第三章微生物.ppt

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第三章 影响微生物生长的食品因素,Food factors that influence microbial growth,影响微生物生长的环境因素,物理因素：,化学因素：,生物因素：,温度、湿度、渗透压、光线、超声波,营养、pH、化学药物,互生、共生、寄生、拮抗、猎食,影响微生物生长的食品因素,内在因素：,外在因素：,pH、水活性值、氧化还原电势、营,养成分、抗微生物成分、生物结构,温度、环境的相对湿度、气体及其,浓度、其他微生物的存在及其活性,第一节 影响微生物生长的食品内在因素,内在因素：食品（动植物组织）自身固有的因素,一、pH值,引起菌体细胞膜带电荷性质的变化,影响微生物代谢过程中酶的活性,改变营养物质的可给态和有毒物质的毒性,使蛋白质变性或表面蛋白质和核酸的水解,1、氢离子浓度（pH值）对微生物生命活动的影响,2、微生物生长繁殖的,pH值,微生物的生长繁殖有一定的,pH值范围,细菌:3.59.5,真菌:211,微生物生长的,pH,值范围可以分为三种,:,最低,生长,pH,值,最适,生长,pH,值,最高,生长,pH,值,各种微生物开始生长的pH限值,菌名 最低pH 最高pH,大肠杆菌 4.4 9.0,假单孢菌 5.0,金黄色葡萄球菌 4.0 9.8,乳链球菌 4.34.8 9.2,副溶血弧菌 4.8 11,枯草杆菌 4.5 8.5,肉毒梭菌 4.7 8.5,酿酒酵母 2.4 8.6,米曲霉 1.6 9.3,意大利青霉 1.9 9.3,畜、禽、水产品的pH,产品 pH 产品 pH,牛肉（绞细）5.16.2 鱼 6.66.8,小牛肉 6.0 蟹 7.0,鸡 6.26.4 虾 6.87.0,牛奶 6.36.5,一些新鲜蔬菜、水果的pH,胡萝卜 4.96.0,苹果 2.93.3,花菜 5.6 香蕉 4.54.7,芹菜 5.76.0 橙子 1.82.0,甜玉米 7.3 柑橘 3.64.3,白菜 5.4 6.0 葡萄 3.44.5,茄子 4.5 西瓜 5.25.6,土豆 5.35.6,菠菜 5.56.0,番茄 4.24.3,不同的微生物有其最适pH值外，同一微生物在不同的生长阶段和不同的生理生化过程中，也有不同的最适pH值要求，这对于发酵过程中pH值的控制尤为重要,微生物外环境pH值的变化很大，但是其内环境的pH值却相当稳定,微生物在酸性条件下的生长下限,假单孢菌、芽孢杆菌以及肠杆菌科细菌等一般食品细菌的生长下限为pH值45,霉菌和酵母的生长下限为pH值1.63.2，多数pH值是 2,食品的酸碱度不同，导致食品变质的微生物类群就有一定的特殊性,不同类群微生物对不同氢离子浓度的适应能力,pH值范围,pH值4.5,pH值4.5,适宜生长的微生物类群,霉菌、酵母菌,细菌,4、微生物在食品基质上生长引起,pH值,的改变,pH值的改变是随食品的成分和微生物的种类以及其他的一些条件而定的,有些能利用食品中的糖分而产酸，有些能分,解蛋白质产碱。