微生物對果蔬質(zhì)量的影響

微生物對果蔬質(zhì)量的影響

新鮮水果和新鮮食物是消費者立即食用和食用的新食品。在我國,鮮切果蔬作為一種新型食品工業(yè)產(chǎn)品正在國內(nèi)興起,處于起步階段,由于鮮切果蔬具有自然、新鮮、衛(wèi)生、方便,尤其是安全和環(huán)保等特點,加之現(xiàn)代生活節(jié)奏和休閑消費的快速發(fā)展,鮮切果蔬正日益受到廣泛的關(guān)注。但是,鮮切果蔬屬于低酸性食品,具有較高的含水量,再加上較大的切割表面,極易招致病原微生物的侵染,危害人類健康。鮮切果蔬產(chǎn)品易感染的食源性病原菌包括:大腸桿菌O157:H7(E.coli)、李斯特菌(Listeria)、沙門氏菌(Salmonella)、志賀氏桿菌屬(Shigellaspp.)以及假單菌(Pseudomonadaceae)。據(jù)報道,在北美和歐洲曾多次因沙門氏菌、大腸桿菌等致病菌感染而引發(fā)中毒事件,嚴重地危害了人們的身體健康和生命。本文將就鮮活農(nóng)產(chǎn)品—鮮切果蔬相關(guān)食源性病原菌種類、污染源、感染率、生長特點、影響因素以及生物控制等研究進展作一概述。1菌株和潛在的危害病原菌在多種鮮切果蔬中分離到了很多病原菌,但是,不是所有病原菌都與食源性疾病的爆發(fā)有關(guān)。事實上任何一種病原菌都具有潛在的致病性,但是只有少數(shù)幾種與鮮切產(chǎn)品有關(guān)。可引起致病的病原菌有:李斯特菌(Listeria)、大腸桿菌O157:H7(E.coli)、沙門氏菌(Salmonella)、志賀氏桿菌屬(Shigellaspp.)和金黃色葡萄球菌(Staphyloccocusaureus);潛在的危害病原菌有:彎曲桿菌屬(Campylobacterspp.)、蠟樣芽孢桿菌(Bacilluscereus)、腸結(jié)腸耶氏桿菌(Yersiniaenterocolitica)、非蛋白肉毒桿菌(Cl.botulinum)B、E、F類型。此外,鮮切果蔬的病原微生物還有病毒以及寄生蟲。1.1令人擔(dān)憂的致病性微生物種類1.1.1鮮切藍莓李菌的感染單增李斯特菌是食源性病原菌之一,有時會造成大規(guī)模的感染。生菜以及其他的未加工蔬菜是李斯特菌的潛在載體。1989~1999年,對意大利和加拿大的生菜、芹菜、蘿卜和番茄樣品進行調(diào)查,沒有發(fā)現(xiàn)李斯特菌。2005~2006年對西班牙的236個鮮切蔬菜樣品檢測,其中2個樣品感染了李斯特菌,而在21個鮮切水果樣品中沒有發(fā)現(xiàn)李斯特菌。研究者推斷:新鮮果蔬感染李斯特菌的概率將會是0%~44%。由于李斯特菌在自然環(huán)境下能夠廣泛傳播,所以它是與鮮切果蔬相關(guān)的重要人類病原菌。2011年9月在美國爆發(fā)的哈密瓜李斯特菌中毒事件已導(dǎo)致全美16人死亡,另外還有72人生病,疫情發(fā)生在18個州,成為過去十年里殺傷力最強的食物中毒事件。李斯特菌的最低生長溫度為0℃,最低pH為4.5~5。