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第十章 食品腐败和食品保藏
第一节 微生物引起食品腐败变质的条件
一、食品基质
(一)、食品的氢离子浓度
各种食品都具有一定的氢离子浓度,一般pH值均小于7.0,有的可低到2-3。
1、酸性食品和非酸性食品
根据食品pH值不同,通常将食品分为酸性食品和非酸性食品,pH值在4.5以上者称为非酸性食品。PH值在4.5以下者称为酸性食品。由于pH值的不同引起食品腐败变质的微生物类群也呈现一定的特殊性。
2、微生物生长和食品中pH值的关系
多数微生物最适生长pH值在7.0附近,食品pH值越低,适宜生长的微生物种类越少。当pH低于5.5时,腐败菌基本上被抑制,只有少数细菌(如大肠杆菌、乳酸菌)仍能继续生长,酵母菌和霉菌也可生长。食品pH值的不同,引起食品变质的微生物类群也不同。同时,微生物在食品中生长时可导致食品pH值的变化。
(二)、食品的水分
食品无论形态如何均含有一定的水分,微生物在生长时,除需要一定的营养外,还需要充足的水分,微生物所利用的水分是游离水。
降低食品水分含量可抑制微生物生长,一般新鲜的食品原料含水较多,Aw值降低至0.70以下,就可较长时间保存食品。据研究,Aw值在0.80-0.85之间,只能保存几天,Aw值在0.72左右,可保存2-3个月,如果在0.65以下,则可保存1-3年。
(三)、食品的渗透压
一般说,微生物在低渗透压食品中易生长,而在高渗透压食品中,微生物则因脱水而死亡。多数霉菌和少数酵母菌可耐受较高的渗透压,所以在高渗透压情况下引起食品变质的微生物主要是霉菌、酵母菌和少数细菌,这部分细菌多为嗜盐细菌或耐糖细菌。
二、食品的环境条件
(一)、温度
1、低温
(1)、低温对微生物生长的影响
一般来讲,低温对微生物生长来讲是不利的,尤其是在冰点温度以下。当食品中的微生物处于冷冻时,细胞内游离水形成冰晶体,失去可利用的水分,即Aw值下降,成为干燥状态,这样细胞内细胞质因浓度而增大粘性,引起pH值和胶体状态的改变,同时,冰晶体对细胞也具有损伤作用。一般在20oC以下,菌体存活数迅速下降。
(2)、低温时,生长在食品中的微生物
虽然低温对微生物生长不利,但是由于微生物具有一定的适应性,因而对低温也有一定的抵抗力,在食品中仍有少数微生物能在低温下繁殖,使食品发生腐败变质。
某些微生物在低温下生长,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起作用。另外,嗜冷微生物的细胞膜中不饱和脂肪酸含量较高,因而它们细胞质膜在低温下仍保持半流动状态而能物质传递。
不同的微生物对低温抵抗力是不同的,通常情况下,球菌抵抗力比G-杆菌强;具有芽孢的菌体细胞和真菌孢子具有较强的抵抗力;病原菌梭状芽孢杆菌和葡萄糖球菌较沙门氏菌强。
从种类讲,低温下生长在食品中的主要细菌有:G-菌有假单胞菌属、产碱杆菌属、变形菌属、黄杆菌属、无色杆菌属等;G+菌有小球菌属、链球菌属、芽孢杆菌属和梭状芽孢杆菌属等。主要的酵母菌有:假丝酵母属、酵母属、毕赤氏酵母属、丝孢酵母属等。主要的霉菌有:毛霉属、青霉属、葡萄孢属和芽枝霉属等。
(3)、低温下,少数微生物能引起食品变质
在低温条件下,只有少数嗜冷微生物才有可能在食品中生长,由于温度对微生物生长繁殖,新陈代谢影响很大,所以某些微生物即使在低温条件下生长,但生长繁殖的速度是非常慢的,因其代谢活动及其缓慢。这样对食品的作用也是缓慢进行的,引起食品腐败变质的过程就比较长。如有人做过实验,在肉汁中接种弧菌低温菌种,置不同的温度下培养,发现当温度降至2oC时,三甲胺(TMA[CH3)3N]产量显著下降,而TMA量升高。在日本被认为是鱼类早期腐败依据之一。
