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一、食品中微生物生长的条件
（一）食品的成分
1.水分∶食品中的水分以游离水和结合水两种形式存在。结合水是指食品中与非水成分通过氢键结合的水，这部分水与蛋白质、碳水化合物及一些可溶性物质，如氨基酸、糖盐等结合，故微生物无法利用结合水。游离水是指食品中与非水成分有较弱作用或基本没有作用的水，微生物能利用的水是游离水。食品中微生物生长繁殖所需要的水不是取决于食品的总含水量，而是取决于水分活度（wateractivity，Aw），通常使用Aw来表示食品中可被微生物利用的水。
在物理化学上，Aw是指食品中水的蒸汽压P与相同温度下纯水的蒸汽压P的比值，即Aw=P/Po。由于物质溶于水后，水的蒸汽压降低，所以Aw介于0≈1。
食品Aw的高低不能根据其水分含量多少来判断。例如，金黄色葡萄球菌生长要求的低水分活度为0.86，而相当于这个水分活度的水分含量随不同的食品而异，如牛肉为23%、乳粉为16%、肉汁为63%。
每一种微生物在食品中生长繁殖都有其低的Aw要求。如果食品的Aw低于这一要求，微生物的生长繁殖就会受到抑制。Aw低于0.60时，绝大多数微生物无法生长，故Aw小的食品较少出现腐败变质现象。一般说来，细菌生长所需的Aw>0.9，酵母菌为>0.87，真菌为>0.8。另外，同属不同种的微生物对Aw的要求也可不一样。细菌形成芽孢需要的Aw比它们生长需要的Aw高。
2.营养成分食品中含有蛋白质、碳水化合物、脂肪、矿物质、维生素等营养素，是微生物良好的培养基。
（二）食品的理化性质图。
1.pH食品pH的高低可改变微生物细胞膜的电离状况，从而影响其对营养物质的吸收;可改变微生物体内多种酶系的活动，影响其代谢，故可制约微生物生长。大多数细菌在pH为7.0左右生长最好，少数细菌在pH4.0以下也能够生长。细菌对pH的要求比酵母菌和真菌高，故酸性食品的腐败变质主要是酵母菌和真菌引起的。
2.渗透压渗透压与微生物的生命活动有一定的关系。如将微生物置于低渗溶液中，菌体吸收水分发生膨胀，甚至破裂;若置于高渗溶液中，菌体则发生脱水，甚至死亡。
（三）环境因素
1.温度根据微生物对温度的适应性，可将微生物分为嗜冷、嗜温、嗜热三大类。嗜冷菌最适宜生长温度为-10～20℃，嗜温菌为20～45℃，嗜热菌一般在≥45℃条件下生长。但这三类微生物又都可以在20～30℃生长繁殖。真菌生长温度范围较细菌广，酵母菌在嗜冷和嗜温条件下生长，但不能在嗜热环境中生长。
2.氧气，微生物有需氧型、厌氧型和兼氧型三种类型。氧气是需氧型细菌生存所必需的，但对厌氧型细菌是其生长的抑制物质，兼氧型细菌在有氧和缺氧的条件下都能生存，但在有氧的情况下通常生长、繁殖更快些。
3.湿度环境相对湿度对食品Aw和食品表面微生物生长有较大的影响。例如把含水量少的脱水食品放在湿度大的地方，食品则易吸潮，表面水分迅速增加。长江流域梅雨季节，粮食、物品容易发霉，就是因为空气湿度太大（相对湿度常在70%以上）的缘故。
二、食品腐败变质的原因
食品腐败变质是指食品在以微生物为主的各种因素作用下，其原有化学性质或物理性质发生变化，降低或失去其营养价值的过程。例如肉、鱼、禽、蛋的腐臭、粮食的霉变、蔬菜水果的溃烂、油脂的酸败等。
食品腐败变质是以食品本身的组成和性质为基础，在环境因素影响下，主要由微生物的作用引起;是食品本身、环境因素和微生物三者互为条件、相互影响、综合作用的结果。
（一）微生物。
微生物是食品发生腐败变质的重要原因。在食品腐败变质过程中起重要作用的是细菌、酵母菌和真菌，但一般情况下细菌更占优势。