有些食品对,pH,值的改变有一,定的缓冲作用,食品,pH,值的改变已超越微生物本身活动所能,适应的,pH,值范围时，微生物的生长中止，食,品中酸碱积累作用不再继续,在有糖和蛋白质的食品中经常能见到首先,是,pH,值下降而后出现,pH,值上升,产气肠杆菌,腐败菌,发酵食品制造,微生物生长繁殖的最适,pH,值与其合成某种代谢产物的最适,pH,值通常不一样,pH,值不同，积累的代谢产物不同,发酵阶段不同，要求的,pH,值也有差异,水分是微生物在食品上生长的必要条件,食品中的水分有,游离水,和,结合水,两种状态,游离水是一种很好的溶剂，能使营养物质溶解为溶液状态，供微生物进行一系列的生化反应和代谢活动,结合水,以物理引力吸附在大分子物质上，不能作为溶剂或参与化学反应，因此也不能被微生物利用,二、含水量,含水分多的食品微生物容易生长，含水分少的食品微生物不易生长,食品中水分含量的表示方法：,重量百分率,水活性值,1、水活性值,水活性（,a,w,）值是指在相同温度下的密闭容器内，食品的水蒸汽压与纯水蒸汽压之比值。,a,w,pp,0,式中：,a,w,表示水活性,p 表示在一定温度下基质（食品）水,分所产生的蒸汽压,p,0,表示在与p相同温度下纯水的蒸汽压,假如基质（不含任何物质的纯水）的蒸汽压力,p,0,，,a,w,pp,0,，则纯水,a,w,1，无水的食品（基质）则,a,w,0，因此,a,w,最大值为1，最小值为0。,一种溶液或物质的水活性，可用它与,空气蒸汽压平衡时的相对湿度来测定。,相对湿度通常以百分率表示，,a,w,以小数表示，例如相对湿度,80,就等于,a,w,值为,0.80,某些溶质浓度与a,w,的关系,（g/100ml）,25,条件下,a,w,值,NaCl,蔗糖,甘油,0.995,0.87,0.92,0.26,0.98,3.5,3.42,1.0,0.96,7,6.5,2.0,0.900,16.5,14,6.1,0.85,23,20.5,7.8,0.800,30,10.5,2、不同类群微生物的生长和水活性,一般说来凡是,a,w,值低的基质，微生物生长都不好，若基质的,a,w,值低于微生物生长的最低,a,w,值时微生物就停止生长。不同类群微生物生长要求最低的,a,w,值不一致，即使是同一类群的不同菌种，它们生长发育的最低,a,w,值也有差别。,食品中重要微生物类群生长的最低,a,w,值范围,类 群,最低,a,w,值范围,类 群,最低,a,w,值范围,大多数细菌,0.990.94,嗜盐性细菌,0.75,大多数霉菌,0.940.73,干性霉菌,0.65,大多数酵母,0.940.88,耐渗透压酵母菌,0.66,（1）细菌生长的水活性,细菌生长所需的水分比酵母和霉菌高，G,最低生长,a,w,G+最低生长,a,w,a,w,值的降低，可使细菌生长的滞留适应期延长，细胞分裂速度下降,一般食品腐败菌的生长最低,a,w,值都在0.940.99之间，低于0.9时不能生长,食品细菌生长的最低,a,w,值,菌名,a,w,值,菌名,a,w,值,覃状芽孢杆菌,0.99,产气肠细菌,0.945,肉毒杆菌,0.98,蜡状芽孢杆菌,0.94,假单孢菌属,0.97,粪链球菌,0.94,蜡状芽孢杆菌（芽孢发芽）,0.97,肉毒梭菌,0.94,无色杆菌属,0.96,八叠球菌,0.915,大肠杆菌,0.95,玫瑰色小球菌,0.905,枯草杆菌,0.95,金黄色葡萄菌（厌氧）,0.90,纽波特沙门氏菌,0.945,金黄色葡萄菌（需氧）,0.86,肉毒梭菌,0.95,嗜盐菌,0.75,（2）酵母生长的水活性,酵母生长需要的水分介于细菌和霉菌之间，最低,a,w,值范围为0.940.88（除耐渗透压性酵母外）,当,a,w,值下降时，在酵母的生长曲线中同样会出现滞留适应期延长和对数生长期增殖速度降低的现象,食品酵母生长的最低a,w,值,菌 株,a,w,值,菌 株,a,w,值,产朊假丝酵母,0.94,红酵母属,0.89,裂殖酵母属,0.93,肉孢霉属,0.885,面包酵母,0.905,异性魏立氏酵母,0.88,璞酵母属,0.90,鲁氏酵母（耐高渗）,0.600.61,啤酒酵母,0.895,（3）霉菌生长的水活性,霉菌能在比细菌和酵母更低的,a,w,值下生长,a,w,值在0.64以下，任何霉菌均不能生长。