低温条件下,为什么微生物引起食品腐败过程比较长?究其原因,一般认为,食品变质主要是由微生物产生的酶,将食品中的蛋白质、糖类、脂肪等物质加以分解,分解的速度快慢和酶活性高低有关,酶活性高低又和酶作用的最适温度有关。而在一般情况下,各种酶作用的最适温度不同,但大多数在30-60oC之间。虽然低温条件无法满足酶表现出最大活力的需要,因而作用时间就比较长。如荧光假单胞菌(Pseudomonas flourescens)在0-30oC内均能产生蛋白酶,其产量和温度成反比,温度愈低,产生的量愈多。但这种酶的最适温度可达40oC左右,这样,纵使在低温条件下产生大量的蛋白酶,由于温度过低,这些酶无法表现出他的最大活力,因而只能缓慢地分解蛋白质。
2、高温
(1)、高温对微生物生长的影响
一般45oC以上温度对微生物的生长是不利的。在高温条件下,微生物体内的酶、蛋白质、脂质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。
(2)、高温下,生长在食品中的微生物
在高温条件下,仍然有少数微生物能够生长。这些微生物称之为嗜热微生物,它们能生长的原因主要是:①它们酶和蛋白质对热稳定性强。②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形成更强的疏水键,从而使膜能在高温下保持稳定且具有功能。③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。
不同微生物对高温的抵抗力也是不一样的,一般认为,芽孢菌大于非芽孢菌;球菌大于无芽孢菌;G+大于G-;霉菌大于酵母菌;各种孢子大于营养体。
在食品中生长的嗜热微生物主要有芽孢杆菌属,梭状芽孢杆菌属、乳杆菌属、链球菌属。主要种有嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillus stearothermophilus)、凝结芽孢杆菌(Bac.coagulans)、肉毒梭状芽孢杆菌(Clostridium botulinarn)、热解糖梭菌(Thermophilus)、嗜热乳杆菌(Lactobacillus thermophilus)等。霉菌中纯黄丝衣霉(Byssochlamys fulva)耐热能力也很强。
(3)、高温使微生物引起食品变质
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,它所造成的食品变质主要是由于酸败,分解糖类产酸而引起。
(二)、气体
食品在加工、运输、贮存中,由于环境不同,接触气体情况也不同,因而引起食品变质的微生物类群和食品变质的过程也不一样。
食品在有氧的情况下,各种霉菌酵母菌和细菌都可生长而引起食品腐败变质,而在缺氧情况下只有厌氧生长的细菌和酵母菌才能引起食品变质。食品在有氧环境中由需氧菌以及一些兼性厌氧菌引起的食品变质比缺氧时快的多。
新鲜的食品原料,含有较多的还原物质,可使动植物组织内部一直保持缺氧的状态,因此,原料内部只有一些厌氧菌能够生长,表面上可由需氧微生物生长。食品经加工后,热可使食品中还原物质被破坏,同时食品组织状态的改变,氧可进入到组织内部,加入某些添加剂也可改变食品含氧状态。如加入硝酸盐可有利于需氧菌的生长,若硝酸盐被还原成亚硝酸盐则有利于厌氧菌的生长。