分解蛋白质而使食品变质的微生物，主要是细菌、真菌和酵母菌，它们多数是通过分泌胞外蛋白酶来完成的。绝大多数细菌都具有分解某些糖的能力，特别是利用单糖的能力极为普遍，某些细菌能利用有机酸或醇类;多数真菌都有分解简单碳水化合物的能力，能够分解纤维素的真菌并不多;大多数酵母菌有利用有机酸的能力。分解脂肪的微生物能分泌脂肪酶，使脂肪水解为甘油和脂肪酸。一般来讲，对蛋白质分解能力强的需氧性细菌，同时大多数也能分解脂肪。能分解脂肪的真菌比细菌多。酵母菌分解脂肪的菌种不多，但分解脂肪和蛋白质的能力却很强。
（二）食品本身的组成和性质
2.食品的营养成分和水分食品含有丰富的营养成分，是微生物良好的培养基，不同的食品中，各种营养成分的比例差异很大，而各种微生物分解各类营养物质的能力不同，因此食品腐败变质的进程及特征也不同。如蛋白质腐败主要是富含蛋白质的动物性食品，而碳水化合物含量高的食品主要在细菌和酵母菌的作用下，以产酸发酵为基本特征。食品中水分是微生物赖以生存和食品成分分解的基础，食品的Aw越小，微生物越不易繁殖，食品不易腐败变质。
3.食品的理化性质食品pH高低是制约微生物生长、影响食品腐败变质的重要因素之一。食品的渗透压与微生物的生命活动有一定的关系，低渗与高渗环境均可造成菌体死亡。在食品中加入不同量的糖或盐，可以形成不同的渗透压。同时，所加的糖或盐越多，渗透压越大，食品的Aw就越小。
4.食物的状态外观完好无损的食品，可抵御微生物的入侵;食品胶态体系的破坏、不饱和脂肪酸、色素、芳香物质等的变化均可引起食品色、香、味、形的改变。
食品所处环境的温度、湿度、氧气、阳光（紫外线）的照射等对食品的腐败变质均有直接作用，对食品的保藏有重要影响。
三、食品腐败变质的化学过程
1.食品中蛋白质的分解畜、禽、鱼、蛋和大豆制品等富含蛋白质的食品，主要是以蛋白质分解为其腐败变质的特性。食物中的蛋白质在微生物的蛋白酶和肽链内切酶等作用下可分解形成氨基酸，氨基酸及其他含氮的低分子物质再通过脱羧基、脱氨基、脱硫作用，形成多种腐败产物。在细菌脱羧酶的作用下，酪氨酸、组氨酸、赖氨酸和鸟氨酸分别生成酪胺、组胺、尸胺及腐胺，后两者均具有恶臭气味;在微生物脱氨基酶的作用下氨基酸脱去氨基而生成氨，脱下的氨基与甲基构成一甲胺、二甲胺和三甲胺;色氨酸脱羧基后形成色胺，又可脱掉氨基形成甲基吲哚而具有粪臭味;含硫的氨基酸在脱硫酶作用下可脱掉硫产生具有恶臭味的硫化氢。
2.食品中脂肪的酸败脂肪酸败的食品主要是食用油及含油脂高的食品，脂肪的腐败程度受脂肪酸的饱和程度、紫外线、氧、水分、天然抗氧化物质、食品中微生物的脂肪酶等多种因素的影响。此外，铜、铁、镍等金属离子及油料中的动植物残渣均有促进油脂酸败的作用。
油脂酸败的化学过程复杂，主要是经水解与氧化，产生相应的分解产物。中性脂肪分解为甘油和脂肪酸，随后进一步氧化为低级的醛、酮、酸等;不饱和脂肪酸的双键被氧化形成过氧化物，进一步分解为醛、酮、酸。在酸败过程中所形成的醛、酮和某些羧酸使得油脂带有特殊的刺激性臭味，即所谓的"哈喇"气味。
不饱和脂肪酸含量越高的食品越容易氧化。脂类氧化形成的自由基与其他物质结合，生成过氧化物、交联过氧化物、环氧化物，并向食品体系释放出氧，不仅引起必需脂肪酸的破坏，而且造成维生素和色素的破坏。
在脂肪分解的早期，酸败尚不明显，由于产生过氧化物和氧化物而使脂肪的过氧化物值上升;其后则由于形成各种脂肪酸而使油脂酸价升高;当不同脂肪酸在不同条件下发生醛酸败与酮酸败时，可产生醛、酮等羰基化合物，羰基（醛酮）反应阳性。在油脂酸败过程中，脂肪酸的分解可使其固有的碘价、凝固点、比重、折光率、皂化价等发生变化。
3.碳水化合物的分解含有较多碳水化合物的食品主要是粮食、蔬菜、水果和糖类及其制品，这类食品腐败变质时，主要是碳水化合物在微生物或动植物组织中酶的作用下，经过产生双糖、单糖、有机酸、醇、醛等一系列变化，最后分解成二氧化碳和水。这个过程的主要孪化是食品的酸度升高，并带有甜味、醇类气味等。
