◆趙玉平 金海珠 劉玉田 孫祖莉

(煙臺大學(xué)食品科學(xué)與工程研究所)

解讀微生物生長曲線在食品儲存中的應(yīng)用

◆趙玉平 金海珠 劉玉田 孫祖莉

(煙臺大學(xué)食品科學(xué)與工程研究所)

微生物學(xué)是一門內(nèi)容十分豐富、與人類關(guān)系非常密切、極富探索性和實用性的學(xué)科。近年來,沈萍、陳向東、何國慶等專家就國內(nèi)外不同專業(yè)《微生物學(xué)》教材進行了研究;袁生、何新益、王陶、唐曉峰等,就《微生物學(xué)》教學(xué)方式的改革方向進行了探討。

工科本科學(xué)生在《微生物學(xué)》學(xué)習(xí)過程中既要掌握微生物的形態(tài)構(gòu)造、生理代謝、遺傳變異、生態(tài)分布和分類進化等生命活動的基本規(guī)律,又要將微生物學(xué)理論活學(xué)活用于食品工業(yè)、發(fā)酵工業(yè)、生物工程和環(huán)境保護等領(lǐng)域,完成發(fā)掘、利用、改善和保護有益微生物,控制、消滅或改造有害微生物。而作為食品科學(xué)與工程相關(guān)專業(yè)的學(xué)生,在學(xué)習(xí)《微生物學(xué)》的過程中,只有將微生物學(xué)理論與食品加工、銷售等整個過程中微生物引起食品變質(zhì)的變化規(guī)律相結(jié)合,才能提高學(xué)習(xí)的興趣、加強理論聯(lián)系實際,提升分析問題解決問題的能力。下面,根據(jù)微生物的一般生長規(guī)律的理論為例,說明其在食品保藏中的應(yīng)用。

微生物的生長規(guī)律的理論將微生物的生長繁殖劃分為四個時期,即延遲期、對數(shù)生長期、穩(wěn)定期和衰亡期。延遲期又稱停滯期、調(diào)整期、適應(yīng)期或延滯期,指微生物處于一種新的環(huán)境中,在一段時間內(nèi),因其代謝系統(tǒng)適應(yīng)新環(huán)境而出現(xiàn)的細(xì)胞數(shù)目沒有或快速增加的一段時間。食品儲存包括從食品原料加工為食品開始,經(jīng)過廠內(nèi)貯藏、運輸、批發(fā)、銷售,最終被消費者消費的整個過程。從微生物角度分析,在此過程中其處于延遲期,一旦渡過延遲期,即標(biāo)志著食品保質(zhì)期的結(jié)束,將立刻出現(xiàn)食品中微生物總數(shù)的超標(biāo)。

馬克思主義的哲學(xué)思想關(guān)于“內(nèi)外因辯證關(guān)系”告訴我們:內(nèi)因是變化的根據(jù),外因是變化的條件,外因通過內(nèi)因而起作用。

微生物生長延遲期的持續(xù)時間長短與微生物本身因素即內(nèi)因和環(huán)境因素即外因有關(guān)。內(nèi)因一般包括食品中微生物種類及生理、菌的數(shù)量和食品的成分有關(guān),食品的成分則包括其營養(yǎng)條件、水分、滲透壓、pH、防腐劑等,外因則包括食品所處的環(huán)境條件,如氧氣、溫度、濕度等。人們將根據(jù)微生物生長的規(guī)律和影響因素與食品加工和儲存結(jié)合,開發(fā)出多樣的食品保藏方法,下面將進行分析。