食品贮藏于含高浓度CO2的环境中,可防止需氧菌和霉菌的生长,当环境中含10% CO2时可防止果蔬霉变,但乳酸菌、酵母菌对CO2耐受力较大。果汁装瓶充入CO2可抑制霉菌生长,但不能抑制酵母菌。
臭氧(O3)对微生物生长有抑制作用。
(三)、湿度
微生物和水分关系,可用Aw表示。
Aw×100就是大气和作用物平衡后的相对湿度。Aw值反映了溶液和物质中的水分状态,而相对湿度则表示溶液和物质周围的空气状态。只有二者处于平衡状态时,它们的数值才存在着可以互换的关系。每种微生物只能在一定的Aw值范围内生长,但是一定范围的Aw值要受到空气湿度的影响。因此,空气湿度对于微生物生长和食品变质来讲是起着重要的作用。如把含水量少的食品放在湿度大的地方,食品则容易吸湿,表面水分迅速增加,此时如果其它条件适宜,微生物会大量繁殖而引起食品变质。
第二节 食品腐败变质的机理
食品腐败的机理实质上是食品中的蛋白质、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。
一、食品中的蛋白质的分解
肉、鱼、禽蛋和豆制品等富含蛋白质的食品,其腐败变质是以蛋白质分解为主要特征。由微生物引起的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、有机酸类和各种碳水化合物,这时食品即表现出腐败变质特征。
蛋白质分解后所产生的胺类是碱性含氮化合物,如胺、伯胺、仲胺及叔胺等具有挥发性和特异的的臭味。 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。如甘氨酸产生甲胺,鸟氨酸产生腐胺,精氨酸产生色胺进而又分解为吲哚,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。
二、食品中脂肪的分解
脂肪发生变质主要由化学变化引起的,但它和微生物也有密切的关系。脂肪发生变质的特征是产生酸 和刺激的“哈喇”气味。这种现象称为酸败。食品中的脂肪酸败主要是油脂自身氧化和水解反应引起 的。油脂的自身氧化是由自由基引起的。脂肪水解是由脂肪酶分解引起的。
三、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、糖原以及双糖和单糖等。它们都可以被微生物所分泌 的相应的酶类分解成单糖、醇、醛、酮、羧酸、二氧化碳和水等低级产物。由微生物引起的碳水化合物的变质,习惯上称为发酵和酵解。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。水果中的果胶可被曲霉和多酶梭菌所分泌的果胶酶分解,使水果软化。
第四节 食品腐败变质和食品类型的相关性
一、果蔬及其制品的腐败变质
(一)、新鲜果蔬的变质
1、微生物引起果蔬的变质
水果和蔬菜表皮或表皮外覆盖有一层蜡质,这些蜡质有防止微生物入侵的作用。当果蔬表皮受伤时,微生物便从伤口侵入其内部并进行繁殖,从而使果蔬腐烂变质。
果蔬营养丰富,含有大量的水分(85%以上),pH值一般在4.5-7.0之间,适合微生物的生长繁殖。
引起果蔬腐败的微生物主要有指状青霉、扩张青霉等。
2、果蔬冷藏中的微生物
果蔬属活体食品,不适宜冻藏,一般只宜在0-10oC的环境中储存,温度可减缓酶的作用,又对微生物有一定的抑制作用,但不能长期保存。
(二)、果汁的变质
果汁pH值一般在2.4-4.2之间,含有一定的糖分,这些条件限制了某些微生物的生长繁殖,却适应于酵母、霉菌和某些细菌的生长。
在果汁中存在的细菌主要是乳酸菌;酵母菌主要是酵母属的菌种;霉菌以青霉为常见。微生物引起果汁发生变质主要有三种现象。即酸化(细菌)、发酵(酵母)、发霉(霉菌)。