少数霉菌能在,a,w,值0.65时生长，称为干性霉菌,一般来说，霉菌孢子发芽的最低,a,w,值比霉菌生长的,a,w,值低,微生物,最低,a,w,值,微生物,最低,a,w,值,根霉属,0.940.92,白曲霉,0.75,葡萄孢霉属,0.93,灰绿曲霉,0.750.73,毛霉属,0.930.92,薛氏曲霉,0.65,乳粉孢属,0.895,匍匐曲霉,0.65,黑曲霉,0.890.88,赤霉属,0.65,青霉属,0.830.80,阿姆斯特丹曲霉,0.65,黄曲霉,0.80,食品霉菌生长（孢子）的最低a,w,值,（4）微生物生长所需要的,a,w,值的可变性,微生物生长所需的,a,w,值界限是很严格的，微生物生长的最低,a,w,值一般是不会变化的，但在某些因素的影响下微生物能适应的,a,w,值的幅度有时会变化,1.温度,2.氧气,3.pH值,4.有害物质,（5）低水分活度对微生物的影响,a,W,影响微生物对不良因素的抵抗力,A,W,0.20.4，细菌的芽孢对热的抵抗力最强,a,W,影响微生物的生长,低 A,W,延长微生物生长的迟缓期,抑制微生物的生长（a,W,0.6，都不生长）,3、基质水活性和渗透压水活性,水活性的大小取决于吸附于基质表面的水被吸附的紧密程度以及溶质溶解于水中变成水合物的程度,通常把基质吸附水对水活性的影响称为,基质水活性,，把溶质的相互作用,对水活性的影响称为,渗透压水活性,微生物受基质的影响比受渗透压的影响更大,4、食品的水活性,食品的水活性会受环境的相对湿度的影响而变化，环境相对湿度低会导致食品表面干燥，降低水活性；环境相对湿度高会增加表面湿度，提高水活性。,当食品的水活性与环境的相对湿度平衡时，此时食品的水活性为,a,w,RH/100 或 RH=100,a,w,（1）新鲜的食品原料,食品,a,w,值,食品,a,w,值,鲜肉,0.951.00,奶粉,0.20,香肠,0.92,多数干酪,0.951.00,火腿,0.91,蛋粉,0.40,发酵火腿,0.885,蛋,0.97,熏肉,0.87,咸蛋,0.870.95,新鲜食品的aw值较高，多数在0.980.99之间，,适宜于多种微生物的生长。,（2）干制食品,干制食品的a,w,值较低，在0.800.85之间，在1 2两周内，霉菌等微生物就可以在其上生长繁殖，引起变质败坏,食品的,aw,值保持在,0.70,以下就可以较长,时间防止微生物的生长。当,aw,值低至,0.65,，只有极少数微生物有生长的可能，,并且生长的非常缓慢,（3）高渗透压食品,食盐、食糖的浓度和a,w,值的关系,（%）,a,w,值,食糖,食盐,0.995,8.51,0.872,0.990,16.4,1.72,0.980,26.1,3.43,0.940,48.2,9.38,0.900,58.4,16.2,0.850,67.2,19.1,0.800,-,23.1,（4）食品的水分含量百分率与水活性,食品中水分含量的重量百分率是控制微生物生长的一项衡量指标。