高氧氣調(diào)和低氧氣調(diào)包裝都能降低鮮切甘藍李斯特菌的數(shù)量,但高氧氣調(diào)效果更好,真空包裝不能減少鮮切甘藍李斯特菌的數(shù)量。另有報道已經(jīng)證明胡蘿卜的結(jié)構(gòu)對于抗李斯特菌有重要作用。1.1.2大腸桿菌o157:h7在鮮切蘋果上的生長大腸桿菌是一種致病性的并且低劑量就可感染的病源微生物。生的和半熟的?？苿游锸谴竽c桿菌O157:H7的主要食物來源,但是由水果、蔬菜和水的污染而引起的大腸桿菌O157:H7的感染已迅速增加。大腸桿菌O157:H7曾經(jīng)在豆芽菜和蔬菜沙拉中被分離出來。大腸桿菌O157:H7的生存和生長模式取決于蔬菜的類型、包裝條件、貯藏溫度以及菌株的類型。大腸桿菌O157:H7能在室溫下儲藏兩天后的處于萌芽期的苜宿芽上生長繁殖。不同品種的蘋果在24℃的溫度下儲藏6d后,大腸桿菌O157:H7能夠以指數(shù)的形式在蘋果切割表面進行繁殖。生菜在5℃的溫度下儲藏18d,大腸桿菌O157:H7的數(shù)量下降大約1個數(shù)量級,但是在15℃時會增加大約3個數(shù)量級。在12~21℃的溫度下,大腸桿菌O157:H7能夠在切碎的生菜、胡蘿卜以及黃瓜切片上繁殖,當溫度為25℃時,能夠在瓜塊上繁殖。5℃時,大腸桿菌O157:H7能夠在瓜塊上生存34h,但在切碎的生菜、胡蘿卜以及切成片的黃瓜上能夠生存14d。大腸桿菌O157:H7既能在較高的溫度下生長,也能在較低的溫度下生存,而且它的感染劑量較低,因此即使它少量的存在于農(nóng)產(chǎn)品上,也會嚴重威脅公眾的健康。2011年,德國爆發(fā)“毒黃瓜”事件,其黃瓜由于受出血性大腸桿菌的感染已導(dǎo)致14人死亡,引起了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。與普通包裝相比,氣調(diào)包裝能夠有效的延長鮮切生菜的貨架期,但是貯藏后期大腸桿菌O157:H7的數(shù)量依舊明顯增加。研究人員發(fā)現(xiàn)雖然大腸桿菌O157:H7能夠在鮮切蘋果上生存,但是當采用較高的二氧化碳濃度對鮮切蘋果進行氣調(diào)包裝時,不論在什么溫度下都會抑制它的生長。鮮切產(chǎn)品上大腸桿菌O157:H7的生長除了受內(nèi)在、外在的參數(shù)的影響,加工的程度也會影響它的生長,比如切割的程度以及切割的方式。1.1.3沙門氏菌感染沙門氏菌是一種危害較大的病源微生物。2006年,在美國,由于菠菜感染沙門氏菌共造成205人感染,3人死亡。2008年夏天,美國的西紅柿-芫荽葉-辣椒的混合沙拉爆發(fā)了沙門氏菌感染。在西班牙,從超市隨機取樣,鮮切蔬菜樣品被沙門氏菌屬感染的概率為4%。當溫度低于15℃時沙門氏菌增長大幅降低,當?shù)陀?℃時生長受到抑制。研究人員發(fā)現(xiàn)切碎的生菜上接種沙門氏菌,在4℃下沙門氏菌的數(shù)量減少,在20℃下數(shù)量會增加。已經(jīng)證實,沙門氏菌在番茄和瓜類的表面會出現(xiàn),當切割時擴散到組織可能會造成嚴重危害。沙門氏菌屬能夠在較低的pH3.99~4.37下生長,所以對于嗜溫微生物,抑制副產(chǎn)物產(chǎn)生的最好方法就是低溫冷藏。