分为三个时期,即需氧期、兼性厌氧繁殖期和厌氧菌繁殖期。
    ① 需氧菌繁殖期:细菌分解前3~4天,细菌主要在表层蔓延,最初见到各种球菌,继而出现大肠杆菌、变形杆菌、枯草杆菌等。
    ② 兼性厌氧菌期:腐败分解3~4天后,细菌已在肉的中层出现,能见到产气荚膜杆菌等。
    ③ 厌氧菌期:约在腐败分解的7~8天以后,深层肉中已有细菌生长,主要是腐败杆菌。
    值得注意的是这种菌群交替现象与肉的保藏温度有关,当肉的保藏温度较高时,杆菌的繁殖速度较球菌快。
1.5.3 鱼类的腐败变质
       ⑴ 鱼类中的微生物 
    目前一般认为,新捕获的健康鱼类,其组织内部和血液中常常是无菌的,但在鱼体表面的粘液中,鱼鳃以及肠道内存在着微生物。当然由于季节、鱼场、种类的不同,体表所附细菌数有所差异。
    存在于鱼类中的微生物主要有:假单孢菌属、无色杆菌属、黄杆菌属、不动杆菌属、拉氏杆菌属和弧菌属。淡水中的鱼还有产碱杆菌、气单孢杆菌和短杆菌属。另外,芽孢杆菌、大肠杆菌、棒状杆菌等也有报导。
       ⑵ 鱼类的腐败变质 
    一般情况下,鱼类比肉类更易腐败,因为通常鱼类在捕获后,不是立即清洗处理,而多数情况下是带着容易腐败的内脏和鳃一道进行运输,这样就容易引起腐败。其次,鱼体本身含水量高(约70~80%),组织脆弱,鱼鳞容易脱落,细菌容易从受伤部位侵入,而鱼体表面的粘液又是细菌良好的培养基,因而造成了鱼类死后很快就发生了腐败变质。
1.5.4  鲜蛋的腐败变质
       ⑴ 鲜蛋中的微生物
    通常新产下的鲜蛋里是没有微生物的,新蛋壳表面又有一层粘液胶质层,具有防止水分蒸发,阻止外界微生物侵入的作用。其次,在蛋壳膜和蛋白中,存在一定的溶菌酶,也可以杀灭侵入壳内的微生物,故正常情况下鲜蛋可保存较长的时间而不发生变质。然而鲜蛋也会受到微生物的污染,当母禽不健康时,机体防御机能减弱,外界的细菌可侵入到输卵管,甚至卵巢。而蛋产下后,蛋壳立即受到禽类,空气等环境中微生物的污染,如果胶质层被破坏,污染的微生物就会透过气孔进入蛋内,当保存的温度和湿度过高时,侵入的微生物就会大量生长繁殖,结果造成蛋的腐败。
    鲜蛋中常见的微生物有:大肠菌群、无色杆菌属、假单孢菌属、产碱杆菌属、变形杆菌属、青霉属、枝孢属、毛霉属、枝霉属等。另外,蛋中也可能存在病原菌,如沙门氏菌、金黄色球菌。
       ⑵ 鲜蛋的腐败变质
    由于上述的多种原因,鲜蛋也容易发生腐败变质,其变质有二种类型。
    ① 腐败  主要是由细菌引起的鲜蛋变质。侵入到蛋中的细菌不断生长繁殖并形成各种相适应的酶,然后分解蛋内的各组成成分,使鲜蛋发生腐败和产生难闻的气味。主要由荧光假单孢菌所引起,使蛋黄膜破裂,蛋黄流出与蛋白混合(即散蛋黄)。如果进一步发生腐败,蛋黄中的核蛋白和卯磷脂也被分解,产生恶臭的H2S等气体和其它有机物,使整个内含物变为灰色或暗黑色。这种黑腐病主要是由变形杆菌属和某些假单孢菌和气单孢菌引起。
    ② 霉变  霉菌菌丝经过蛋壳气孔侵入后,首先在蛋壳膜上生长起来,逐渐形成斑点菌落,造成蛋液粘壳,蛋内成分分解并有不愉快的霉变气味产生。
