熱加工食品微生物學

1、熱加工罐頭食品微生物學熱加工罐頭食品微生物學中國檢驗檢疫科學研究院中國檢驗檢疫科學研究院綜合檢測中心綜合檢測中心微生物學是關(guān)于那些只能借助顯微鏡才能看見的微小生物形態(tài)的學科。這些觀察到的微小生物形態(tài)曾經(jīng)有好幾個提法，如germs、micobes、bacteria、microorganisms。列文虎克17世紀初顯微鏡的發(fā)明者，第一個觀察到這些微小生物形態(tài)的人稱之為“微小動物”。微生物學涉及多個學科領(lǐng)域，如醫(yī)學、農(nóng)業(yè)、工業(yè)和食品保藏。它常被提及為醫(yī)藥微生物學、乳品微生物學、農(nóng)業(yè)微生物學、工業(yè)微生物學或食品微生物學。1.引言引言1810年，熱力殺菌或罐藏食品的歷史始于Nicholas Appert

2、，一位法國糖果制造商，他把食物放進玻璃瓶或玻璃罐，以軟木塞密封，放進沸水里加熱。50年后，路易巴斯德指出某些微生物能引起發(fā)酵和腐敗。他進行了食品保藏實驗，術(shù)語“巴氏滅菌巴氏滅菌”就來源于他的名字。食品微生物的研究1895年開始于馬薩諸塞州技術(shù)學院，最終結(jié)論是罐頭食品表面上的神秘腐敗是由于沒有充分加熱殺滅微生物而引起的。3.食品微生物學食品微生物學4.微生物生長和特征微生物生長和特征發(fā)現(xiàn)和認知的微生物中的一部分起到有益作用。沒有微生物，我們將無法享受到一些可口的食物，比如面包、乳酪、葡萄酒、啤酒、泡菜和其它發(fā)酵食品。需要利用這些微生物制造出工業(yè)和醫(yī)藥有用的產(chǎn)物，比如酶、抗生素、甘油和其它醇類。當

3、然有一些微生物能夠分解有機物使其返回土壤形成的基本元素。5.微生物的應(yīng)用微生物的應(yīng)用霉菌霉菌是絲狀真菌的俗稱，意即“發(fā)霉的真菌”，它們往往能形成分枝繁茂的菌絲體，但又不象蘑菇那樣產(chǎn)生大型的子實體。在潮濕溫暖的地方，很多物品上長出一些肉眼可見的絨毛狀、絮狀或蛛網(wǎng)狀的菌落，那就是霉菌。霉菌表現(xiàn)出一些高等植物的特征。它們由多細胞管狀菌絲組成。霉菌呈分枝狀，通過子實體繁殖，稱為孢子，孢子產(chǎn)生于氣生結(jié)構(gòu)。霉菌具有很強的耐酸能力。他們可以在用于抑制肉毒梭桿菌生長的酸性條件的食品中生長。密封的和經(jīng)過殺菌的罐藏食品很少發(fā)生霉菌腐敗，但不是不可能。大部分霉菌不耐熱，很難在低酸罐頭食品的熱力殺菌過程中存活。所以，

4、它們只有在熱力殺菌不足或后加工污染時存在。6.1食品加工中的重要微生物食品加工中的重要微生物-霉菌霉菌酵母菌酵母菌是單細胞微小活體，通常是卵圓形。它們比霉菌小，但比細菌大。它們的最大約1/2000英寸。酵母菌主要通過芽殖進行繁殖。母細胞上長出一個小芽，小芽逐漸長大形成另一個酵母菌細胞。在特定細胞內(nèi)很少種類能形成孢子；而后這些孢子會張大成為新的酵母菌細胞。酵母菌廣泛的存在于自然界中，特別是含糖和酸的液體食品。和霉菌一樣，酵母菌抗冷能力比耐熱力強。和細菌孢子比起來，酵母菌的耐熱能力很小。大部分酵母菌在加熱到170F(77)是就會被破壞。罐頭食品里存在酵母菌可能會引起腐敗，但如果發(fā)生，應(yīng)當懷疑是熱殺

