任何霉菌均不能生长。但在Aw值为0.65时，有少数霉菌尚能生长，故称其为干性霉菌。 ⑶ 适宜微生物生长的Aw值的可变性
一般情况下微生物生长的Aw值范围非常严格，但在某些因素的影响下，如温度值、营养成分、O2及抑制剂 等都可使微生物生长的最适Aw值有所变动。如霉菌处于最适生长温度时，霉菌孢子发育的最低Aw值可比非适宜度低。兼性厌氧的金黄色球菌在无氧环境下生长的最低Aw = 0.90，而在有氧环境中可降至0.86。 ⑷ 微生物生长对食品中水分的影响
微生物在食品中生长繁殖，由于微生物的呼吸作用产生热量，因此可促进水分蒸发，从而使食品的水分不 断减少。 当然也有些微生物在其代谢过程中会产生水分，这些水分有的是食品组成成分中的结合水转变而来的，如枯草芽孢杆菌对淀粉发生分解作用时，即有水分释放出来，假如产生的水分量 > 蒸发量，就会使食品的Aw值上升，食品中Aw值变化了，能在食品中活动的微生物种类也会有所变化。 4. 食品的渗透压
⑴不同类群微生物对渗透压的适应性；多数微生物在低渗透压食品中能够生长，在高渗透压食品中，各种微生物的适应情况是不一样的。一般来说，多数霉菌和少数酵母菌能耐受较高渗透压，它们在高渗环境中，不但不会死亡，而且有些还能生长繁殖；绝大多数细菌不能在较高渗透压的食品中生长，但能在其中生存一个时期。当然，在高渗透压食品中生存时间的长短，取决于不同的菌种。细菌中虽有少数菌种能适应较高的渗透压，但其耐受力远远不如霉菌和酵母菌。
⑵ 引起食品变质的耐盐细菌和耐糖细菌在食品中形成不同渗透压的物质，主要是食盐和糖，不同微生物耐受食盐和糖的程度不一样。
① 高度耐盐细菌它们最适宜在含有20-30%食盐浓度的食品中生长。这些细菌都能产生类胡萝卜素，所以菌落大都具有色素，如杆菌中的盐杆菌，球菌中的小球菌属等。
② 中度耐盐细菌；最适宜在含有5-10%食盐浓度食品中生长，如假单孢 菌属、弧菌属、无色杆菌属、八叠球菌属、芽孢杆菌属和 小球菌属，其中最突出的是盐脱氮微球菌和腌肉弧菌。
③低度耐盐细菌；最适宜在含2-5%食盐浓度食品中生长，如假单孢菌
属、无色杆菌属、黄杆菌属和弧菌属中的一些菌种。高度、中度和低度三种不同的耐盐细菌，一般生长
繁殖速度都比较慢，世代时间在几小时，甚至十几个小时之久，只有低度耐盐细菌中的溶血性弧菌繁殖速度较快。
④耐糖细菌；能在高度含糖食品中生长的细菌称为耐糖细菌，如 肠膜明串珠菌等。
(3) 引起高渗透压食品变质的酵母菌
耐高糖的酵母菌有鲁氏酵母、蜂蜜酵母菌、异常汉逊氏酵母、膜蹼毕赤氏酵母等，常常会引起高浓度糖分的糖浆、果酱、浓缩果汁等食品变质。 (4) 引起高渗透压食品变质的霉菌
灰绿曲霉、葡萄曲霉、咖啡色串孢霉、乳卵孢霉及芽枝霉属和青霉属等能引起高渗透压食品变质。食品的渗透压越高，水分活性越小。由此可见，耐高渗透压的微生物，它们生长的最低水分活性值都比较低。 三 、外界环境条件
食品的环境条件对微生物能否在食品中生长繁殖，造成食品腐败变质有很大影响的，这些条件主要指温度、气体、湿度（同前面Aw）等。 1．温度
微生物生长繁殖受到各种因素的影响，其中温度起着极重要的作用。适宜的温度可以促进微生物正常生命活动，加快生长繁殖速度；而不适宜温度可以减弱微生物生命活动或导致微生物在形态、生理特性上的改变，甚至可促使微生物死亡。温度是影响食品腐败变质的重要因素。在自然界中各类微生物都有它一定的适宜生长温度，这种温度是由于长期自然选择的结果。根据微生物对温度的适应性 ，可将其分成嗜冷微生物、嗜温微生物和嗜热微生物三个生理类群，其中与腐败有密切关系的是嗜温微生物。
