微生物生態學基礎知識及其應用(5)

食品上的微生物

 

食品是用營養豐富的動植物原料經過人工加工後的製成品，其種類繁多，主要有麵包、糕點、糖果、罐頭、飲料、蜜餞和調味品等。由於在食品的加工、包裝、運輸和貯藏等過程中，都不可能進行嚴格的無菌操作，食物可能會被各種微生物所汙染，其中包括病原菌。罐頭食品也會被一些耐熱厭氧性芽孢梭菌和芽孢杆菌所汙染，這是造成罐頭食品腐敗的主要原因。在合適的溫、濕度條件下，汙染的微生物又會迅速繁殖。因此，食品上常常有各種微生物分布著，且保存時間稍長，就會使食品迅速變質。

 

汙染食品的微生物主要是Aspergillus（曲黴屬）、 Penicillium （青黴屬）、Fusarium （鐮孢黴屬）、Alternaria（鏈格孢黴屬）、 Paecilomyces（擬青黴屬）、 Rhizopus （根黴屬）、Mucur（毛黴屬）、 Phoma（莖點黴屬）、 trichoderma（木黴屬）、 Escherichia coli（大腸杆菌）、Staphylococcus aureus（金黃色葡萄球菌）、 Bacillus subtilis（枯草杆菌）、 B.megaterium（巨大芽胞杆菌）、Salmonella （沙門氏菌屬）、Proteus vulgaris （普通 變形杆菌）、Pseudomonas aeruginosa（銅綠假單胞菌）、 Lactobacillus（乳杆菌屬）、 Streptococcus lactis（乳鏈球菌）、 Clostridium （梭菌屬）和Saccharomyces cerevisiae（釀酒酵母）等。

 

由於在黴腐變質的食品上經常有各種致病菌和真菌毒素等有毒代謝產物存在，它們會引起人類的各種嚴重疾病，所以食品衛生工作就顯得格外重要。

 

食品中的一類獨特產品是罐頭。1804年前後，法國廚師N. Appert偶而發現，如把一瓶密封的果汁煮沸，就能使它長期保存。從1811年起，這項發明已被用於拿破侖的軍隊中。這就是罐頭的起源。

罐頭食品種類很多，從使其變質腐敗的微生物的角度來看，可分以下幾類：

 

酸性食品罐頭

屬於一般酸性食品（pH3.7～4.5）者，如番茄、梨、無花果、菠蘿和其它水果罐頭；屬於高酸食品（pH＜3.7者如泡菜、漿果和檸檬汁罐頭。對酸性食品罐頭隻要用較低的滅菌溫度即可達到長期包藏的目的。當這類罐頭變質時，從中可分離到Bacillus thermoacidurans(嗜熱耐酸芽孢杆菌)等“平酸菌”(即產酸不產氣因而不會引起罐體膨脹的細菌)和產酸產氣菌，如Clostridium pasteurianum(巴氏梭菌)、C.butyricum(丁酸梭菌)、Lactobacillus brevis(短乳杆菌)和Leuconostoc（明串珠菌）等。

 

低酸或中酸食品罐頭

pH＞5的食品稱低酸食品，如多數肉類、海產品、牛奶、玉米和豌豆等；而pH為4.5～5的食品則稱中酸食品，如肉菜混合物、湯料和沙司等。這類罐頭的滅菌溫度應高些，肉類罐頭尤甚。當這類罐頭變質時，可檢出Bacillus stearothermophilus（嗜熱脂肪芽孢杆菌）和B.coagulans（凝結芽孢杆菌）等“平酸菌”；還可分離到Clostridium thermosaccharolyticum（熱解糖梭菌）等產酸產氣菌以及分解蛋白質的C.sporogenes（生孢梭菌）、C.histolyticum（溶組織梭菌）和C.botulinum（肉毒梭菌）等厭氧梭狀芽孢杆菌。除“平酸菌”外，在生長過程中都會產生大量的CO2和H2，從而引起罐頭膨脹（“胖聽”）。其中的C. botulinum還會產生對人畜具劇毒的細菌外毒素—肉毒毒素。

