当前位置：罐藏食品相关微生物概述
文章来源：华道顾问 录入：华道顾问 添加时间：2020/8/10
【作者 华懋宗，漳州市食品科技应用研究院专家组负责人。本文摘自《食品热力杀菌理论与实践》（漳州市食品科技应用研究院 组织编写 轻工出版社 出版）】
罐藏食品能长期保存食品其基本原理是基于两个基本点：
( 1 ) 容器的良好密封
( 2 ) 食品的热力杀菌
杀菌时既破坏了引起食品变化的酶（又称酵素），又将微生物杀死，藉罐头的密封性，阻隔了外部的空气和微生物再次侵入罐头内，使罐藏食品得以长期保存。100多年来罐藏食品的历史证明了微生物学是罐头工业的最为重要的基础。整个罐藏食品杀菌温度与时间的确立或控制，均依赖于微生物学的原理。
微生物对人类有些是有益的，有些是有害的。
微生物的种类就已知的达到了成千上万种，绝大多数是对人类有益且有利用价值的。现代化工业如制麻、制革、酿酒、制造乳酸、醋酸、味精，还有医用抗生素等均是利用微生物发酵方法来制取的。如今环保工程的污水处理，微生物也是一个不可缺失的功臣。
但有些微生物及其产物对人类是有害的，它可使人和动物产生疾病，或发生传染病，甚至要危及人体生命，如众所周知的沙氏病毒、肺痨菌、艾滋病毒等都是谈虎色变的名字。对人类有害的这类微生物常称为致病微生物，也简称为致病菌。
地球上的人类是非常幸运的，对人类有害的微生物在微生物的种类还不到百分之一。绝大多数微生物可以被人类利用，甚至有害微生物也可利用它物制成类毒素、抗生素等为人类利用。即使是有益的微生物也会使食品变质和腐败，人们常称之为腐败菌。
罐藏食品加工过程中，须杀死几乎所有的活性微生物，并防止它再繁殖。目前主要是采用热力杀菌的方法去杀死微生物的“身体”和它的发芽的“种子”，并有效抑制微生物再生长，产品成为罐藏食品须要达到的商业无菌状态。
一、食品相关的微生物
下面简介一些与罐藏食品相关的、有代表性的三大类微生物：
（1）酵母（Yeast）
酵母和霉菌都属于真菌类，但酵母常见及主要的生育形态不是菌丝体而是单细胞生命体，通常呈卵形，它们比霉菌小，比细菌大，它们最大厚度约为1／500毫米。酵母主要藉发芽繁殖，酵母的母细胞上先形成小芽孢，逐渐长大成另一个酵母细胞，有少数菌种能在细胞内形成芽孢，最后细胞破裂，长成新酵母细胞。酵母的形态如图4-1所示。
图4-1 典型的酵母形态
酵母广泛存在于自然界中，特别喜爱含糖分和果酸的液态食品。它们对酸和脱水等不良环境有较好的适应力。酵母耐冷性比耐热性强，耐热性较差，大多数酵母加热到77℃ 就遭到破坏。罐头食品中可能因酵母存在而出现腐败，此时就应怀疑到杀菌严重不足或有裂漏出现。酵母生长时会有酒精和造成胀罐的大量二氧化碳产生。
罐头食品中有酵母生长，但不致于会构成有害于公共卫生的重要问题。制酒均是用酵母来完成的，它对人类的贡献太大了。
（2）霉菌（Molds）
霉菌一般系指那些多细胞的丝状真菌类，在自然界分布非常广泛，在任何土壤和尘埃中均有霉菌存在。霉菌是由多细胞管状纤维组成，呈分枝状并用称为芽孢的子实体繁殖，它生长在气生结构体内或它的顶端上，它们的菌丝或缠绕纤维与植物的根类似，显微镜下观察霉菌的形状如图4-2所示。
图4-2 典型的霉菌形态
霉菌比细菌大10倍，比酵母大2 倍。霉菌广泛分布于自然界内，既存在于土壤内，又存在于空气的粉尘中。在适宜的水份、氧气和温度条件下，霉菌几乎能在任何食品内生长，它们还能在通常不宜于支持生长的各种物质中生长，如较高浓度酸液、含有微量盐类的水中等。霉菌能迅速在高温和大量冷凝水分的建筑物墙壁和天花板上生长，甚至于冷库内也会有霉菌存在，霉菌耐冷性比耐热性强。霉菌能将部分酸消耗掉，它们在食品中生长时，会抑制其他菌类生长。
密封容器包装的食品在热力杀菌后，很少会有霉菌生长，因该菌不耐热，它在经热力杀菌过的低酸罐头食品中不能生存，只有杀菌严重不足或杀菌后再次污染时才可能出现。霉菌需要氧气才能生存，食品容器如发生泄漏可能会出现霉菌引起的败坏。有一种例外的霉菌称为纯黄丝衣霉，会在某些以果汁饮料、水果以及水果作为基料的食品罐头中出现，该菌能够忍受为保藏这些食品所制定的热处理条件而得以幸存下来，因为在不良处境中该菌能形成保持生命力的芽孢。它在酸性或酸化食品中能忍受92℃、一分钟以上的热处理。不过，该菌需约14天时间成熟和产生耐热芽孢才能具有抗热力。人类往往利用霉菌来制造腐乳和酱油和酒类的制麯等，使它为人类服务。
（3）细菌
与罐藏食品生产关系最密切的是细菌，大多数细菌无害，但它们能产生使食品出现不良变化的酶，有的细菌会产生毒素。细菌为单细胞生命体，个体小到只有高倍显微镜才能观察到。细菌有球菌和杆菌之分，大小差别很大，有的菌比另一种菌大上好几倍。大多数球菌的直径在0.75-2.0微米，中型杆菌的厚度0.5-1.0微米，长度可达3微米。在显微镜观察下，细菌呈现多种外形，罐头食品腐败中最重要的有呈圆形的球菌和呈杆状的杆菌。
细菌是通过细胞的分裂来繁殖的，细菌细胞准备分裂时，细胞物料逐渐增加，直至它的容积比原来增大到一倍为止，然后细胞中部收缩，收缩加深到使细胞内容物各自保持在有细胞膜分割的二间分室内。这样相隔的二室最后分离并形成两个和母细胞完全一样的、彼此对等的新细胞。细菌的繁殖通常称为“生长”。一般情况下，细菌细胞每一次分裂平均要20-30分钟。细菌的生长速度非常快，但是生长条件并非长期有利于它连续无限制生长。另外细菌数的增加将导致一些代谢物质的聚积，它为细菌生长时的副产品，有抑制细菌生长的作用。
细菌根据它们能否具备形成芽孢的能力可以分成两类。所有球菌和有的杆菌不能形成芽孢，称为非芽孢形成菌（Non-forming bacteria）；许多杆菌具有产生芽孢的能力，称为芽孢形成菌（Spore-forming bacteria）。芽孢在这些细菌正常生长循环中，处于非生长性休眠阶段，它们在“多种恶劣条件”下仍能保持生命力，在适宜环境条件下，它们能像植物种籽一样发芽生长。细菌芽孢对热、冷和化学品有强力的抵抗力，某些细菌芽孢在100℃沸水中能生存十六小时以上，而处于生长状态的菌体和非芽孢细菌加热到沸腾时则不能生存。一般来说能抵抗热力的芽孢还能强力抵抗住化学品的破坏。
