微生物在食品检测中的具体作用
食品微生物检测
导语
对食品加工来讲，通过控制病原体所需的营养成分来控制病原体难以达到目的，因为除特别情形之外，大多数食品为病原体生长提供了充足的营养。食品加工可以通过分别控制食品中水分活度和pH值，或通过特定的包装技术调节气体来控制病原体的生长。
01
控制pH
每种微生物生长都有最低、最佳、最高pH值，酵母菌和霉菌可在低pH下生长，当pH值为 4.6或以下时可抑制致病菌生长和产生毒素。但有些病原体，特别是艾希氏大肠杆菌0157:H7，虽然在酸性条件下生长被抑制，仍可存活较长时间。pH 是一种抑制病菌生长的方法，而不能破坏现存的致病菌。但是，在低pH值保持时间较长时，很多微生物将被破坏。pH 4.6 是酸性食品和低酸食品的分界限。有些食品开始是低酸食品，加工后成为酸性食品。天然酸性食品是那些自然含酸的食品，大部分水果属天然酸性的食品。但有些热带水果如菠萝，根据生长条件pH可能大于4.6。低酸食品包括含蛋白质食品、各种蔬菜、淀粉质食品及其它多种食品。酸化是直接向低酸食品加酸的过程。目标通常为 pH 4.6或更低。这些食品称为酸化食品，要符合相应的法规如FDA 21CFR PART 114。 有些情况食品虽然经过加酸，但最终pH仍高于4.6，这就需要其他方法来加以控制，如冷藏。发酵是使用某些无害微生物来促进食品化学变化的过程。这些微生物作用的结果是产生酸或乙醇。细菌一般产生醋酸或乳酸，酵母菌一般产生乙醇。通过发酵产生酸或乙醇有两个目的。一是赋予食品特定的品质以产生预期的味道或均匀结构。酸奶就是通过发酵加工具有独特的香味和结构。另一个目的是食品防腐，如腌渍产品，但这类发酵食品的pH一般达不到4.6或以下，所以在冷藏温度下贮存才是安全的。
酸化是直接向低酸食品加酸的过程。向产品中加酸有几种不同方法：一种方法称为直接酸化，即在生产低酸食品过程中，在单个制成品容器中加入预先确定数量的酸。用此方法，重要的是加工者控制酸与食品比例，酸化蔬菜最常用的方法。另一种方法是批酸化，顾名思义，酸和食品大批混合后让其平衡，然后包装酸化食品。添加的酸有很多种，主要有醋酸、乳酸和柠檬酸，根据预期成品的特性而选用。除用酸酸化食品外，可用天然酸性食品如蕃茄作为添加配料，来酸化低酸食品。使用蕃茄的产品包括装有整形芹菜、洋葱或辣椒意大利面条酱。罐装蕃茄通常pH为约4.2，而其它蔬菜为低酸性。如制成食品的pH不同于酸性原料的pH，则认为该食品是酸化的，并适用于法规。例如，蕃茄原料pH是4.2，如制成品pH是4.5则食品已经酸化了，因为蕃茄中的部分酸被用来酸化蔬菜。或者，如制成品pH仍为4.2，则用来酸化蔬菜的蕃茄中的酸量没有明显变化，在这种情况下该产品不适用于酸化食品法规，并且认为不是配制成的酸性食物。这样的食品包括有芥木、蕃茄酱、沙拉调料和其它调味品，都是货架稳定的食品。酸化食品加工者需科学地设定加工过程以保证最终pH肯定低于4.6。加工者需对每批制成品测试平衡后的pH ，因为所有配料达到自然pH平衡，这对较大颗粒食品可能需长达10天的时间。需经几天达到平衡pH的产品在这段时间里可能需要冷藏，以防止肉毒梭菌或其它病原体的生长。为加速测试过程，可将产品混成均匀糊状。均质含油的食品时，均质前应将油除去。另一种方法是在产品加油前测试pH，因为油不影响最终pH。按配方配制的酸化食品和酸性食品的，必须进行充分地热处理以灭活腐败微生物和病原体的繁殖体。其原因有两个，一是防止腐败导致经济损失，另外是腐败生物的繁殖可使pH升高，危及产品的安全。
如加工者要进行酸化处理，必须有某种测量pH的方法。加工者多数选用pH计，但也可使用指示溶液、试纸或进行滴定，确保最终pH低于4.0。
葡萄酒和啤酒，是用酵母菌使产品发酵产生乙醇，乙醇使产品防腐。在酸泡菜、发酵香肠、奶酪、甜酸泡菜、橄榄和酪乳的生产中，发酵时细菌产生了乳酸。霉菌也用于某些食品的发酵，主要是为了味道和其它特性，如酱油。
发酵一方面需要促进好的微生物生长，同时一方面阻止会引起腐败的不良微生物生长。通常的作法是向食品中加盐或发酵剂，或在某些情形中将其轻微地酸化。发酵剂可以是酵母菌或细菌。
在很多发酵产品中，一个普遍现象就是没有消除产酸细菌的加工过程。所以大部分发酵产品必须保持冷藏，以保证发酵细菌不会使产品腐败。
02
控制水分活度
如同pH，每种微生物体有其生长的最低、最佳、最高水分活度。酵母菌和霉菌可在低水分下生长，但是0.85是病原体生长的安全界限。0.85是根据金黄色葡萄球菌产生毒素的最低水分活度得来的。
