第5章 食品中影响微生物生长的因素.ppt

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1、现代食品微生物学现代食品微生物学第第5 5章章 食品中影响微生物生长的因素食品中影响微生物生长的因素第第5 5章章 食品中影响微生物生长的因素食品中影响微生物生长的因素l对微生物来说，食品是一个极端复杂的对微生物来说，食品是一个极端复杂的体系体系l微生物的活动受食品中的各种因素影响微生物的活动受食品中的各种因素影响l微生物的活动对食品也产生一定的影响微生物的活动对食品也产生一定的影响食品的基本组成及与微生物相关的环境因素食品的基本组成及与微生物相关的环境因素l水水l蛋白质蛋白质l碳水化合物碳水化合物l脂肪脂肪l无机盐无机盐l维生素维生素l水分含量、水分活度、水分含量、水分活度、渗透压渗透压lp

2、HpH值值l温度温度l气体气体l辐射辐射l压力压力l防腐剂防腐剂主要作用因素分类主要作用因素分类内在因素内在因素外在因素外在因素生物间作用生物间作用pHpH温度温度微生物间的相微生物间的相互作用互作用水水湿度湿度电位电位气体气体营养营养抗菌剂抗菌剂生物结构生物结构微生物的类型（按最适生长微生物的类型（按最适生长pH范围来分）范围来分）嗜酸微生物嗜酸微生物 acidophile 专性嗜酸菌：专性嗜酸菌：最适最适pH6；pH7时生长极差或死亡。时生长极差或死亡。兼性嗜酸菌：在低兼性嗜酸菌：在低pH下生长，在中性下生长，在中性pH也长。也长。嗜碱微生物嗜碱微生物 alkalinophile 专性嗜碱

3、菌：最适专性嗜碱菌：最适pH811，pH 7时生长极慢或不生长时生长极慢或不生长嗜中性微生物嗜中性微生物 neutrophile 能在能在pH49范围内生长，最适生长在范围内生长，最适生长在pH68，大多数微大多数微生物属于这一类。生物属于这一类。一一.pH.pH对微生物的影响对微生物的影响l一般微生物生长的一般微生物生长的pHpH微生物微生物pH pH 范围范围霉菌霉菌1.5 1.5 11 11酵母酵母2.5 2.5 8 8大部分细菌大部分细菌4 4 10 10乳酸菌乳酸菌3.2 3.2 10.5 10.5致病菌致病菌5.5 5.5 9 9l大多数微生物生长的大多数微生物生长的pHpH在在6

4、.6-7.56.6-7.5l现代食品微生物lP-32pHpH对微生物的影响对微生物的影响1 1l但微生物生长的但微生物生长的pHpH范围并范围并不是严格的界限，真正的不是严格的界限，真正的pHpH还取决于其它生长因素。还取决于其它生长因素。如：如：l乳杆菌在使用柠檬酸、盐乳杆菌在使用柠檬酸、盐酸、硫酸、衣康酸要比乳酸、硫酸、衣康酸要比乳酸、醋酸的生长酸、醋酸的生长pHpH更低更低l产碱杆菌在有产碱杆菌在有NaClNaCl时生长时生长的的pHpH范围更宽范围更宽pHpH对微生物的影响对微生物的影响2 2l温度的升高会对温度的升高会对pHpH有一定的影响，进而影响到有一定的影响，进而影响到微生物生

5、长的微生物生长的pHpH范围。范围。l微生物在其最适微生物在其最适pHpH生长时，会延长其对数生长生长时，会延长其对数生长期。期。l生长基质生长基质pHpH的缓冲能力也影响其对数生长期的缓冲能力也影响其对数生长期l盐浓度也会对微生物的盐浓度也会对微生物的pHpH生长范围产生影响，生长范围产生影响，一定浓度下会拓宽其一定浓度下会拓宽其pHpH，但过量后会使，但过量后会使pHpH范围范围变窄。变窄。机理机理lpH对微生物生长影响的机理：l外界pH值的变化会影响细胞膜的电荷性质，进而改变酶的活性，引起跨膜输送系统的破坏。pHpH与食品的保藏与食品的保藏l通常食品的通常食品的pHpH范围：范围：l动物

6、性食品：动物性食品：5-75-7l蔬菜：蔬菜：5-65-6l水果：水果：2-52-5l依据依据pHpH对食品进行分类对食品进行分类lpH4.5pH4.5：非酸性食品：非酸性食品lpH4.5pH4.5：酸性食品：酸性食品 pH对代谢产物的影响产气克雷伯氏菌产气克雷伯氏菌酸性环境：生成乙醇、酸性环境：生成乙醇、2，3-丁二醇丁二醇pH7.0：生成丁二醇、乙醇、乳酸生成丁二醇、乙醇、乳酸pH8.0：乙酸、丁二醇、甲酸、乳酸、乙醇乙酸、丁二醇、甲酸、乳酸、乙醇黑曲霉：黑曲霉：pH低于低于3.0时积累柠檬酸，在时积累柠檬酸，在pH接近中性时接近中性时积累草酸。积累草酸。氧化亚铁硫细菌在氧化亚铁硫细菌在p

