【文章內(nèi)容簡介】 低溫下也不能抑制膜現(xiàn)象發(fā)生。對嗜冷微生物細(xì)胞質(zhì)膜組成成分研究說明，它們含有較高含量的不飽和脂肪酸，這些不飽和脂肪酸在低溫下也能保持半流動狀態(tài)。某些嗜冷菌的膜脂類組成中也含有聚不飽和脂肪酸和含有多個雙鍵的碳?xì)浠衔铩，F(xiàn)在已經(jīng)從幾種生存于南極的細(xì)菌脂類組分中鑒別出了含有9個雙鍵的碳?xì)浠衔铩?抑制微生物的生長。在0℃以下，菌體內(nèi)的水分凍結(jié)，生化反響無法進(jìn)行而停止生長。有些微生物在冰點下就會死亡，主要原因是細(xì)胞內(nèi)水分變成了冰晶，造成細(xì)胞脫水或細(xì)胞膜的物理損傷。因此，生產(chǎn)上常用低溫保藏食品，各種食品的保藏溫度不同，分為寒冷溫度、冷藏溫度和凍藏溫度。,第四十八頁，共九十四頁。,〔二〕中溫型的微生物 絕大多數(shù)微生物屬于這一類。最適生長溫度在20—40℃之間，最低生長溫度10—20℃，最高生長溫度40—45℃。它們又可分為嗜室溫和嗜體溫性微生物。嗜體溫性微生物多為人及溫血動物的病原菌，它們生長的極限溫度范圍在10—45℃，最適生長溫度與其宿主體溫相近，在35—40℃之間，人體寄生菌為37℃左右。引起人和動物疾病的病原微生物、發(fā)酵工業(yè)應(yīng)用的微生物菌種以及導(dǎo)致食品原料和成品腐敗變質(zhì)的微生物，都屬于這一類群的微生物。因此，它與食品工業(yè)的關(guān)系密切。 (三)高溫型微生物 它們適于在45—50℃以上的溫度中生長，在自然界中的分布僅局限于某些地區(qū)，如溫泉(wēnqu225。n)、日照充足的土壤表層、堆肥、發(fā)酵飼料等腐爛有機物中，如堆肥中溫度可達(dá)60—70℃。能在55—70℃中生長的微生物有芽孢桿菌屬〔Bacillus〕、梭狀芽孢桿菌〔Clostridium〕、嗜熱脂肪芽孢桿菌〔Bac. stearothermophilus〕高溫放線菌屬〔Thermoactinomyces〕、甲烷桿菌屬〔Methanobacterium〕等；溫泉(wēnqu225。n)中的細(xì)菌；其次是鏈球菌屬和乳桿菌屬。有的可在近于100℃的高溫中生長。這類高溫型的微生物，給罐頭工業(yè)、發(fā)酵工業(yè)等帶來了一定難度。 許多熱泉溫度接近沸點，蒸汽口〔熱泉噴氣孔〕溫度可達(dá)150～500℃。海洋底部熱水口溫度約達(dá)350℃或更高，但主要集中在美國西部、新西蘭、冰島、日本、地中海地區(qū)、印度尼西亞和法國等地區(qū)。世界上具有最大的熱泉集中區(qū)域面積就是黃石公園——92～93℃〔美國〕。,第四十九頁，共九十四頁。,嗜熱的分子機制 嗜熱微生物和嗜高溫微生物為什么能在那么高的溫度下生長？也與這些生物中的酶和蛋白質(zhì)有關(guān)，它們具有耐熱性及高溫下的穩(wěn)定性。研究嗜熱微生物中的酶發(fā)現(xiàn)，它們的氨基酸序列與嗜溫微生物中催化相同反響的酶的氨基酸序列一般只有很小的差異，很明顯，是一個關(guān)鍵的氨基酸代替了存在于此酶中一個或幾個氨基酸，導(dǎo)致該酶折疊的方式不同，從而使該酶能耐熱性增強。 同時高溫型微生物的蛋白質(zhì)合成機構(gòu)——核糖體和其他成分對高溫抗性也較大，發(fā)現(xiàn)tRNA在特定的堿基對區(qū)域內(nèi)含有較多的G≡C對，提供(t237。