食物的微生物污染及其预防思维导图

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2024-05-16

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预防医学

营养和食品安全学

微生物污染及其预防

食品安全，食品卫生，微生物感染等内容讲解

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思维导图大纲

食品安全

食品的种植、养殖、加工、包装、储存、运输、销售、消费等活动符合国家强制标准和要求，不存在可能损害或威胁人体健康的有毒、有害物质致消费者病亡或者危及消费者及其后代的隐患

食品卫生

为防止食品在生产、收获、加工、运输、储存、销售等各个环节被有害物质（包括物理、化学、微生物等方面）污染所采取的各项措施，从而保证人体健康不受损害

食品污染 food contamination

是指在各种条件下，导致外源性有毒有害物质进入食品，或食品成分本身发生化学反应而产生有毒有害物质，从而造成食品安全性、营养性和（或）感官性状发生改变的过程

分类

生物性

①微生物：细菌与细菌毒素；真菌与真菌毒素；病毒 ②奇生虫及其虫卵 ③昆虫：螨类、蛾类、谷象虫、蝇、蛆等

化学性

①农药、兽药 ②有毒金属、有机物 ③食品接触材料、运输工具等融入有害物质 ④滥用食品添加剂 ⑤食品加工、储存过程中产生有害物质 ⑥掺假、制假过程中加入的物质

物理性

①杂草：草籽、沙石、金属、头发等 ②放射性污染

危害

影响食品感官性状和营养价值

对机体健康的影响

①食物中毒Food poisoning ② 慢性毒性Chronic toxicity ③ 生殖毒性reproductive toxicity ④ 致癌Carcinogenesis ⑤ 致畸Teratogenesis ⑥ 致突变Mutagenesis ⑦ 其他

食品微生物污染

食品在加工、运输、贮藏、销售过程中被微生物及其毒素污染

污染食品微生物分类

直接致病微生物：可直接对人体致病并造成危害

①致病性细菌和细菌毒素 ②人畜共患传染病病原菌和病毒 ③产毒真菌和真菌毒素

相对致病微生物：通常条件下不致病，在一定条件下才有致病力的微生物

非致病性微生物：对人体无害，但会引起食品腐败变质、卫生质量下降

食品中微生物生长的条件

食品成分

水分

游离水（free water）

食品中与非水成分有较弱作用或者基本没有作用的水，是可以被微生物利用的水。

水分活度 (water activity，Aw)

表示食品中可被微生物利用的水

食品中水的蒸汽压 P 与相同温度下纯水的蒸汽压 P0的比值即 Aw=P/P0(Aw 值介于 0～1 之间)

Aw＜0.6，绝大多数微生物无法生长；细菌所需 Aw＞0.9，酵母＞0.87，霉菌＞0.8

Aw：形成芽孢＞生长需要

结合水（bound water）

食品中与非水成分（蛋白质、碳水化合物等）通过氢键结合的水，微生物无法利用

营养成分

食物中的营养素是微生物的良好培养基

抑菌成分

食品中的天然抑菌物质能起到一定的防腐保鲜作用

①蛋清中的溶菌酶 ②鲜乳中的乳铁蛋白 ③草莓、葡萄皮中的酚类化合物

食品的理化性质

pH值

细菌在 pH=7.0 左右生长最好

酸性食物的变质多由酵母菌、真菌引起

渗透压

低渗溶胀、高渗脱水

生物结构

食物的完整外层结构能阻止微生物侵入繁殖

组织溃败+细胞膜碎裂

环境因素

温度

微生物对温度的嗜好不同；真菌的生长温度范围比细菌广

①嗜冷：-10~20℃ ②嗜温：20~45℃ ③嗜热：≥45℃ ④大多数均在20~30℃生长 ⑤酵母菌嗜温、嗜冷

氧气

需氧、厌氧、兼氧

湿度

湿度大有利于微生物繁殖

食品的细菌污染

食品细菌

①假单胞菌属—新鲜的冷冻食物 ②黄单胞杆菌属—植物、水果、蔬菜 ③微球菌属、葡萄球菌属—分解食品中糖类并产生色素 ④芽孢杆菌、梭状芽孢杆菌属—肉类及罐头 ⑤肠杆菌科—水产品、肉及蛋 ⑥弧菌属、黄杆菌属—鱼类及水产品 ⑦嗜盐杆菌属、嗜盐球菌属—咸鱼、咸肉等盐腌制食品 ⑧乳杆菌属—乳品

