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第一章 卫生与食品工业
随着食品工业规模化与多样化的发展卫生操作也随之复杂起来生产操作的现代化和规模化要求雇员能成为有效卫生操作的执行者即不但知道如何执行卫生操作而且知道怎样才能达到卫生要求并维持良好的卫生环境只有理解有关卫生操作的原理并具有生物学基础的雇员才能成为有效卫生操作的执行者
第一节 卫生的意义
现在对食品企业中与生产有关的各个环节都实施了更多的管理措施这是一个很好的发展趋势然而尽管许多食品加工企业是根据卫生学要求设计的但是如果不执行适当的卫生操作规程食品仍有可能被腐败微生物或引起食源性疾病的微生物污染另一方面即使在比较陈旧的环境中只要执行卫生操作规程仍可以生产出卫生和安全的食品由此可见卫生操作规程对食品卫生与安全的重要性并不亚于食品企业的卫生设施
19世纪在食品加工制备和包装中取得的科学成果使人们能用经济的方法改善食品的可接受性但是随着生产力的提高由先进的工业技术所引起的一系列问题也影响到方便食品和其它加工食品其中最主要的问题就是食品污染和废弃物处理
目前人们很少为食品卫生提供正规培训项目只有少数研究所提供一些有关食品卫生的完整课程公共卫生学家只能得到一些有限的资料如一些贸易协会和法规机构出版的手册
Gravani (1997) 指出在近代历史中美国人从来没有象今天这样关注食品的卫生与安全据估计每年约有650万~3,300万人因食品中含有病原菌而患病并导致约9,000人死亡造成国民经济损失65亿~350亿美元同时由于消费者不良的行为方式和饮食习惯例如约
26%的消费者不清洗切肉砧板高达50%的人食用未烧熟煮透的食品使食物中毒引起的经济损失更加严重因此消费者本身也应该学习科学的行为方式和饮食习惯
许多食品加工和食品经营从业人员为其企业内不良的卫生状况寻找种种借口但是所有不制定卫生规程的理由往往与利润报表的结果有关因而难以成立卫生规程是按计划实施卫生的过程它为消费者和执行卫生规程的企业都带来了巨大的利益卫生一词决不是一个贬义词
多数食品加工设备的所有者或管理者都希望能实施卫生操作规程但是由于缺乏对卫生原理以及有效卫生能产生利益的正确理解常常进行不卫生操作规程下文将简单讨论卫生操作规程的益处以说明卫生不是一个贬义词
1检查员主要根据现代微生物和化学测定方法来检验产品是否合格所以检验将会越来越严格因此各企业必需建立有效卫生规程
2有效卫生规程能防止种种麻烦如果食品加工中适当贯彻执行卫生规程就能控制食源性疾病不良卫生引起的常见问题是食品腐败并引起臭味和异味消费者不喜欢腐败食品从而导致产品销量降低和投诉增加不合格产品说明企业缺乏有效卫生规程
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3由于有效卫生规程能减少微生物繁殖因而具有改进产品质量提高货架寿命的作用在超市中由于不良卫生导致劳力增加盘菜损失包装费用增加这些原因使肉品加工利润降低5%~10%因此严格的卫生规程能延长食品的储存期
4一项有效卫生规程通常包括清洗加热消毒空气调节制冷设备减少能耗和维持费用被污秽所堵塞的管中藏匿着微生物鼓风机和电风扇使微生物群落在整个生产区中传播因此对管道进行清洗和消毒可降低空气污染的危险另一方面清洁的管道能更有效地进行热交换从而使费用减少20%在清洁的厂区很少有人因地板油腻而滑倒或跌倒保险公司也因此减少了费用
5有效卫生规程带来的各种利益包括a改进产品的可接受性b延长产品货架寿命c改善企业与顾客的关系d减少公众健康危险e增加媒介和检查人员对产品合格的信任f降低产品返工率g提高员工的风纪
第二节 卫生的定义
卫生sanitation一词源于拉丁文sanitas意为健康”对食品工业而言卫生一词的意义是创造和维持一个卫生而且有益于健康的生产环境卫生是一门应用科学为了提供有益健康的食品须在清洁环境中由身体健康的食品从业人员加工食品防止因微生物污染食品而引发的食源性疾病同时使引起食品腐败微生物的繁殖减少到最低程度有效卫生就是指能达到上述目标的过程
一卫生一门应用科学
卫生是一门应用科学它包括如何维护恢复或改进卫生操作规程与卫生环境等方面的原理食品卫生是一门应用卫生科学与食品的加工制备和处理有关卫生的应用指为了使食品加工始终在清洁并且有益健康的环境中进行而采取的卫生操作卫生一词远比清洁更加重要它导致了家庭商业操作和公共设施的改进而且应用卫生科学能利用废弃物见第十章从而减少环境污染改善生态平衡因此应该将食品卫生与对环境进行的一般卫生操作规程紧密结合起来
鉴于卫生对保障人类健康的重要性以及卫生与健康和环境之间的关系卫生被认为是一门应用科学这门应用科学涉及到构成环境的物理化学和生物学因素卫生学家必须彻底了解可能影响人类健康的微生物微生物能导致食品腐败和食源性疾病但它们也可能在食品加工或制备中发挥作用因此卫生学家应该寻求控制微生物的方式使之是有益的而不是有害的
二卫生食品安全操作的应用
为保证食品安全性采取适当的卫生管理措施是很重要的不卫生的操作会导致食源性疾病的爆发具体实例如下
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Chunky糖果棒
数年前一种含有水果和坚果的巧克力糖果引发了一场食源性疾病Chunky糖果棒的生产商不得不收回产品将那些仍在市场售货架上的糖果取下来在问题得以解决之前需要很长一段时间消费者才能恢复对该产品的信任
Bon Vivant 公司
过去Bon Vivant公司生产一系列罐装精美食品后来由于其生产的一种产品含有肉毒杆菌而引发了一场食源性疾病不利的舆论宣传迫使这家公司破产
某家超市
某妇女食用了超市熟食部购买的鸡腿不久发生呕吐并出现严重的食源性疾病症状因而不得不住院治疗后来对鸡腿的检查证实其含有金黄色葡萄球菌虽然没有查出污染源但食品会导致严重疾病这一事实证实了卫生操作的重要性
一艘美国海军军舰
在一艘美国海军军舰上虾仁色拉引发了一场食源性疾病共28位舰员患病对食品制备设施的检查没有发现任何可能导致食品污染的污染源但是在对人员进行检查时发现准备色拉的雇员其大拇指溃烂流水对从该雇员拇指中流出的水进行微生物学分析证明是金黄色葡萄球菌感染而金黄色葡萄球菌正是导致这场食源性疾病的祸首
一场乡村俱乐部拳击赛
在新墨西哥乡村俱乐部一场拳击赛后紧接着爆发了急性肠胃病约855人患病从人们食用的火鸡和调料中加工这些食品的某些人员的鼻孔及其使用的凳子上分离出了金黄色葡萄球菌
上述实例说明了卫生在食品加工或制备过程中的重要性以及对食品经营和食品制造中所用设施设备进行适当清洗和消毒的重要性不良卫生导致的结果是十分严重的销售和利润的损失产品可接受性和消费者信任度的损害不利的舆论有时甚至要被诉讼卫生操作规程能防止这些问题而且消费者有权利要求获得有益健康的安全食品
食品中滋养人类的营养成分也给引发食源性疾病的微生物提供了营养自选零售店销售的食品特别是鲜肉有很大面积长时间暴露于空气中现代计划性推销要求制定有效卫生规程使新鲜食品有一定的货架寿命并保持良好的外观不稳定的新鲜食品在销售中将不能长时间保持良好的外观如果将不合格产品卖给消费者那么就有可能成为食品工业界的反面例子
第三节 卫生法律和法规
虽然美国有数千项法律和法规用于控制食品以及与有益健康食品之加工相关的工业但是本文不能也不应该将所有这些法律和法规全盘列出本文或本书的目的并不是要强调有关食品生产制备或加工法规方面的细节而是着重讨论与食品安全有关的主要机构及其职责读者应该向各司法机构咨询法规以确定食品操作及其所在区域的特殊要求讨论各城市或国家所要求的
