第5章食品中影响微生物生长的因素

水分含量、水分活度、 渗透压
pH值 温度 气体 辐射 压力 防腐剂
主要作用因素分类
内在因素
pH
水 电位 营养 抗菌剂 生物结构
外在因素 温度 湿度 气体
生物间作用
微生物间的相 互作用
微生物的类型（按最适生长pH范围来分）
▪ 嗜酸微生物 acidophile
专性嗜酸菌： 最适pH＜6；pH＞7时生长极差或死亡。 兼性嗜酸菌：在低pH下生长，在中性pH也长。
酰胺
不同类群微生物对pH的适应能力
不同pH 范围下微生物的生长趋势
pH<4.5
pH>4.5
霉菌 酵母
细菌
pH对微生物生长影响的机理：
外界pH值的变化会影响细胞膜的电荷性质，进而 改变酶的活性，引起跨膜输送系统的破坏。
微生物的生长pH范围
微生物名称
氧化硫硫杆菌 大豆根瘤菌 枯草芽孢杆菌 大肠埃希氏菌 金黄色葡萄球菌 一般放线菌 一般酵母菌 一般霉菌
微生物维持胞内pH值中性的机制
▪ 细胞内外pH的差值靠消耗代谢能来维持（自动调节到
一个狭窄的pH范围内）
▪ 例如：嗜酸菌（胞内pH6.3~6.8，而胞外可能pH2.0~6.0）
Thermioplasma acidophila是靠H+的直接泵出来维持胞 内外的氢离子梯度，其他嗜酸菌也有依赖消耗代谢能 排放蛋白质将胞内pH维持在一个恒定值。
▪ 嗜碱微生物 alkalinophile
专性嗜碱菌：最适pH8~11，pH ≤7时生长极慢或不生长
▪ 嗜中性微生物 neutrophile
能在pH4~9范围内生长，最适生长在pH6~8，大多数微 生物属于这一类。
一. pH对微生物的影响
一般微生物生长的pH
微生物 霉菌 酵母
大部分细菌 乳酸菌 致病菌
产碱杆菌在有NaCl时生长 的pH范围更宽
pH对微生物的影响2
温度的升高会对pH有一定的影响，进而影响到 微生物生长的pH范围。
微生物在其最适pH生长时，会延长其对数生长 期。
生长基质pH的缓冲能力也影响其对数生长期 盐浓度也会对微生物的pH生长范围产生影响，
一定浓度下会拓宽其pH，但过量后会使pH范围 变窄。
最低
0.5 4.2 4.5 4.3 4.2 5.0 2.5 1.5
最适 最高
2.0~3.5 6.8~7.0 6.0~7.5 6.0~8.0 7.0~7.5 7.0~8.0 4.0~5.8 3.8~6.0
ຫໍສະໝຸດ Baidu
6.0 11.0 8.5 9.5 9.3 10.0 8.0 7.0~11.0
微生物生长引起食品pH的改变1
微生物生长引起食品pH的改变2
食品的组成与pH变化的关系 1. 在糖和蛋白质同时存在时，微生物首先利用
糖，pH下降，对蛋白质的分解明显减少；当 糖不足时，开始利用蛋白质，引起pH上升。 2. 一般而言，细菌首先生长，pH下降，酸的积 累抑制了腐败菌的生长，能耐较低pH的酵母 或霉菌开始生长，引起pH的上升，这时，细 菌的生长又开始了。当糖被利用到一定程度 后，才开始利用蛋白质。
pH 范围 1.5 — 11 2.5 — 8
4— 10 3.2 — 10.5
5.5 — 9
大多数微生物生长的pH在6.6-7.5
现代食品 微生物
P-32
pH对微生物的影响1
但微生物生长的pH范围并 不是严格的界限，真正的 pH还取决于其它生长因素。 如：
乳杆菌在使用柠檬酸、盐 酸、硫酸、衣康酸要比乳 酸、醋酸的生长pH更低
有时pH的改变是食品加工的需要：
1. 发酵食品：泡菜的加工——由乳酸菌的生长引起pH 的改变，这样的改变有利于食品的保藏。而且还赋 予了它特有的风味。酸乳的发酵——利用乳酸菌发 酵产酸，并利用pH的快速降低抑制其它微生物的生 长。食醋——淀粉类原料，液化，酵母酒精发酵， 醋酸杆菌产酸。
2. 酸渍食品：酸黄瓜、糖醋大蒜等——外源酸，保存 和增加食品的风味。
▪ 产气克雷伯氏菌 • 酸性环境：生成乙醇、2，3-丁二醇 • pH7.0：生成丁二醇、乙醇、乳酸 • pH8.0：乙酸、丁二醇、甲酸、乳酸、乙醇 ▪ 黑曲霉：pH低于3.0时积累柠檬酸，在pH接近中性时
积累草酸。
▪ 氧化亚铁硫细菌在pH<2.0时会生成硫酸 ▪ 谷氨酸棒杆菌：中性生成谷氨酸，碱性条件生成谷氨
▪ 嗜碱芽孢杆菌（在pH10~11.5范围内生长，胞内维持中
性）：借助于依赖代谢能的Na+/H+反向输送载体，回 收呼吸过程中泵出的质子。
二. 水对微生物生长的影响
食品中的水存在的方式：结合水、游离水 微生物的生长需要水：正常的代谢物质需要水作为载
体——吸收营养、排泄废物，这些功能都需要游离水。 大部分食品的水分活度在0.99 水分活度表示同温度下食品的蒸汽压比纯水的蒸汽压。
Aw p p0
不同微生物生长对Aw的要求
微生物种类
Aw要求
细菌 酵母 霉菌
部分球菌在0.9以下，嗜盐菌为 0.75以外，绝大部分在0.94-0.99
嗜渗透压酵母0.60，大部分为 0.88-0.94
干性霉菌为0.65，大部分为0.730.94
机理
pH对微生物生长影响的机理：
外界pH值的变化会影响细胞膜的电荷性质，进而 改变酶的活性，引起跨膜输送系统的破坏。
pH与食品的保藏
通常食品的pH范围：
动物性食品：5-7 蔬菜：5-6 水果：2-5
依据pH对食品进行分类
pH>4.5：非酸性食品 pH<4.5：酸性食品
pH对代谢产物的影响
微生物的代谢对环境pH影响
环境pH的控制
▪直接加酸或碱进行调节； ▪加入酸性或碱性营养物质进行调节和补充营养 ▪加入缓冲性物质
微生物细胞内的pH
细胞内部的pH值一般都接近中性（包括极端嗜酸和嗜 碱菌）
• 胞内酶的最适pH多接近中性 为什么?讨论
• 细胞内的DNA、ATP等对低pH敏感 • RNA和磷脂类等对高pH敏感。 细胞膜上酶及胞外酶最适pH多接近微生物最适生长pH
现代食品微生物学
第5章 食品中影响微生物生长的因素
主讲 惠 明 博士
第5章 食品中影响微生物生长的因素
对微生物来说，食品是一个极端复杂的 体系
微生物的活动受食品中的各种因素影响 微生物的活动对食品也产生一定的影响
食品的基本组成及与微生物相关的环境因素
水 蛋白质 碳水化合物 脂肪 无机盐 维生素