1.1.4色拉和蔬菜蔬菜、蔬菜上的生存狀況志賀氏桿菌是嗜溫的病原菌,當鮮切果蔬的溫度高于10℃時,它們大部分開始生長。志賀氏桿菌的最低生長溫度為6℃。水果的pH較低,限制了它們的生長(西瓜除外)。當志賀氏桿菌屬被接種到各種色拉和蔬菜(胡蘿卜、卷心菜、水蘿卜、西蘭花、花椰菜、生菜和芹菜)上(蔬菜的pH比水果高),無論是22℃的高溫還是5℃的低溫,它們都能生存數(shù)天。福氏志賀菌在卷心菜和胡蘿卜沙拉以及番茄沙拉中能夠在4℃下生存至少11d。實驗證明福氏志賀菌和宋內(nèi)志賀菌能夠在12℃的條件下在鮮切卷心菜以及切碎的胡蘿卜中繁殖,但是由于切碎的甜椒pH較低,同樣溫度下兩種菌群不能在其上進行繁殖。菌群的生長、生存、死亡與空氣的狀況無關(guān),無論是在較低的氧氣下還是在較低的二氧化碳條件下,都是沒有區(qū)別的。研究人員發(fā)現(xiàn)2ppm的臭氧水處理鮮切生菜的志賀氏菌數(shù)減少了0.9lg單位。1.1.5其他排汗微生物金黃色葡萄球菌(Staphyloccocusaureus)是人類的一種重要病原菌,隸屬于葡萄球菌屬(Staphylococcus),有“嗜肉菌”的別稱,它是一種兼性厭氧的革蘭氏陽性球菌,廣泛分布于自然界,可引起許多嚴重感染:從較輕的皮膚感染到肺炎到敗血病等嚴重的疾病。在世界的不同地區(qū),特別是在東南亞的一些國家,新鮮產(chǎn)品和即食食品中都發(fā)現(xiàn)了金黃色葡萄球菌。食品上金黃色葡萄球菌來源于被金葡菌感染的人和動物,如食品加工人員、炊事員或銷售人員帶菌,造成食品污染;鮮切果蔬原料在加工前本身帶菌,或在加工過程中受到了污染,產(chǎn)生了腸毒素,引起食物中毒;鮮切果蔬制品包裝不嚴,運輸過程中受到污染。2006~2008年期間,Young-HoSeo等檢測了345種韓國的鮮切蔬菜和芽菜樣品,發(fā)現(xiàn)11.6%的樣品被感染上了金黃色葡萄球菌。1.2新鮮水果的潛在生物1.2.1彎曲桿菌在蔬菜中的生長特性彎曲桿菌是世界常見的引起腸胃炎的細菌,感染彎曲桿菌除了傳統(tǒng)的危險因素:如家禽肉類的食用以及和動物接觸,還有潛在的危險因素:如未加工蔬菜(番茄、黃瓜)的消費以及瓶裝水的使用。在越南,對零售店里新鮮產(chǎn)品的檢測中沒有發(fā)現(xiàn)彎曲菌屬,并且在進口的生菜樣品、精致色拉和蔬菜中也沒有分離到彎曲菌屬。但是,在非常受歡迎的馬來西亞色拉中檢測到彎曲菌屬,檢測的色拉既有來自零售市場的,也有來自超市的。對于戶外農(nóng)場銷售的蔬菜,其中3.3%的菠菜、3.1%的生菜、2.7%的蘿卜、2.5%的綠色洋蔥、2.4%的歐芹以及1.6%的番茄上發(fā)現(xiàn)耐熱彎曲桿菌屬。在加拿大超市里賣的樣品中,彎曲桿菌屬都顯陰性。產(chǎn)品上彎曲桿菌的存在有以下幾點原因:超市或食堂的停留和包裝階段的交叉感染、差的衛(wèi)生條件、與天然肥料的接觸而污染、水源污染等。盡管彎曲桿菌屬的生長條件苛刻,但是仍然能夠在營養(yǎng)受限以及低溫的條件下生存,再加上低的感染劑量以及微需氧量,所以在冷藏食品中仍然存在潛在的感染危險。此外,氣調(diào)包裝下的即食蔬菜保持有相對較高的濕度、低溫以及相對較低的氧氣量。