5、菌不足或泄漏。6.2食品加工中的重要微生物食品加工中的重要微生物-酵母菌酵母菌大部分細菌本身是無害的，但是他們會分泌使食品變壞的酶，在一些案例中，微生物會產(chǎn)生有毒物質(zhì)。細菌是很小的單細胞活體，只有通過借助顯微鏡才能觀察到它們的個體。通過顯微鏡觀察，細菌表現(xiàn)出一些形態(tài)或形式。細菌的基本形態(tài)有三種：球狀球狀、桿狀桿狀和螺旋狀螺旋狀，分別被稱為球菌、桿菌和螺旋菌。6.3細菌細菌細菌通過細胞分裂進行繁殖，微生物學稱之為裂殖。當一個細菌細胞準備分裂時，細胞體逐漸增大直到變?yōu)樵w積的兩倍。6.4細菌細菌細胞的繁殖細胞的繁殖 指數(shù)增長指數(shù)增長 在牛奶中，產(chǎn)單核細胞李斯特菌37條件下，繁殖代時為18min 1

6、細胞20代18min/代=6小時 1 2 4 8 16 .6.4細菌細菌細胞的繁殖細胞的繁殖6.4細菌細菌細胞的繁殖細胞的繁殖根據(jù)細菌是否能形成孢子可以將其分為兩種。所有圓形細菌或球菌，和許多桿形菌不能形成孢子，被稱為非孢子型菌。有些桿形菌能產(chǎn)生孢子。孢子是這些生物體正常生長周期中的休眠階段。它們能廣泛的存活在不利的環(huán)境中。6.5孢子菌和非孢子菌孢子菌和非孢子菌細菌孢子對熱、冷和化學制劑都有很強的耐受力。一些細菌孢子能在212F( 100)的沸水中存活約16個小時。處于生長狀態(tài)的相同機體和非孢子型菌將無法在沸水中存活。細菌孢子在用于食品加工車間衛(wèi)生消毒的溶液中能存活約3個小時。非孢子型菌則很容

7、易就被這些衛(wèi)生消毒溶液所破壞。6.6孢子對環(huán)境的耐受力孢子對環(huán)境的耐受力食品致病菌和孢子普遍來源于獲得食品的土壤和水。6.7食品致病菌的來源食品致病菌的來源影響微生物生長的因素：營養(yǎng)水分氧氣pH值溫度7影響細菌繁殖的條件影響細菌繁殖的條件水分活度對微生物生長的影響：0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 沒有地球生命形式存在 腐敗 具有潛在危害的食品7.2必要的水分必要的水分大多數(shù)細菌嗜鹽細菌大多數(shù)霉菌葡萄球菌肉毒梭狀芽孢桿菌嗜高滲壓酵母/霉菌溫度對微生物生長的影響：7.4溫度溫度60 F, 15.640 F, 4.599 F, 37120F, 49

8、140 F, 60病原菌迅速繁殖病原菌存活并生長大部分細菌在罐頭食品中生長的時候會產(chǎn)生氣體。熱力殺菌食品的腐敗大部分在容器的一面或兩面會出現(xiàn)有明顯的膨脹指示。這些暗示著食品有可能已經(jīng)受到氣體形式的細菌的腐敗破壞。如果產(chǎn)品被分解和呈糊狀，或者常規(guī)清澈的鹽水或糖漿出現(xiàn)渾濁，也應(yīng)當懷疑是腐敗。在罐子里，有的時候會在底部或在一些食品表面出現(xiàn)白色沉淀物。這些不僅僅是腐敗的象征，也是從一些食品沉淀下來的淀粉。8.1細菌性腐敗現(xiàn)象細菌性腐敗現(xiàn)象熱力殺菌產(chǎn)品的細菌分解變質(zhì)可能由以下四種原因產(chǎn)生： 1初期腐敗殺菌前細菌的生長 2殺菌后污染漏泄 3熱殺菌不充分 4殺菌后食品中嗜熱菌的生長8.1細菌性腐敗現(xiàn)象細菌性