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法规是不适当的因为他们规定各企业可以拥有自己的食品安全标准这些标准存在地区差别还可能定期改变 (Bauman,1991)
根据消费者的要求由法律或法规机构制定的卫生要求应该以法律或法规的形式详加说明他们不是一成不变的而是随着卫生以及引起公众注意的其它问题而改变
法律由国会议员通过必须经州长或政府最高首长签署生效法律被通过后负责执行该法律的机构便开始实施根据法律的目的而制定的相应法规或法案法规包涵了各项要求比法律更加明确和详细食品法规包括建筑物设计设备设计必需品化学试剂或其它食品添加剂的容许量卫生规程卫生许可证标签要求以及有关需要证书的岗位培训等等
法规的制定是一项复杂过程例如在向联邦政府申报的过程中首先由有关机构制定法规提案然后在联邦政府登记处(Federal Register)公布提案的标准接着报告提案的有关背景再将在提案公布后的60天内具体时间常常会延长得到的每条意见建议或推荐直接送交该机构对所有提案的意见进行复审后最后才能公布正式法规说明如何处理各种意见的过程和理由同时规定法规的有效期限这项说明建议凡是在正式法规公布后提出的意见供复审时用修正案有可能由个人团体其它政府机构或制定法规机构本身提出但是必须提出申请并提供适当文件以证明修正的必要性
法规有两种形式强制性法规和推荐性法规强制性法规更加重要因为它具有法律效力推荐性法规只提供指导卫生法规是强制性的因为向公众提供的食品必须是安全的在法规中必须shall一词意指必需而应该should一词意味着建议下面我们可以通过一些政府机构来了解某些法规对卫生的重要性
一食品和药物管理局Food and Drug Administration法规
食品和药物管理局FDA负责实施食品药物和化妆品法案以及其它法规具有广泛权威性隶属于美国司法部中的健康与人类服务部Department of Health and Human Services
FDA监督食品工业特别是控制伪劣食品在食品药物和化妆品法案中规定如果食品含有任何污秽腐败已分解的有害物质或其它不适于作为食品的物质则食品被认为是伪劣食品在适当确认和向有关负责人提交书面通知以后法案赋予FDA检查员进入和检查任何加工及包装食品的企业或在州际贸易中待运输或已运输食品的权利检查员还有权进入并检查在州际贸易中用于运输的交通工具或储存食品的地方该检查员有权检查所有与食品及其加工有直接关系的设备终产品容器和标签
在州际贸易中发现的所有伪劣或假冒产品都要予以扣押凡是由FDA检查确认违反法案的商品被认为是一项民事行为虽然FDA必须通过联邦地区法院的允许才能开始行动但扣押由美国联邦保安官办公室执行
利用法令也能针对某一组织采取法律行为FDA可以通过申请对有关公司或个人下达法令或禁止命令以防止州际贸易中的伪劣或假冒商品在FDA认为违法行为得到纠正之前这项命
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令一直是有效的为了纠正严重违法行为FDA针对采用州际原料加工的终产品执行法律措施使这些产品不能运往其它州
FDA不赞成食品企业使用的清洁剂和消毒剂只标注商品名但是FDA法规指出赞成消毒剂使用化学名称例如次氯酸钠为漂白型消毒剂异氰脲酸钠或钾盐为有机氯消毒剂n-烷基二甲基苯氯化铵为季铵消毒剂十二烷基苯磺酸钠可作为阴离子消毒剂的组成聚乙氧基乙醇碘络合物可作为碘伏消毒剂同时FDA还提供了这些化合物的最高使用浓度
二良好生产操作规范GMP
1969年4月26日FDA颁布了第一部良好生产操作规范简称GMP通常称之为
GMP伞这些法规主要涉及食品制作加工包装和储存中的卫生问题
卫生操作规程部分阐述了食品加工企业中的基本原则有关物理设施的维护设备和器具的清洗与消毒清洗设备和器具的储存与加工虫害控制清洁剂消毒剂和杀虫剂的适当使用以及储存等方面的基本要求关于卫生设施的最低要求包括对水水管设备的设计污水处理厕所和洗手设施库存货物固体废弃物处理等要求
各项GMP组成了GMP伞主要强调制作的产品必须有益健康必须是安全的每项法规都涵盖了一类特定的工业以及与之十分相近的一类食品GMP详细论述了加工过程中的关键步骤包括时间与温度的关系储存条件添加剂的使用清洗和消毒检验过程和特殊雇员的培训
根据Marriott等人的意见1991已经责成法规机构检查以保证食品的安全性但是这个方法具有局限性因为检查员执行的法律常常没有明确的文字解释所以符合法律的程度是值得怀疑的况且对安全性十分重要的要求与有关装饰要求之间很难区别法律并不总是十分明确的例如有些GMP中应用了诸如在需要时经常清洗这样比较含糊的文字由于这种含糊性GMP伞不具备法律约束力
三美国农业部法规
根据下述法律联邦肉制品检验法Federal Meat Act家禽制品检验法Poultry
Inspection Act和蛋制品检验法Egg Products Inspection Act美国农业部USDA在三类食品加工领域具有司法权管理检验领域的机构是食品安全和检查服务局Food Safety and
Inspection Service缩写为FSIS)该部成立于1981年
根据规定联邦司法权通常只涉及州际贸易但是如果国家检验规程不能象联邦法律要求的那样提供适当的实施方案有关肉家禽和蛋的这三项法规所规定的USDA司法权可扩展到州内水平凡是由官方USDA监督的企业所生产的产品进入流通渠道后如果发现是伪劣或假冒产品则根据食品药物和化妆品法案裁决FDA可采取法律行为将产品从市场上除去不过在一般情况下产品送回USDA等候处理
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四环境法规
有关环境的许多法规条款多数涉及到食品加工企业由环境保护机构Environmental
Protection Agency缩写为EPA执行影响食品设施卫生的环境法规包括联邦水污染控制法案
Federal Water Pollution Control Act清洁空气法案Clean Air Act联邦杀虫剂杀菌剂和灭鼠剂法案Federal Insecticide,Fungicide,and Rodenticide Act缩写为FIFRA以及资源保护和恢复法案Resource Conservation and Recovery Act
EPA还涉及到有关消毒剂商品名称和化学名称的注册问题如果联邦管理者认为消毒剂可作为杀虫剂那么它们的使用方法必须根据FIFRA的要求确定EPA要求了解消毒剂的杀菌效果毒性评价及其对环境的影响同时还要求提供详细说明使用范围和方法的特殊标签信息和技术文件消毒剂上必须清楚注明必须按照说明书使用本产品否则便违反了联邦法律
五联邦水污染控制法
此项法案对食品工业很重要因为它提供了控制水污染的行政认可过程国家污染物排放消除体系National Pollutant Discharge Elimination System缩写为NPDES属于这一认可体系它要求所有属于企业和市政的污染物排放源以及其它污染物排放源都必须建立相应的污染物排放极限并对其进行认证认证的目的是为了逐步有效减少排放至水流和湖泊中的污染物针对企业和产品研究了不同的指导方针和标准EPA公布了肉制品有关海产品谷物产品乳制品有关水果和蔬菜制品甜菜和甘蔗糖精炼等方面的相关法规
六清洁空气法
这项法案的宗旨是为了减少空气污染授权EPA直接控制工业污染源如汽车排放废气的控制一般说来由国家和地方机构根据EPA的建议制定污染标准并监督执行此法案与食品加工中通过气味烟囱灰等方式排放的空气污染物有关