1.5.5 罐藏食品的腐败变质 
罐藏食品是将食品原料经一系列处理后,再装入容器,经密封、杀菌而制成的一种特殊形式保藏的食品。一般来说,罐藏食品可保存较长时间而不发生腐败变质。但是,有时由于杀菌不彻底或密封不良,也会遭受微生物的污染而造成罐藏食品的变质。
       ⑴ 罐藏食品的性质
存在于罐藏食品上的微生物能否引起食品变质,是由多种因素来决定的。其中食品的pH值是一个重要因素。因为食品的pH值多半与食品原料的性质及确定的食品杀菌工艺条件有关,并进而与引起食品变质的微生物有关。罐藏食品的分类及要求热力灭菌温度见表9-4

表9-4  罐藏食品的pH值分类
    低酸性食品( pH值5.3以上)    中酸性食品( 5.3~4.5)    酸性食品( 4.5~3.7)    高酸性食品( 3.7以下)
食品种类    谷类、豆类、肉、禽、乳、鱼、虾等    蔬菜、甜菜、瓜类等    番茄、菠菜、梨、柑桔等    酸泡菜、果酱等
热力灭菌要求    高温杀菌105~121℃    高温杀菌105~121℃    沸水或100℃以下介质中杀菌    沸水或100℃以下介质中杀菌

       ⑵ 引起罐藏食品变质的微生物 
罐藏食品生物腐败变质通常分为嗜热菌、中温菌、不产芽孢菌、酵母菌和霉菌引起的腐败。
    ① 芽孢杆菌  嗜热脂肪芽胞杆菌、凝结芽孢杆菌,它们是引起罐头平酸腐败(产酸不产气腐败)的嗜热菌;枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和蜡样芽孢杆菌,它们是引起罐头平酸腐败中温菌;也有少数中温芽孢细菌引起罐头腐败变质时伴随有气体产生,如多粘芽孢村菌、浸麻芽孢杆菌;TA菌(如嗜热解糖梭菌)是一种分解糖、专性嗜热、产芽孢的厌氧菌;特别是厌氧的肉毒梭状芽孢杆菌,在食品中繁殖能产生肉毒毒素,且毒性很强,因此罐藏食品常常把能否杀死肉毒梭菌的芽孢作为灭菌标准。
罐藏食品发生由芽孢杆菌引起的腐败,多是由于杀菌不彻底造成的。
    ② 非芽孢细菌  一类是肠杆菌,如大肠杆菌、产气杆菌、变形杆菌等;另一类是球菌,如乳链球菌、类链球菌和嗜热链球菌等,它们能分解糖类产酸,并产生气体造成罐头胀罐。不产芽孢的细菌耐热性不如产芽孢细菌,如果罐头中发现有不产芽孢的细菌,这常常是由于罐头密封不良,漏气而造成的,或由于杀菌温度过低造成的。
    ③ 酵母菌  引起罐藏食品变质的酵母菌主要是球拟酵母属、假丝酵母属、啤酒酵母属。由于罐头食品加热杀菌不充分,或罐头密封不良而导致了酵母菌残存于罐内。罐藏食品因酵母引起的变质,绝大多数发生在酸性或高酸性罐头食品,如水果、果浆、糖浆以及甜炼乳等制品。酵母菌多为兼性厌氧菌,发酵糖产生二氧化碳而造成腐败胀罐。
    ④ 霉菌  霉菌具有耐酸、耐高渗透压的特性,因此引起罐藏食品变质,常见于酸度高(pH值4.5以下)的罐头食品中。但霉菌多为好氧菌,且一般不耐热,若罐头食品中有霉菌出现,说明罐头食品真空度不够、漏气或杀菌不充分而导致了霉菌残存,例如青霉属、曲霉属等。但也有少数几种霉菌耐热,如纯黄丝衣霉菌和雪白丝衣霉菌等较耐热、耐低氧,可引起水果罐头发酵糖产生二氧化碳而胀罐。