9、腐敗現(xiàn)象熱加工食品有時候在密封和殺菌前滯留太長時間。這類加工延遲可能導致食品中細菌生長并引發(fā)殺菌前的初期腐敗。腐敗程度取決于延遲加工的時間和溫度條件。真空不足可能導致殺菌過程中容器內(nèi)壓過大，從而破壞密封，增加漏瀉腐敗的潛在可能。某些容器可能已經(jīng)變形或裂開而不能使用。必須采取措施以避免殺菌前的產(chǎn)品滯留。8.2殺菌前的初期腐敗殺菌前的初期腐敗漏泄腐敗或殺菌后微生物污染通常直接表現(xiàn)為容器膨脹。漏泄通常是由于密封不當、容器損壞或帶有大量微生物的冷卻水污染引起的。8.3殺菌殺菌后后的的污染污染殺菌過程不充分存在很多原因，包括但不僅限以下：1）假設(shè)裝在特殊尺寸罐或其等同物中的特殊產(chǎn)品的熱力殺菌工藝規(guī)程中設(shè)

10、定的時間和溫度失效或建立的不合理2）假設(shè)因為一些設(shè)備或人員的失誤而導致熱力殺菌工藝規(guī)程不能合理的運用。8.4熱力殺菌不充分熱力殺菌不充分孢子型微生物在越高的溫度下生長，其孢子的耐熱性就越強。嗜熱菌的孢子有很強的耐熱能力，設(shè)計用來殺死嗜溫菌的殺菌工藝可能無法殺死嗜熱菌，除非產(chǎn)品完全冷卻以及被保存在低于嗜熱菌生長的溫度以下。如果生長溫度適宜，嗜熱菌也能生長在與食品接觸的設(shè)備表面。所以，產(chǎn)品通常應(yīng)該被保存在170F (77)或之上的環(huán)境中，或者是在防止嗜熱菌生長的室溫下。在殺菌過程后應(yīng)該加倍小心將產(chǎn)品迅速冷卻到105105F (41)F (41)，并保存在9595F (35)F (35)的環(huán)境下。8

11、.5嗜熱菌引起的腐敗嗜熱菌引起的腐敗肉毒梭狀桿菌與家用和商業(yè)使用的罐頭有很大關(guān)系，因為：1）當它生長時能產(chǎn)生致命的毒素或有毒物質(zhì)，2）它幾乎能從世界上任何地方的土壤或水中分離出來。9食物中毒食物中毒pH值對微生物生長的影響： 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 有潛在危害的食物有潛在危害的食物9.1 pH值對微生物生長的影響值對微生物生長的影響9.1pH對微生物生長的影響對微生物生長的影響FDA 21 CFR Part 113法規(guī)規(guī)定，水分活度大于0.85及PH值大于4.6的罐頭食品被認為是“低酸性食品”，它的最低熱力殺菌必須通過獨立的操作工形成文件。如果把降

12、低水分活度作為殺菌的輔助過程，則必須規(guī)定最大水分活度。大部分食品的水分活度在0.95以上，高于這個值大部分細菌、酵母菌和霉菌都能生長。肉毒梭桿菌孢子的生長通常在水分活度0.93或以下時受到抑制。這些微生物的研究表明，精確的水分活度0.93加上巴氏滅菌法將達到商業(yè)無菌。如果水分活度加巴氏滅菌法被用來控制商業(yè)無菌，必須獲得數(shù)據(jù)和保持記錄來說明商業(yè)無菌的殺菌過程。終產(chǎn)品的樣品進行有規(guī)律的檢查確認對確保達到合適的水分活度是有必要的。10由水分活度來控制微生物生長由水分活度來控制微生物生長水分活度對微生物生長的影響：0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 沒有