A 嗜热微生物（高温型） 30 - 75℃，最适45 - 55℃ B 嗜温微生物（中温型） 5 - 50℃，最适25 - 37℃ C 嗜冷微生物 （低温型） -5 - 30℃， 最适10 - 15℃
每一群微生物都有最适生长温度范围，但这三群又都可以在25-30℃之间生长繁殖，当食品处于这样一种温度的环境中，各种微生物都可生长繁殖而引起食品的变质。 ⑴ 低温条件下引起食品变质的微生物
低温微生物：食品在冷藏中，有时会出现因微生物繁殖而导致的变质，在冷藏中出现的这一群微生物，在食品微生物学中就称为低温微生物（5℃左右或更低的温度-20℃以下）。低温微生物是引起冷藏食品变质的主要微生物，常见的有：G-无芽孢杆菌：假单孢菌属、黄色杆菌属、无色杆菌属、变形杆菌属和弧菌属。G+细菌：有小球菌属、八叠球菌属、乳杆菌属、小杆菌属、芽孢杆菌属、梭状芽孢杆菌属。酵母菌和霉菌：假丝酵母属、酵母属、圆酵母属、青霉属、芽枝霉属、念株霉属、毛霉属。
低温条件下微生物虽能生长，但并不是它们生长繁殖的最适温度，即它们生长繁殖的速度很慢，因此，引起冷藏食品变质速度也较慢。如荧光假单孢菌可产生脂肪酶和蛋白酶，但5-15℃为产脂肪酶的适温，40℃酶的活性最强；0-30℃为产蛋白酶的温度，≥40℃为蛋白酶活性温度；由此可见，该菌在冷藏食品中生长时，产生脂肪酶和蛋白酶的产量很少，而且活性也较小，故引起食品腐败变质的速度很缓慢。 说明低温下产酶温度和酶活性温度不一致，低温微生物引起食品腐败变质非常缓慢。主要是由于低温可以影响酶活性。 ⑵ 高温条件下引起食品变质的微生物
微生物对高温比较敏感，如果超过微生物所适应的最高温度，一般敏感的微生物就会死亡。故应用高温进行灭菌是最常用的方法。然而不同微生物对热的敏感程度不同，有些微生物对热的抵抗力较强嗜热微生物：在高温条件下，即一般指在45℃以上的温度下能生长的微生物被称作是嗜热微生物值得注意的是，也有一些属嗜温微生物，它们往往由于长期处于高温环境下被驯化，而逐渐变异成为具有适长草芽孢杆菌在50℃环境下可以生长。食品中常见的高温微生物主要是嗜热的细菌，如芽孢杆菌属、梭状芽孢杆菌属，其次是链球菌属和乳杆菌属。 嗜热细菌引起食品腐败变质的速度很快，比一般嗜温 细菌快7-14倍，且菌体经过旺盛生长繁殖后很快死亡，如 不及时进行分离培养，就会失去检出机会。嗜热细菌引起 食品变质主要表现是分解糖类而产酸。 2. 气体
微生物像其他生物一样，在维持其生命和生长繁殖的过程中必须利用能量。微生物借助菌体的酶类从物质的氧化过程中获得它所需要的能量。不同种类的微生物具有各自的呼吸酶，因此他们在氧化过程中对氧的要求也不同，一般可分为需氧微生物：如芽孢杆菌属、乳杆菌属的某些种、醋酸杆菌属、无色杆菌属、产膜酵母和霉菌。厌氧微生物：如梭状芽孢杆菌属、拟杆菌属和双歧杆菌属。兼性厌氧微生物：如葡萄球菌属、埃希氏菌属 、沙门氏菌属、变形杆菌属、志贺氏菌属 、芽孢杆菌属中的部分菌种及大多数酵母菌。食品在加工、运输、贮藏中，由于环境不同，接触气体情况也不同，因而引起食品变质的微生物类群和食品变质的过程也不一样。
① 引起食品变质的微生物与氧的关系
食品处于有氧的情况下，各种霉菌、酵母菌和细菌都可生长而引起食品腐败变质；而在缺氧情况下引起食品变质就只有那些厌氧生长的细菌和酵母菌。食品在有氧环境中由需氧微生物引起的变质速度要比缺氧时快得多，一些兼性厌氧菌在有氧环境中引起的食品变质也要比在缺氧环境中快的多。 ②微生物引起食品变质和其它气体的关系