二、粮食及其制品的腐败变质
(一)、粮食
粮食作物在生长期间就带有微生物,一般对作物无害。粮食收获后常受霉菌、细菌、酵母菌的污染,新收获的粮食的细菌数量和粮食的水分含量和品种有关。
(二)、面粉
面粉由于物理性质的变化,对空气中水分的吸湿性增强,透气性降低,更有利于微生物的生长。一般面粉中水分含量在13%以下时,才可避免微生物繁殖,当水分含量达15%时,霉菌就能繁殖,达到17%时,细菌也能繁殖。
(三)、粮食制品的变质
造成粮食制品污染的原因很多,除生产、贮运、销售中的不卫生条件造成污染外,另一个重要原因就是原料被污染。所以要保证粮食制品的质量首要是保证选用符合食品卫生要求的原料。
三、乳及乳制品的变质
(一)、鲜乳中的微生物及其腐败变质
1、牛乳中微生物的污染来源
(1)、乳房内的微生物污染
一般健康牛的乳房中,经常有细菌存在,主要存在于乳头管及其分枝。其中以小球菌属、链球菌属最为常见。其它的如棒状杆菌属、乳杆菌属也可出现。这些细菌可形成菌块栓塞存在于乳头前部,如果挤奶时把最初挤出的乳液弃掉,可大大减少细菌的含量。
当牛群中发生乳房炎时,牛乳中会出现一些乳房炎病原菌,如无乳链球菌、乳房链球菌、金黄的葡萄糖球菌、化脓棒状杆菌以及埃希氏杆菌等。当乳牛患有人畜共患传染病时,牛乳中会出现牛型结核杆菌、牛布氏杆菌等,这些菌通过牛乳扩散,影响人类的健康。
(2)、环境中的微生物污染
污染的微生物种类和数量直接受牛舍的空气、饲料、挤奶工具、容器、牛体表卫生情况、挤奶人员等情况的影响。
2、牛乳中微生物种类及特点
(1)、乳酸菌:主要有乳链球菌、乳脂链球菌、粪链球菌、液化链球菌、嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、乳酸乳杆菌等。
(2)、胨化细菌:该类细菌能分解蛋白质,能使不溶解状态的蛋白质变成溶解状态。乳中常见的有以下几种:芽孢菌属的细菌、假单胞菌属、脂肪分解菌、酪酸菌、产气菌、产碱菌、酵母菌和霉菌。
3、鲜乳中微生物的变化
一般情况下,鲜乳放置室温(10-20oC)中,由于微生物的活动,会逐渐使乳变质,其变化可以下几个阶段:
(1)、抑制期
新鲜乳含有各种抗体物质等抗菌因素,能够抑制乳中的微生物的生长。在含菌少的鲜乳中这种物质作用的时间可持续36小时左右(13-140C);若污染严重,只可持续18小时左右,这段时间菌数不会增加。因此,鲜乳置于室温中可保存一定时间而不出现变质现象。
(2)、乳酸链球菌期
乳中抗菌物质减少或消失后,存在于乳中的微生物即开始生长繁殖,首先乳酸链球菌占绝对优势,这些菌分解糖产生乳酸,使乳液酸度不断升高,乳液出现凝块。由于酸度升高抑制了腐败菌的活动,当酸度升高到一定限度时(PH4.5),乳酸链球菌也会受到抑制。
(3)、乳酸杆菌期
当乳酸链球菌生长受抑制时,由于乳酸杆菌对酸有较强的抵抗力,能继续生长繁殖并产酸,使乳出现大量凝块,并析出乳清。
(4)、真菌期
当PH达3.0-3.5时,绝大多数细菌被抑制,甚至死亡,仅酵母菌和真菌尚能适应高酸性的环境,并能利用乳酸及其它一些有机酸,由于酸被利用,乳液酸度会逐渐降低,PH值回升,接近中性。
(5)、胨化细菌期
经过以上几个阶段的变化,乳中的乳糖已被大量消耗,蛋白质和脂肪含量相对升高,因此,能分解蛋白质和脂肪的细菌开始活跃乳凝块逐渐被消化,乳的PH值上升,向碱性转化,并有腐败菌生长繁殖。如芽孢杆菌属、假单胞杆菌属、变形杆菌属,并使乳有臭味。
(二)、奶粉中的微生物
1、奶粉中微生物的污染来源