在低氧氣濃度下彎曲桿菌的生存時間最長,氣調(diào)包裝會延長病原菌的生存期。雖然來自動物的食品(牛奶、雞蛋、肉)上彎曲桿菌的生存特點已被廣泛研究,但是新鮮產(chǎn)品上彎曲桿菌的生存特點還知之較少。在7℃時,彎曲桿菌的平均死亡率為每天0.41~1.02個數(shù)量級,根據(jù)產(chǎn)品的類型不同而不同。在21℃時相應(yīng)的死亡率為每天1.52~8.74個數(shù)量級。彎曲桿菌在草莓上的死亡率遠遠高于其他產(chǎn)品,可能是由于與其他的檢測產(chǎn)品相比,草莓的pH較低。在這些結(jié)果的基礎(chǔ)上,科學(xué)家指出,包括草莓在內(nèi)的新鮮農(nóng)產(chǎn)品被污染后,空腸彎曲桿菌可能會生存較長時間,對消費者造成威脅。1.2.2水解蛋白的毒素類型早期的氣調(diào)包裝蔬菜,關(guān)注的主要是厭氧菌,尤其是能水解蛋白的肉毒桿菌,它能夠產(chǎn)生一種致命的具有熱不穩(wěn)定性的毒素,不過在10℃下不能生長。不能水解蛋白的B、E、F類型能夠在3.3℃的低溫下生長并且產(chǎn)生毒素。需氧的致腐微生物會使食物的氧化還原反應(yīng)迅速降低,氧化還原反應(yīng)的降低將有利于肉毒桿菌的生長,針對這種情況,FDA推薦使用穿孔的包裝薄膜包裝呼吸率較高的蘑菇,從而抑制肉毒桿菌的生長。1.2.3細菌和蔬菜的生存狀況病毒是潛在的危害鮮切果蔬的另一個微生物群體。食源性病毒可以通過它們引起的疾病來進行分類,比如:引起腸胃炎的諾羅病毒,引起肝炎的甲肝病毒。腸溶性病毒感染劑量低,數(shù)量多,通常生存在糞便中。腸溶性病毒寄生在細胞內(nèi),因此,食源性病毒不像細菌病原體,它不能在食物上生長。但是,已有報道表明,病毒能夠在水果、蔬菜和土壤中生存。科學(xué)家分別研究了4℃和常溫下病毒在生菜、蘿卜和胡蘿卜上的生存狀況。在4℃下,病毒能夠生存25~30d,在室溫下能夠生存5~25d,并且在生菜上生存的時間最長。在草莓上的小兒麻痹病毒,儲藏2周后沒有減少;4℃下,生菜、甘藍和胡蘿卜儲藏7d后,只有少于1個數(shù)量級的MS2大腸桿菌噬菌體減少。類似的,儲藏9d后在生菜上的甲型肝炎病毒也沒有減少。即使在低溫(3~10℃)下,病毒的生命期也很長,其中周期最短的是小兒麻痹病毒和柯薩奇病毒,它們至少能夠生存90d,這樣將會給病毒足夠長的時間感染短季節(jié)性蔬菜。在采收前期、采收時、采收后都有可能感染病毒,采收前應(yīng)用的被糞便污染的污水或灌溉水,會使新鮮蔬菜感染腸溶性病毒。機械收割對于某些農(nóng)產(chǎn)品是不適用的,比如:樹莓或草莓。易腐的漿果類需要手工采摘,如果手工采摘沒有注意好衛(wèi)生也會增加額外的感染風(fēng)險。1.2.4對原生動物寄生蟲的影響食品生產(chǎn)工業(yè)關(guān)注的主要寄生性原生動物是賈地蟲、隱孢子蟲以及環(huán)孢子蟲。污染的來源包括污水、地表水或者被污染的灌溉水。除了水污染,食物管理者在采摘和處理新鮮產(chǎn)品的過程,也是感染原生動物寄生蟲的重要途徑。