13、地球生命形式存在 腐敗 具有潛在危害的食品10 水分活度水分活度大多數(shù)細菌嗜鹽細菌大多數(shù)霉菌葡萄球菌肉毒梭狀芽孢桿菌嗜高滲壓酵母/霉菌1食品成分和罐頭內(nèi)壁金屬發(fā)生化學反應(yīng)會產(chǎn)生氫氣。2食品中的酸和金屬罐表面發(fā)生化學反應(yīng)會進一步引起穿孔。3另一種引起產(chǎn)品膨脹或明顯腐敗的是由于罐內(nèi)填充物過滿。4非真空或低真空密閉罐頭也會引起明顯腐敗。11 非細菌性食品腐敗非細菌性食品腐敗1.有益的微生物對人類生活起到許多有價值的作用。只有一小部分可能導致疾病、死亡和或食品腐敗的微生物是有害的。罐頭食品中很重要的微生物有霉菌、酵母菌和細菌。A細菌是和未加工食品以及罐頭食品腐敗聯(lián)系最密切的菌。B細菌是最小的生物活體，

14、在適宜的條件下，通過每20到30分鐘細胞直接分裂進行繁殖。C一些細菌能形成孢子，這允許其在非繁殖休眠階段存活在不利的條件下。D肉毒梭桿菌是一種在其生長期間能產(chǎn)生致命有毒物質(zhì)的孢子型菌。E土壤是孢子的最根本的來源，孢子被假定存在于所有未經(jīng)加工的食品中。F通過加熱和化學制劑能高效抑制和殺死一些孢子。肉毒梭桿菌就是其中之一。12 總結(jié)總結(jié)2在與氧氣、溫度、酸度和化學耐受性有關(guān)的條件下，細菌必要的養(yǎng)分和生長特征是不同的。A.當一些細菌（厭氧菌）在缺氧的條件下生長的同時一些細菌（需氧菌）需要氧氣。另一些細菌（兼性厭氧菌）既能在有氧也能在缺氧的情況下生長，嗜熱菌就是厭氧菌。B嗜熱菌的孢子很耐熱，能在設(shè)計用

15、來殺死肉毒梭桿菌的殺菌過程中，以及那些如果沒有被冷卻和按照推薦規(guī)程儲存的可能引起腐敗的罐藏食品中存活。C一些細菌是耐酸菌，但酸化食品能阻止或減緩其它細菌的生長。DPH值高于4.6的食品被分類為低酸食品，那些PH等于或低于4.6的食品是高酸食品。EPH值越低，越不需要嚴格的殺菌過程。F天然的低酸食品被酸化到最大PH值4.6或更低可以不要求加壓殺菌，但是PH必須根據(jù)FDA (21CFR 114)或USDA法規(guī)進行控制。12 總結(jié)總結(jié)3微生物腐敗是罐藏食品中由于反常條件引起的發(fā)生頻率最高，有時最嚴重的腐敗。微生物腐敗可能由于以下原因引起：A殺菌前的初期腐敗在殺菌前密閉罐頭的保存時間過長。B殺菌后污染

16、在罐頭水冷卻或后加工處理時通過微生物漏泄污染。C罐頭熱殺菌不充分熱力殺菌時，對罐頭中溫度最低的點的加熱沒有給予足夠時間以殺死細菌。D嗜熱菌腐敗罐頭冷卻的不充分和或在常溫以上保存。12 總結(jié)總結(jié)4罐頭食品中微生物腐敗的跡象是：A罐頭的反常形態(tài)脹罐、標簽潮濕或有其它污跡。B產(chǎn)品的反常形態(tài)和反常氣味。C產(chǎn)品呈塊狀或褪色。D液體部分出現(xiàn)渾濁或其它反常特征。12 總結(jié)總結(jié)5允許或阻止肉毒梭桿菌生長的條件已經(jīng)被高度關(guān)注。這些孢子型桿狀微生物描述如下：A厭氧型菌，其生長和密閉的罐頭有關(guān)。B它的最適生長溫度在80F (27)和100F (38)之間，在海洋環(huán)境下發(fā)現(xiàn)的E型肉毒梭桿菌能在40F(4)的溫度下存活。C一些產(chǎn)生孢子的類型具有一定的耐熱性，它的破壞成為每個低酸罐頭食品殺菌發(fā)展