七联邦杀虫剂杀菌剂和灭鼠剂法案
FIFRA责成EPA控制杀虫剂的制造组成标签分类和应用根据法案列出的规定
EPA必须对每种杀虫剂的使用方式按限制使用或普通使用进行分类并根据需要经常进行重新分类和注册限制使用的杀虫剂在应用时必须有专职人员进行监督和指导这些专职人员通常由EPA或政府授权在使用或监督限制使用杀虫剂的过程中专职人员必须按照一定标准通过书面检查报告或性能测试进行论证要求商业专职人员在其工作的特定范围内达到一定的能力标准
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现行EPA法规允许食品企业在处理厂区内有裂缝的区域时存在一定量的残留杀虫剂并规定了对裂缝区域实施处理后六个月内允许存在一定残留量的杀虫剂种类
八资源保护和恢复法案
在研究一项控制固体废弃物的国家计划时提出了资源保护和恢复法案Resource
Conservation and Recovery Act该法案授权EPA对联邦州和地方机构的合作提出指导意见并根据整个管理水平向有关固体废弃物管理的研究建筑物处理和利用项目提供资金
第四节 自愿卫生规程
随着食品工业的规模和复杂程度的增加连续检验设备的费用更加昂贵因此有必要改进传统检验方法研究开发一种能够减少检验费用的新方法过去USDA和FDA曾提出一项自愿卫生规程Voluntary Sanitation Programs旨在用连续监控取代连续检验
目前在研究者提出的众多自愿程序中危害分析及关键控制点HACCP是一个已经被人们普遍接受的方法这一概念由美国Piusbury公司国家航空航天局美国空军Natick实验室共同提出于1971年开始应用于食品加工业它通过对危害的预防来保证食品的安全性现已作为一项自愿性或强制性程序广泛应用于食品工业大部分食品危害与微生物有关受食品加工企业所采取卫生措施之有效性的影响现在HACCP已被公认为一项用于改善卫生状况的自愿程序虽然最初对是否实施这项程序完全由各食品企业自己决定但是最近的美国法规要求将HACCP作为食品工业的一部分从而使其由自愿性程序变为强制性程序鉴于HACCP对有效卫生的重要性本书第五章将对其进行详细讨论
第五节 卫生操作规程的建立
食品企业有责任建立和执行卫生操作规程以保证公众健康维持良好的企业形象在食品企业内如何建立应用和执行卫生操作规程是对负责卫生的公共卫生学家以及食品工艺学家的一项挑战公共卫生学家必须保证所采取的操作对维护公众健康是必须的同时又是经济的公共卫生学家既是公众健康的监护人又是与卫生操作规程有关的质量控制过程中的管理顾问
大型食品加工企业应该有独立的卫生部门负责管理整个企业该部门与生产或研究部门具有同等的重要性每个企业中都应该有与其它部门同级的卫生部在大型机构中卫生管理部门应独立于生产或机械维护部门这样安排有利于卫生管理部门监督整个企业的卫生操作情况使卫生保持高水平生产操作质量控制和卫生操作规程都由一个部门或一个人管理是不适合的但是这些部门的作用是互补的只有在各部门妥善合作并协调一致的情况下才能发挥最好的作用虽然企业考虑的主要问题是生产但是应用卫生操作规程是保证效率和有效生产的基础本书第六章将对这项内容进行详细讨论
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理论上一个机构内应该有一名专职公共卫生学家和数名助手但是事实并不总是这样实际中常常在对某个质量控制技术员生产领班监督人或其它在生产方面有经验的某个人进行培训后再任命其负责卫生操作这种情况很常见而且也是有效的但是除了公共卫生学家有一个助手负责日常工作并花足够的时间适当关注卫生情况外很难保证卫生规程的成功实施
只有一个人负责全部控制工作的品质控制部并兼管卫生工作通常是不合适的但是在提供适当帮助的情况下一位懂得如何分配其在卫生和质量保证工作中的精力并且称职的个人能成功地同时执行质量保证和卫生监督工作为避免该人员陷入不同部门的矛盾关系中可允许其从外部机构如大学贸易协会或私人顾问中获得建议和服务这项额外费用是值得投资的
建立的卫生规程必需能满足法律要求保持品牌和产品信誉保证产品的安全性和质量防止污染为了保证设备与地面的清洁卫生该规程还应该包括食品加工和企业卫生的各个方面卫生规程应该从测定和监控进入加工设备的原料开始因为这些都是食品卫生中的潜在污染源
食品企业应该充分认识到卫生检查的重要性在考虑每一项卫生要求时应着重考虑理想的解决方法而不要顾虑费用问题卫生检查后应该重新评价各项要求找出更切合实际或者更经济的解决方法一般不采用装饰性卫生操作规程除非有确凿证据证明可以通过增加销售额支付其股息或者能证明这样做是满足竞争性销售所必须的条件
第六节 总结
大规模食品加工或食品制备操作提高了人们对食品工业卫生操作规程和卫生环境的要求即使在卫生设计的企业中如果不遵守适当的卫生操作规程食品仍有可能被腐败微生物或那些引起食源性疾病的微生物污染
卫生学涉及到如何创造并保持卫生和有益健康的环境它是一门综合了保持卫生环境和维持卫生操作规程各项原则的应用科学也可以认为卫生是食品安全操作的具体应用
在州际贸易中食品药物和化妆品法案涵盖了除肉禽制品外从原料收获至食品加工和流通过程中涉及的所有食品肉禽制品属USDA管辖GMP法规研究并制定卫生操作规程的具体要求控制空气水和其它资源污染的法规由EPA执行
不断发展的食品加工或制备企业应承担起建立和维持卫生操作规程的职责新制定的法规已经将HACCP体系由自愿执行程序变成强制执行程序HACCP是最近的发展趋势将来有可能被全面质量管理取代为了满足法规的要求保护品牌和产品信誉保证产品的安全性与质量防止污染必须制定卫生规程
思考题
1 什么是卫生
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2 什么是法律
3 什么是法规
4 什么是推荐性法规
5 什么是强制性法规?
参考文献
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推荐阅读资料
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第二章 微生物与卫生的关系
为了更好地理解食品卫生原理必须了解微生物在食品腐败和食源性疾病中所起的作用微生物存在于整个自然环境中一旦食品被某些微生物污染这类微生物通常都与公众健康有关这些微生物就会通过分解食品组成成分改变食品的颜色和风味并导致食品腐败以及食源性感染微生物与食品卫生的关系很重要因为许多致病微生物有可能是通过食物传播的所以食品企业需要采取卫生操作以抑制或消除能引起食品腐败和有毒有害之微生物的生长与繁殖
第一节 微生物与食品卫生的关系
微生物学是专门研究构造简单个体微小生物体称作微生物的科学对卫生专家来说有关微生物方面的知识是很重要的因为控制微生物是整个卫生程序的一个重要组成部分
一什么是微生物
微生物是一群极微小的生物体在所有未经灭菌并且可分解的物质上都能发现微生物微生物一词来源于希腊语其意义为小和活的生物体微生物的代谢与人类相似它们吸收营养物质排泄废物并且繁殖后代1693年荷兰商人安东范列文虎克Anton van
Leeuwenhoek利用自制显微镜首次看到这些微小的生物体并将其称为微动体约100年后法国人路易斯巴斯德Louis Pasteur及其同事经研究发现微生物能致病但是加热可破坏这些致病菌英国物理学家约瑟芬里斯特Joseph Lister在尝试利用抗菌技术防止外伤病人被感染的过程中发现疾病和感染是由侵入伤口的微生物所引起的从而进一步证实路易斯巴斯德等科学家的发现这些先驱者的工作激励人们对微生物进行深入研究同时也使我们懂得如何控制微生物
