第三节食品的生物特性

第三节食品的生物特性一、食品中的微生物食品常常与环境发生各种形式的接触，从而引发微生物的污染原料的生产、采购、加工、贮藏、运输、销售、烹调各类食品的水活度，营养成分和组织结构各具特点，各类食品中生长的微生物也不同各类食品在保藏过程中微生物的活动规律、引起腐败变质的现象也各有特点因此，了解食品中微生物的种类和活动规律对食品的安全保藏非常重要（一）食品中微生物的来源及特点来源：土壤，水，空气，生产流通环节相关的人员和器具，添加剂。污染类型：内源性，外源性。（二）微生物对食品安全性的影响影响食品安全性的因素：化学性危害、生物性危害、物理性危害生物性危害：主要是指生物（尤其是微生物）本身及其代谢过程、代谢产物（如毒素）等对食品原料、加工过程以及产品的污染，这种污染会对消费者的健康造成损害。食品中的微生物危害：细菌性危害，真菌性危害，病毒性危害。1.细菌性危害是指细菌及其毒素产生的生物性危害。食品被细菌特别是致病菌污染时，不仅会引起腐败变质，而更重要的是引起食物中毒。常见的引起食物中毒的细菌：沙门氏菌、副溶血性弧菌、葡萄球菌、变形杆菌、肉毒梭状芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、致病性大肠杆菌、志贺氏菌。2.真菌性危害食品中真菌性危害主要包括真菌及其毒素、有毒蘑菇及其对食品造成的危害真菌性危害不仅使食品霉变腐败，而且还造成粮食类及其副产物食物中毒霉菌性食物中毒的特点：没有传染性；其毒害受生物性因子支配，地方性、相对的季节性和波动性；耐高温，没有抗原性，不能引发机体产生抗毒素，也不能使机体产生其它感应物质。食品中的致病真菌：麦角菌，禾谷镰刀菌，黄曲霉，寄生曲霉，青霉。产毒特性产毒的真菌只限于少数的几种，并且产毒真菌也只有一部分菌株产毒，同一种产毒真菌存在产毒能力不同的菌株原因不清（是取决于菌株本身生物学的特点，还是取决于外界条件的不同或者两者兼有），同一产毒菌株的产毒能力还表现出可变性和易变性，产毒菌株经过累代培养，可以完全失去产毒能力而成为非产毒菌株，一定情况下，又可以出现产毒能力。产毒菌株所产生的真菌毒素，并不具有严格的专一性，一种菌种或菌株可以产生几种不同的毒索，而同一毒素也可以由几种真菌产生。常见的产毒霉菌主要有曲霉菌属、青霉属、镰刀菌属等3.病毒性危害病毒具有专性寄生性，虽然不能在食品中繁殖，但可在食品中残存较长时间，食品为病毒提供了很好的保存条件。被病毒污染的食品一旦被食用，病毒即可在体内繁殖，引起感染性病毒疾病。病毒对食品造成的污染事件时有发生，疯牛病和口蹄疫事件。易被病毒污染的食品主要有肉制品、乳制品、水产品、蔬菜和水果等。常见的病毒：甲肝病毒、诺瓦克病毒和类诺瓦克病毒等。（三）微生物与食品的安全保藏1.粮食中的微生物粮食中存在大量种类繁多的微生物，这些微生物的生长繁殖会造成粮食的霉变发热，重量减少，品质劣变，甚至带毒，造成极大的经济损失，并直接危害人体健康。特点：粮食中是微生物良好的天然培养基：丰富的碳水化合物、蛋白质、脂肪及无机盐等粮食中的微生物包括：病毒、细菌、放线菌、酵母和霉菌数量：细菌最多，其次是霉菌，放线菌和酵母菌很少危害：霉菌最重要新粮和陈粮中的微生物新收获的粮食：细菌占微生物区系的90％以上。以草生欧文氏菌、荧光假单胞杆菌最多，其次是黄杆菌和黄单胞杆菌陈粮：以芽孢杆菌和微球菌居多。虽然粮食中细菌的数量最多，但它对储粮的危害远不及霉菌。霉菌的危害大于细菌细菌需要游离水存在才能活动，只有在粮食霉变发热后期，才有游离水出现，这时有些嗜热菌才可以活动，使粮食继续发热达到70-75℃，在实际情况下，在发热远未达到这种严重状况之前粮食即被处理。另一方面，细菌不能进入完整的粮粒，它只能从粮食表面的自然孔或伤口侵入，所以细菌导致粮食发热的可能性很小。粮食中的真菌：田间真菌：以兼寄生菌为主。包括链格孢霉、蠕孢霉、枝孢霉、链孢霉、弯孢露、黑孢子菌等，链格抱霉最常见。储藏真菌：以腐生真菌为主。