第三章微生物

第三章影響微生物生長的食品因素Foodfactorsthatinfluencemicrobialgrowth影響微生物生長的環(huán)境因素

物理因素：化學(xué)因素：生物因素：溫度、濕度、滲透壓、光線、超聲波營養(yǎng)、pH、化學(xué)藥物互生、共生、寄生、拮抗、獵食影響微生物生長的食品因素

內(nèi)在因素：外在因素：pH、水活性值、氧化還原電勢、營養(yǎng)成分、抗微生物成分、生物結(jié)構(gòu)溫度、環(huán)境的相對濕度、氣體及其濃度、其他微生物的存在及其活性第一節(jié)影響微生物生長的食品內(nèi)在因素內(nèi)在因素：食品（動(dòng)植物組織）自身固有的因素一、pH值引起菌體細(xì)胞膜帶電荷性質(zhì)的變化影響微生物代謝過程中酶的活性改變營養(yǎng)物質(zhì)的可給態(tài)和有毒物質(zhì)的毒性使蛋白質(zhì)變性或表面蛋白質(zhì)和核酸的水解1、氫離子濃度（pH值）對微生物生命活動(dòng)的影響2、微生物生長繁殖的pH值微生物的生長繁殖有一定的pH值范圍細(xì)菌:3.5～9.5真菌:2～11微生物生長的pH值范圍可以分為三種:

最低生長pH值

最適生長pH值

最高生長pH值各種微生物開始生長的pH限值菌名最低pH最高pH大腸桿菌4.49.0假單孢菌~5.0金黃色葡萄球菌4.09.8乳鏈球菌4.3~4.89.2副溶血弧菌4.811枯草桿菌4.58.5肉毒梭菌4.78.5釀酒酵母2.48.6米曲霉1.69.3意大利青霉1.99.3

微生物生長的最適pH值大多數(shù)細(xì)菌：6.5～7.5

放線菌：7.5～8.0

酵母菌和霉菌：5～6

氧化硫桿菌：pH1-2硝化細(xì)菌：pH113、食品的pH值與微生物生長的適應(yīng)性各種食品都具有一定的pH值pH值在4.5以下，稱為酸性食品pH值在4.5以上，稱為堿性食品食品的pH值范圍越向7的兩端偏移，細(xì)菌生長能力越弱，生長細(xì)菌的種類也越少畜、禽、水產(chǎn)品的pH

產(chǎn)品pH產(chǎn)品pH牛肉（絞細(xì)）5.1~6.2魚6.6~6.8小牛肉6.0蟹7.0雞6.2~6.4蝦6.8~7.0牛奶6.3~6.5一些新鮮蔬菜、水果的pH胡蘿卜4.9~6.0

蘋果2.9~3.3花菜5.6香蕉4.5~4.7芹菜5.7~6.0橙子1.8~2.0甜玉米7.3柑橘3.6~4.3白菜5.4~6.0葡萄3.4~4.5茄子4.5西瓜5.2~5.6土豆5.3~5.6菠菜5.5~6.0番茄4.2~4.3不同的微生物有其最適pH值外，同一微生物在不同的生長階段和不同的生理生化過程中，也有不同的最適pH值要求，這對于發(fā)酵過程中pH值的控制尤為重要微生物外環(huán)境pH值的變化很大，但是其內(nèi)環(huán)境的pH值卻相當(dāng)穩(wěn)定微生物在酸性條件下的生長下限假單孢菌、芽孢桿菌以及腸桿菌科細(xì)菌等一般食品細(xì)菌的生長下限為pH值4～5霉菌和酵母的生長下限為pH值1.6～3.2，多數(shù)pH值是2食品的酸堿度不同，導(dǎo)致食品變質(zhì)的微生物類群就有一定的特殊性不同類群微生物對不同氫離子濃度的適應(yīng)能力pH值范圍＜pH值4.5＞pH值4.5適宜生長的微生物類群霉菌、酵母菌細(xì)菌4、微生物在食品基質(zhì)上生長引起pH值的改變pH值的改變是隨食品的成分和微生物的種類以及其他的一些條件而定的有些能利用食品中的糖分而產(chǎn)酸，有些能分解蛋白質(zhì)產(chǎn)堿。有些食品對pH值的改變有一定的緩沖作用食品pH值的改變已超越微生物本身活動(dòng)所能適應(yīng)的pH值范圍時(shí)，微生物的生長中止，食品中酸堿積累作用不再繼續(xù)在有糖和蛋白質(zhì)的食品中經(jīng)常能見到首先是pH值下降而后出現(xiàn)pH值上升產(chǎn)氣腸桿菌腐敗菌發(fā)酵食品制造微生物生長繁殖的最適pH值與其合成某種代謝產(chǎn)物的最適pH值通常不一樣