由于绝大部分食品都含有微生物生长所需的营养因此极易发生腐败为了降低食品腐败和消除食源性疾病必须控制食品中微生物的繁殖将食品败坏降低到最低限度从而延长食品保持可接受风味安全和卫生的时间即延长食品的货架期如果在食品加工制备和销售过程中不遵守适当的卫生操作那么将会增加食品腐败的速度和程度
二微生物普遍存在于食品中
卫生专家面临的主要挑战是保护生产区域和其它相关区域免受能降低食品卫生质量之微生物的污染微生物无处不在它们能污染和影响许多食品并对消费者产生危险的后果食品中常见的微生物是细菌和真菌真菌比细菌少见它含有两类主要微生物霉菌多细胞和酵母通常为单细胞细菌是单细胞的其生长通常以牺牲霉菌为代价虽然病毒在人与人之间的传播多于通过食品媒介的传播但是对不健康的雇员而言这仍然是个问题需要加以注意
(一) 霉菌
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霉菌属多细胞微生物真核细胞形态上有鞭毛它们由直径30~100 m管状细胞又称为lyphae组成进而形成肉眼可见的菌团常称之为菌丝体霉菌的特征是它们有各种颜色并且可通过发霉的或模糊的棉花样外观加以辨别霉菌能产生大量小孢子散发到空气中并通过气流扩散传播如果这些孢子散落到一个有利于其萌芽的区域便会产生新的霉菌菌株
一般来说霉菌比细菌和酵母更能耐受pH的变化并且能耐受较大的温度变化霉菌在
pH7.0左右生长最好但在pH 2.0~8.0的范围内均能生长不过在酸性至中性pH范围生长情况更好尽管霉菌可在0以下生长但是其在温暖环境中比寒冷环境中生长得更好大部分霉菌能适应的最高水分活度Aw约为0.90一些耐渗霉菌能够在Aw为0.60的环境中生长当
Aw等于或大于0.9时在牺牲霉菌的情况下细菌和酵母能更有效地利用可得到的营养物质生长和繁殖当Aw低于0.90时霉菌能更好地生长因此馅饼干酪和坚果类水分含量较低的食品常常会因霉菌的生长而腐败
霉菌是一种既有好处又有麻烦而且无处不在的微生物许多天然发酵食品就是霉菌与酵母和细菌共同作用而产生的工业上常利用霉菌生产有机酸和酶但是霉菌是导致大量食品被销毁的最主要的罪魁祸首同时也是使食品加工和贮藏更加复杂的主要因素大部分霉菌不会对健康造成危害但有些霉菌在特定条件下能产生真菌毒素这些毒素对人类是有害的
几乎所有的食品都有可能被霉菌侵入谷物蔬菜坚果和水果在收获前以及贮存期间都容易受到霉菌污染这些霉菌能分散到整个食品加工链中霉菌容易在空气中传播这是加工过程中发生霉菌污染的一种可能方式霉菌常导致能直接观察到的不同程度的食品败坏和分解其生长可通过腐烂点斑点粘液棉花状菌丝体或有色的产孢子的霉菌来鉴别霉菌能导致食品中碳水化合物脂肪和蛋白质的酶作用引起发酵脂肪水解和蛋白质分解等变化并因此产生不良的风味和气味
霉菌绝对需氧并受高浓度CO
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5~8%的抑制它们的多样性是很明显的有的霉菌可作为氧气清除剂能在氧气含量很低的环境中生长甚至能在真空包装中生长一些耐盐霉菌能耐受20%以上的盐浓度
由于霉菌难以控制很多食品加工者都曾遭遇过霉菌引起的食品腐败问题过去曾发生过
6,000盒即食布丁因霉菌污染而被销毁的事件FDA 1996a 1996年间有两家食品制造商宣布回收并销毁其生产的被霉菌污染的产品FDA 1996b
(二) 酵母
酵母通常是单细胞的它们与细菌的不同之处在于酵母有较大的细胞体积和形态酵母通过分裂繁殖繁殖时产生小芽酵母繁殖一代所需的时间比细菌长在食品中通常需要2~3h从酵母初始污染状态1个酵母/g到食品腐败约需40~60h与霉菌相似酵母可通过空气或其它手段扩散传播并能落在食品原料的表面酵母菌落通常是潮湿的或外观粘稠且呈奶白色的其在Aw 0.90~0.94之间极易生长繁殖但是在Aw 0.90以下也能生长实际上一些耐高渗酵母在Aw低至0.60时也能生长这些微生物在中等酸性范围内即pH4.0~4.5生长最好酵母
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较喜欢在偏酸性食品中生长而且喜欢在真空包装食品中生长被酵母高度污染的食品经常有一股轻微的水果味
(三)细菌
细菌是单细胞微生物原核细胞直径约1 m形态各异从短的或长的杆状杆菌到球形或卵形球菌cocci意为咖啡豆是球形细菌不同种类的细菌按照不同方式紧密结合成各种形态有些聚集成簇的球形细菌类似于一串葡萄例如葡萄球菌有些细菌棒形或杆形相互连接成链如链球菌还有些细菌成对结合二倍体形式如肺炎球菌八叠球菌的微生物形成四聚体四倍体形式其它一些属的细菌通常单独存在还有些细菌具有鞭毛能运动
细菌产生的色素从黄色至深色例如棕色或黑色有些细菌产生中间色调的色素——红粉红橙蓝绿或紫这些细菌常导致食品变色特别是那些具有不稳定色素的食品例如肉有些细菌能分泌黏液并引起食品变色
有些种类的细菌能产生芽孢对热化学品和其它环境条件有抵抗力这些能形成芽孢的细菌中有许多是耐热细菌会产生毒素引起食源性疾病
(四)病毒
病毒是传染性微生物其长度为20~300即细菌体积的1/100~1/10绝大多数病毒只能通过电子显微镜观察每个病毒粒子含一个单分子DNA或RNA并由蛋白质组成的外壳包裹起来病毒不能在另一个有机体外复制而且对所有活的生物都是专性寄生的例如细菌真菌藻类原生动物高等植物及无脊椎动物和脊椎动物当一个病毒细胞连接到合适的宿主细胞表面时不是宿主细胞吞没病毒粒子就是病毒粒子将核酸注入宿主细胞就象噬菌体作用于细菌一样
对于动物而言有些被感染的宿主细胞可能会死亡但其它细胞在被病毒感染后仍能存活下来并恢复其正常功能对人而言并不一定要宿主细胞死亡才会患病Shapton,1991那些携带病毒的雇员能将病毒传播到食品上这些被病毒感染的食品加工者常常通过粪便或呼吸道传播病毒咳嗽打喷嚏擤鼻涕以及上厕所后不洗手都会导致病毒的传播寄主细胞不能执行正常的功能就会导致疾病当寄主细胞重新恢复并行使正常功能后才能从疾病中康复病毒不能在寄主体外复制由于它们体积极小所以很难将其从被污染的食品中分离出来没有证据表明人类免疫缺乏病毒HIV获得性免疫缺乏症AIDS能通过食品传播消毒剂能消灭病毒例如碘消毒剂详见第8章
近十年来肝炎病毒是导致餐馆就餐者患病的主要病毒使用静脉药物也是引起肝炎患者人数上升的因素之一采用不卫生方式加工的食品常传播甲肝病毒其症状包括恶心抽筋有时有黄疸这些症状可能持续几周到几个月甲肝病毒的主要来源是生长在污染水域中的贝类最有可能传播病毒性疾病的食品是那些经常加工以及那些加工后不再加热的食品例如三明治色
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拉和甜点因为这些病毒传染性很强必须强制规定雇员在上厕所后洗手在接触食品和器皿前洗手在给婴儿换尿布抱孩子及哺乳后洗手病毒也会引起流感和普通感冒这类疾病
三微生物生长动力学
除了少数例外微生物细胞以分裂方式进行繁殖其生长过程可分为不同的阶段典型微生物生长曲线如图2-1所示
一迟滞期
在污染发生后微生物细胞内各种酶系需要一定时间的调整以适应环境微生物总量略有减少图2-1接着会发生有限增长这段时间称为微生物生长的迟滞期降低温度可减少微生物繁殖从而延长微生物生长的迟滞期增加微生物的世代间隔通过减少污染食品设备和建筑物的微生物数量也可以减缓微生物的繁殖改进操作卫生和公共卫生可降低微生物的初始数量从而降低初始污染量延长迟滞期以及进入下一个生长阶段的时间图2-2表示不同温度和初始污染量对微生物繁殖的影响
