食品病原微生物学
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2.2 食品的外在因素

食品外在的、对食品传播的微生物产生最重要影响的一些因素包括:贮藏温度、环境的相对湿度、环境中的气体以及浓度、其他微生物的存在及其活性等。

2.2.1 食品的贮藏温度

无论从微生物个体还是其群体来说,就其对温度的适应性方面都能在很广的温度范围内生长。因此,只能以食品中重要的微生物生长温度范围作为选择不同食品适宜的贮藏温度的主要依据。据资料报道,微生物最低生长温度是-34℃,最高可超过110℃。通常将微生物对温度的依赖程度分为三大类:在7℃或以下能够很好生长的、最适生长温度在20~30℃之间的微生物称为嗜冷性微生物;在20~45℃条件下能够很好生长、最适生长温度在30~40℃之间的微生物称为嗜温性微生物;在45℃或以上能够生长、最适生长温度在55~65℃之间的微生物称为嗜热微生物

嗜冷性微生物具有致病性的细菌包括假单胞菌属、粪链球菌属、梭状芽胞杆菌属、沙门氏菌属、单核细胞增多性李氏杆菌、耶氏菌属、变形杆菌、肉毒梭菌等,另外,一些霉菌也能在较低的温度下生长产毒。大多数致病菌属嗜温性微生物。

冷藏温度对敏感的微生物当食品处于20℃以下时就不能激发其DNA的复制或各种氨基酸的产生,也难以利用各种能量物质或合成功能性核糖体。因此,冷藏对微生物有一定的致死作用,但大多数微生物对冷不敏感。如果温度从37℃迅速降至1℃时,细菌细胞破裂,胞浆膜渗透作用加强,渗漏显著,使一些氨基酸和三磷腺苷泄露,这种作用为冷击(cold shock)。对革兰氏阴性菌作用明显,如大肠杆菌、绿脓假单胞菌、伤寒沙门氏菌等。冷击的使用对乳品来说效果更好。有时冷冻能够造成致病菌的损伤。

只有在冷冻的情况下形成冰晶,才能有效地杀灭一些微生物类群。冰冻时菌体细胞内游离水形成结晶,冰晶体扰乱细胞质的胶体状态,能机械地损伤菌体细胞膜与胞壁。另一方面,游离水被冰冻,游离水减少,使可溶性成分浓缩,水活性下降,菌体无可利用的水分,造成干燥状态。此时,细胞质浓缩而黏度增大,电解质浓度增高,细胞质的pH和胶体状态发生改变,也可引起胞内蛋白的部分变性作用,使微生物死亡。

食品在热加工时可使菌体关键蛋白质、核酸、酶系统都直接受到破坏作用,使菌体产生致死作用。高温保藏时对微生物的作用受食品中微生物菌群数量、食品中的水分、脂肪含量、盐浓度、碳水化合物、蛋白质等因素的影响。

2.2.2 环境的相对湿度

食品贮藏的相对湿度对食品的AW值和食品表面微生物的生长非常重要,食品放置的环境不能吸收周围的水分,否则,表面的微生物就能够生长。总的说来,温度越高,相对湿度就越低,反之也是如此。

2.2.3 环境中的气体

贮藏环境增加CO2浓度达10%的气体为可控气体贮藏或气调贮藏,通过气体贮藏,一方面是为了防止腐败微生物的生长或防止食品的腐败,另一方面通过控制微生物的生长也控制了致病性微生物的生长和数量。气调可通过CO2、臭氧、氮气或混合气体来控制。贮藏在高CO2的环境中,革兰氏阴性菌比革兰氏阳性菌敏感,其中假单胞菌最为敏感,厌氧菌具有抗性。在气调环境中要注意空肠弯曲菌,因为该菌最适合的气体环境是10%的CO2、5%的氧、85%的氮气。对金黄色葡萄球菌、产气荚膜杆菌(魏氏梭菌)最有效、最安全的混合气体是75% CO2+15%氮气+10%氧气。CO2抑制微生物的机理包括以下几方面:阻碍了微生物的新陈代谢;影响了微生物群体的酶法脱羧;影响细胞膜的通透性。各种微生物对CO2的敏感性是不同的,如在0.1MPa的CO2压力下,生胞梭状芽胞杆菌和产气梭状芽胞杆菌的内生孢子的发芽受到刺激,而蜡样芽胞杆菌芽胞的发芽则受到抑制。CO2的抑制是由于CO2积累在磷脂双层中,结果增加了液体的流动性。肉毒梭菌在适当的温度和0.1MPa条件下贮藏,有可能出现肉毒梭菌发芽,用CO2覆盖的培养基培养时能够增强肉毒梭状芽胞杆菌A和B型芽胞的发芽。将肉与肉毒梭菌的芽胞共同培养时,贮藏在15%~75%CO2中,并进行低剂量辐射,在15%~30%条件下会迅速产生毒素,而保持在45%~75%CO2条件下的猪肉污染微生物毒素的产生就被推迟了。在蒸馏水中,对单核细胞增多性李氏杆菌用CO2高压处理2h,对单核细胞增多性李氏杆菌是致死性的,同样条件如果用氮气处理取代CO2,就不会对单核细胞增多性李氏杆菌产生致死作用。对于一些食品,如果用13.6×106Pa的CO2在35℃条件下对沙门氏菌和单核细胞增多性李氏杆菌处理2h,可以观察到致死率能够达到95%~100%。

2.2.4 其他微生物及其活性

有些食品传播的微生物会对其他微生物有抑制或致死性作用的物质:如抗生素、杀细菌素、过氧化氢和有机酸等。在冷冻饼上一些自然的微生物菌群抑制人工接种的金黄色葡萄球菌、大肠杆菌,这主要受微生物菌群数量的影响,当金黄色葡萄球菌自身微生物群达到新鲜碎牛肉上105个/g的浓度时就不能生长。其他微生物对食品中单核细胞增多性李氏杆菌和致病性大肠杆菌具有一般拮抗活性,足够多的需氧菌群对肉中肉毒梭菌具有很好的抑制作用,新鲜碎牛肉中细菌菌群对酵母和霉菌同样具有抑制作用。食品中乳酸拮抗作用、杀细菌素、pH的抑制、有机酸、过氧化氢、双乙酰以及其他物质产生对病原菌和食品腐败菌都能产生活性。干涉菌群通常是不同菌群,可能是通过对营养物质的竞争、吸附或附着位点的竞争、提供不良环境或几个因素的综合作用。