pH值不同，積累的代謝產(chǎn)物不同發(fā)酵階段不同，要求的pH值也有差異水分是微生物在食品上生長的必要條件食品中的水分有游離水和結(jié)合水兩種狀態(tài)游離水是一種很好的溶劑，能使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)溶解為溶液狀態(tài)，供微生物進(jìn)行一系列的生化反應(yīng)和代謝活動(dòng)結(jié)合水以物理引力吸附在大分子物質(zhì)上，不能作為溶劑或參與化學(xué)反應(yīng)，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長，含水分少的食品微生物不易生長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（aw）值是指在相同溫度下的密閉容器內(nèi)，食品的水蒸汽壓與純水蒸汽壓之比值。

aw＝p／p0

式中：aw表示水活性p表示在一定溫度下基質(zhì)（食品）水分所產(chǎn)生的蒸汽壓p0表示在與p相同溫度下純水的蒸汽壓

假如基質(zhì)（不含任何物質(zhì)的純水）的蒸汽壓力p0，aw＝p／p0，則純水a(chǎn)w＝1，無水的食品（基質(zhì)）則aw＝0，因此aw最大值為1，最小值為0。一種溶液或物質(zhì)的水活性，可用它與空氣蒸汽壓平衡時(shí)的相對濕度來測定。相對濕度通常以百分率表示，aw以小數(shù)表示，例如相對濕度80％就等于aw

值為0.80某些溶質(zhì)濃度與aw的關(guān)系（g/100ml）25℃條件下aw值NaCl蔗糖甘油0.9950.870.920.260.983.53.421.00.9676.52.00.90016.5146.10.852320.57.80.80030－10.52、不同類群微生物的生長和水活性一般說來凡是aw值低的基質(zhì)，微生物生長都不好，若基質(zhì)的aw值低于微生物生長的最低aw值時(shí)微生物就停止生長。不同類群微生物生長要求最低的aw值不一致，即使是同一類群的不同菌種，它們生長發(fā)育的最低aw值也有差別。食品中重要微生物類群生長的最低aw值范圍類群最低aw值范圍類群最低aw值范圍大多數(shù)細(xì)菌0.99～0.94嗜鹽性細(xì)菌0.75大多數(shù)霉菌0.94～0.73干性霉菌0.65大多數(shù)酵母0.94～0.88耐滲透壓酵母菌0.66（1）細(xì)菌生長的水活性細(xì)菌生長所需的水分比酵母和霉菌高，G－最低生長aw>G+最低生長awaw值的降低，可使細(xì)菌生長的滯留適應(yīng)期延長，細(xì)胞分裂速度下降一般食品腐敗菌的生長最低aw值都在0.94～0.99之間，低于0.9時(shí)不能生長

食品細(xì)菌生長的最低aw值

菌名aw值菌名aw值覃狀芽孢桿菌0.99產(chǎn)氣腸細(xì)菌0.945肉毒桿菌0.98蠟狀芽孢桿菌0.94假單孢菌屬0.97糞鏈球菌0.94蠟狀芽孢桿菌（芽孢發(fā)芽）0.97肉毒梭菌0.94無色桿菌屬0.96八疊球菌0.915大腸桿菌0.95玫瑰色小球菌0.905枯草桿菌0.95金黃色葡萄菌（厭氧）0.90紐波特沙門氏菌0.945金黃色葡萄菌（需氧）0.86肉毒梭菌0.95嗜鹽菌0.75（2）酵母生長的水活性酵母生長需要的水分介于細(xì)菌和霉菌之間，最低aw值范圍為0.94～0.88（除耐滲透壓性酵母外）當(dāng)aw值下降時(shí)，在酵母的生長曲線中同樣會(huì)出現(xiàn)滯留適應(yīng)期延長和對數(shù)生長期增殖速度降低的現(xiàn)象食品酵母生長的最低aw值菌株aw值菌株aw值產(chǎn)朊假絲酵母0.94紅酵母屬0.89裂殖酵母屬0.93肉孢霉屬0.885面包酵母0.905異性魏立氏酵母0.88璞酵母屬0.90魯氏酵母（耐高滲）0.60～0.61啤酒酵母0.895（3）霉菌生長的水活性霉菌能在比細(xì)菌和酵母更低的aw值下生長aw值在0.64以下，任何霉菌均不能生長。少數(shù)霉菌能在aw值0.65時(shí)生長，稱為干性霉菌一般來說，霉菌孢子發(fā)芽的最低aw值比霉菌生長的aw值低微生物最低aw值微生物最低aw值根霉屬0.94～0.92白曲霉0.75葡萄孢霉屬0.93灰綠曲霉0.75～0.73毛霉屬0.93～0.92薛氏曲霉0.65乳粉孢屬0.895匍匐曲霉0.65黑曲霉0.89～0.88赤霉屬0.65青霉屬0.83～0.80阿姆斯特丹曲霉0.65黃曲霉0.80食品霉菌生長（孢子）的最低aw值（4）微生物生長所需要的aw值的可變性微生物生長所需的aw值界限是很嚴(yán)格的，微生物生長的最低aw值一般是不會(huì)變化的，但在某些因素的影響下微生物能適應(yīng)的aw值的幅度有時(shí)會(huì)變化1.溫度2.氧氣3.pH值4.有害物質(zhì)（5）低水分活度對微生物的影響aW影響微生物對不良因素的抵抗力AW0.2~0.4，細(xì)菌的芽孢對熱的抵抗力最強(qiáng)aW影響微生物的生長低AW延長微生物生長的遲緩期抑制微生物的生長（aW﹤0.6，都不生長）3、基質(zhì)水活性和滲透壓水活性水活性的大小取決于吸附于基質(zhì)表面的水被吸附的緊密程度以及溶質(zhì)溶解于水中變成水合物的程度通常把基質(zhì)吸附水對水活性的影響稱為基質(zhì)水活性，把溶質(zhì)的相互作用對水活性的影響稱為滲透壓水活性微生物受基質(zhì)的影響比受滲透壓的影響更大4、食品的水活性食品的水活性會(huì)受環(huán)境的相對濕度的影響而變化，環(huán)境相對濕度低會(huì)導(dǎo)致食品表面干燥，降低水活性；環(huán)境相對濕度高會(huì)增加表面濕度，提高水活性。當(dāng)食品的水活性與環(huán)境的相對濕度平衡時(shí)，此時(shí)食品的水活性為