gōng)了較多的氫鍵，增加了熱穩(wěn)定性；細(xì)胞膜中飽和脂肪酸含量高，它比不飽和脂肪酸可以形成更強的疏水鍵，因此可保持在高溫下的穩(wěn)定性并具正常功能。 〔1〕不同的微生物有不同的最適生長溫度； 〔2〕通常微生物的最適生長溫度不一定是最適發(fā)酵溫度； 〔3〕同種微生物在不同的發(fā)酵溫度條件下，發(fā)酵產(chǎn)物可能不同；,第五十頁，共九十四頁。,1 低溫對微生物的影響：微生物對低溫具有抵抗力，絕大多數(shù)微生物所處的環(huán)境溫度降低到最低生長溫度時，微生物的新陳代謝活動減弱到最低程度，最后處于停滯或休眠狀態(tài)。這時微生物的生命活動幾乎停止，但能在較長時間內(nèi)保持生命，少數(shù)要發(fā)生死亡。 芽孢、孢子 ＞ 球菌 ＞ G+桿菌 低溫用于食品的保藏： 寒冷溫度：室溫與冷藏溫度之間，保藏期短，適于果蔬保藏。14—15℃。 冷藏溫度：微生物的生命活動顯著降低，但一些嗜冷菌可緩慢生長。適于蔬菜、 果品、魚、肉、蛋、乳類短期保藏。07 ℃。 凍藏溫度： 0℃以下的溫度，一般(yībān)凍肉在18 ℃保藏，可在較長的時間內(nèi)保藏食品。 18 ℃幾乎可以抑制所有微生物的生長。 Orange 29 ℃ banana 1011 ℃ granpe 01 ℃ litchi 4 ℃ Peach –051 ℃ longan mango 2 高溫對微生物的影響： 敏感，一般超過微生物的最高生長溫度，敏感的微生物就會死亡。,第五十一頁，共九十四頁。,高溫致死的機理：菌體蛋白變性，同時破壞了酶的結(jié)構(gòu)，酶的活性消失了，代謝也就停止了。 高溫 滅菌的方法： (1)熱〔力致〕死時間〔Thermal Death Time TDT〕 是指在特定的條件和特定的溫度下，殺死一定數(shù)量微生物所需要的時間，稱熱力致死時間。 (2)D值〔Decimal reduction time〕 在一定溫度下加熱，活菌數(shù)減少一個對數(shù)周期〔即90%的活菌被殺死〕時，所需要的時間〔分〕，即為D值。測定D值時的加熱溫度，即在D的右下角說明。例如：含菌數(shù)為105 /毫升的菌懸液，在100℃的水浴溫度中，活菌數(shù)降低(ji224。ngdī)至104/毫升時，所需時間為10分，該菌的D值即為10分，即D100=10分。如果加熱的溫度為℃〔250℉〕，其D常用Dr表示。 (3)Z值 如果在加熱致死曲線中，時間降低一個對數(shù)周期〔即縮短90%的加熱時間〕所需要升高的溫度〔℃〕，這所需要升高的溫度數(shù)，即為Z值。,第五十二頁，共九十四頁。,熱力(r232。l236。)致死曲線,第五十三頁，共九十四頁。,(4)F值 在一定的基質(zhì)中，其溫度為℃，加熱殺死一定數(shù)量微生物所需要的時間〔分〕，即為F值。 3 高溫滅菌的方法： 〔1〕干熱滅菌法：A 火焰滅菌法：特點：速度快、滅菌徹底、效果好。應(yīng)用范圍：廢棄物。 B 枯燥加熱空氣滅菌法：150160 ℃，12小時。應(yīng)用范圍：玻璃器皿，金屬及其他枯燥耐熱物品的滅菌。玻璃器皿要烘干。 〔2〕濕熱滅菌(moist heat sterilization) 〔A〕煮沸消毒法 物品在水中100℃煮沸15分鐘以上，可殺死細(xì)菌的營養(yǎng)細(xì)胞和局部芽孢，如在水中參加1%碳酸鈉或2~5%石炭酸，那么效果更好。這種方法適用于注射器、解剖用具等的消毒。 