包括曲霉和青霉，危害最大的是曲霉，灰绿曲霉群、白曲霉和黄曲霉。真菌群的变化：通常在新粮入库时，田间真菌数量多，储藏真菌比较少；在常规储藏中，随着储藏时间的延长，真菌总数呈下降趋势。2.肉、蛋、乳中的微生物肉、蛋、乳是微生物良好的天然培养基。较多的蛋白质、脂肪、水和无机盐，维生素含量也很丰富，乳中还含有大量的乳糖，很适宜于微生物的生长繁殖，因此，了解微生物的种类和控制微生物的活动，对肉、蛋、乳的安全贮藏非常重要（1）肉中的微生物肉中的微生物：腐败微生物、病原微生物腐败微生物：细菌、霉菌、酵母菌。主要是细菌。常见的细菌：假单胞菌属、无色杆菌属、黄杆菌属、微球菌属、莫拉氏菌属、芽孢杆菌属等。主要病原微生物：沙门氏菌、炭疽杆菌、布鲁氏杆菌、结核杆菌、猪丹毒杆菌、李斯特杆菌和口蹄疫病毒等。沙门氏菌最为常见。肉中微生物的生长顺序早期的微生物：需氧性的假单胞菌、微球菌、芽孢杆菌等为主。它们先出现在肉的表面，经过繁殖后，肉即发生变质，并逐渐向肉内部发展，这时以兼性厌氧微生物为主要菌。枯草杆菌、粪链球菌、大肠杆菌、普通变形杆菌。当变质继续向深层发展，出现较多的厌氧微生物，主要为梭状芽孢杆菌。肉的腐败变质主要表现发粘；出现色斑；恶臭气味（因蛋白质水解，生成氨、硫化氢、吲哚、腐胺、尸胺）低温下的微生物低温：可以抑制中温性微生物和嗜热性微生物的生长繁殖，但仍可能有嗜冷微生物进行生命活动。1-3℃在肉中生长的微生物嗜冷微生物。细菌：假单胞菌属、无色杆菌属、产碱杆菌属等。霉菌：枝抱属、枝霉属、毛霉属等。嗜冷酵母菌：假丝酵母属、红酵母属、球拟酵母属。若冷冻肉温度在-5℃以上，仍有微生物生长的可能。-2℃以下一般不全出现腐败细菌的生长，病原菌也不能生长。能生长的是：少数耐低温和低水分活性的霉菌和酵母菌，特别是霉菌，其中多主枝抱、枝霉在冷藏条件下生长比较快。（2）乳中的微生物牛乳中的微生物主要类群，能分解利用乳糖和蛋白质。基本特征：乳糖发酵，蛋白质腐败，脂肪酸败。鲜牛乳中的微生物：细菌、霉菌和酵母菌。常见的细菌：链球菌属、乳杆菌属、假单胞菌属。病原菌：结核杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌。常见的霉菌：主要有多主枝抱、乳酪节卵孢等。酵母菌：脆壁酵母、红酵母、假丝酵母。鲜牛乳中的细菌链球菌属和乳杆菌属，是鲜牛乳中十分常见的两属乳酸菌，它们能对乳中的乳糖进行同型或异型发酵，产生乳酸，使牛乳变酸。芽孢杆菌、假单胞菌、变形杆菌，牛乳中常见的脓化细菌，它们能分解乳中的蛋白质，并产生腐败的臭气。假单胞菌，不仅能分解牛乳蛋白质，还能分解乳中的脂肪，牛乳中典型的脂肪分解菌。无色杆菌、黄杆菌、产碱杆菌，也能分解脂肪，也是牛乳中的脂肪分解菌。大肠杆菌：等分解乳糖而产生乳酸、醋酸，使鲜牛乳变酸并出现凝固，同时产生CO2和H2，使牛乳凝固具有多孔气泡，并使乳产生不愉快臭味。生鲜牛乳中微生物的活动规律贮藏初期酸度升高至pH4.5时当乳的酸度升高到pH3-3.5时贮藏初期细菌繁殖占绝对优势主要是乳链球菌、乳酸杆菌、大肠杆菌和一些蛋白质分解细菌等其中以链球菌生长繁殖特别旺盛使乳糖分解产生乳酸，乳液酸度不断升高同时还可观察到产气现象，这是大肠杆菌等产气菌引起的酸度升高抑制了其它腐败细菌的生命活动pH4.5时乳链球菌本身受到抑制，不再增值反而会逐渐减少这时已出现酸凝固乳酸杆菌可继续在产生凝块的乳中增殖并产生乳酸，使pH继续下降pH3-3.5时绝大多数微生物被抑制甚至死亡而酵母菌和霉菌可适应此高酸性环境而生长繁殖它们利用乳酸和其它一些有机酸，使乳的pH回升至接近中性之后，分解利用蛋白质和脂肪的假单胞菌、芽孢杆菌等增殖，消化凝乳块，并有腐败的臭味产生鲜牛乳中微生物活动曲线（3）蛋中的微生物主要是细菌和霉菌，酵母菌较少见常见的细菌假单胞菌属、变形杆菌属、产碱杆菌属、埃希氏菌属常见的霉菌枝孢属、青霉属、侧孢霉属最常见的病原微生物沙门氏菌：如鸡沙门氏菌、鸭沙门氏菌与食物中毒有关的病原