食品贮藏于含有高浓度CO2的环境中，可以防止需氧性细菌和霉菌所引起的变质。当环境中含有1%CO2时，可以防止水果、蔬菜霉变。但有些微生物如乳酸菌和酵母菌对CO2有较大的耐受力，果汁装瓶时充入CO2可抑制霉菌的生长，但对酵母菌的抑制作用很差.个别微生物对CO2非常敏感，如曲霉等，在其呼吸过程中产生CO2，若不迅速排出，只要含量积累到一定浓度，就能抑制曲霉菌体的繁殖和酶的产生，所以酱油、食醋、黄酒等的制曲生产一定要注意。臭O3对微生物的生长有抑制作用。当臭O3加入到食品贮藏的空间，
浓度达几个mg/L时，即可有效地延长一些食品的保存期。
思考题
1. 食品腐败、酸败、发酵、高温微生物、中温微生物、低温微生物、耐盐（高度、中度、低度）细菌、耐糖细菌、干性霉菌、酸性食品、非酸性食品等的概念。 2. 从那几方面鉴定食品的腐败变质？
3. 引起食品中蛋白质、脂肪、碳水化合物分解变质的微生物主要有哪些？ 4. 何为食品的腐败变质？微生物污染食品后引起食品变质的条件有哪些？ 5. 食品的基质条件有哪些?它们是如何影响微生物的?
6. 水分活性值指的是什么？它在食品微生物学中有何意义？ 7．简述温度对食品腐败的影响。
第五章 食品变质与食品类型相关性
第一节 乳与乳制品的腐败变质
牛乳是营养价值较高的食品，既富于营养，又易于消化吸收。当然它也是微生物的良好培养基。因此，鲜乳和乳制品在生产过程中如果处理不当，就会污染大量细菌甚至病原菌导致腐败变质，甚至发生食物中毒而危害人类的健康。
一、 鲜乳的腐败变质 1. 鲜乳中微生物来源
在通常情况下，牛乳中微生物的数量很多，根据这些微生物的来源大致可分成两类。 ⑴ 乳房内的微生物
在健康奶牛乳房中常有细菌存在，这些细菌主要存在于乳头管及其分枝处。主要是小球菌属和链球菌属的细菌，有时也可以发现有乳杆菌属和棒状杆菌属。所以在最先挤出的少量乳液中，总是含有较多的细菌（可达103-104cfu/ml）。也正因为如此，挤奶工人常常习惯地弃去最先挤出的几把奶液。当牛群中发生乳房炎时，牛乳中就会发现有一些乳房炎病原菌。如无乳链球菌、乳房链球菌、金黄色葡萄球菌、化脓性棒状杆菌和埃希氏大肠杆菌等，更严重时可能有一些人畜共患传染病，如牛型结核杆菌、牛布氏杆菌等，这些病原菌虽然并不改变乳制品物理性状，但对人类健康有害，可以通过乳传播人畜共患传染病。 ⑵ 环境中污染的微生物
包括挤奶过程中细菌的污染和挤后食用前的一切环节中受到的污染。污染的微生物种类、数量直接受牛体表面卫生状况，牛舍的空气、挤奶用具、容器，挤奶工人个人卫生情况的影响。另外，挤出的奶在处理过程中，若不及时加工或冷藏不仅会增加新的污染机会，而且会使原来存在于鲜乳内的微生物数量增多，这样很容易导致鲜乳变质。所以挤奶后要很快进行过滤并及时冷却。 2 . 牛乳中微生物的主要类群
鲜乳中常见微生物有细菌、酵母菌和霉菌，但主要以细菌为主。
（1）乳酸菌 （2）胨化细菌（3）脂肪分解菌 （4）酪酸菌（5） 产生气体的细菌 （6） 产碱菌（7） 酵母菌和霉菌
⑴ 乳酸菌（LAB）
乳酸菌是一类能利用可发酵性碳水化合物产乳酸的一大类G+细菌的统称。乳中主要包括链球菌类和乳杆菌类。
① 链球菌类：最常见的有乳链球菌、乳脂链球菌、粪链球菌、液化链球菌和嗜热链球菌。
② 乳杆菌类：较常见和重要的有嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌和嗜热乳杆菌等。 ①链球菌类
A 乳链球菌(S. lactis)
广泛存在乳液中，几乎所有鲜乳中都能检出这种菌。最适生长温度为30-35℃，能产生抗菌物质—乳链球菌肽（Nisin).