细菌可以产生或不产生芽孢，芽孢也称作孢子。所谓芽孢或孢子，如果用通俗语言表达可以是这样理解：“芽孢即是细菌为繁殖后代而产生的种子”。如水稻的种子是稻谷，鸡的种子是鸡蛋。
细菌的形态基本有三种，球形、杆状、螺旋状。主要的芽孢形成菌是杆菌属和梭菌属。
图4-3 典型的各种细菌
二、食品相关的细菌特征
（1）芽孢形成菌
芽孢形成菌中的孢子一般有较强的耐热性。我们习惯上把细菌的身体部分称菌体或营养体，它的“种子”为芽孢或叫孢子，也就是繁殖体。如果菌体被杀死了，孢子未必被破坏，在适当条件下，芽孢又发育为新的菌体。芽孢形成菌一般要以大于100℃以上的温度杀菌才能见效。
（2）非芽孢形成菌
这类菌不生成芽孢，它的抗热性较差，一般可用≤100℃温度杀菌即可杀死非芽孢形成菌。
（3）食品腐败菌
通常引起食品腐败的微生物，也简称为食品腐败菌，所谓腐败是指能使食品发生有害的变化而不能食用。罐藏食品腐败微生物的营养来源是食品，当微生物利用食品的营养繁殖的时候，将会使食品产生腐败或称败坏。无论是前述的有害或有益微生物，都会引起食品腐败。
（4）肉毒梭状芽孢杆菌（Clostriotium botulinum）
有一种微生物发现年代甚早，1735年法国发生腊肠中毒事件，至1895年才由 Ermengena 氏分离出所发生肉毒素中毒的产生菌，故该菌被命名为肉毒梭状芽孢杆菌或腊肠毒杆菌。
肉毒梭状芽孢杆菌是芽孢形成菌，其大小为长3.0-8.0微米、宽0.5-0.8微米，两端圆形杆状菌。该菌最适生长温度为30-36℃。肉毒梭状芽孢杆菌在自然界分布很广，很多食物、土壤均有被污染的可能。该细菌本身并无毒害作用，每天人类均有可能食下这种细菌，它不能在人或动物的肠道内产生毒素。但若食用了那些受污染而又有机会让它生长繁殖的食物，因为肉毒梭状芽孢杆菌生长时会分泌出毒素于食物中，此毒素会引起食物中毒。肉毒梭状芽孢杆菌产生的毒素毒性非常强烈。据1959年Lamanna氏估计，一克纯肉毒毒素足以使1亿人中毒死亡。
肉毒梭状芽孢杆菌是迄今为止所知的所有会引中毒和病害的微生物中、对热具有较强抗热性的细菌。罐藏食品如果能将肉毒梭状芽孢杆菌杀灭，则其他致病菌不复存在，所以肉毒梭状芽孢杆菌在罐藏食品加工界被广为重视，杀死肉毒梭状芽孢杆菌往往是设定杀菌规程的先决条件。
（5）嗜热性／中温性细菌
细菌生长的最适温度依种类不同而不同，很多细菌以常温或稍高于常温为最适宜温度，通常以30℃—36℃为最适温度，习惯上称为中温性细菌。
也有些细菌却喜欢在较高的温度下繁殖，一般以55℃左右为最适生长温度。这类细菌通常称为耐热菌或嗜热菌。微生物一般不喜欢低温，微生物在低温下生长会受到抑制，所以家用冰箱的冷藏室（如2-5℃）就可以短时间（数天）保藏食品，而冷冻室（如-18℃）能较长时间（数月）保藏食品。
（6）好气／厌气性细菌
好气菌：细菌中有些喜欢氧气，故也称为需氧性形成菌，或好气性细菌；好气性形成菌多数具有很强的耐热性，通常会形成平酸腐败，俗称平酸菌腐败，即能分解碳水化合物产酸，但一般不产气，故腐败罐头的外观近似正常，不像“胖听”。虽然称平酸菌腐败，实际上也会降低罐头的真空度，或造成轻微“松听”（微胖罐）。引起蔬菜罐头平酸腐败的主要细菌是B. stearothermophilus 和B.coagulans, 这些细菌的耐热性都很强，其耐热性远比肉毒杆菌为强，几乎所有的蔬菜原料都会受其污染。
厌气菌：有些细菌却不喜欢氧气，称嫌氧菌，亦称厌气菌。引起罐头食品败坏的厌气性菌中有一种高温嫌氧菌，如C.thermosaccharolyticum腐败菌会分解糖类和其他碳水化合物产生大量的气体，该气体主要是二氧化碳和氢气，形成罐头“胖听”。另一种高温嫌氧腐败菌如 C.nigrificans，此种细菌生长时会产生硫化氢，造成硫臭罐腐败及产生硫化铁使内容物变黑，它是蘑菇罐头的重要腐败菌。肉毒杆菌就是属于厌气性中温孢子菌。
（7）兼氧菌（Faclative anaerobes）：在有氧和无氧环境中都能生长的的细菌。
（8）微需氧菌（Microaerophiles）：在少量氧时生长最好的细菌。
（9）食物传染型细菌
通常传染性细菌对人类危害很大，我们通常称为致病菌，致病菌会引起人类致病或死亡，其引起人类的病症如下表4-1所示：
表4-1 由污染食物细菌性传染引起的病症
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病 名
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病 源
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来 源（主要食物）
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潜伏期
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症 状
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志贺氏
杆菌痢疾
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志贺氏菌属
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多水食品、乳及乳制品、受排泄物污染物