菌金黄色葡萄球菌、变形杆菌鲜蛋在贮藏过程中的变质散黄蛋细菌侵入鸡蛋后，先将系带分解断裂，使蛋黄不能固定而发生移位其后蛋黄膜被分解，蛋黄散乱，与蛋清逐渐混合在一起，这种蛋称为散黄蛋是变质的初期现象散黄蛋进一步被细菌分解产生硫化氛、氨、吲哚、粪臭素、硫醇等分解产物，出现恶臭气味蛋清呈现不同颜色蛋清呈现不同的颜色假单胞菌可引起黑色、绿色、粉红色等腐败产碱杆菌、变形杆菌、埃希氏杆菌等使蛋清呈现黑色沙雷氏菌产生红色腐败不动杆菌引起无色腐败酸败蛋有时蛋清变质不产生硫化氢等恶臭气味而产生酸臭蛋液变稠而成浆状或有凝块出现这是微生物分解糖或脂肪而形成的腐败现象霉菌对蛋的影响粘壳蛋霉菌进入蛋内，一般在蛋壳内壁和蛋白膜上生长繁殖，形成大小不同的深色斑点斑点处有蛋液粘着不同霉菌产生的斑点不同青霉产生蓝绿斑，枝孢霉产生黑斑在环境湿度比较大的情况下，有利于霉菌的蔓延生长，造成整个蛋内外生霉3.水果和蔬菜中的微生物水果和蔬菜的构成水分、碳水化合物、蛋白质、脂肪、灰分其主要成分是碳水化合物和水特别是水的含量比较高适宜于微生物的生长繁殖容易出现微生物引起的腐烂变质水果和蔬菜中常见的微生物由于生态条件的不同，世界各地区的水果和蔬菜的微生物类群有明显的区别意大利、英国和德国，贮藏期间苹果的最主要病害菌是白盘长孢美国：扩展青霉果蔬贮藏期间微生物类群也可能发生变化柑橘类在贮藏初期青霉造成的损失最大较长时间的贮藏盘长抱霉、刺盘袍4.罐头中的微生物罐头食品按pH分类低酸性pH5.0以上中酸性pH4.5-5.0酸性pH3.7-4.5高酸性pH3.7以下低酸性和中酸性主要是细菌酵母菌和霉菌则不常见细菌嗜热性细菌、中温性厌氧细菌、形成芽孢的需氧细菌、不产芽孢的细菌酸性和中酸性产生芽孢的细菌凝结芽孢杆菌、丁酸梭菌不产生芽孢的细菌乳杆菌、明串珠菌罐头中的细菌嗜热性细菌主要有平酸菌、TA菌（即不产生硫化氢的嗜热厌氧菌）和硫化物细菌罐头的平酸腐败一种产酸不产气引起平酸腐败的细菌统称为平酸菌中温性厌氧细菌肉毒梭菌、双酶梭菌、腐化细菌、丁酸梭菌、巴氏芽袍梭菌二、食品中的酶（一）食品中酶的基本特性所有的生物体中都含有种类繁多的酶食品的主要原料生物来源的材料食品原料自然含有数以百计不同种的酶内源性酶将食品中所含有的酶类这些酶是食品原料在宰杀或采摘后成熟或变质的主要因素之一即使在原料被收获后这些酶仍然起着作用，对食品的质量和贮藏性具有重要影响（二）食品中的主要酶类氧化酶类、脂酶、果胶酶、蛋白酶、淀粉酶1.氧化酶类（1）多酚氧化酶（2）脂氧合酶（3）其它氧化酶类（1）多酚氧化酶又被称为酪氨酸酶、多酚酶、酚酶等存在广泛存在于植物、动物物和一些微生物中特点以Cu为辅基，以氧为受氢体发生褐变反应底物是食品中的一些酚类、黄酮类和单宁物质多酚氧化酶催化底物形成醌类化合物，醌类化合物进一步氧化和聚合形成黑色素实例莲藕、马铃薯、香蕉、苹果等，剥皮或切分后出现褐色或黑色是由于果蔬中含有的单宁物质，在多酚氧化酶的作用下发生氧化变色的结果茶叶、可可豆等饮料的色泽形成某些粮食在加工中的变色甘薯粉、荞麦面蒸煮变黑，糯米粉蒸煮变红（2）脂氧合酶存在脂氧合酶存在于各种植物中，在豆类中具有较高的活力，尤其以大豆的活力为最高特性催化含顺，顺-1，4-戊二烯的不饱和脂肪酸及其酯产生的自由基，然后产生氢过氧化物氢过氧化物进一步分解，产生醛和其它不良口味的化合物食品变质主要表现破坏亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸等必需脂肪酸产生游离基损害某些维生素和蛋白质等成分在低温下仍有活力，未漂烫的冷冻青豆、蚕豆等长时间冻藏仍会产生异味，造成色素的损失益处促进面粉的漂白脂氧合酶能催化胡萝卜素的氧化，使其变为无色面筋的形成在制作面团过程中促进二硫键的形成（3）其它氧化酶类过氧化物酶、抗坏血酸氧化酶会引起食品颜色和风味的变化及营养成分的损失在香蕉、胡萝卜和莴苣广泛分布着抗坏血酸氧化酶它与维生素C的减少有很大关系过氧化物酶广泛地存在于