7、H2.0时会生成硫酸时会生成硫酸谷氨酸棒杆菌：中性生成谷氨酸，碱性条件生成谷氨谷氨酸棒杆菌：中性生成谷氨酸，碱性条件生成谷氨酰胺酰胺不同类群微生物对不同类群微生物对pHpH的适应能力的适应能力不同不同pH pH 范围下微生物的生长趋势范围下微生物的生长趋势pH4.5pH4.5pH4.5霉菌霉菌酵母酵母细菌细菌lpHpH对微生物生长影响的机理：对微生物生长影响的机理：l外界外界pHpH值的变化会影响细胞膜的电荷性质，进而值的变化会影响细胞膜的电荷性质，进而改变酶的活性，引起跨膜输送系统的破坏。改变酶的活性，引起跨膜输送系统的破坏。微生物的生长微生物的生长pH范围范围微生物名称微生物名称最低最低最

8、适最适最高最高氧化硫硫杆菌氧化硫硫杆菌0.52.03.56.0大豆根瘤菌大豆根瘤菌4.26.87.011.0枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌4.56.07.58.5大肠埃希氏菌大肠埃希氏菌4.36.08.09.5金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌4.27.07.59.3一般放线菌一般放线菌5.07.08.010.0一般酵母菌一般酵母菌2.54.05.88.0一般霉菌一般霉菌1.53.86.07.011.0微生物生长引起食品微生物生长引起食品pHpH的改变的改变1 1有时有时pHpH的改变是食品加工的需要：的改变是食品加工的需要：1.1.发酵食品：发酵食品：泡菜泡菜的加工的加工由乳酸菌的生长引起由乳酸菌的生长

9、引起pHpH的改变，这样的改变有利于食品的保藏。而且还赋的改变，这样的改变有利于食品的保藏。而且还赋予了它特有的风味。予了它特有的风味。酸乳酸乳的发酵的发酵利用乳酸菌发利用乳酸菌发酵产酸，并利用酵产酸，并利用pHpH的快速降低抑制其它微生物的生的快速降低抑制其它微生物的生长。长。食醋食醋淀粉类原料，液化，酵母酒精发酵，淀粉类原料，液化，酵母酒精发酵，醋酸杆菌产酸。醋酸杆菌产酸。2.2.酸渍食品：酸渍食品：酸黄瓜、糖醋大蒜酸黄瓜、糖醋大蒜等等外源酸，保存外源酸，保存和增加食品的风味。和增加食品的风味。微生物生长引起食品微生物生长引起食品pHpH的改变的改变2 2食品的组成与食品的组成与pHpH变

10、化的关系变化的关系1.1.在糖和蛋白质同时存在时，微生物首先利用在糖和蛋白质同时存在时，微生物首先利用糖，糖，pHpH下降，对蛋白质的分解明显减少；当下降，对蛋白质的分解明显减少；当糖不足时，开始利用蛋白质，引起糖不足时，开始利用蛋白质，引起pHpH上升。上升。2.2.一般而言，细菌首先生长，一般而言，细菌首先生长，pHpH下降，酸的积下降，酸的积累抑制了腐败菌的生长，能耐较低累抑制了腐败菌的生长，能耐较低pHpH的酵母的酵母或霉菌开始生长，引起或霉菌开始生长，引起pHpH的上升，这时，细的上升，这时，细菌的生长又开始了。当糖被利用到一定程度菌的生长又开始了。当糖被利用到一定程度后，才开始利用

11、蛋白质。后，才开始利用蛋白质。微生物的代谢对环境微生物的代谢对环境pH影响影响 环境环境pH的控制的控制直接加酸或碱进行调节；直接加酸或碱进行调节；加入酸性或碱性营养物质进行调节和补充营养加入酸性或碱性营养物质进行调节和补充营养 加入缓冲性物质加入缓冲性物质微生物细胞内的微生物细胞内的pHl细胞内部的细胞内部的pH值一般都接近中性（包括极端嗜酸和嗜值一般都接近中性（包括极端嗜酸和嗜碱菌）碱菌）胞内酶的最适胞内酶的最适pH多接近中性多接近中性细胞内的细胞内的DNA、ATP等对低等对低pH敏感敏感RNA和磷脂类等对高和磷脂类等对高pH敏感。敏感。l细胞膜上酶及胞外酶最适细胞膜上酶及胞外酶最适pH多