一、內(nèi)因的控制在食品儲存上的應(yīng)用

1.食品的自身成分在食品儲存中的應(yīng)用

微生物的生長需要適合的碳、氮、硫、磷、生長因子和無機鹽等營養(yǎng)素,若營養(yǎng)素不全面或者某些營養(yǎng)素濃度過高,微生物則不能生存,微生物的延遲期將無限長,相應(yīng)食品的標(biāo)簽上也沒有保質(zhì)期,保藏時間可以無限長。應(yīng)用此原理儲存的食品主要有蒸餾酒,如中國白酒、白蘭地、杜松子酒、威士忌酒等就沒有保質(zhì)期,保藏時間越長越貴重,因為其中的乙醇濃度高,足可以殺死或抑制所有微生物,并且營養(yǎng)素不全面和極不平衡,如沒有足夠的氮源、硫源、磷源和生長因子等,也抑制微生物的生長,導(dǎo)致蒸餾酒中的微生物長期處于延遲期。

2.滲透壓在食品儲存中的應(yīng)用

與微生物細(xì)胞滲透壓相等的等滲溶液最適宜微生物的生長,其延遲期也最短。相對于食品儲存而言,食品中的滲透壓與微生物細(xì)胞滲透壓相等時,食品的保藏時間也最短;相反,如果食品中的滲透壓遠(yuǎn)大于微生物細(xì)胞的滲透壓,則其中的微生物細(xì)胞將發(fā)生細(xì)胞質(zhì)與細(xì)胞壁分離,微生物的新陳代謝接近停止,微生物細(xì)胞也失去生長和繁殖的能力,使微生物生長的延遲期變長。因此,食品的保藏時間也延長。飽和的糖和鹽、極少的水分含量都可以實現(xiàn)這一目的。根據(jù)這一原理保藏的食品有咸菜、蜜餞、餅干、干果、奶粉、蜂蜜、濃縮果汁等。目前某些食品儲存過程中使用了新的方法,如在食品包裝容器中放入硅膠類干燥劑,也是為了吸收食品內(nèi)外水分,防止食品變質(zhì)。

3.有機酸在食品儲存中的應(yīng)用

各類微生物都有其生長適宜的 pH范圍,如細(xì)菌一般為 7.0～8.0,放線菌一般為 7.5～8.5,酵母菌一般為 3.8～6.0等,由此可見,大部分微生物都不適宜在低 pH條件下生長,從而將使微生物的延遲期持續(xù)更長的時間。利用此原理保藏的食品有泡菜、酸奶等。這些食品通過乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生的有機酸 -乳酸,乳酸降低了菜或奶的 pH,從而阻止了其它微生物的生長。此外在食品中加入有機酸也可以達到這一目的,如以蘆筍為代表的蔬菜類罐頭中所加入的檸檬酸,將起到這一作用。

4.減少微生物數(shù)量的方法在食品儲存中的應(yīng)用

微生物生長的延遲期理論告訴我們,食品中微生物的數(shù)量越多,其保質(zhì)期越短,微生物的數(shù)量越少食品的保質(zhì)期越長。根據(jù)這一原理在食品加工過程中為了延長或達到保質(zhì)期都利用各種方式以減少食品中微生物的數(shù)量,如利用紫外線、鹵素、臭氧、酸或堿等以減少食品加工環(huán)境中的微生物,利用高溫或超高溫、超高壓、超聲波和放射性同位素處理等技術(shù)以殺死食品中所有或絕大多數(shù)微生物,如乳品飲料、果汁飲料等加工過程中的殺菌就是為了減少微生物數(shù)量。

5.食品防腐劑在食品儲存中的應(yīng)用

食品防腐劑是一些能夠防止或抑制微生物生長的化學(xué)物質(zhì)。在食品中加入食品防腐劑,有利于延長微生物的延遲期,達到保質(zhì)的要求,按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的量添加,對人體無害。如葡萄酒等果酒和蜜餞中使用的二氧化硫,以碳酸飲料中使用的苯甲酸鈉,果汁飲料中使用的山梨酸鉀,乳制品中使用的乳酸鏈球菌素等就是這個作用。

