影響食品保質(zhì)期的那些環(huán)境因素

好音

人類對于微生物的利用有兩個截然相反的方向：在發(fā)酵工業(yè)中，人們提供最適的條件，讓微生物大量生長、繁殖和發(fā)酵；但食品加工工業(yè)則要研究最佳的滅菌方法，以及抑制微生物在食品中生長和繁殖的條件，以保證食品的衛(wèi)生、安全，延長貨架期——讓食品盡量晚一點變質(zhì)。

但無論是提供“最適宜的生長條件”還是研究“最佳的滅菌方法”，核心內(nèi)容都是在研究“環(huán)境條件與微生物之間的相互關(guān)系”，即“環(huán)境影響”。影響微生物生長的環(huán)境因素一般包括溫度、水分、滲透壓、輻射和pH等。這些因素可引起微生物形態(tài)、生理、生長、繁殖等特征的改變。當(dāng)環(huán)境條件的變化超過一定極限時，便會導(dǎo)致微生物死亡。

·溫度·

溫度是影響微生物生存、生長、繁殖最重要的因素之一。微生物生長的溫度范圍較廣。已知的微生物一般情況下，在-12℃～100℃均可生長。但與其他生物一樣，每一種微生物都有屬于自己的最低生長溫度、最適宜生長溫度、最高生長溫度和致死溫度。

細(xì)菌在10分鐘內(nèi)被完全殺死的最低溫度即為致死溫度。高溫致死的機理是：微生物在一定溫度下，其中的蛋白質(zhì)和核酸發(fā)生不可逆的變性，或者破壞了細(xì)胞的其他組分，如細(xì)胞膜被熱溶解形成極小的孔，使細(xì)胞的內(nèi)含物泄露，引起死亡。食品生產(chǎn)工業(yè)利用巴氏殺菌、超高溫瞬時滅菌、高壓蒸汽滅菌等滅菌方式給產(chǎn)品“消毒”，都是利用致死溫度“殺死”微生物。

·水分·

水分是微生物生命活動的必要條件，同時，微生物細(xì)胞的組成也不能缺少水分。細(xì)胞內(nèi)所進(jìn)行的各種生物化學(xué)反應(yīng)均以水分為溶媒。在缺水的環(huán)境中，微生物的新陳代謝會受到阻礙，最終死亡。

食品中的絕對含水量包括兩部分，即游離狀態(tài)和結(jié)合狀態(tài)存在的水分，游離狀態(tài)的水分能被微生物利用，后者不能被微生物利用。因此，食品工業(yè)中有一個水分活度的概念，即食品中可被微生物實際利用的自由水或游離水的含量，以此表示食品被微生物污染的風(fēng)險程度。水分活度最大值為1，最小值為0。

一般來講，水分活度越低，越不利于微生物的生長。在遠(yuǎn)古時代，先人就發(fā)現(xiàn)狩獵得到的獵物如果吃不完，將其晾曬風(fēng)干可以保存更久而不發(fā)生腐敗。這其實利用的就是降低水分活度的原理?，F(xiàn)代食品保藏工業(yè)也會通過對食材進(jìn)行干燥處理，降低其水分活度，令微生物失水停止代謝以致死亡。以香菇為例，經(jīng)過晾曬制成的干品便于保存、不易變質(zhì)，需要泡發(fā)才能食用。如果是含水量極高的新鮮香菇，即便將其放入冰箱冷藏，也只能維持三四天不變質(zhì)。

·滲透壓·

微生物細(xì)胞膜為半滲透性單位膜，能調(diào)解細(xì)胞內(nèi)外滲透壓的平衡。在低滲透壓的環(huán)境下，外界的水分會迅速進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，細(xì)胞吸水而膨脹。但因為有細(xì)胞壁的保護(hù)，就像細(xì)胞外面有一個網(wǎng)兜兜著，細(xì)胞很少因為吸收過多的水分而發(fā)生破裂。但在高滲透壓環(huán)境下，細(xì)胞內(nèi)的水分會滲透到細(xì)胞外，造成細(xì)胞代謝活動受到抑制，甚至導(dǎo)致細(xì)胞死亡。

多數(shù)細(xì)菌都不能在高滲透壓的環(huán)境中生長。因此，食品工業(yè)生產(chǎn)會利用一般微生物不耐受高滲透壓的原理，使用鹽腌和糖漬法造成高滲透壓環(huán)境，讓細(xì)菌“脫水死亡”，實現(xiàn)延長食品的保質(zhì)期。例如，以5%～30%濃度的食鹽腌漬蔬菜，以30%～60%濃度的糖制作蜜餞，用60%濃度的糖制作煉乳等。

·輻射·

輻射是能量通過空間或某一介質(zhì)進(jìn)行傳遞的過程。紫外線、電離輻射（包括X射線、β射線）等都具有殺菌作用。紫外線波長為265～266納米時殺菌能力最強。紫外線的殺菌原理是：細(xì)胞中的核酸對紫外線的吸收能力較強，當(dāng)輻射作用于微生物時，微生物的核酸發(fā)生變化，分子結(jié)構(gòu)被破壞，妨礙蛋白質(zhì)和酶的合成，引起細(xì)胞死亡。

電離輻射對微生物的致死作用并不是對細(xì)胞組分的直接破壞，而是輻射誘發(fā)細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)發(fā)生電離反應(yīng)，產(chǎn)生反應(yīng)活性高的游離基，游離基再與細(xì)胞內(nèi)的生物大分子反應(yīng)而使細(xì)胞失去活力。電離輻射滅菌不需要升高食品溫度，適用于對熱敏感的食物，比如果汁、鮮切水果等。

·pH值·

微生物生長的pH范圍極廣，一般為2～8。真菌比細(xì)菌更耐酸，比如酵母菌和黑曲霉的最適pH值為5.0～6.0，金黃色葡萄球菌的最適pH值為7.0～7.5，放線菌的最適pH值為7.0～8.0。因此，食品工業(yè)要根據(jù)微生物不同的pH值耐受范圍，選擇合適的防腐劑。常用的酸類防腐劑包括苯甲酸、山梨酸等。食品工業(yè)中常用強堿如石灰水、氫氧化鈉進(jìn)行包裝材料如啤酒瓶等的滅菌。

·氧化還原反應(yīng)·

微生物和氧氣的存在會導(dǎo)致食品變質(zhì)，而氧化還原反應(yīng)可以通過改變食品中的氧化還原狀態(tài)來防止食品變質(zhì)，抑制微生物的生長，具體方法包括真空包裝、加入除氧劑、在包裝中充入氮氣等。例如，整塊肉的表面的氧化還原電勢為+0.3伏特，這說明在肉表面生長的為好氧菌；植物汁液的氧化還原電勢為+0.3～+0.4伏特，所以植物性食品也容易被好氧菌引起變質(zhì)。針對這兩類產(chǎn)品可以使用抽真空技術(shù)延長保質(zhì)期。