图2-1 典型细菌生长曲线
二对数生长期
以分裂方式繁殖的细菌其特点是首先对每个细胞的成分进行复制然后快速分裂形成两个子细胞在这一阶段随着细胞的分裂微生物一直以对数速率增长直至某些环境因素成为其繁殖的限制条件这个阶段大约有2h或数小时微生物的数量和环境因素如营养和温度影响微生物的对数增长速率保持卫生能减少微生物数量从而减少进入对数生长期的微生物数量因此能有效限制微生物的繁殖
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图2-2 初始污染量和迟滞期对微生物生长曲线的影响
a 较高初始污染量较差温度控制短迟滞期b 较低初始污染量较差温度控制短迟滞期c 较低初始污染量严格温度控制长迟滞期d 典型微生物生长曲线
三稳定生长期
当环境因素如营养温度以及来自其它微生物群落的竞争成为限制因素时微生物的生长速率就会缓慢下来并到达一个平衡点生长过程相对稳定微生物繁殖进入稳定生长期在这个阶段微生物的数量达到最高峰以至于它们的代谢副产物及其对空间和营养物质的竞争使它们的繁殖速度进入近乎停止完全停止或轻微倒退的状态稳定生长期的时间范围通常为24h
至30天以上其长短取决于环境污染的程度以及能够获得多少能量维持细胞存活
四加速死亡期
由于其它微生物群落的竞争缺乏营养和代谢废物的影响使微生物以指数速率迅速死亡其死亡速率与对数生长的速率接近可能会持续24h至30天长短取决于温度营养供给微生物的种属微生物的年龄清洁技术和清洁剂的使用以及来自其它微生物群落的竞争
五衰减死亡期
这个阶段几乎与迟滞期相反为了维持加速死亡期以至于微生物的数量下降进而导致死亡速率下降结果形成了衰减死亡期进入这一阶段后有机物被降解形成无菌状态或另一种微生物群落继续分解
第二节 影响微生物生长的因素
影响微生物生长速率的因素可分为外部因素和内部因素
一外部因素
15
外部因素与影响微生物生长速率的环境因素有关
一温度
微生物生长有最适最低和最高温度环境温度不仅决定繁殖速率而且决定了能生存的微生物种类以及微生物的活动程度例如只要将温度改变几度体系中处于最适生长的微生物就完全不同结果会导致另一类型的食品腐败和食源性疾病这一特性对于利用温度作为控制微生物繁殖的手段是很有用的
绝大多数微生物繁殖的最佳温度在14~40之间尽管有些微生物可在低于0的环境中生长也有些可在高于100环境中生长
根据微生物最适生长温度可将其分为以下三大类
1嗜热菌喜高温的微生物最适生长温度高于45例如嗜热脂肪芽孢杆菌凝结芽孢杆菌嗜热乳杆菌
2嗜温菌喜中温的微生物最适生长温度20 ~45例如大部分乳杆菌和葡萄球菌
3嗜冷菌耐低温的微生物能忍受20以下的环境并生存例如假单孢菌和葡萄球菌
细菌霉菌和酵母都有嗜热菌嗜温菌和嗜冷菌一般说来霉菌和酵母的耐热性比细菌差当温度达到0时只有少数微生物能存活这时其繁殖速度很慢当温度降到5左右腐败微生物的繁殖受阻几乎所有致病菌的生长都将停止
二氧气
与温度一样环境中是否存在氧气决定了体系中能生存的微生物种类及其数量有些微生物绝对需氧有些只能在绝对无氧的环境中生长还有些不论是否得到氧都可以生长需要游离氧的微生物称之为需氧菌如假单孢菌能在无氧条件下存活的微生物称之为厌氧菌如梭状芽孢杆菌在存在游离氧或不存在游离氧环境中都能生长的微生物称之为兼性微生物如乳杆菌
三相对湿度
相对湿度影响微生物的生长相对湿度的高低受温度的影响微生物为了维持其生长和活力对水分要求很高较高的相对湿度导致水分在食品设备墙壁和天花板上冷凝冷凝导致表面潮湿有助于微生物的生长并引起腐败低水分活度能抑制微生物的生长
细菌所要求的湿度比酵母和霉菌高其最适相对湿度为92%或更高酵母的最适相对湿度为90%或更高霉菌的最适相对湿度为85%~90%
二内部因素
内部因素影响繁殖速率它与维持或影响微生物赖以生长之基质食品原料或碎屑的特性关系较大
16
一水分活度
微生物的生长需要水因此减少有效水分的含量能够降低微生物的繁殖速度必须认识到并不是存在的水分总量而是微生物在代谢活动中能够得到的水分量对微生物生长具有限制作用微生物所需水分的测量单位用水分活度Aw表示其定义为待测溶液的蒸汽压除以纯溶剂的蒸汽压即Aw P/P
0
P指溶液的蒸汽压P
0
指纯水的蒸汽压多数微生物生长的最适Aw约为0.99其中大部分微生物要求Aw高于0.91相对平衡湿度RH与Aw的大致关系为RH Aw 100因此当Aw为0.95时溶剂上方气体中的RH约为95%大部分天然食品的Aw约为0.99一般而言细菌是微生物中要求水分活度最高的霉菌要求的最低而酵母处于中间许多腐败菌在Aw低于0.91时不生长但霉菌和酵母在Aw为0.80或更低时也能生长霉菌和酵母更喜欢在部分脱水物质的表面包括食品生长但是细菌的生长却受这种环境的抑制
二pH
pH是氢离子浓度g/L的负对数其表达式为pH -lg H绝大多数微生物生长的最适pH接近中性7.0酵母能在酸性环境中生长在中等酸性范围4.0~4.5内生长最好霉菌能耐受较宽的pH 2.0~8.0范围但是在酸性pH环境中生长得更好细菌通常喜欢近中性但是嗜酸菌喜欢酸性可在pH5.2左右的食品或碎屑上生长不过当pH 5.2时微生物生长速度明显低于正常pH范围内的生长速度
三氧化还原电位
氧化还原电位表示基质氧化还原能力的大小为了达到最佳生长有些微生物要求还原性环境有些微生物则要求氧化性环境因此氧化还原电位的重要性是显而易见的所有腐生微生物能将氢通过H和E电子的形式传递给分子氧称需氧菌需氧微生物在较高的氧化还原电位氧化活力时生长更快而厌氧菌的生长则需要较低的氧化还原电位还原活力至于兼性微生物在两种条件下都能生长微生物能改变食品的氧化还原电位以限制其它微生物的活力例如厌氧菌能将氧化还原电位降低到需氧菌生长受到抑制的程度
四营养要求
除了水和氧厌氧菌除外微生物还有其它营养要求许多微生物需要外源性氮源能源碳水化合物蛋白质或脂肪矿物质和维生素来维持其生长氮通常从氨基酸及非蛋白质氮源获得但是也有些微生物能利用多肽和蛋白质霉菌利用蛋白质复杂碳水化合物和脂肪的效率最高因为它们含有的酶能将这些分子水解成比较简单的成分许多细菌具有同样的能力但是大部分酵母要求结构简单的化合物所有微生物都需要矿物质但对维生素的要求各异霉菌和某些细菌能合成其生长所需的维生素B而其它微生物则要求外界供给维生素B
五抑制剂
是否存在抑制性物质对微生物繁殖有较大的影响能抑制微生物生长的物质或试剂称之为抑菌剂能破坏微生物的物质或试剂称之为消毒剂有些抑菌剂如亚硝酸盐加工时可直接添加
17
在食品中大部分消毒剂作为防止食品原料污染或设备器皿和房间的清洁剂清洁剂将在本书第8章中详细讨论
三生长因子的相互作用
影响微生物生长的各种因素如温度氧pH和Aw等可能是相互依存的在接近最高或最低生长温度时微生物往往对氧pH和Aw更加敏感例如在无氧环境中如果温度处于生长所需的最低温度那么细菌所要求的pH和Aw将比有氧环境中高在较低温度下微生物的生长通常需要氧而且要求较高的Aw在冷藏温度下贮存的食品如肉通过加盐降低
Aw或除去氧能明显降低微生物的腐败速率一般说来只有一项控制生长速率的因素处于限制水平微生物仍然能够生长但是如果有一个以上的因素处于限制水平时微生物生长就会受到严重抑制甚至完全停止
四生物膜
生物膜是微生物为其自身创造的独特环境发现于70年代中期微生物利用其分泌的多糖类基质将细菌小菌落连接到惰性表面同时将其它碎屑包括营养物质和微生物也截留在其中最终形成一层坚固的薄膜称之为生物膜这是微生物在物质表面建立的滩头阵地用于抵抗清洁剂的强烈攻击当微生物落到某个表面上时借助于菌丝或卷须把自己固定住然后微生物产生一种类似多糖的粘性物质在数小时内就能将细菌凝结在其所处的表面位置上同时这种粘性物质象胶一样将营养物质粘附到其它细菌上有时是病毒上在很多附属物的帮助下细菌紧紧粘在表面上