奶粉中微生物的来源主要是在原料乳阶段造成的。一般检查原料乳质量时,多注意理化指标的检查,较少作微生物检查,尽管生产中原料乳要经过净化、消毒等过程,但只能降低原料乳中微生物含量,况且降低的程度还直接受原料乳污染程度的影响。生产过程中,空气、容器、包装材料等卫生条件较差,乳粉也会受到污染。
2、乳粉中的病原菌
如果原料乳污染严重,质量差,加工处理又不适当,奶粉中可能有病原菌存在,最常见的是沙门氏菌和金黄色葡萄球菌。金黄色葡萄球菌的菌株可耐过加热处理而残留在奶粉中。如果奶粉中金黄色葡萄球菌旺盛生长,并产生大量毒素,可引起中毒。沙门氏菌的耐热菌株能耐受加工过程中的杀菌和干燥等工艺的影响而存活下来。近年来,有些单位要把甲型溶血性链球菌和蜡样芽胞杆菌作为一项重要卫生指标。
(三)、微生物引起炼乳腐败变质现象
1、淡炼乳
淡炼乳是消毒牛乳经浓缩而制成的乳制品,制成后装罐,再经115-1170C高温灭菌15分钟,或经超高温灭菌。因此淡炼乳不应含有病原菌和各种杂菌并可长期保存的食品。但由于加工过程中不合理而引起微生物腐败变质,主要原因有加热不彻底、罐的密封条件不好而被污染。
2、甜炼乳
甜炼乳是在鲜乳中加入16%左右的蔗糖,经消毒并浓缩至原体积的40%左右而制成,成品中蔗糖浓度可达40%-50%,装罐后再灭菌,由于含糖量高,产品形成一个高渗环境以此抑制微生物的生长。由于原料乳污染情况不同,加工条件或蔗糖加入量不足等原因,往往会造成甜炼乳变质。主要表现出以下情况:胀罐、变稠、钮状物的形成。
四、肉类及鱼类的腐败变质
(一)、畜禽肉类的腐败变质
1、污染来源及种类
健康的畜禽组织内部是无菌的,当畜禽屠宰时,由于刺杀放血 、脱毛剥皮、除内脏、分割等,各环节中操作不慎,就可能造成多次污染机会,使胴体表面附有微生物。常见畜禽肉类被污染的微生物有两大类群。
(1)、腐生微生物
细菌、酵母、霉菌都有可能污染肉品,其中能引起肉类变质的主要有假单胞杆菌属、无色杆菌属、产碱杆菌属等细菌;以及假丝酵母属、贝霉丝孢酵母、芽枝霉属、卵孢霉属等等。
(2)、病原微生物
病畜禽肉类可能带有各种病原菌,如沙门氏杆菌、金黄色葡萄球菌、结核杆菌、布鲁氏杆菌和炭疽杆菌等。这些菌不会引起肉类腐败变质,主要传播疾病,造成食物中毒。
2、变质现象
畜禽肉类被微生物污染后,如果在0oC下保存可达10天左右不会腐败,但如果温度高,湿度大时,则很快会发生腐败变质。
(1)、发粘
肉类表面发粘往往是微生物在其表面生长形成菌苔。常见的微生物有一些G+、乳酸菌、酵母菌,还有一些需氧芽孢菌和球菌等。切开时会出现拉丝现象,并有臭味产生,含菌量一般可达107/cm2。
(2)、变色
当微生物分解肉类中含硫的氨基酸时会产生硫化氢,硫化氢和机体中血红蛋白结合形成绿色的硫化氢血红蛋白,这些化合物积累在肉的表面形成暗绿色的斑点。或由于不同微生物产生色素不同而造成多种颜色的斑点。
(3)、霉斑
霉斑是由于霉菌的生长而造成的,也有各种不同的颜色,和细菌产生斑点不同,该斑点是出现丝毛状物并带有各种颜色。
(4)、气味改变
新鲜肉腐败变质时可产生各种不同的气体,如脂肪酸败产生哈喇味,乳酸菌和酵母菌发酵时产生挥发性有机酸而带有酸味,放线菌生长时产生泥土味,蛋白质分解时产生恶臭味。
(二)、鱼类的腐败变质
鱼类的组织含水量高,更容易发生腐败变质,引起鱼类腐败变质的微生物主要是水中的微生物,如假单胞菌属、无色杆菌属、黄杆菌属等。淡水鱼中还有产碱杆菌属,气单胞杆菌属和短杆菌属。
鱼类变质首先表现混浊无光泽、表面组织疏松、鱼鳞脱落、鱼体组织溃烂,进而组织分解产生吲哚、粪臭素、硫醇、氨、硫化氢等。当鱼体刚察觉到腐败时,菌数一般可达108/g,pH值可达7-8。