二、外因?qū)κ称繁２氐膽?yīng)用

1.溫度控制在食品儲存中的應(yīng)用

溫度是微生物生長最重要的環(huán)境因素,由于微生物的生命活動都是由一系列生物化學(xué)反應(yīng)組成,而這些反應(yīng)必須在酶的催化作用下完成。低溫可以降低微生物細(xì)胞內(nèi)各種酶的活性,影響微生物細(xì)胞膜的功能等,同時低溫也使?fàn)I養(yǎng)素運到微生物細(xì)胞內(nèi)的速度減慢,從而降低微生物代謝和生長繁殖速度,從而延長微生物生長的延遲期。利于低溫保藏的食品種類很多,一般食品在 4℃保藏,如饅頭、粽子等;部分則在 -18℃保藏,如冷飲、冷凍肉制品、速凍食品、速凍蔬菜等。

2.氧氣的控制在食品儲存中的應(yīng)用

食品中的絕大多數(shù)微生物都是好氧性微生物,無氧或氧氣含量不足,微生物的生長繁殖將被阻止或變的極為緩慢,根據(jù)此原理,人們將一些食品抽真空,如真空包裝五谷雜糧等食品;部分則充氮或二氧化碳,如膨化食品;部分食品中加入除氧劑除氧,并充氮,如糧食或水果的保藏,而部分食品其包裝將隔絕氧氣與食品的接觸,如罐藏類食品等。

諸因素在食品儲存中的綜合應(yīng)用。一種食品的儲存并非一種因素的作用,而是內(nèi)因和外因共同作用的結(jié)果。如果汁飲料,既有較低的 pH值,又加入了防腐劑,同時也進行了殺菌使食品中微生物數(shù)量減少等內(nèi)因;而包裝則隔絕氧氣和微生物的進入,低溫則可抑制微生物生長等外因,這些因素的共同作用,使得緒食品達到保質(zhì)。

三、結(jié)論

通過以上微生物生長曲線的延遲期在食品儲存中應(yīng)用的分析,既可以增加學(xué)生對學(xué)習(xí)微生物學(xué)的興趣,也可以充分解理馬克思主義的哲學(xué)理論,提高學(xué)生理論聯(lián)系實際和分析問題解決問題的能力,從而成為社會的有用人才。

[1]沈萍.淺談《微生物學(xué)》的課堂講授.微生物學(xué)通報,2008.

[2]沈萍,陳向東.微生物學(xué) (彩色版第三版).北京:高等教育出版社,2008.

[3]陳向東,唐曉峰,鄭從義.中外微生物學(xué)教材建設(shè)狀況調(diào)查與分析比較.微生物學(xué)通報.

[4]何國慶,賈英民.食品微生物學(xué).北京:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社,2002.

[5]袁生.微生物學(xué)課堂教學(xué)培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的嘗試.微生物學(xué),2008,28(2):111-112.

[6]何新益.《食品微生物學(xué)》教學(xué)改革方法探討.中國教育導(dǎo)刊,2008,(5):88-89.

[7]唐曉峰,唐兵,陳向東,沈萍.使用外國教材進行《微生物學(xué)》英語教學(xué)的體會.微生物學(xué)通報,2008,35(9):1490-1493.

[8]王陶,李文,陳宏偉.應(yīng)用型本科院校食品微生物學(xué)雙語教學(xué)的探討.生物學(xué),2009,26(3):89-90.

[9]王士芬,施鼎方,唐賢春.環(huán)境工程微生物學(xué)實驗教學(xué)的改革實踐.中國大學(xué)教學(xué),2009,(2):78-80.

[10]楊勁松,劉四新,康麗茹.食品微生物學(xué)實驗課教學(xué)改革的探索.中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊,2008,(29):117.

[11]王玉建,薛林貴,李師翁.生物工程專業(yè)微生物學(xué)實驗課的改革與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng).微生物學(xué)通報,2008,35(8):1651-1654.

[12]張香美,馬同鎖,劉坤.夯實基礎(chǔ),培養(yǎng)能力——普通微生物學(xué)實驗教學(xué)點滴體會.微生物學(xué)通報,2008,35(6):963-966.

山東省教學(xué)改革研究重點項目“地方高校人才培養(yǎng)方案制定原則及實現(xiàn)途徑研究”(No.2009025)子課題。