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通常2-3天
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腹泻、血样大便、严重时会发烧。
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霍 乱
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撇形弧菌
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受粪污染之食品和水
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2-5天
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恶心、呕吐、腹泻和腹痉挛。
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布鲁氏杆菌病、浪热班格氏病
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流产布鲁氏杆菌、地中海热菌、豚布鲁氏菌
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鲜乳或被生乳污染的乳制品、肉类
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3-21天有时长数月
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发冷出汗、无力、头痛发热、肌肉和关节痛及失重。
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白喉病
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白喉杆菌
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乳受由人来之污染
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3-7天
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隐袭病喉及鼻发炎。
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猩红热和脓菌性咽喉炎
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β-溶血性链球菌
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受口鼻污物污染食品及被感染牛之乳
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1-7天
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发热、咽喉炎、有时出疹。
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链球菌食物污染
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肠内球菌、粪链球菌
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受排泄物或带菌者污染之食物
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2-18天
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恶心、呕吐、疼痛、和腹泻。
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沙门氏菌症
1. 伤寒
2. 副伤寒
3. 其他
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伤寒沙门氏菌副伤寒沙门氏菌沙门氏菌属
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任何被病者或带菌者排泄物污染食品肉类、家禽肉生菜、和蛋制品
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通常
7-12天
1-10天
12-72小时
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无胃口、头痛、发热。腹痛腹泻、发冷热、呕吐、虚脱。
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结核病
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人与牛结核分枝A型及B型杆菌
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受污染之鲜乳及其他乳制品
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不定
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依受感染身体部位而定
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土拉偏斯菌病