五、鲜蛋的腐败变质
(一)、鲜蛋中微生物的来源及类群
鲜蛋特有的结构以及具有的生理特点,鲜蛋应该是无菌的,禽蛋中蛋白质是有强碱性,pH值在8.0-9.0之间,这样环境一般也不适宜微生物生长,另外还含有抗菌物质——溶菌酶。但在鲜蛋中却经常发现有微生物的存在,主要有以下原因:
(1)、卵巢内的污染
当蛋黄在卵巢内形成时,细菌可直接侵入蛋黄。如鸡白痢沙门氏菌和鸡伤寒沙门氏菌等这些属垂直传播的禽病病原菌。
(2)、产蛋时污染
泄殖腔内的微生物可以上行至输卵管,造成蛋壳形成前的污染。
(3)、蛋壳的污染
蛋壳上有许多4-40μm的气孔,外界微生物可以粘附到蛋壳的表面。当鲜蛋处于温暖潮湿的条件下,微生物可逐渐从蛋壳气孔侵入内部。
(二)、鲜蛋变质的现象
当微生物入侵繁殖时,首先将蛋白系带分解断裂,进而蛋黄膜分解,蛋黄松乱,咸淡变成散黄蛋。散黄蛋进一步被微生物利用,蛋白质、氨基酸被分解,产生大量的硫化氢、氨、粪臭素等。这时蛋液变成了灰绿色,并有恶臭,成为泄黄蛋。在霉菌的作用下可产生贴黄蛋,蛋液产生各种颜色的霉斑,贴附在蛋壳内壁和蛋壳膜上,形成腐败变质蛋。
六、罐藏食品的腐败变质
(一)、罐藏食品的特性
罐藏食品是将食品原料经过预处理,装入容器,经杀菌、密封之后制成的,通常称为罐头。罐头密封是防止外界微生物侵入,而杀菌是要杀死存在罐内的致病菌、产毒菌和腐败菌。合格的罐头因罐内保持一定的真空度,罐盖和罐底是平的或略向内凹陷。
(二)、罐藏食品变质的原因
罐头腐败的原因有化学因素、物理因素、微生物因素。微生物的污染来源有两种情况。
1、杀菌后罐内残存有微生物
罐头杀菌要考虑到罐内食品的营养性质,即为商业灭菌,只强调杀死病原菌和产毒菌。并没有达到完全无菌的水平。因此罐内可能有一些微生物存在。在罐内的特殊环境下,一定的保存期内,一般不会生长繁殖,但如果条件发生变化,这部分微生物就会生长繁殖而导致罐头的腐败变质。这些菌一般都是耐热的芽孢细菌。
2、杀菌后发生漏罐
由于罐头密封性能不好,杀菌后发生漏罐而造成微生物的污染,主要的污染源是冷却水。杀菌后通过冷却水冷却,冷却水中的微生物就有可能通过漏罐处而进入罐内,但不占主要地位。这些微生物有耐热菌和其它各类细菌。
(三)、罐藏食品腐败的类型
罐头由于微生物作用而造成的腐败变质,可分为嗜热芽孢细菌、中温芽孢细菌、不产芽孢细菌、酵母菌、霉菌等引起的腐败变质。
1、嗜热芽孢细菌
发生这类变大多数是由于杀菌温度不够而造成的,常发生三种类型的腐败变质现象。
(1)、平酸腐败
也叫瓶盖酸败,变质的罐头外观正常,内容物在细菌作用下变质,呈酸味,PH值可下降0.1-0.3,该类细菌大多为兼性厌氧菌,如嗜热脂肪芽孢杆菌,凝结芽孢杆菌等。
平酸腐败不开罐无法检查其是否腐败,必须开罐检查或分离培养才能确定。平酸菌中除有专性嗜热菌外 ,还有兼性嗜热菌和中性嗜热菌。
(2)、TA腐败
TA是不产硫化氢的嗜热厌氧菌(Thermoanaerobion)的缩写。TA菌是一类能分解糖、专性嗜热、、产芽孢的厌氧菌,它们在中酸或低酸罐头中生长繁殖后,产生酸和气体(CO2和H2),形成胖听。内容物有酸味,这类菌之中常见的有嗜热解糖梭菌。
(3)、硫化物腐败
腐败的罐头内产生大量黑色的硫化物,沉积于罐头的内壁和食品上,致使罐内食品变黑并产生臭味。罐头的外观一般保持正常,或出现隐胀或轻胀,敲击有混浊音。引起这种腐败的菌是致黑梭菌(Clostridium nigrificans),此菌属厌氧嗜热芽孢杆菌。罐头污染该菌一般是原料被粪肥污水,再加上杀菌彻底所致。
2、中温芽孢细菌
(1)、中温需氧芽孢细菌