B 乳脂链球菌（S. cermoris）
此菌不仅能分解乳糖产酸，且有较强的分解蛋白质能力。最适生长温度为30℃，粘度大。 C 粪链球菌（S. faecalis）
此菌存在于人类和温血动物的肠道内，能分解单糖和二糖而产酸，产酸力不强，生长的最低温度为10℃，最高温为45℃。
D 液化链球菌（S. liguefaciens）
与乳链球菌的一般特征相似，但有较强的水解蛋白质的能力，使酪蛋白分解而产生苦味。 E 嗜热链球菌(S. thermophilus)
态与乳链球菌相似，但生长温度要求较高，最低生长温度不低于20℃，最适生长温度为40-45℃，能分解多种糖类产酸。 （2）胨化细菌
是一类分解蛋白质的细菌，凡能使不溶解状态蛋白质变成溶解状态简单蛋白质的一类细菌，称为胨化细菌。 我们知道，乳液经乳酸菌作用而产酸，使乳中蛋白质凝固，或由于乳酸菌分泌凝乳酶的作用，而使乳中酪蛋白凝固。而胨化细菌能产生蛋白酶，可使这种凝固蛋白质消化成为可溶性状态。那么乳中存在哪些胨化细菌呢？芽孢杆菌属的细菌；假单孢菌属的细菌 A 芽孢杆菌属的细菌
如枯草芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌等。芽孢杆菌适宜生长的温度为20-40℃，一般均37℃培养，最高生长温度为55℃。这类微生物主要存在于牛舍周围和饲料中，因为其芽孢对热和干燥具有较大抵抗力，故生存力较强。 通常情况下，好氧性的芽孢杆菌大多数能产生二种不同的酶，一是凝乳酶，另一是蛋白酶。 B 假单孢菌属的细菌（G-好氧杆菌）
如荧光假单孢菌和腐败假单孢菌，适宜生长的温度为25-30℃，但可以在低温中生长，可分解蛋白质和脂肪 （3）脂肪分解菌
指的是在乳液中出现的一类分解脂肪的细菌，主要是G-无芽孢杆菌，如假单孢杆菌属和无色杆菌属。 （ 4）酪酸菌
是一类使碳水化合物分解而产生酪酸、CO2、H2的细菌，广泛存在于牛粪、干饲料中（土壤、污水等），已知的有20余种，有厌氧性和需氧性的。牛乳中出现的主要是魏氏梭菌，它是一种厌氧的G+梭状芽孢杆菌，最适生长温度为45℃。 （5）产生气体的细菌
是一类能分解碳水化合物而产酸、产气的细菌，如大肠杆菌和产气杆菌（为G-杆菌、厌氧或兼性厌氧），在人和动物的肠道内都有存在，乳中检出一般都是受到粪便的直接或间接污染造成的。 （6）产碱菌
是一类能使牛乳中所含的有机盐（柠檬酸盐）分解而形成碳酸盐或其它物质，从而使牛乳转为碱性的细菌。如类产碱杆菌、粘乳产碱杆菌等（为G-需氧杆菌）。 （7）酵母菌和霉菌
牛乳中经常见到的酵母菌主要有脆壁酵母菌、球拟酵母菌；常见的霉菌有乳卯孢霉、乳酪卯孢霉、腊叶芽枝霉、乳酸青霉、灰绿青霉、灰绿曲霉及黑曲霉等。 3. 鲜乳的变质过程
鲜乳中由于含有一定数量的微生物，故贮藏过程中由于微生物在乳中的活动，会逐渐使乳变质，其变化过程分5个阶段：
⑴ 抑制期（混合菌群期）
刚挤出的鲜乳由于其中含有来自动物体的抗体等多种抗菌物质，因而可以抑制和杀死乳中的微生物，因此
鲜乳放置适温一定时间不出现变质现象，一般可持续12h。当然保持的时间与鲜乳中菌的多少有关。 ⑵ 乳酸链球菌期