细菌菌相

共存于食品中的细菌种类及其相对数量的构成，称为食品的细菌菌相；其中相对数量较多的细菌称为优势菌

卫生学意义

1、通过食品的理化性质及其所处的环境条件，可预测污染食品的菌相； 2、食品腐败变质引起的变化会因细菌菌相及其优势菌种的不同，而出现相应的特征，因此检验食品细菌菌相又可对食品腐败变质的程度及特征进行估计

细菌污染指标

菌落总数

在被检样品的单位质量（g）、容积（ml）内，在严格规定的条件下（培养基及其pH、培育温度与时间、计数方法等）培养所成的细菌菌落总数，以菌落形成单位（colony-forming unit，CFU）表示

卫生学意义：1、作为食品被细菌污染程度即清洁状态的标志 2、用于预测食品的耐保藏性

大肠菌群

指在一定培养条件下能发酵乳糖、产酸产气的需氧和兼性厌氧革兰氏阴性无芽孢杆菌，主要来自人和温血动物肠道

方法及计数

①MPN法：适用于食品含量较低时，采用相当于每g(ml)食品中大肠菌群的最可能数(most probable number, MPN)表示，该法基于泊松分布； ②平板计数法：适用于食品含量较高时，结果表示为CFU/g(ml)

卫生学意义

1、作为食品受到人与温血动物粪便污染的指示菌； 2、作为肠道致病菌污染食品的指示菌 3、检查到典型大肠杆菌，说明为近期污染(1 周)；非典型大肠杆菌则说明为远期污染(7-30d)。

局限性

大肠菌群是嗜温菌，低温特别是冷冻食品未必适用，故近年有用肠球菌（用在冷冻食品）作为粪便污染指示菌

包括

• 埃希氏菌属（典型大肠杆菌） • 柠檬酸杆菌属 • 肠杆菌属 • 克雷伯菌属

真菌与真菌毒素对食品的污染及其预防

真菌

一类不含叶绿素，无根、茎、叶分化，具有细胞壁的真核细胞型微生物

①曲霉菌属—玉米、花生 ②青霉菌属—大米 ③镰刀菌属—小米、玉米

真菌毒素

真菌在其所污染的食品中产生的有毒代谢产物

通常具有耐高温、无抗原性、主要侵害实质器官的特性

特点

真菌产毒只限于少数的产毒真菌，而产毒菌种中也只有一部分菌株产毒

同一产毒菌株的产毒能力有可变性和易变性

产毒菌种产生真菌毒素不具有严格的专一性

一种菌可产多种毒素，同一毒素可由数种真菌产生

产毒霉菌产生毒素需要一定的条件

①基质(营养丰富) ②水分(粮食类水分在 17-18%最适合产毒) ③湿度(RH＜70%时不能产毒) ④温度（25~30℃） ⑤通风情况(多数产毒时需要有氧环境)。

真菌污染的食品卫生学意义

真菌污染引起食品的腐败变质，使食品的食用价值降低，甚至完全不能食用

人畜进食被污染的食物和饲料可导致真菌毒素中毒

①急性中毒 ②慢性中毒：致癌、致畸、致突变

真菌污染食品的卫生质量评定

真菌污染度

单位重量或容积的食品中真菌菌落总数，以cfu/g(ml)表示

真菌菌相构成

指食品中污染真菌的种类

①曲霉和青霉—食品即将霉变 ②根霉和毛霉—食品已经霉变

黄曲霉毒素 aflatoxin, AF

由黄曲霉（某些菌株）和寄生曲霉（所有菌株）产生的一类代谢产物，具有极强的毒性和致癌性（1类致癌物）黄曲霉生长产毒的温度范围是12℃～42℃，最适产毒温度为25℃～33℃，最适Aw值为0.93～0.98