微生物不断分泌出多糖物质其中粘附着许多微生物如沙门氏菌李斯特菌假单胞菌和其它在特定环境中常见的微生物随着多糖物质层数的增加微生物与表面接触时间的增加以及所形成小菌落的体积连接物数量的增加除去生物膜的困难程度也随之增加生物膜最终变成坚固的薄膜通常只能将其刮除尽管清洁的表面可能是干净的但粘附得很牢固的生物膜有数层微生物层可以保护其不受清洁剂的进攻当食品或液体流过其表面时产生的剪切作用能除去一部分生物膜由于剪切力通常大于生物膜最外层的粘附力所以多糖胶泥块以及其中的微生物将会转移到产品中并造成污染
自八十年代中期发现单细胞增生李斯特菌能粘着在不锈钢表面形成生物膜以来科学家对生物膜的研究兴趣不断增加生物膜的形成分两个阶段初始阶段表面与微生物之间产生静电引力这是一个可逆过程当微生物分泌出胞外多糖时便开始进入第二阶段多糖物质将细胞紧紧粘着在表面上并且随着细胞的生长形成小菌落最终形成生物膜
这些生物膜很难在清洁操作中除去假单胞菌和单核细胞增生李斯特菌都能形成生物膜使清洁过程更加困难目前有资料表明在除去生物膜时加热可能比化学杀菌剂更有效清洁操作中用铁氟龙比不锈钢更容易达到卫生效果
18
水溶性化学品如腐蚀剂漂白剂碘酚和季铵清洁剂不能有效渗入生物膜因此膜内的微生物可能没有被其破坏目前还没有除去和防止生物膜污染的程序性条款或法规
Kramer 1992也许生物杀菌剂的用量必须达到常用强度的10~100倍时才能钝化生物膜内的微生物
在消毒剂82热水含20 50或200ppm氯以及25ppm碘测试中发现粘附于不锈钢片上的细菌存活了下来甚至在消毒剂中浸泡5分钟之久还不能将细菌钝化真正能有效钝化生物膜中微生物的杀菌剂是一种含过氧化氢的溶液浓度为3%~6% Flelix 1991
五微生物繁殖与污染量温度和时间的关系
随着温度的降低世代间隔一个细菌细胞变成两个细胞所需的时间增长当温度低于4
时情况更加明显温度对微生物繁殖的作用见图2-2例如刚磨碎的牛肉一般含有约
100,000个细菌g当微生物的污染量高达1 10
8
个g时牛肉就会产生反常的气味和一些粘液最后发生腐败虽然这种趋势不能应用于所有种属的细菌但是根据这些数据可以确定初始污染量和贮藏温度显著影响食品的货架寿命对每克含有一百万个细菌的碎牛肉而言其在15.5环境中的贮藏期约28h在常用冷藏贮藏温度下-1~3的贮藏期可以延长至
96h
第三节 微生物对食品腐败的影响
当食品不适宜人类食用时即认为食品发生了腐败一般将由微生物引起的食品分解和腐烂统称为食品腐败
一物理变化
微生物引起的物理变化比化学变化更直观微生物腐败常常引起食品物理性质的显著变化如颜色体积粘稠度气味和风味降解等等根据导致食品腐败的条件分类可将其分为需氧菌或厌氧菌引起的食品腐败根据导致食品腐败的主要微生物分类可将其分为细菌霉菌或酵母引起的腐败
霉菌引起的需氧腐败通常局限于食品表面因为表面上可以得到氧气如果将食品如肉和干酪发霉的表面除去剩下的部分通常是可以消费的对于老化的肉和干酪更是如此因为除去食品表面的霉菌后一般情况下剩余部分存在的细菌很有限但是如果食品表面还存在其它细菌它们有可能穿透食品表面进入内部并产生毒素在这种情况下剩余部分便不宜食用了
厌氧腐败发生在食品内部或密封容器内此处不存在氧气或只存在极少的氧气这类腐败由兼性菌或厌氧菌引起通常表现为食品变酸腐败或腐烂当细菌酶促降解复杂分子时积累的有机酸将导致酸败没有腐败的蛋白质也会使食品变酸酸败时会产生各种气体易发生酸败的
19
食品有牛乳肥肉火腿及肉骨头导致肉类食品酸败的厌氧菌可能早就存在于胴体或骨关节中也可能是在贮藏或加工期间进入骨中的
二化学变化
通过食品中内源水解酶的作用以及微生物产生的酶的作用蛋白质类脂碳水化合物和其它复杂分子被降解成小分子和简单化合物化学变化初期主要是内源酶降解复杂分子随着细菌数量和活力的增加微生物产生的酶也参与降解这些酶将复杂分子水解成较为简单的化合物最终作为营养源用于维持细菌的生长和繁殖能否获得氧气决定了最终水解产物能得到氧气时蛋白质可水解成终产物例如简单的肽和氨基酸但是在无氧条件下只能将蛋白质降解成多种具有令人不愉快气味的含硫化合物非蛋白质含氮化合物的最终水解产物常包括氨
其它化学变化包括微生物分泌的脂酶将甘油三酸酯和磷脂水解成甘油和脂肪酸磷脂水解成含氮碱和三价磷过度的脂肪水解将加速脂肪氧化
大多数微生物喜欢利用碳水化合物而不是其它化合物作为能源只要能获得碳水化合物微生物便直接将其作为能量利用在微生物利用碳水化合物的过程中可产生各种终产物如醇类和有机酸利用这一特性在食品加工中加入糖如香肠制品和发酵乳制品经细菌发酵产生有机酸如乳酸结果产品将形成强烈而独特的风味
第四节 微生物对食源性疾病的影响
在世界各国中美国具有最安全的食品供应体系但是估计每年仍有1,500,000人发生食源性疾病造成16,000人死亡Snyder(1992) 估计美国每年用于食源性疾病及其死亡的费用高达平均3,000美元/人共计750亿美元每起因食源性疾病导致死亡的费用包括保险和其它费用估计为42,300美元年费用高达约6,760亿美元
人们在摄入食物后感到肠胃道难受常常有多种原因其中卫生专家最感兴趣的原因是致病性微生物同时还包括其它原因如化学污染物植物动物寄生虫过敏和暴饮暴食等尽管每种原因都可能是导致人类疾病的潜在因素但本章主要讨论由微生物引起的食源性疾病
第五节 食源性疾病
食源性疾病指由通过摄食而进入人体的有害物质所引起的一切疾病食源性疾病爆发的定义为两人或两人以上在进食同种食品后患相同的疾病通常是胃肠道疾病经分析确定食品是引发疾病的根源在所有食源性疾病爆发案例中约66%由细菌性致病菌引起食源性疾病的蔓延范围是未知的美国每年因食品受微生物污染而致病的人数估计为1 10
7
~3 10
7
其中约
2 10
5
~10 10
5
起沙门氏菌感染死于食源性疾病的人数每年约为9,000在每年报告的200起食源性疾病爆发案例中约有60%的案例不能确定发病原因未鉴定的病例可能由沙门氏菌
20
弯曲杆菌金黄色葡萄球菌产气荚膜梭菌肉毒杆菌单核细胞增生李斯特菌结肠炎耶尔森氏菌等致病菌引起这些微生物常常通过食物传播许多家庭制作和工厂生产的食品与食源性疾病爆发有关其中多数与动物性食品有关如家禽蛋猪肉海产品和乳制品
一食源性疾病的定义
食物中毒指因摄入含有细菌毒素或化学毒素的食品而引起的疾病其中由细菌毒素引起的疾病称为食物中毒由食物中化学毒素引起的疾病称为化学中毒一般说来由微生物引起的疾病多于由化学毒素引起的疾病食物感染通常指因摄入感染性微生物如细菌立克次氏体病毒或寄生虫引起的疾病而不是由细菌副产物如毒素引起的疾病食物中毒性感染指因食物中毒和食物感染共同引起的食源性疾病在这类食源性疾病中寄主在摄入含大量致病菌的食物后致病菌在内脏中不断繁殖产生毒素结果引起疾病症状因精神因素如亲眼看见其它人生病或在食品中看到异物如虫或鼠等而引起的疾病统称为心理性食物疾病
为防止发生食源性疾病应充分了解有关生产收获和贮藏方面的最新技术掌握准确评价原料质量和安全性的方法具备设计建筑和食品设备操作等方面的完整知识这一切对控制食品加工保藏制备及包装等过程是十分必要的只有深刻认识食品容易被污染这一事实才能建立预防食物中毒的有效措施
二葡萄球菌食物中毒