12、接近微生物最适生长多接近微生物最适生长pH l为什么为什么?讨论讨论微生物维持胞内pH值中性的机制细胞内外细胞内外pH的差值靠消耗代谢能来维持（自动调节到的差值靠消耗代谢能来维持（自动调节到一个狭窄的一个狭窄的pH范围内）范围内）例如：嗜酸菌例如：嗜酸菌（胞内（胞内pH6.36.8，而胞外可能而胞外可能pH2.06.0）Thermioplasma acidophila是靠是靠H+的直接泵出来维持胞的直接泵出来维持胞内外的氢离子梯度，其他嗜酸菌也有依赖消耗代谢能排内外的氢离子梯度，其他嗜酸菌也有依赖消耗代谢能排放蛋白质将胞内放蛋白质将胞内pH维持在一个恒定值。维持在一个恒定值。嗜碱芽孢杆菌（在嗜

13、碱芽孢杆菌（在pH1011.5范围内生长，胞内维持中范围内生长，胞内维持中性）：借助于依赖代谢能的性）：借助于依赖代谢能的Na+/H+反向输送载体，回收反向输送载体，回收呼吸过程中泵出的质子。呼吸过程中泵出的质子。二二.水对微生物生长的影响水对微生物生长的影响0Appw l食品中的水存在的方式：结合水、游离水食品中的水存在的方式：结合水、游离水l微生物的生长需要水：正常的代谢物质需要水作为载微生物的生长需要水：正常的代谢物质需要水作为载体体吸收营养、排泄废物，这些功能都需要游离水。吸收营养、排泄废物，这些功能都需要游离水。l大部分食品的水分活度在大部分食品的水分活度在0.990.99l水分活度

14、表示同温度下食品的蒸汽压比纯水的蒸汽压。水分活度表示同温度下食品的蒸汽压比纯水的蒸汽压。不同微生物生长对不同微生物生长对AwAw的要求的要求微生物种类微生物种类AwAw要求要求细细 菌菌部分球菌在部分球菌在0.90.9以下，嗜盐菌为以下，嗜盐菌为0.750.75以外，绝大部分在以外，绝大部分在0.94-0.990.94-0.99酵酵 母母嗜渗透压酵母嗜渗透压酵母0.600.60，大部分为，大部分为0.88-0.940.88-0.94霉霉 菌菌干性霉菌为干性霉菌为0.650.65，大部分为，大部分为0.73-0.73-0.940.94微生物生长微生物生长AwAw的变化规律的变化规律1.1.在任何

15、温度下，随在任何温度下，随着着AwAw的下降，微生的下降，微生物的生长能力逐渐物的生长能力逐渐降低。降低。2.2.在最适温度下，微在最适温度下，微生物的生物的AwAw范围最广。范围最广。3.3.营养物能拓宽微生营养物能拓宽微生物生存的物生存的AwAw范围。范围。0204060801001200246810Aw 0.90Aw 0.93Aw 0.96Aw 0.97Aw 0.99Log(CFU/ml)Time/Hrs.利用利用AwAw加工保藏食品加工保藏食品l脱水（干制）食品：脱水蔬菜、奶粉、脱脱水（干制）食品：脱水蔬菜、奶粉、脱水肉类、肉松、肉脯等水肉类、肉松、肉脯等l半干食品：蜜饯、果脯、半干食

16、品：蜜饯、果脯、l腌制食品：火腿腌制食品：火腿三三.Eh.Eh和和O O2 2对微生物生长的影响对微生物生长的影响lEhEh的概念：的概念：l在氧化还原反应中，电子从一种物质转移到另一种物质，于是在氧化还原反应中，电子从一种物质转移到另一种物质，于是在这两种物质间产生了电位差，称为氧化还原电势，常用在这两种物质间产生了电位差，称为氧化还原电势，常用mVmV来来表示。表示。l食品中能降低食品中能降低EhEh的物质主要是的物质主要是SHSH基团、基团、VcVc、还原糖等、还原糖等l不同微生物对不同微生物对EhEh的要求不同，好氧微生物需要的的要求不同，好氧微生物需要的EhEh较高，较高，厌氧微生物较低，兼性厌氧微生物比好氧微生物低。厌氧微生物较低，兼性厌氧微生物比好氧微生物低。l好氧微生物的生长会使好氧微生物的生长会使EhEh降低，厌氧微生物不会改变降低，厌氧微生物不会改变EhEh。l在微生物培养中，改变在微生物培养中，改变EhEh的方法一般是通氧气，提高的方法一般是通氧气，提高EhEh，添加还原剂，降低添加还原剂，降低EhEh。Eh的生长范围O O2 2对微生物生长的影响对微生物生长的影