〔B〕巴氏滅菌 (pasteurization)滅菌的溫度一般在60~85℃處理15~30分鐘，可以殺死微生物的營養(yǎng)細(xì)胞，但不能到達(dá)完全滅菌的目的，用于不適于高溫滅菌的食品，如牛乳、醬腌菜類、果汁、啤酒、果酒和蜂蜜等，其主要目的是殺死其中無芽孢的病原菌〔如牛奶中的結(jié)核桿菌或沙門(shām233。n)氏桿菌〕，而又不影響它們的風(fēng)味。 〔C〕超高溫瞬時滅菌法 〔Ultra high temperature short time,UHT〕滅菌的溫度在135~137℃3~5秒，可殺死微生物的營養(yǎng)細(xì)胞和耐熱性強的芽孢細(xì)菌，但污染嚴(yán)重的鮮乳在142℃以上殺菌效果才好。超高溫瞬時滅菌法現(xiàn)廣泛用于各種果汁、牛乳、花生乳、醬油等液態(tài)食品的殺菌。,第五十四頁，共九十四頁。,此法的特點是既可殺滅微生物，又可最大限度減少營養(yǎng)成分的破壞。在發(fā)酵工業(yè)中此法用作培養(yǎng)基的滅菌，主要操作是將培養(yǎng)基在發(fā)酵罐外連續(xù)(li225。nx249。)地進(jìn)行加熱、維持和冷卻，然后才進(jìn)入發(fā)酵罐，培養(yǎng)基一般在135～140℃下處理5～15秒鐘。 〔D〕高壓蒸汽滅菌法 (normal autoclaving)高壓蒸汽滅菌法是實驗室和罐頭工業(yè)中常用的滅菌方法。高壓蒸汽滅菌是在高壓蒸汽鍋內(nèi)進(jìn)行的，鍋有立式和臥式兩種，原理相同，鍋內(nèi)蒸汽壓力升高時，溫度升高。一般采用9.8104Pa的壓力，121.1℃處理15~30分鐘，也有采用較低溫度〔115℃〕下維持30分鐘左右，可達(dá)殺菌目的。罐頭工業(yè)中要根據(jù)食品的種類和殺菌的對象、罐裝量的多少等決定殺菌式。實驗室常用于培養(yǎng)基、各種緩沖液、玻璃器皿及工作服等滅菌。 影響高壓蒸汽滅菌效果的因素： ①滅菌物體含菌量的影響 ；②滅菌鍋內(nèi)空氣排除程度的影響 ；③滅菌對象的體積 ， 滅菌對象體積的大小直接影響滅菌的效果，體積過大會影響熱的傳導(dǎo)速率。待滅菌的物體或培養(yǎng)基體積不宜過大，也不不宜在鍋內(nèi)塞得擁擠。 ④滅菌對象PH的影響 滅菌物品的PH也影響滅菌的效果。當(dāng)其PH在6.0～8.0時，微生物的抵抗力較大，不易死亡；PH6.0時，最易引起死亡。 ⑤加熱與散熱速度 在高壓滅菌時，常常只注意到達(dá)滅菌溫度后維持時間。而實際工作中到達(dá)滅菌溫度的時間有快有慢，同樣滅菌完畢后降溫的時間也有快有慢，,第五十五頁，共九十四頁。,第五十六頁，共九十四頁。,第五十七頁，共九十四頁。,〔5〕間歇滅菌法(fractional sterilization 或tyndallization) 是用流通蒸汽反復(fù)滅菌的方法，常常溫度不超過100℃，每日一次，加熱時間為30分鐘，連續(xù)三次滅菌，殺死微生物的營養(yǎng)細(xì)胞。每次滅菌后，將滅菌的物品在〔28~37℃〕培養(yǎng)，促使芽孢發(fā)育成為繁殖體，以便(yǐbi224。n)在連續(xù)滅菌中將其殺死。 100℃滅菌 培養(yǎng) 滅菌 培養(yǎng) 滅菌 此外在生產(chǎn)上消除有害微生物的方法還有： Ⅰ、過濾除菌法：對不耐熱的液體可采用過濾除菌法到達(dá)“滅菌〞，例如：濾膜過濾裝置、燒結(jié)玻璃濾板過濾器、石棉板過濾器以及硅藻土過濾器等。過濾除菌的缺點是無法去除其中的病毒和噬菌體。 