常见食品的水分活度。水分活度分类控制要求：0.85以上水份较大的食品要求冷藏或其他措施控制病原体生长；0.6—0.85中等水份食品不需要冷藏控制病原体，由于因酵母和霉菌引起的腐败而限制货架期；0.6以下低水份食品有较长货架期，也不需要冷藏，这些食品称为低水分食品。
大部分生肉、水果和蔬菜属于水份较高的食品（水分活度高于0.85 ）。值得注意的是面包，多数人认为它是干燥，货架稳定的产品。实际上，它有相当高的水分活度，它只是因pH、水分活度的多重屏障，而使之安全，并且霉菌比病原体更容易生长，换言之，它变危险之前就长霉变绿了。
有些独特风味的产品如酱油外表像是高水分产品，但因盐、糖或其它成分结合了水分，它们的水分活度很低，其水分活度在0.80左右。因果酱和果冻的水分活度可满足酵母菌和霉菌生长，它们需在将包装前轻微加热将酵母菌霉菌杀灭以防止腐败。
降低食品中水分有两种传统方法，即干燥和加盐或糖结合水分子。
干燥是食品防腐最古老的方法之一。除防腐之外，干燥产生了食品的自身特性，如同发酵。世界上很多地方还在用开放式空气干燥，一般而言有四种基本干燥方法：热空气干燥，用于固体食品如蔬菜、水果和鱼；喷雾干燥，用于流体和半流体如牛奶；真空干燥，用于流体如果汁；冷冻干燥，用于多种产品。
另一种降低食品水分活度的方法是加盐或糖。这种类型食品的例子有酱油、果酱和腌鱼，这不需要非常特殊的设备。对流体或半流体产品，如酱油或果酱，用配方加工控制。对固体食品如鱼或熏火腿，可用盐干燥，即放入盐溶液或浸入盐水中。
控制水分活度分两步。第一，科学地设定可保证水分活度为0.85或更低的干燥、盐渍或加工配方，然后严格地执行。第二，可取制成品样品测试其水分活度。
03
控制包装
包装不同于其它控制方法，虽然包装有时用于控制微生物生长，但对腐败生物体的控制是有限的，不能作为可控制致病菌生长的单一方法，但通过改变包装有助于产品安全性。
从食品安全角度看，包装有两个功能：可防止食品污染，也可增加食品控制的有效性。
很多产品是真空包装。真空包装是在将封口前用机械抽出包装中空气。产品放在低透氧性袋中，再放在真空机内用机械抽出袋中空气然后进行热封口。薄膜紧贴在产品上。袋中不残留空气或气体。
充气包装产品可包装于充气包装中。充气包装包括一次充气和封口处理。所充的气体有三种，可单独或混合使用，包括氮气、二氧化碳和氧气。这些气体都有各自不同功能：氮气取代氧气，因而减弱了需氧腐败生物的生长；二氧化碳能使很多微生物致死，破坏腐败生物以延长货架期；氧气是需氧腐败生物体生命线。但含有一定氧气可增加抑制肉毒梭菌的安全性，通常为浓度约2%至4％的氧。然而，包装中存在的氧可使腐败微生物生长，并消耗氧气以至降低至2 ％安全浓度之下，这样产品的保质期受到限制。
控制气体包装是一个动态过程，包装中使用氧清除剂，在整个货架期内保持包装中的气体。吸收氧气有利于较长货架期产品，因为大部分包装对氧气都有某种程度的通透性。
不同的包装膜具有不同的透氧性。这些包装用于货架期较长产品的贮存。这类包装用于蔬菜如生菜。当植物体呼吸时，它们吸入氧气排出二氧化碳。如果薄膜限制了现有氧气的含量，则可降低呼吸的速度并延长货架期。
减氧包装——所有这些不同包装形式归为一类称为减氧包装。使用减氧包装可防止腐败生物的生长，因而延长产品的货架期。同时还对产品品质有其它益处，如减轻酸败和褪色。使用这种包装应注意，货架期较长的产品为病原体生长和产生毒素提供了更多的时间。氧浓度低时，比需氧腐败生物而言，更有利于有利于厌氧和兼性厌氧病原体的生长。因此，有可能在腐败前就已产生毒素。
重点要关注的是肉毒梭菌，除非有其它对肉毒梭菌的控制措施，否则不能使用这些包装技术。这些控制措施包括：水分活度低于0.93并且充分冷藏以控制其它病原体；pH低于4.6；盐分高于10％，数量较多的竞争微生物；在最终容器中热处理；在冷冻条件下贮存和销售。每种控制措施自身都能有效地控制肉毒梭菌生长。
真空包装生肉和禽肉，如同发酵奶酪，是利用竞争微生物抑制肉毒梭菌产生毒素的例子。像发酵产品如奶酪，发酵剂增殖产酸可防止肉毒梭菌生长。
零售和家庭冰箱的温度常常不能控制在能充分阻止肉毒梭菌生长的温度。单独通过真空包装、部分蒸煮、冷藏保存不能作为唯一的屏障。因此为了产品的安全，在加工、贮存和销售过程中必须严格控制冷藏。
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