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土拉巴斯德杆菌
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野生法定猎物
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3-10天
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骤起、头痛、发冷、全身痛、发热、呕吐、淋巴腺肿大。
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旋毛虫病
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旋毛形线虫
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生猪肉或相似的食品
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36-72小时
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同上
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从上表可知，这些细菌引起的病症是很可怕的，但好在人类十分幸运，这些细菌的抗热性较差，一股在≤100℃的温度便会失去活性。
罐藏食品是经过合适热力杀菌的食品，它是非常安全的食品。
（8）细菌毒素
食物中污染细菌后不仅会败坏食品，还因细菌繁殖过程中产生毒素，人若食用这类食品会将毒素一起摄入，经肠道吸收而引起中毒。常见的中毒有：
① 细菌毒素：
A. 葡萄球菌食物中毒
B. 肉毒梭状芽孢杆菌中毒
C. 魏氏杆菌食物中毒
上述三种中毒引起情况见下表4-2所示：
表4-2 细菌性食物中毒引起之病症
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病 名
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病 源
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来源（主要食物）
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潜伏期
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症 状
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葡萄球
菌中毒
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葡萄球菌产
生的肠毒素
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肉类、富含碳水化合物的食品，尤其是生菜和即食食品。
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2-11小时
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恶心、呕吐、腹泻、腹痉挛、不发热。
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肉毒梭状芽孢杆菌中毒
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肉毒梭状杆菌产生的外毒素
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家庭加工食品和pH高于4.6并受污染的食品。
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12小时-6天
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眩晕、复视、肌无力，其后咽下困难、言语困难，最后呼吸麻痹而死亡，不发热。
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魏氏杆
菌中毒
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魏氏A型杆菌产生的小型外毒素
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冷藏和再加热的肉类、水、乳、盐发面包、人
和动物的肠道。
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8-22小时
（不一定）
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急性腹痛、腹泻、恶心，甚少有呕吐现象。
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② 霉菌毒素：其中最常见的是黄曲霉毒素，霉菌毒素中毒症状大致如下：
A. 肝毒素（Hepatotoxin）：引起肝病，肝细胞坏死，甚至肝癌症。
B. 肾毒素（Nephrotoxin）：导致肾功能丧失。
C. 神经毒素（Neurotoxin）：导致脑及中枢神经之出血及退化，严重者失其功能。
D. 光感皮肤毒素（Photodynamic dermatotoxic metabotites）：引起皮肤炎症。