AF的毒性顺序如下：B1>M1>G1>B2>M2

AFB1在粮油食品中最多见，且毒性和致癌性最强，故常以AFB1作为食品监测中的污染指

AFM1多发现于乳及其制品中

理化性质

①荧光性：在紫外线下都产生荧光 ② 耐热性：在一般烹调加工温度下不被破，在280℃时才发生裂解 ③溶解性：在水中溶解度很低，几乎不溶于水，能溶于油脂和甲醇、丙酮、氯仿等多种有机溶剂，但不溶于石油醚、己烷和乙醚中 ④ 不耐碱：遇氢氧化钠，AF内酯环破坏，形成香豆素钠盐，易溶于水

代谢

1、黄曲霉毒素 B1(AFB1)在体内的代谢主要是在肝脏微粒体酶作用下进行的羟化、脱甲基和环氧化反应。羟化、脱甲基为解毒反应，而环氧化反应属于增毒作用。 *AFB1→环氧化反应→2,3 环氧化物+DNA→AFB1-DNA 加合物→DNA 损伤→肿瘤 2、AF 的代谢产物除 AFM1大部分从奶中排出体外，其余可经尿粪及呼出的O2排泄。 3、若不连续摄入，一般不在体内蓄积。

毒性

1、急性毒性：AF 是一种剧毒物质，主要造成肝脏损伤。中毒临床表现以黄疸为主，出现发热、呕吐和厌食，重者出现腹水，肝脾肿大，肝硬化甚至死亡。 2、慢性毒性：主要表现为动物生长障碍，肝脏出现亚急性和慢性损害，肝功能降低；肝实质细胞变性和灶性坏死、胆管上皮增生、形成结节，出现肝硬化等。其他症状：体重减轻、生长发育迟缓、食物利用率下降、母畜不孕或产仔减少等。实验室检查：肝中脂肪含量升高，肝糖原降低，血浆白蛋白降低，A/G 比值下降，肝内维生素 A 含量减少等。 3、致癌性：黄曲霉毒素是目前已知的最强的致癌物。肝脏作为主要的靶器官，可诱发原发性肝细胞肝癌。动物实验中其他器官的肿瘤也有发生：包括前胃肿瘤、纤维瘤、肾小管腺瘤、泪腺癌、垂体腺瘤、睾丸间质细胞瘤、甲状腺瘤等。长期低剂量和一次“冲击量”均可致癌

预防措施

食物防霉（根本）

①作物收获前：防虫、防倒伏；培养抗霉新品种。 ②作物收获时：筛除霉变作物。 ③收获后：降低水分(3 天内)，低温、断绝氧气保存

去除霉素

①挑选霉粒法—花生、玉米 ②碾轧加工法—大米 ③加水搓洗法 ④植物油加碱去毒法（可逆性） ⑤物理吸附法——活性白陶土、活性炭等吸附剂 ⑥紫外线照射法 ⑦氨气处理法

制定卫生标准

① 玉米、玉米油、花生、花生油AFB1 ≤ 20μg/kg ② 玉米及花生制品（按原料折算）AFB1 ≤ 20μg/kg ③ 大米、其它食用油AFB1 ≤ 10μg/kg ④ 其它粮食、豆类、发酵食品AFB1 ≤5μg/kg ⑤ 特殊膳食用食品AFB1 ≤0.5μg/kg ⑥乳及乳制品、特殊膳食用食品AFM1≤0.5μg/L

其他毒素

镰刀菌毒素—麦类、玉米及其制品

①T-2毒素：食物中毒性白细胞缺乏症（ATA） ②脱氧雪腐镰刀菌烯（致呕吐素）：赤霉病麦中毒——醉谷病 ③玉米赤霉烯酮（F-2毒素）：类雌激素样 ④丁烯酸内酯：牛烂蹄病 ⑤伏马菌素：神经毒性作用、慢性肾毒性、促血栓、致癌性（2b类）等