aw＝RH/100或RH=100×aw（1）新鮮的食品原料食品aw值食品aw值鮮肉0.95～1.00奶粉0.20香腸0.92多數(shù)干酪0.95～1.00火腿0.91蛋粉0.40發(fā)酵火腿0.885蛋0.97熏肉0.87咸蛋0.87～0.95新鮮食品的aw值較高，多數(shù)在0.98～0.99之間，適宜于多種微生物的生長。（2）干制食品干制食品的aw值較低，在0.80～0.85之間，在1～2兩周內(nèi)，霉菌等微生物就可以在其上生長繁殖，引起變質(zhì)敗壞食品的aw值保持在0.70以下就可以較長時(shí)間防止微生物的生長。當(dāng)aw值低至

0.65，只有極少數(shù)微生物有生長的可能，并且生長的非常緩慢（3）高滲透壓食品食鹽、食糖的濃度和aw值的關(guān)系（%）aw值食糖食鹽0.9958.510.8720.99016.41.720.98026.13.430.94048.29.380.90058.416.20.85067.219.10.800----23.1（4）食品的水分含量百分率與水活性食品中水分含量的重量百分率是控制微生物生長的一項(xiàng)衡量指標(biāo)。為防止食品霉變，必須控制其水分不超過防霉含水量防霉含水量若用重量百分率來表示，則因不同食品由于溶質(zhì)不同，而各有不同的防霉水分含量的界限；若以aw值表示則不超過0.70不同食品的防霉含水量（％）

RH70%,20oC食品水分食品水分全脂乳粉8豆類15全蛋粉10～11脫水蔬菜14～20小麥粉13～15脫脂乳粉15米13～15淀粉18去油肉丁15脫水水果18～25（5）微生物的生長與食品中水分的變化微生物在生長繁殖過程中會(huì)發(fā)生一系列的物質(zhì)代謝變化，如呼吸作用，由于有熱量的產(chǎn)生，會(huì)促進(jìn)食品中水分的蒸發(fā)從而使食品中水分含量不斷減少，即aw值會(huì)下降有些微生物在代謝過程中會(huì)有水分產(chǎn)生，這些水分可以從食品組成中的結(jié)合水轉(zhuǎn)化而來，若所產(chǎn)生的水分量大于蒸發(fā)量，則食品的aw值會(huì)上升三、氧化還原電位對微生物生長的影響在氧化還原反應(yīng)中，電子從一種物質(zhì)轉(zhuǎn)移到另一種物質(zhì)，在這兩者之間會(huì)產(chǎn)生電位差，即氧化還原電位，用Eh值表示自然環(huán)境中Eh值范圍的上限是＋816mV，下限是－421mV氧化能力強(qiáng)的物質(zhì)，Eh值較高，還原能力強(qiáng)的物質(zhì)Eh值較低環(huán)境中Eh值的高低與氧分壓有關(guān)，也受pH值高低的影響pH值低時(shí)，Eh值高pH值高時(shí)，Eh值低培養(yǎng)基中的還原性物質(zhì)能降低氧化還原電位，水果含有還原性糖等可降低Eh值，微生物在代謝過程中產(chǎn)生氫氣、H2S也可使Eh值逐漸降低Eh值對微生物的生長有明顯的影響各種微生物生長所需要的Eh值不一樣好氧菌：300mV～400mV

微需氧菌：50mV兼性厭氧菌：100～300mV厭氧菌：－150mV食品類別食品Eh值氧化性食品梨汁＋436葡萄汁＋409檸檬汁＋383奶油清＋290～＋350奶＋220～＋340煮熟碎肌肉＋330生碎肉＋225還原性食品荷蘭干酪－20～－310瑞士多孔干酪－50～－200生肌肉－150生碎肝－200小麥－320～360小麥胚芽－470四、營養(yǎng)成分微生物生長需要的營養(yǎng)成分

水分能源氮源維生素生長因子礦物質(zhì)食品原料占有機(jī)物的%（干重?cái)?shù)）蛋白質(zhì)碳水化合物脂肪水果2-885-970-3蔬菜15-3050-850-5魚70-95少量5-30禽50-70少量30-50蛋513