四、食品腐败变质的鉴定指标
食品腐败变质的鉴定一般采用感官、物理、化学和微生物四个方面的指标。1.感官鉴定食品的感官鉴定是指通过视觉、嗅觉、触觉、味觉等人的感觉器官对食品的组织状态和外在的卫生质量进行鉴定。食品腐败初期产生腐败臭味，发生颜色的变化（褪色、变色、着色、失去光泽等），出现组织变软、变黏等现象，都可以通过感官分辨出来;如通过嗅觉可以判定出食品较轻微的腐败变质。
2.物理指标食品的物理指标主要是根据蛋白质、脂肪分解时低分子物质增多的变化，可测定食品浸出物量、浸出液电导度、折光率、冰点、黏度等指标。
3.化学鉴定微生物的代谢可引起食品化学组成的变化，并产生多种腐败性产物，直接测定这些腐败产物就可作为判断食品质量的依据。
（1）挥发性盐基总氮∶挥发性盐基总氮指食品水浸液在碱性条件下能与水蒸气一起蒸馏出来的总氮量，即在此种条件下能形成氨的含氮物。研究表明，挥发性盐基总氮与食品腐败变质程度之间有明确的对应关系。在我国食品安全标准中该指标已被列入鱼、肉类蛋白腐败鉴定的化学指标。
（2）三甲胺∶三甲胺是季胺类含氮物经微生物还原产生的，新鲜鱼虾等水产品和肉中没有三甲胺。三甲胺主要用于测定鱼、虾等水产品的新鲜程度。
（3）组胺∶食品腐败变质时，细菌分泌的组氨酸脱羧酶可使鱼贝类的组氨酸脱羧生成组胺。当鱼肉中的组胺超过200mg/100g，就可引起人类过敏性食物中毒。
（4）K值∶K值是指三磷酸腺苷分解的低级产物肌苷和次黄嘌呤占ATP系列分解产物的百分比，主要适用于鉴定鱼类早期腐败。若K≤20%，说明鱼体新鲜;K≥40%，说明鱼体开始有腐败迹象。
（5）pH∶一般食品中pH的变化是在腐败开始时略微降低，随后上升，因而多呈现"V"字形变动。先是由于微生物的作用或食品原料本身酶的消化作用，使食品中pH下降;而后由于微生物的作用，肌肉分解，所产生的氨促使pH上升。
（6）过氧化值和酸价∶过氧化值是脂肪酸败最早期的指标，其次是酸价的上升。在脂肪分解的早期，酸败尚不明显，由于产生过氧化物和氧化物而使脂肪的过氧化值上升，其后则由于形成各种低级酮酸及脂肪酸而使油脂酸价升高。
4.微生物检验食品微生物学的常用检测指标为菌落总数和大肠菌群。对食品进行微生物数量测定是判定食品生产的一般卫生状况以及食品卫生质量的一项重要依据。一般来说，食品中的活菌数达108CFU/g时，则可认为处于初期腐败阶段。
五、食品腐败变质的卫生学意义与处理原则
因此，对食品的腐败变质要及时准确鉴定，并严加控制。这类食品的处理必须以确保人体体健康为原则，其次也要考虑具体情况。如单纯感官性状发生变化的食品可以加工处，部分腐烂的水果蔬菜可拣选分类处理，轻度腐败的肉、鱼类，通过煮沸可以消除异常气味等，但明显发生腐败变质的食物应该坚决废弃。
六、防止食品腐败变质的措施
食品保藏的基本原理是改变食品的温度、水分、氢离子浓度、渗透压以及采用其他抑杀菌的措施，将食品中的微生物杀灭或减弱其生长繁殖的能力，以达到防止食品腐败变质的目的。
（一）食品的化学保藏
1.盐腌法和糖渍法可提高渗透压。在高渗状态的介质中，微生物菌体原生质脱水、收缩、凝固并与细胞膜脱离，从而使微生物死亡。一般盐腌浓度达10%，大多数细菌受到抑制，但不能杀灭微生物。糖渍食品糖含量必须达到60%～65%。此类食品还应在密封和防湿条件下保存，否则容易吸水，降低防腐作用。
2.酸渍法大多数微生物不能在pH4.5以下正常繁殖，故可利用提高氢离子浓度来防腐，此方法多用于各种蔬菜，如泡菜和渍酸菜等。
3.防腐剂保藏常用于食品防腐的添加剂有防腐剂、抗氧化剂。防腐剂用于抑制或杀灭食品中引起腐败变质的微生物，如苯甲酸、山梨酸等;抗氧化剂可用于防止油脂酸败。防腐剂的使用，应该严格按照我国食品添加剂使用标准（GB2760）的规定。