赭曲霉毒素

玉米、大豆、可可豆、大麦、柠檬类水果、腌制的火腿、花生、咖啡豆、面包等

肝肾毒性、胚胎毒性、致畸性、肾脏致癌物/赭曲霉毒素A（OTA）

展青霉素

面包、香肠，以及苹果、山楂、香蕉、梨、菠萝、葡萄和桃子等水果、苹果汁、苹果酒，蔬菜等

神经毒性、基因毒性、免疫毒性、致畸、生殖毒性、致癌

杂色曲霉毒素

糙米等

①急性中毒的病变特征是肝、肾坏死 ② 具有较强的致癌性（仅次于AF），可致动物肝癌、肾癌、皮肤癌和肺癌等（ 2B）

黄变米毒素

大米等

肝肾毒性、神经毒性、致癌性（肝癌）等

食品的腐败变质

定义

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

原因和条件

食品本身的组成和性质

酶

蛋白酶、肽链内切酶、脂解酶等，可加速食品的腐败变质

营养成分和水分

各种微生物分解各类营养物质的能力不同→进程和特征不同

水分：Aw＜0.6，绝大多数微生物无法生存

理化性质

pH：绝大多数细菌生长＞4.5

酸性食品腐败变质←酵母菌、霉菌

渗透压

加糖、盐

状态

外观完好的食品，更能抵御微生物的入侵

微生物

包括细菌、酵母菌和霉菌，一般细菌更占优势

分解蛋白质

细菌、霉菌、酵母菌（胞外蛋白酶）

分解碳水化合物

绝大多数细菌、多数霉菌，某些细菌和大多数酵母菌能利用有机酸或醇类

分解脂肪

真菌比细菌多（脂肪酶）对蛋白分解能力强的需氧性细菌，同时大多数也能分解脂肪酵母菌分解脂肪的菌种不多，主要是解脂假丝酵母菌

环境因素

温度、湿度、氧气、阳光（紫外线）照射、金属离子等

化学过程

蛋白质分解

食物中的蛋白质在细菌的各种酶作用下，最终分解生成酪胺、组胺、尸胺及腐胺（恶臭气味）

脂肪酸败

①经水解与氧化等反应分解为醛、酮、酸——理化性质的改变 ②不饱和脂肪酸含量越高的食品越容易氧化，分解产物带有特殊的刺激性臭味(“哈喇”气味)

促进因素

脂肪酸不饱和度，紫外线，氧，水分，铜、铁、镍等金属离子，油料动植物残渣、微生物脂肪酶

抑制因素

天然抗氧化物（维生素E，植酸，茶多酚），人工添加的抗氧化剂

碳水化合物分解

①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 ②主要变化是酸度升高，也可伴有其它产物所特有的气味

鉴定指标

感官

视觉、嗅觉、触觉、味觉等

蛋白质腐败

以感官指标最敏感可靠

通过嗅觉可以判定食品是否有极轻微的腐败变质

脂肪酸败

油脂具有特殊的刺激气味，俗称“哈喇味”