为防止食品霉变，必须控制其水分不超过防霉含水量,防霉含水量若用重量百分率来表示，则因不同食品由于溶质不同，而各有不同的防霉水分含量的界限；若以a,w,值表示则不超过0.70,不同食品的防霉含水量（）,RH70%,20C,食品,水分,食品,水分,全脂乳粉,8,豆类,15,全蛋粉,1011,脱水蔬菜,1420,小麦粉,1315,脱脂乳粉,15,米,1315,淀粉,18,去油肉丁,15,脱水水果,1825,（5）微生物的生长与食品中水分的变化,微生物在生长繁殖过程中会发生一系列的物质代谢变化，如呼吸作用，由于有热量的产生，会促进食品中水分的蒸发从而使食品中水分含量不断减少，即aw值会下降,有些微生物在代谢过程中会有水分产生，这些,水分可以从食品组成中的结合水转化而来，若,所产生的水分量大于蒸发量，则食品的,aw,值会,上升,三、氧化还原电位对微生物生长的影响,在氧化还原反应中，电子从一种物质转移到另一种物质，在这两者之间会产生电位差，即氧化还原电位，用Eh值表示,自然环境中Eh值范围的上限是,816mV，下限是421mV,氧化能力强的物质，Eh值较高，还原能力强的物质Eh值较低,环境中Eh值的高低与氧分压有关，也受pH值高低的影响,pH值低时，Eh值高,pH值高时，Eh值低,培养基中的还原性物质能降低氧化,还原电位，水果含有还原性糖等可,降低,Eh,值，微生物在代谢过程中产,生氢气、,H,2,S,也可使,Eh,值逐渐降低,Eh值对微生物的生长有明显的影响各种微生物生长所需要的Eh值不一样,好氧菌：300mV400mV,微需氧菌,：50mV,兼性厌氧菌：100 300mV,厌氧菌：150mV,食品类别,食品,Eh值,氧化性食品,梨汁,436,葡萄汁,409,柠檬汁,383,奶油清,290350,奶,220340,煮熟碎肌肉,330,生碎肉,225,还原性食品,荷兰干酪,20310,瑞士多孔干酪,50200,生肌肉,150,生碎肝,200,小麦,320360,小麦胚芽,470,四、营养成分,微生物生长需要的营养成分,水分,能源,氮源,维生素,生长因子,矿物质,食品原料,占有机物的%（干重数）,蛋白质 碳水化合物 脂肪,水 果 2-8 85-97 0-3,蔬 菜 15-30 50-85 0-5,鱼 70-95 少量 5-30,禽 50-70 少量 30-50,蛋 51 3 46,肉 35-50 少量 50-65,乳 29 38 31,不同食品原料的营养组成,大多数天然食品能满足微生物生长所需,G,+,菌合成VB能力差，必须利用现成的维生素B,G,菌和霉菌可合成VB并满足自身所需,水果低VB含量、低pH和正 Eh,水果的腐败是霉菌引起而不是细菌,五、食品中的抗微生物成分,丁香 丁子香酚,大蒜 蒜素,肉桂 肉桂醛和丁子香酚,牛乳 乳铁蛋白、共凝集素、乳过氧化酶系统（乳过氧化酶、硫氰酸、过氧化氢）,鸡蛋 溶菌酶、伴清蛋白,水果、蔬菜、茶、糖蜜和植物中含有羟基肉桂醛的衍生物,六、生物结构,种皮,外皮,外壳,皮毛,第二节 影响微生物生长的食品外在因素,贮藏温度,环境的相对湿度,环境中的,气体及其浓度,其他微生物的存在及其活性,1、名词解释：,水活性值、基质水活性、渗透压水活性、氧 化还原电势、结合水、干性霉菌、,酸性食品、碱性食品,2、大多数细菌、酵母、霉菌生长的最低水分活,度值各是多少？（范围）,3、你知道一些常见食品（鸡、鱼、肉、牛奶、水果）的pH值吗？,4、简述水活性值与微生物生长的关系？,5、简述微生物类群与氧化还原电势的关系？,6、利用你学过的知识，阐述为什么常见水果,的腐败是霉菌腐败而不是细菌腐败？,7、写出食品的水活性值与相对湿度的关系。,8、,影响微生物生长的食品因素有哪些？,9、,氢离子浓度是如何影响微生物生命活动的？,