1.5.6 果蔬及其制品的腐败变质
       ⑴ 微生物引起新鲜果蔬的变质
水果和蔬菜的表皮和表皮外覆盖着一层蜡质状物质,这种物质有防止微生物侵入的作用,因此一般正常的果蔬内部组织是无菌的。但是当果蔬表皮组织受到昆虫的刺伤或其它机械损伤时,微生物就会从此侵入并进行繁殖,从而促进果蔬的腐烂变质,尤其是成熟度高的果蔬更易损伤。
水果与蔬菜的物质组成特点是以碳水化合物和水为主,水分含量高,这些是果蔬容易引起微生物变质的一个重要因素(水果85%、蔬菜88%);其次水果pH< 4.5,蔬菜pH 5~7之间,这决定了水果蔬菜中能进行生长繁殖的微生物的类群。引起水果变质的微生物,开始只能是酵母菌、霉菌;引起蔬菜变质的微生物是霉菌、酵母菌和少数细菌。
最常见的现象是首先霉菌在果蔬表皮损伤处繁殖或者在果蔬表面有污染物粘附的区域繁殖,侵入果蔬组织后,组织壁的纤维素首先被破坏,进而分解果胶、蛋白质、淀粉、有机酸、糖类,继而酵母菌和细菌开始繁殖。由于微生物繁殖,果蔬外观上就表现出深色的斑点,组织变得松软,发绵,凹陷、变形,并逐渐变成浆液状甚至是水液状,并产生了各种不同的味道,如酸味、芳香味,酒味等。
       ⑵ 微生物引起果汁的变质
    ① 引起果汁变质的微生物
水果原料带有一定数量的微生物,在果汁制造过程中,不可避免地还会受到微生物的污染,因而果汁中存在一定数量的微生物,但微生物进入果汁后能否生长繁殖,主要取决于果汁的pH 值和果汁中糖分含量的高低。由于果汁的酸度多在pH 2.4~4.2之间,且糖度较高,因而在果汁中生长的微生物主要是酵母菌、霉菌和极少数的细菌。
果汁中的细菌主要是植物乳杆菌、乳明串珠菌和嗜酸链球菌。它们可以利用果汁中的糖、有机酸生长繁殖并产生乳酸、CO2等和少量丁二酮、3-羟基-2-丁酮等香味物质。乳明串珠菌可产生粘多糖等增稠物质而使果汁变质;当果汁的pH >4.0时,酪酸菌容易生长而进行丁酸发酵。
酵母菌也是果汁中所含的微生物数量和种类最多的一类微生物,它们是从鲜果中带来的或是在压榨过程中环境污染的,酵母菌能在pH >3.5的果汁中生长。果汁中的酵母菌,主要有假丝酵母菌属、圆酵母菌属、隐球酵母属和红酵母属。此外,苹果汁保存于低CO2气体中时,常会见到汉逊氏酵母菌生长,此菌可产生水果香味的酯类物质;柑桔汁中常出现有越南酵母菌、葡萄酒酵母、圆酵母属和醭酵母属的酵母菌,这些菌是在加工中污染的;浓缩果汁由于糖度高、酸度高,细菌的生长受到抑制,在其生长的是一些耐渗透压的酵母菌,如鲁氏酵母菌、蜂蜜酵母菌等。
     霉菌引起果汁变质时会产生难闻的气味。果汁中存在的霉菌以青霉属最为多见,如扩张青霉、皮壳青霉,其次是曲霉属的霉菌,如构巢曲霉、烟曲霉等。原因是霉菌的孢子有强的抵抗力,可以较长的时间保持其活力。但霉菌一般对CO2敏感,故充入CO2的果汁可以防止霉菌的生长。
    ② 微生物引起果汁变质的现象
微生物引起果汁变质一般会出现浑浊、产生酒精和导致有机酸的变化。