该类菌耐热较差,许多细菌的芽孢在100oC或更低一些温度下,短时间即能杀死。少数种类的芽孢耐过高压蒸汽处理而存活下来。常见的细菌有枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和蜡样芽孢杆菌等,它们能分解蛋白质和糖类,一般不产生气体。少数菌种也产生气体,如多粘芽孢杆菌、浸麻芽孢杆菌等。
(2)、中温厌氧梭状芽孢细菌
这类菌属厌氧菌,最适生长温度为37oC,在20oC或更低温度都能生长,有少数能在50oC或更高温度生长。这类菌中有分解糖类的丁酸梭菌和巴氏芽孢梭菌,它们可发酵分解丁酸,产生H 2和CO2。还有分解蛋白质的菌种,如魏氏梭菌、生芽孢梭菌及肉毒梭菌等。该类菌往往会产生毒素,造成食物中毒。所以罐头食品杀毒时,常以肉毒梭菌作为杀菌效果是否彻底的指示菌。
3、不产芽孢细菌
不产芽孢细菌耐热性较差,常是由于漏气而造成的,冷却水是重要的污染源。该类菌主要有肠道细菌,如大肠杆菌;链球菌,如嗜热链球菌、乳链球菌、粪链球菌等。
4、酵母菌
这类菌主要发生在酸性罐头或高酸性罐头中,主要有球拟酵母、假丝酵母和啤酒酵母等。该污染主要是漏罐造成,有时也有杀菌不彻底。发生变质的罐头往往出现混浊、沉淀、风味改变、爆裂膨胀等现象。
5、霉菌引起的腐败
霉菌属需氧微生物,它生长时需要一定的气体,若罐头由霉菌引起变质,说明罐头真空度不够,或者漏罐造成的。常见于酸性罐头,变质后外观无异常变化,内容物却被烂掉,果胶物质被破坏,水果软化解体。该类菌主要有青霉、曲霉、桔霉属等。少数霉菌特别耐热,尤其是能形成菌核的种类耐热性更强。
第五节 食品防腐技术
食品保藏就是采用各种物理学、化学以及生物学方法,使食品在尽可能长的时间内保持其营养价值,色香味以及良好的感官性状。引起食品污染和腐败变质因素有物理的、化学的和生物的等等。其中生物因素较为主要,在生物因素中,微生物是引起食品腐败变质最主要的因素。因此,食品保藏也就是围绕微生物而开展的。
一、食品保藏中的微生物学
(一)、预防微生物污染食品
预防污染是防止食品腐败的首要条件。动植物组织内部,一般情况下是无菌的,当外部组织损伤时,外界微生物将大量的侵染食品。所以在食品收获、储藏时要避免损伤保护层。
1、清洗
清洗是食品加工的重要工序,其目的是去除原料表面的污物及大量的微生物。但如用不洁水清洗,反而会加重食品的污染。
2、控制污染源
食品的加工环境、加工用水、辅料和操作人员、加工设备等均可能成为污染源,要加强卫生管理,严格灭菌。
3、无菌包装
采用无菌包装,使食品和外界隔绝,就能有效地阻止外界微生物侵入。
总之,食品无论在生产、储藏、运输、销售等过程中,都应该加强卫生管理,防止微生物污染。
(二)、减少和去除食品中的微生物
在食品生产和销售过程中完全避免微生物污染几乎是无法做到的,为了保证食品的安全必须完全除菌或使微生物减少到安全程度。
除菌的方法很多,如过滤、沉淀、加热、辐照等。其目的都是减少微生物的数量。
过滤可完全除去微生物,但仅限用于澄清液体。其装置通常称为无菌过滤器。
洗涤和修整是生鲜食品除去表面细菌的好方法外表越光滑,越有利于清洗。
加热、干燥、辐照以及添加防腐剂,是杀死或抑制微生物的有效方法,但各种方法因自身的特点而有各自的缺点。
(三)、控制食品中残存微生物的生长和繁殖
许多食品经过清洗等加工后,微生物应被杀灭,或仅存极少量微生物,为防止这些残留微生物的生长繁殖,可采用低温、干燥、厌氧等使微生物停止生长,就可以延长食品的保存期。
二、食品保藏的方法
(一)、加热保藏
1、常用方法