碳水化合物酵解

产气，酸甜味、醇类气味

化学

挥发性盐基总氮TVBN

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，即在此条件下能形成氨的含氮物

氨基酸、蛋白质等含氮高的食品（如鱼、虾、贝类、肉类及其制品）腐败鉴定的化学指标

新鲜度↑→TVBN↓

三甲胺TMA

季胺类含氮物经微生物还原产生

鱼贝类肉内正常成分三甲胺氧化物（TMAO）被细菌的三甲胺还原酶还原生成三甲胺（TMA）

判断鱼、虾等水产品新鲜程度

新鲜度↑→ TMA↓

组胺

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≥200mg/100g，可引起人类过敏性食物中毒

K值

指ATP分解的肌苷（HxR）和次黄嘌呤（Hx）低级产物占ATP系列分解产物ATP＋ADP＋AMP＋IMP＋HxR＋Hx的百分比

鉴定鱼类早期腐败

K≤20％，鱼体新鲜

K≥40％，鱼体开始有腐败迹象

pH变化

V字形（先降后升）

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值下降

而后由于微生物的作用所产生的氨而促使pH值上升

过氧化值POV和酸价AV

POV ：油脂不饱和脂肪酸被氧化形成过氧化物的量，一般以100g（或1kg）被测油脂使碘化钾析出碘的g数表示油脂酸败的早期指标（先升后降）

AV:中和1g油脂中游离脂肪酸所需KOH的mg数评价油脂酸败程度

羰基价CGV和丙二醛MDA

CGV：油脂酸败时产生的含有醛基和酮基的脂肪酸或甘油酯及其聚合物的总量反映油脂酸败与加热劣化度

MDA：反映动物油脂酸败的程度硫代巴比妥酸（TBA）法

物理

食品浸出物量、浸出液电导度、折光率、冰点、黏度等

蛋白质腐败 ——肉浸液的黏度测定尤为敏感

脂肪酸败——脂肪分解可使其固有的凝固点（熔点）、比重、折光率等发生变化

微生物

细菌总数和大肠菌群

一般食品中的活菌数达10^8cfu/g时，则可以认为处于初期腐败阶段

卫生学意义

①感官性恶化：刺激性气味、异常颜色、酸臭味道、组织溃烂 ②营养价值降低：蛋白质、脂肪和碳水化合物降解破坏+维生素、无机盐、微量元素流失和破坏 ③致病菌和产毒真菌及其毒素致病作用 ④分解产物直接毒性：组胺、酪胺、脂质过氧化物、胺类（→亚硝胺）等

防治食品腐败变质的措施

食品保藏

食品保藏的基本原理是改变食品的温度、水分、氢离子浓度、渗透压以及应用其它抑菌杀菌措施，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。

化学保藏

腌制法和糖渍法

酸渍法

H+↑、pH↓→腐败菌繁殖↓

熏制

冷熏、热熏、液态烟熏

防腐剂保藏

低温保藏

冷藏

不冻结状态下的低温贮藏（-1℃~10℃）

其原理是，低温能使酶的活性降低，抑制微生物生长。

冷冻保藏

＜-18℃

※冷链：对易腐食品从生产到消费的整个商业网应一直处于适宜的低温下，即称为冷链

“快速冻结，缓慢解冻”原则——微波加热解冻

食品中蛋白质变性—— 主要取决于冻结速度和最后达到的温度，速度越慢，温度越低，则蛋白质变性越严重

3T 原则

食品保存期限（time）、保存温度(temperature)、保存耐受量(tolerance)

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，以致蛋白质发生变性凝固，细胞内一切代谢反应停止

常压杀菌

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

能最大限度地保持食品原有的性质

液态食物消毒

①煮沸或流通蒸汽灭菌 ②巴氏杀菌法

加压杀菌

100~121℃，绝对压力为0.2MPa，可杀灭繁殖型和芽孢型细菌

①D值：某一温度和条件下，活菌数指数递减时间，即杀灭90%活菌所需的时间（min）相同温度下D值越大则耐热性越强一般用Dx表示，x指温度，如D121指121℃条件下的D值 ②F值：一定量细菌在某一温度下呗完全杀死所需的时间，即在不同温度下的热力杀菌效果相当于121℃条件下等效杀菌的时间（min）表示杀灭微生物孢子的能力

肉类食品，中酸性、低酸性罐头食品

超高温瞬时杀菌UHT

在密闭系统中加热到120℃，持续几秒种后迅速冷却至室温

完全破坏其中生长的微生物和芽孢

即可达到一定的杀菌要求，又能最大程度保持食品品质

奶、果汁、奶酪、豆奶等

微波杀菌

常用微波频率915MHz和2450MHz

915MHz：适用于加热含水量高、厚度和体积较大的食品

2450MHz：适用于含水量低的食品

快速、节能、对食品品质影响小

干燥脱水保藏