乳中含有抗菌物质的量是有限的，当抗菌物质减少或消失后，存在于乳中的微生物如乳链球菌、乳酸杆菌、大肠杆菌和一些蛋白质分解菌等开始生长繁殖。其中以乳酸链球菌生长繁殖占绝对优势，分解乳糖和其它糖类产生乳酸，使乳液酸度不断升高，乳液出现凝块。由于酸度的升高抑制了腐败菌、产碱菌的活动，当酸度升高到一定限度时（pH=4.5左右），乳链球菌本身也受到抑制，不再继续繁殖，数量开始减少。 ⑶ 乳酸杆菌期
乳链球菌生长过程中，也伴随着乳杆菌的生长，当pH降到4.5左右时乳链球菌的生长受到了抑制，但乳杆菌由于有较强的酸抵抗力，因而继续进行繁殖产酸，这时乳中出现大量凝块，并伴随有乳清的析出。 ⑷ 真菌期
随着酸度的上升，当pH达3.5-3.0时，绝大多数的细菌生长受到抑制，甚至死亡，此时仅有酵母菌和霉菌尚能适应强酸环境，并利用其中的乳酸或其它有机酸而存活，由于酸被利用，乳液的酸度降低，pH值回升，并逐渐接近中性，这时乳就失去了食品的价值。 ⑸ 腐败期（胨化细菌期）
经过以上几个阶段，乳中的乳糖含量已基本上消耗掉，而蛋白质和脂肪含量相对增高。因此，此时能分解蛋白质和脂肪的细菌开始活跃，凝乳块逐渐被消化，乳的pH值不断上升，向碱性转化，并伴随有腐败细菌的生长繁殖，如芽孢杆菌、假单孢菌、变形杆菌等都可能生长，于是牛奶出现腐败的臭味。这时乳中菌群交替现象即告结束。
4. 鲜乳的净化、消毒与灭菌 ⑴ 鲜乳的净化
净化目的：除去鲜乳中被污染的非溶解性杂质，因为杂质上带有一定数量微生物，杂质污染牛乳后，其上的微生物可扩散到乳液中，因而净化可以减少微生物污染的数量。
净化的方法：过滤法和离心法。过滤法的效果取决过滤器孔隙大小，一般3-4层沙布过滤。离心法是奶在离心罐中靠受到强大离心力作用，使乳液达到净化（杂质与细菌到了分离钵的内壁上）。值得一提的是：无论哪种净乳方法都无法达到完全除菌的程度，只能降低微生物的含量，对以后的消毒起促进作用。 ⑵ 鲜乳的消毒
指的是用热进行杀菌，主要是杀死乳中的病原微生物及一部分其它微生物，并不能杀死所有的微生物。牛乳消毒的时间和温度是根据要保证最大限度地消灭微生物和最高限度地保留牛乳的营养成分和风味而制定的。消灭微生物的要求，首先是必须消灭病原菌，而结核杆菌是乳中常见的病原菌之一，也是比较耐热的一种无芽孢杆菌，因此要消灭乳中全部病原菌，首先必须保证消灭结核杆菌。目前鲜乳的灭菌方法主要有以下几种： A 低温长时间消毒法 ；
61-65℃、30min或72-75℃、10-15min，保温加热，此法消毒时间长，杀菌效果不太理想，目前许多乳品厂已不再使用（残留有耐热的芽孢菌及非芽孢杆菌）。 B 高温短时消毒法
70-75℃至少15-16S以上的加热，可以对大批牛奶连续消毒，但如果原料污染严重时，难以保证消毒的效果。 C 高温瞬时消毒法
80-90℃瞬时加热处理，效果比前两者好，但对牛乳的质量有影响，如容易出现乳清蛋白凝固，褐变和加热臭等现象。一般讲经过上述消毒处理后，乳中的绝大多数微生物可以被杀死。 消毒后的鲜乳由于残留有耐热的细菌，因而可以造成变质，尤其是污染越严重的鲜乳，消毒后残留的细菌越多。因此常常会出现这种状况，即消毒后的乳液中病原菌和大肠菌群检不出，但含有的杂菌数却相当高，常常超过了卫生标准规定的含菌数。
为此许多国家的科学家作了大量的试验，发现在保证相同杀菌效果的前提下，提高温度比延长杀菌时间对营养成分的损失要小些，因而目前比较盛行的乳灭菌方法是超高温瞬时灭菌法。 （3）鲜乳的灭菌