果汁浑浊除了化学因素引起外,造成果汁浑浊的原因大多数是由于酵母菌进行酒精发酵而造成的,当然有时也可由霉菌而造成。通常引起浑浊的是圆酵母菌属中的一些种,以及一些耐热性的霉菌,如雪白丝衣霉菌、纯黄衣霉菌和宛氏拟青霉等,但霉菌在果汁中少量生长时,并不发生浑浊,仅使果汁的风味变坏,产生霉味和臭味等,因为它们能产生果胶酶,对果汁起澄清作用,只有大量生长时才会浑浊。
     引起果汁产生酒精而变质的微生物主要是酵母菌,常见的酵母菌有葡萄汁酵母菌、啤酒酵母菌等。酵母菌能耐受CO2,当果汁含有较高浓度的CO2时,酵母菌虽不能明显生长,但仍能保持活力,一旦CO2浓度降低,即可恢复生长繁殖的能力。此外,少数霉菌和细菌也可引起果汁产生酒精变质,如,甘露醇杆菌、明串珠菌、毛霉、曲霉、镰刀霉中的部分菌种。
     果汁变质时可导致有机酸的变化。果汁中含多种有机酸如酒酸、柠檬酸、苹果酸,它们以一定的含量形成了果汁特有的风味,当微生物生长繁殖后,分解或合成了某些有机酸,从而改变了它们的含量比例,因而使果汁原有的风味被破坏,有时甚至产生了一些不愉快的异味。如解酒石杆菌、黑根霉、葡萄孢霉属、青霉属、毛霉属、曲霉属和镰刀霉属等。
1.5.7 糕点的腐败变质 
       ⑴ 糕点变质现象和微生物类群 
糕点类食品由于含水量较高,糖、油脂含量较多,在阳光、空气和较高温度等因素的作用下,易引起霉变和酸败。引起糕点变质的微生物类群主要是细菌和霉菌,如沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、粪肠球菌、大肠杆菌、变形杆菌、黄曲霉、毛霉、青霉、镰刀霉等。
       ⑵ 糕点变质的原因分析 
    糕点变质主要是由于生产原料不符合质量标准、制作过程中灭菌不彻底和糕点包装贮藏不当而造成的。
    ① 生产原料不符合质量标准   
糕点食品的原料有糖、奶、蛋、油脂、面粉、食用色素、香料等,市售糕点往往不再加热而直接入口。因此,对糕点原料选择、加工、储存、运输、销售等都应有严格的遵守卫生要求。糕点食品发生变质原因之一是原料的质量问题,如作为糕点原料的奶及奶油未经过巴氏消毒,奶中污染有较高数量的细菌及其毒素;蛋类在打蛋前未洗涤蛋壳,不能有效地去除微生物。为了防止糕点的霉变以及油脂和糖的酸败,应对生产糕点的原料进行消毒和灭菌。对所使用的花生仁、芝麻、核桃仁和果仁等已有霉变和酸败迹象的不能采用。
    ② 制作过程中灭菌不彻底
各种糕点食品生产时,都要经过高温处理,既是食品熟制又是杀菌过程,在这个过程中大部分的微生物都被杀死,但抵抗力较强的细菌芽孢和霉菌孢子往往残留在食品中,遇到适宜的条件,仍能生长繁殖,引起糕点食品变质。
    ③ 糕点包装贮藏不当
糕点的生产过程中,由于包装及环境等方面的原因会使糕点食品污染许多微生物。烘烤后的糕点,必须冷却后才能包装。所使用的包装材料应无毒、无味,生产和销售部门应具备冷藏设备。

微生物




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