葡萄球菌食物中毒因摄入某些已有金黄色葡萄球菌生长并产生肠毒素的食品而引起这种微生物兼性球形革兰氏阳性不产生孢子能产生肠毒素从而引起胃肠道发炎称胃肠炎虽然金黄色葡萄球菌食物中毒很少致死但是患者的中枢神经系统将受到影响在这类食物中毒事故中发生死亡的主要原因是使同时患有其它疾病的患者病情加重引起葡萄球菌食物中毒的微生物分布很广健康人也可能携带葡萄球菌不过雇用受该菌感染者加工食品是引起食品污染的重要原因之一可能引起葡萄球菌食物中毒的常见食品有土豆沙拉乳蛋糕馅饼乳制品包括稀奶油家禽类蒸煮过的火腿和猪舌在适宜的温度和较高的污染程度下虽然食品中存在的葡萄球菌繁殖到足以引起食物中毒的数量但是食品的颜色风味和气味都不一定会产生能够觉察到的变化金黄色葡萄球菌在66下加热12分钟可被破坏但是其产生的毒素需要在131
下加热30分钟后才能被破坏因此大部分食物的蒸煮时间和温度都不能破坏肠毒素
三沙门氏菌
沙门氏菌被认为是一种食物感染因为它是由摄入沙门氏菌的活菌而引起的这些微生物产生内毒素毒素留在细菌细胞体内而使感染者致病沙门氏菌的常见症状包括恶心呕吐和腹泻这些症状可能是内毒素对肠道壁的刺激引起的摄入约10
6
个沙门氏菌才会引起感染一般说来从摄入沙门氏菌到出现症状的时间间隔比葡萄球菌食物中毒出现症状的时间长沙门
21
氏菌的致死率也很低多数死亡发生在婴儿老人或因患有其它疾病而身体虚弱者根据Celum
报告1987沙门氏菌对爱滋病患者特别有害Archer证实爱滋病患者非常容易患这种食源性疾病1988
沙门氏菌是革兰氏阴性不产孢子卵形的兼性细菌主要来自于肠道这些细菌可能存在于家禽和家畜的肠道及其它组织中但这些动物并没有任何感染的症状对于新鲜的家禽这种微生物污染问题长期未能解决在用于烧烤的新鲜子鸡中70%有沙门氏菌1988年在美国东北部发生肠炎沙门氏菌传染病部分可归因于家禽和有壳蛋七十年代末至今发现的沙门氏血清型已增长了5倍这种污染物有可能是通过蛋壳上的粪便污染从蛋壳上细如发丝的裂缝和母鸡感染的卵巢而进入蛋内1987年在弗吉尼亚州某个杂货店中发现8个食品加工者是肠炎沙门氏菌阳性原因是他们使用已破裂的蛋制作食品
虽然沙门氏菌能存在于骨组织中但是感染的主要原因是被沙门氏菌污染的食品加工者在加工过程中导致食品交叉污染将沙门氏菌传播到食品上如通过指尖传递的沙门氏菌能存活数小时并能继续污染食品破坏金黄色葡萄球菌的热处理条件能破坏大多数种属的沙门氏菌根据这些细菌的来源及其对低温的敏感性可知产生沙门氏菌污染应归咎于卫生状况不佳和温度控制不当
四产气荚膜梭菌食源性疾病
产气荚膜梭菌是一种厌氧革兰氏阳性杆状产孢菌在生长过程中产生一系列毒素和气体已经从许多食品中特别是家畜肉家禽和海产品中分离出这些微生物通常在煮熟后缓慢冷却食用前有较长贮存期的肉中这些微生物的数量较高与沙门氏菌相似要摄入大量这种活细菌才会引起食源性疾病这种微生物的不同菌种所产生的孢子有不同的耐热性有些孢子在
100时几分钟就死亡而有些孢子在此温度下则需要1~4h才能完全破坏控制产气荚膜梭菌最有效的方法是将煮熟或热加工的食品快速冷却以防止产气荚膜梭菌导致食源性疾病的爆发通常可在加工过程中特别是放置时对食品进行适当的卫生处理和冷藏对于放置过的食品应该再加热至60以破坏微生物
五肉毒杆菌中毒
肉毒杆菌在食品中生长时产生毒素因摄入这种毒素而引起的食物中毒称为肉毒杆菌中毒这种微生物是一种厌氧革兰氏阳性杆形产孢子产气菌主要存在于土壤中根据血清学对肉毒杆菌进行分类目前已发现有8种表2-1这种微生物能产生特别有害的毒素在人类已知的生物毒素中居第二位主要影响受害者的神经系统中毒病例中约有60%因呼吸衰竭而死亡肉毒杆菌和其它普通的食物中毒特征所涉及的食物预防手段总结于表2-2
22
表2-1 肉毒杆菌毒素类型
类型 特征
毒素 对人有毒是导致肉毒杆菌中毒事故最常见的毒素
毒素 对人有毒世界上多数土壤中都有发现比型多
毒素 对水禽火鸡和一些哺乳动物有毒对人无毒
毒素 对水禽火鸡和一些哺乳动物有毒对人无毒
毒素 引起牛饲料中毒对人毒性很小
毒素 对人有毒通常与鱼和鱼制品有关
毒素 对人有毒最近分离出来存在量极少
毒素 对人有毒但很少见
表2-2 食源性疾病的特征
疾病 发病原因 症状 出现症状前的
平均时间
相关食品 预防手段
杆菌病 蜡状芽孢杆菌 恶心,呕吐,腹部疼痛
1~16h 煮过的食品,面团,炒饭和奶粉
注意加工卫生严格控制温度
肉毒杆菌中毒 肉毒杆菌产生的毒素
吞咽语言呼吸和协调性的损害头晕及视物模糊
12~48h 罐装低酸食品包括罐装肉和水产品烟熏和加工的鱼
适当的罐装烟熏和加工程序煮熟以破坏毒素适当的冷藏和卫生措施
葡萄球菌(食源性疾病)
金黄色葡萄球菌产生的肠毒素
因肠胃炎(胃和肠发炎)引起的恶心呕吐腹部痉挛
3~6h 用乳蛋糕和稀奶油作馅的馅饼土豆沙拉乳制品火腿猪舌和家禽
对可疑食品进行巴氏杀菌适当的冷藏和卫生措施
产气荚膜梭菌
(食源性疾病)
产气荚膜梭菌产生的毒素
恶心偶尔呕吐腹泻和腹部疼痛
8~12h 在非冷藏温度下长时间存放的熟肉家禽和鱼
对暂时不消费的熟肉家禽和鱼进行适当的冷藏维持适当的冷藏和卫生措施
沙门氏菌(食物感染)
因摄入1200
种能在消费者胃肠道内生长的沙门氏菌之一而引起的感染
恶心呕吐腹泻发热和腹部疼痛,可能继而发冷和头痛
6~24h 蒸煮或加热不当的肉家禽蛋和乳制品,在冰箱中放置很长时间后更值得怀疑
食品加工人员和设备的清洗与消毒巴氏杀菌适当的冷藏和包装
志贺氏菌感染
(菌痢)
志贺氏菌 恶心呕吐泻水发热腹部疼痛发冷和头痛
1~7天 由不卫生雇员加工的食品
食品加工者的卫生操作
线虫病(感染) 猪肉中发现的螺旋线虫(线虫类寄生虫)
恶心呕吐腹泻大量出汗发热腹部疼痛和肌肉酸痛
2~28天 蒸煮不当的猪肉和猪肉制品
将猪肉彻底蒸煮至内部温度达59
~77或用微波蒸煮时温度更高未蒸煮的猪肉冷冻贮藏于-
15或以下至少20天避免用生垃圾喂猪
23
气单孢菌(食源性疾病)
嗜水气单孢菌 肠胃炎 水家禽肉 食品的卫生处理加工制备和贮藏在2
以下贮藏食品
弯曲杆菌(食源性疾病)
弯曲杆菌 腹泻腹部疼痛痉挛发热便血头疼肌肉痛头晕很少死亡
1~7天 家禽和肉 肌肉食品的清洁处理加工制备和贮藏
李斯特菌 单核细胞增生李斯特菌
脑膜炎或李斯特菌型败血症
(血液中毒)发热强烈头疼恶心呕吐接触障碍虚脱头晕昏厥与流感相似流产死胎婴儿和免疫功能低下的儿童和成人的死亡率
30%
4天~数周 牛乳干酪冰淇淋家禽红色的肉
避免食用曾接触过感染动物的生食品在2以下贮藏食品
耶尔森氏菌病 小肠结肠炎耶尔森氏菌
腹部疼痛发热腹泻呕吐皮疹持续2~3天很少死亡
1~3天 乳制品生肉水产品新鲜蔬菜
食品的清洁处理加工准备和贮藏
大肠杆菌
O157 H7(感染)
肠型大肠杆菌
O157 H7
出血性结肠炎腹部疼痛发热腹泻呕吐皮疹持续2~3
天很少死亡
碎牛肉乳制品生牛肉水苹果
卫生加工辐射加热至65
或更高
肝炎 感染型甲肝 发热腹部疼痛恶心痉挛黄疸
1~7周约25
天
受污染水域中捕获的生贝类三明治沙拉甜点
彻底洗手食品卫生加工加热至70
肉毒杆菌广泛存在于土壤水域中因此水产品与其它肉类产品相比更容易成为肉毒杆菌污染源但是肉毒杆菌的最大来源是家庭罐装的低酸到中等酸性水果和蔬菜因为这种细菌是厌氧的因此罐装或真空包装的食品也是肉毒杆菌的来源胀罐食品不能食用因为导致膨胀的气体是微生物产生的熏鱼在加热过程中应至少加热至83并保持30分钟以确保彻底破坏肉毒杆菌
为了防止肉毒杆菌中毒适当的卫生冷藏以及将食品煮透是基本措施虽然这种毒素相对不耐热但细菌芽孢却高度耐热破坏它们需要强烈的热处理一般85热处理15分钟便可使毒素失活但杀灭芽孢的温度和时间要高许多表2-3列出了完全杀死芽孢的温度与时间
24
表2-3 完全消灭肉毒杆菌芽孢所需的温度和时间
温度 时间min
100 360
105 120
110 36
115 12
120 4
六嗜肺军团菌