Ⅱ、采用特殊的加熱滅菌法：對易破壞的含糖培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌時，應(yīng)先將糖液與其他成分分別滅菌后在合并；對含Ca+2或Fe+3的培養(yǎng)基與磷酸鹽可先分別滅菌，然后再混合，這樣就不易形成磷酸鹽沉淀；對含有在高溫下易破壞成分的培養(yǎng)基〔如含糖組合培養(yǎng)基〕可進(jìn)行低壓滅菌〔112℃下滅菌15分鐘〕或間歇滅菌；在大規(guī)模發(fā)酵工業(yè)中，可采用連續(xù)加壓滅菌法進(jìn)行培養(yǎng)基的滅菌。,第五十八頁，共九十四頁。,膜過濾除菌法,采用濾孔比細(xì)菌還小的濾膜、篩子作成各種過濾器，當(dāng)液體、空氣流經(jīng)濾膜或篩子時，微生物不能通過濾孔而被阻留在一側(cè)，從而到達(dá)除菌的目的。但病毒由于很小不能除去。 在實驗室中常常(ch225。ngch225。ng)采用的濾器： 濾膜過濾器、蔡氏過濾器、磁土過濾器和玻璃過濾器等。 過濾介質(zhì)：硝酸纖維素膜、醋酸纖維素膜、聚丙烯膜以及石棉板、燒結(jié)陶瓷、燒結(jié)玻璃等。 濾器孔徑：常用0.22 μm 、0.45 μm 。 應(yīng)用：對于含酶、糖溶液、血清等熱敏物質(zhì)除菌。,第五十九頁，共九十四頁。,影響微生物對熱抵抗力的因素 ①菌種 不同微生物由于細(xì)胞結(jié)構(gòu)和生物學(xué)特性不同，對熱的抵抗力也不同。一般的規(guī)律是嗜熱菌的抗熱力大于嗜溫菌和嗜冷菌，芽孢大于非芽孢菌，球菌大于非芽孢桿菌，革蘭氏陽性菌大于革蘭氏陰性菌，霉菌大于酵母菌，霉菌和酵母的孢子大于其菌絲體。細(xì)菌的芽孢和霉菌的菌核抗熱力特別大。 ②菌齡 同樣的條件下，對數(shù)生長期的菌體抗熱力較差，而穩(wěn)定期的老齡細(xì)胞較大，老齡的細(xì)菌芽孢較幼齡的細(xì)菌芽孢抗熱力強。 ③菌體數(shù)量 菌數(shù)愈多，抗熱力愈強，因加熱殺死最后一個微生物所需的時間也長；另外，微生物群集在一起時，受熱致死不是時間而是有先有后，同時菌體能分泌一些有保護(hù)作用的蛋白質(zhì)物質(zhì)，菌多分泌的保護(hù)物質(zhì)也多，抗熱性也就強。 ④基質(zhì)的因素 微生物的抗熱力隨含水量減少而增大，同一種微生物在干熱環(huán)境中比在濕熱環(huán)境中抗熱力大；基質(zhì)中的脂肪、糖、蛋白質(zhì)等物質(zhì)對微生物有保護(hù)作用，微生物的抗熱力隨這類物質(zhì)的增多而增大；微生物在pH值范圍是7左右，抗熱力最強，pH值升高或下降都可以減少微生物的抗熱力。特別是酸性環(huán)境微生物的抗熱力減弱更明顯。 ⑤加熱的溫度和時間 加熱的溫度越高，微生物的抗熱力越弱，越容易死亡，加熱的時間越長(yu232。 ch225。nɡ)，熱致死作用越大。在一定高溫范圍內(nèi)，溫度越高殺死所需時間越短。另外，其他因素如鹽類等，在基質(zhì)中有降低水分活性作用，從而增強抗熱力；而另一類鹽類如鈣鹽、鎂鹽可減弱微生物對熱的抵抗力。,第六十頁，共九十四頁。,4 熱力(r232。l236。)殺菌在食品工業(yè)中的應(yīng)用： A 烘烤、油炸法：如面包、方便面。 B 沸水殺菌法：用于水果類罐頭的殺菌。 C 巴氏殺菌：用于啤酒工業(yè)、蔬菜加工制品的殺菌。 D 高壓殺菌方法：用于蛋白質(zhì)含量高的罐頭食品的殺菌。 F UHT滅菌：主要用于牛奶、果汁和醬油的滅菌。 5 殺菌式的制定： 確定殺菌的指標(biāo)菌，再指定殺菌式。,第六十一頁，共九十四頁。,二、 枯燥和水的利