雖然寄生蟲的問題越來越受重視,但是在發(fā)達國家還是很少受到關(guān)注。調(diào)查結(jié)果顯示,1999年8月到2001年1月期間,在挪威的幾種蔬菜上存在隱孢子蟲或賈地蟲,綠豆芽是受污染最嚴重的產(chǎn)品,另外生菜、蒔蘿、蘿卜和草莓也發(fā)現(xiàn)被感染。接種在卷心萵苣上的隱形孢子蟲卵囊在4℃下儲藏3d后90%會失活,然而在22℃下儲藏3d后100%會失活,另外,在有織紋的葉子上要比在光滑的葉子上生存時間長。2化學(xué)防腐的應(yīng)用鮮切果蔬的性質(zhì)使得傳統(tǒng)加工方法不能得以利用,如蒸煮/加熱是不能利用的,并且消費者要求我們的產(chǎn)品不能含有化學(xué)防腐劑,所以,生物防治是控制鮮切產(chǎn)品上病原菌生長的有利方法。應(yīng)用生物防治主要包括:應(yīng)用拮抗微生物控制腐敗菌或病原菌的生長;應(yīng)用天然抗菌化合物控制微生物的生長;利用天然植物防御減少微生物的侵襲,誘導(dǎo)抗性。另外,假單胞菌屬(Pseudomonasspp.)已用作采后拮抗劑。2.1微生物及其應(yīng)用蔬菜上固有的微生物對病原菌的影響在文獻中已有描述。例如Carlin等指出,從菊苣葉子中分離到的固有微生物可競爭性抑制單核細胞增多性李斯特菌(L.monocytogenes)。類似的,Babic等報道,冷凍干燥的菠菜粉末中含有中溫需氧微生物,它可以抑制單核細胞增多性李斯特菌(L.monocytogenes)。微生物乳酸菌可作為食品的生物防腐劑抑制其他不需要菌種的生長,拮抗的機理包括競爭營養(yǎng)物質(zhì)、鎖定營養(yǎng)物并產(chǎn)生抗微生物活性的代謝產(chǎn)物。近年來,乳酸菌已作為競爭性生物控制劑和拮抗劑應(yīng)用于鮮切果蔬。Rosalia等利用從水果和蔬菜中分離的乳酸菌抑制鮮切蘋果和卷心萵苣的病原菌,其中單核細胞增多性李斯特菌(L.monocytogenes)的生長完全被抑制。明串珠球菌屬也可抑制鮮切果蔬上單核細胞增多性李斯特菌(L.monocytogenes)的生長。2.2天然抗菌化合物的應(yīng)用2.2.1細菌素抑制劑的影響純化的抗菌劑如細菌素可添加到鮮切蔬菜中,以替代活培養(yǎng)物達到保護作用。Choi和Beuchat利用乳酸片球菌(PediococcusacidilacticiM)中得到的細菌素抑制朝鮮泡菜發(fā)酵時單核細胞增多性李斯特菌(L.monocytogenes)的生長。添加粗細菌素粉末(10mg細菌素/150g沙拉)可使單核細胞增多性李斯特菌(L.monocytogenes)致死,且在發(fā)酵期間(16d)可控制病原菌的生長。2.2.2增加在鮮切混合豬肉和麻黃中的病原菌分離和生長天然揮發(fā)物抑制致病菌的報道很少。Dawson等研究了天然植物揮發(fā)物在鮮切沙拉中的應(yīng)用,在研究中發(fā)現(xiàn),許多揮發(fā)物(乙酸、乙醇和一些丙酮酸鹽)加入到鮮切混合萵苣和卷心菜中以控制病原菌如單核細胞增多性李斯特菌(L.monocytogenes)和蠟樣芽孢桿菌(Bacilluscereus)的生長。使用揮發(fā)物的不利之處包括:乙酸等化合