 

釀造食品中的微生物

微生物的空間和時間分布

在傳統發酵過程中，曲、醅、醪、糟等物料都是一種混合培養物。以含高粱原料的醋醅為例，它首先被能消化或氧化高粱的微生物侵襲，在氧耗盡後，靠近高粱周圍變成厭氧環境，這時發酵性的微生物開始活躍、繁殖起來。發酵產物可擴散到仍然有氧的區域繼續被氧化，或者在厭氧條件下被厭氧微生物的厭氧性氧化所利用。其中有一小部分被徹底氧化成CO2和H2O，而另一大部分作為中間產物（比如乙醇、乳酸等）繼續積累或參加轉化。而當環境隨著工藝過程的改變（如翻醅、倒缸），可能又有好氧過程的出現，好氧性微生物的數量又可繼續增加，氧氣被消耗後再變為厭氧環境，隨著溫度、水分、pH值、氧化還原值（rH2）、滲透壓、營養條件的不斷變化，微生物區係及活力也在不斷變化，直至釀造過程結束。

 

釀造食品生態環境的一些特征

1) 料醅團粒結構：固體發酵，料醅大都是相互凝結成各種形狀的大小團塊，也可稱為結構體或團聚體。料醅結構體的大小、形狀、排列和相應的孔隙狀況稱為料醅的結構性。傳統釀造法中特別強調細致操作，“勻、透、適、”“低倒勻鋪，先倒後翻，頭勻二細”等.料醅物理性質的好壞往往反映在料醅孔性（孔隙的數量和質量）方麵，結構性是決定孔性好壞的基礎之一。

 

在不同產品生產工藝中對結構的狀態、團粒的大小要求是不同的。團粒是指直徑為0.25～10mm的較疏鬆的多孔性小料團，它的糧食及輔料顆粒經過潤料、蒸煮、製曲、發酵等多次複合和團聚而成。團粒結構具有良好的物理性質，其特點是結構體內為毛管孔隙，結構體之間為大孔隙，而且總孔隙度以及毛管孔隙與非毛管孔隙的比例都比較適合。毛管孔隙有良好的蓄水保水能力，團粒之間的大孔隙又可透水通氣，致使水氣矛盾得以較好解決。這種狀態對於微生物的活動十分有利，在大孔隙周圍的水膜內旺盛地生活著好氣性微生物，在小孔隙中生活著厭氧性微生物，在十分微小的孔隙內，由於細菌也不能進入，致使其中有機質可以緩慢地分解，可使碳水化合物等緩慢釋放，不致使料醅升溫過猛等等。

 

2) 發酵醪表麵環境：微生物在液態發酵醪環境中，液－固表麵環境是不可忽視的一個因素，因為營養物質常吸附在表麵。所以，在一個微環境的表麵，其營養水平可能比表麵以外部位營養水平要高得多。目前對微生物附著於表麵的機製還不完全了解。據研究，大致可把微生物在物質表麵形成表麵膜的過程分為三個階段：第一階段是有機質附著在表麵，凡是與水接觸的物體表麵都能很快地形成這一層；第二階段，開始有初步的細菌膜附著在表麵，起先是醪液中正常遊離的細菌群體，因物理或化學作用暫時附著於表麵，運動著的細菌也可以因營養物質的引誘而朝著它做定向運動，進而附著在表麵上。這時細菌隻是以一端附著，使菌體與表麵呈直角，因而附著往往不很牢固；第三階段是，當初步吸附在表麵的細菌分泌出胞外聚合物時，就使細菌和表麵粘連在一起，形成牢固的吸附層，此即微生物表麵膜。至於氣－液界的麵問題，主要與表麵積有關。表麵積與體積之比越大，細菌活力愈強，單位體積內含菌量愈高。