（二）食品的低温保藏
1.食品的冷藏冷藏是指在不冻结状态下的低温储藏，温度一般设定在-1～10℃范围内。病原菌和腐败菌大多为嗜温菌，大多数在10℃以下难以生长繁殖;此时食品内酶的活性也大大降低，因此冷藏可延缓食品的变质。
（三）食品的加热杀菌保藏
高温使微生物体内酶、脂质体和细胞膜破坏，原生质构造中呈现不均一状态，以致蛋白质凝固，细胞内一切反应停止，从而达到保藏的目的。食品加热杀菌的方法主要有常压杀菌（巴氏消毒法）、加压杀菌、超高温瞬时杀菌和微波杀菌等。
1.常压杀菌常压杀菌即加热温度控制在100℃及以下，达到杀灭所有致病菌和繁殖型微生物的杀菌方式，常用于液态食物消毒。其优点是能最大限度地保持食品原有的性质。采用巴氏杀菌法的食品有牛乳、pH在4以下的蔬菜和水果汁、啤酒、醋、葡萄酒等。以牛奶为例，低温巴氏杀菌法采用温度63℃，30分钟;高温短时巴氏杀菌法采用温度72℃，15秒。
4.微波杀菌微波一般是指频率在300～30000MHz的电磁波，目前已广泛应用于微波加热的是915MHz和2450MHz两个频率。915MHz可以获得较大穿透厚度，适用于加热含水量高、厚度或体积较大的食品;而2450MHz适用于含水量低的食品。微波杀菌保藏食品具有快速、节能、对食品的品质影响很小的特点，因此能保留更多的活性物质和营养成分。
（四）食品的干燥脱水保藏
食品干燥保藏的机制是降低食品水分至15%以下或Aw在0.00～0.60，以抑制腐败微生物的生长，使食品在常温下长期保藏。食品干燥、脱水方法主要有日晒、阴干、喷雾干燥、减压蒸发、冷冻干燥等。冷冻干燥是将食品先低温速冻，使食品中的水结成冰，然后再放在高真空条件下，冰直接变成气态而挥发。此种方法可保持食品的营养成分，而且在食用时加水复原可恢复其原有的形状和结构。
生鲜食品干燥和脱水保藏前，一般须破坏其酶的活性，最常用的方法是热烫（亦称杀青、漂烫）或硫黄熏蒸（主要用于水果）或添加抗坏血酸（0.05%～0.1%）及食盐（0.1%～1.0%）。肉类、鱼类及蛋中因含0.5%～2.0%肝糖原，干燥时常发生褐变，可添加酵母菌或葡萄糖氧化酶处理或除去肝糖原再干燥。
（五）食品辐照保藏
食品的辐照保藏是20世纪40年代开始发展起来的，主要用于食品杀菌、灭虫、抑制蔬菜发芽、延迟果实后熟，以延长食品保藏期。目前使用的辐照源主要有60Co和137Cs产生的γ射线，以及电子加速器产生的低于10MeV的电子束。
食品辐照的优点;①穿透力强，如对某些果核深部的害虫，熏蒸剂往往无效，但可以被穿透力强的γ射线所杀灭。射线的穿透力较强，对包装材料及包装体积无特殊要求;②节省能源，加工效率高。食品辐照称为"冷加工"，在辐照过程中仅有轻微的升温。可在不解开包装的情况下照射，可成批处理，加工效率高;③在恰当的照射剂量下，食品的感官性状及营养成分很少改变;④没有非食品成分的残留。
评价辐照食品是否安全一般考虑的因素∶①是否在食品中产生放射性;②对食品感官性状的影响;③对食品营养成分的影响;④可能产生的有害物质。1980年WHO、FAO和国际原子能机构三个国际组织的联合专家委员会，经过对10年的研究结果和各国进行辐照食品安全性数据的审查，得出"任何食品总体平均剂量低于10千戈瑞（kGy）没有毒理学危险。用此剂量辐照的食品不再要求做毒理学实验，同时在营养和微生物学上也是安全的"的结论。我国辐照技术已被应用于粮食、蔬菜、水果、肉类、干果、调味品6大类食品的杀菌保藏。
辐照食品的管理涉及辐照设施安全性管理、食品卫生管理和有关辐照工艺和剂量管理三个方面。我国《食品标识管理规定》和《预包装食品标签通则》规定，经过电离辐射或者电离能量处理过的食品，应当在其标识上标注中文说明。