煮沸、烘烤、油炸是家庭及食品工业中常用的加工方法,也是常用的杀菌方法,但只能杀死大部分微生物。如烘烤炉温度达200oC时,食品中心温度只有100oC,不能杀死芽孢和耐热菌。
加热杀菌常用方法有煮沸、巴氏消毒、高压蒸汽灭菌、高压瞬时灭菌法等。这些方法应根据杀菌的目的,杀菌的对象进行选择,以达到既能杀菌又能保存食品营养。杀菌的关键是选择温度和时间。
2、影响加热灭菌效果的因素
(1)、食品中微生物的数量
食品中微生物的数量越大,杀菌时间就越长,或所需温度就越高。
(2)、食品中微生物的种类
不同种类微生物对热的抵抗力有很大差异。同一菌种不同菌龄其抗热性也有差异。
(3)、食品的组成成分对杀菌效果的影响
食品中水分含量直接影响细菌的抗热性,水分含量高的食品,杀菌效果越高。PH值在酸性或碱性条件下,均有助于杀菌。但酸性条件下杀菌效果优于碱性条件。
(4)、食品的体积和形状
一般说杀菌效果和体积成反比,同样食品随容器形状不同加热效果也不同。
(5)、灭菌方式
摇动时的灭菌方式比静止式的效果要好。
(二)、利用低温保藏食品
食品在低温下,本身的酶活性及化学反应得到延缓。食品中的微生物的生长繁殖大大降低,或完全抑制,处于休眠状态。这样使食品在一定时间内得以保藏。
微生物对低温的抵抗力和其种类和生长发育阶段、贮存时期的温度、贮藏时间以及食品的种类和性质均有密切关系。解冻和冻结可促进微生物的死亡,但也使食品质地受损。
低温保藏食品的方法根据贮藏食品的种类、性质和具体条件,可分为普通贮藏、冷藏、冻藏等。
(三)、利用干燥保藏食品
食品通过干燥,大大降低了食品中的水分活性,食品营养成分被浓缩,提高渗透压。微生物由于得不到利用的水分而受到抑制,停止了生长繁殖。同时食品中的酶活性也受到抑制。
一般在干燥前要对食品进行适当的预处理,如清洗、预煮、漂烫、硫熏等,然后再进行干燥。
(四)、利用傅照保藏食品
食品辐照保藏是指用射线辐照食品,借以延长食品保藏期的技术。食品经过辐照可以延长某些生理过程的进展,起到杀虫、杀菌消毒等防霉防腐作用。达到延长保藏时间,提高食品的质量和加工适应性。
1、幅照保藏食品的优点
(1)、射线穿透力强,可以处理包装和冻结食品,杀灭深藏于食品内部的害虫和微生物。
(2)、辐照几乎不产生热,有利于保护食品的新鲜状态。
(3)、辐照是物理过程,不留下任何残留物。
(4)、节约能源。
(5)、可连续处理。
2、幅照保藏食品的原理
辐照保藏食品就是利用x-射线、γ-射线、电子射线照射食品,这些高能射线,能引起食品及所带的昆虫和微生物一系列的物理化学反应,使它们的新陈代谢,生长发育受到抑制或破坏,导致昆虫或微生物死亡,从而食品的保藏时间得以延长。
一般食品的辐照可以用来达到多种目的,按照达到一定目的所需要的平均辐照剂量分为三类。低剂量的辐照为10万rad以内,多用于抑制发芽,杀虫和延缓成熟;中等剂量为10-100万rad,多用于减少非孢子致病菌微生物的数量和食品工艺性能的改进;高剂量的辐照约为100至500万rad,多用于商业目的灭菌和消灭病毒。
(五)、利用发酵和腌渍保藏食品
发酵一般是利用对人类有益的微生物,如乳酸菌在食品中生长产生乳酸等,可以抑制其它有害微生物的生长,同时较好地保存了食品的质地,赋予食品特殊的风味。腌渍通常使用盐、糖、蜜等,改变环境的渗透和,使微生物或病原菌生长繁殖受到抑制或死亡。
(六)、利用化学添加剂保存食品
在食品保藏中通过添加食品添加剂来抑制或杀死食品中的微生物,从而达到保存食品的目的,常用的添加剂有苯甲酸及钠盐、山梨酸及钾盐、丙酸及其钙钠盐、脱氢醋酸及其钠盐。
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