嗜肺军团菌(Legionellosis pneumophila)是一种令人恐怖的细菌能引起军团杆菌病这种兼性革兰氏阴性细菌存在于绝大多数受污染的水域中目前已引起广泛的关注这种细菌能在各种细胞中进行胞内繁殖嗜肺军团菌产生的胞外酶主要是一种含有锌的金属蛋白酶又称为组织破坏蛋白酶溶细胞素这种蛋白酶对不同种类的细胞都有毒能导致组织破坏和肺损害说明它与军团杆菌病的病理有关
这种微生物可引起1~5%成人患获得性肺炎疾病控制和预防中心每年可收到1,000~3,000
份军团杆菌病例报告亦已证明多数军团杆菌病的爆发由以下装置引起如冷却塔蒸发浓缩器旋涡温泉浴场加湿器装饰的喷泉式饮水器淋浴笼头和自来水笼头等
水是军团菌属的主要贮存库这些微生物也有其它来源如陶土在管道系统中普遍存在阿米巴和生物膜它们在支持细菌生长的扩大过程中起主要作用
一般因吸入含嗜肺军团菌的雾化液体1~5 m而感染偶尔也有其它途径感染例如在更换外科手术服时外伤伤口触及受污染的水
七弯曲杆菌
弯曲杆菌通常共生于野生和家养动物的胃肠道中这种需要复杂营养兼性微嗜氧革兰氏阳性螺旋弯曲微生物通过鞭毛运动在美国该菌是引起食源性疾病的头号微生物亦已证明它是导致家禽牛羊等牲畜疾病的原因在生的家禽肉中十分常见随着这种微生物检测和分离技术的提高发现它与食源性疾病爆发有关现在认为这种微生物是引起细菌性腹泻和其它疾病最常见的原因同时不断有证据表明它会引起胃溃疡弯曲杆菌通过食物传播特别是蒸煮不当的食品和受交叉污染的食品因而受到广泛重视
弯曲杆菌的感染剂量为400~500个细菌视个人抵抗力而定这种致病菌的致病机制是产生不耐热的毒素而引起腹泻
弯曲杆菌引起的食源性疾病的症状各异轻者没有明显的疾病症状但粪便中可能会排泄出这种微生物重者可能有肌肉疼痛头晕头痛呕吐痉挛腹痛腹泻发热衰弱和神经错乱腹泻常发生在疾病初期或表现出发热症状后腹泻1~3天后便中常见血病程一般为
2~7天这类食源性疾病很少致死但也有可能会发生控制弯曲杆菌最有效的方法是实施卫生加工或适当蒸煮动物来源的食品
25
弯曲杆菌病的发生频率是沙门氏菌病的两倍美国每年约有4 10
6
起因弯曲杆菌引起的食源性疾病的病例花费可能超过20亿美元
牛羊猪鸡鸭和火鸡的肠道中都发现存在弯曲杆菌病由于这种微生物存在于粪便中因此如果屠宰过程中不注意卫生操作肉类食品就会被污染在牛乳和仅接触过动物粪便的水中可检测出空肠弯曲杆菌有限的研究工作显示零售分割家畜肉中空肠弯曲杆菌的量低于零售分割家禽肉内空肠弯曲杆菌的量空肠弯曲杆菌感染的症状缺少特别明确的特征而且难以与由其它肠道致病菌引起的疾病相分离这种致病菌的存在量通常很少因此分离非常困难
空气中正常的氧气含量能抑制这种微生物的生长空肠弯曲杆菌在原料食品中存活的菌株初始污染量与环境条件特别是贮藏温度有关破坏这种微生物较为容易只要将受污染的食品加热至内部温度达到60并保持适当时间即可如牛肉在此温度下保持数分钟家禽保持约
10分钟只要在食品制备前以及在原料处理和加工食品之间用肥皂彻底洗手并用热水至少冲
18秒钟即可减少这种致病菌的污染
虽然有各种年龄的人受弯曲杆菌感染的影响但这种疾病的爆发大多发生于10岁以上的儿童和年轻人中感染这种致病菌会使大肠小肠都产生腹泻的症状一旦吃了被污染的食品后症状会在1~7天内出现通常在摄入这种微生物3~5天后发病
完全消除这种致病菌是不可能的产生弯曲杆菌的原因见第三章很多因此目前不可能从家养动物中完全消除弯曲杆菌
八李斯特菌病
单核细胞增生李斯特菌是一种能在冷藏温度下存活的致病菌因此特别危险过去曾认为人体内李斯特菌很少但是八十年代食源性疾病爆发增加了人们对这种影响公众健康致病菌的关注Busch认为过去这种疾病常被误诊估计该病的感染率为百万分之七某些高危群体中的成员更容易患李斯特菌病单核细胞增生李斯特菌是一种会投机取巧的致病菌对有较强免疫系统的健康人体不会产生疾病疾病预防和控制中心估计美国每年有2,000起李斯特菌病例1992年的调查表明每年该病造成约425人死亡
单核细胞增生李斯特菌是一种兼性革兰氏阳性杆形不产孢子的微需氧细菌在50多种家禽家畜和野生动物肠道内包括羊牛鸡和猪都发现该菌在土壤和腐烂植物中也有这种微生物的其它潜在来源是溪流阴沟水烂泥鳟鱼甲壳动物家蝇扁虱人类携带者的肠道在许多食品中如巧克力大麦面包乳制品肉及家禽类制品也存在这种致病菌消灭李斯特菌是不切实际的因此预防李斯特菌疾病的重点是如何控制它们的生存
李斯特菌繁殖的最适温度为37但在0~45的温度范围内也能生长这种微生物在潮湿环境中生长良好是一种适应潮湿的致病菌该菌在10的生长速度是时的两倍能在冻结温度下存活当加工温度高于61.5时被破坏经常在牛乳干酪和其它乳制品中发现单核细胞增生李斯特菌在用被感染的动物粪便作肥料的蔬菜中也有发现这种微生物存在于中性至
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碱性pH基质中在高酸性环境中不能存活根据基质和温度情况该菌在pH5.0~9.0范围内都能生长单核细胞增生李斯特菌在单核吞噬细胞中通过胞内生长一旦细菌进入寄主单核细胞小噬细胞多核白吞噬细胞就在血液中生长
李斯特菌主要影响孕妇婴儿50岁以上的老人患其它疾病而身体虚弱者和处于免疫功能低下状态的人Gravain报导1987成人感染此病常见的表现是脑膜炎和脊髓灰质炎中等程度患者的中毒表现是流感症状败血症脓肿局部障碍或小肉芽瘤在脾脏胆囊皮肤和淋巴结及发热怀孕三个月以上的妇女感染此菌可能会引起流产或死胎幸存的婴儿也易患败血症或在新生期患脑膜炎新生儿的死亡率约为30%如果在出生天内被感染则死亡率接近50%
Mascola等报导李斯特菌对爱滋病患者特别危险因为爱滋病严重破坏了人体的免疫系统使患者更易患食源性疾病如李斯特菌病Archer,1988患爱滋病的男性感染李斯特菌病的可能性比同年龄无爱滋病的男性高三百多倍单核细胞增生李斯特菌的感染剂量还没有确定因为有正常免疫系统的人存在未知因子使他们不象免疫功能低下的人那样容易受到李斯特菌的感染感染剂量依李斯特菌菌株和个人而定但是感染健康动物要成千上万甚至数百万个细胞而感染免疫功能低下的人只需要1~100个细胞在没有预先感染的情况下通常不会发生人类李斯特菌病
单核细胞增生李斯特菌能产生卷须形成生物膜粘附在水平接触表面上生物膜在清洗时不易除去李斯特菌附着在固体表面包括两个阶段首先是细胞吸附到固体表面上然后在潜伏期形成附着开始时细菌分泌一种酸性粘质多糖产生相互纠缠的多糖纤维基质从细菌表面延伸出去形成糖元包围菌落同时为细胞输入营养释放酶和毒素工厂所用的原料是这种微生物的潜在污染源原料不断把这种微生物引入工厂环境中危害分析及关键控制点
HACCP和其它加工控制操作是控制加工环境中这类致病菌最有效的办法HACCP有助于确定关键点和评价不同操作程序下控制系统的有效性
摄取被污染的食物是这种致病菌最有效的传播方式但有时也会在人与人之间接触传播或吸入这种微生物例如只要一个人直接接触被感染的物质如动物土壤或粪便其手和手臂上就容易被污染在家用冰箱中也可发现这种致病菌因此冰箱应该定期清洗和消毒
疾病控制和预防中心的一份研究报告表明在抽查的123只家用冰箱中64%有李斯特菌防止李斯特菌最有效的方法是不食用生牛乳生肉和由污染原料制成的食品对孕妇而言避免接触被感染的动物尤其重要由于杀菌剂对该致病菌无效Anon(1988)建议在某些产品中加入天然存在的溶菌酶以便在加工过程中破坏单核细胞增生李斯特菌目前还没有成功地研究出如何生产无李斯特菌污染的产品因此食品加工者必须根据严格的环境卫生程序和HACCP原理来建立控制过程防止污染最关键的环节是工厂的设计和布局设备设计加工操作过程控制措施卫生操作规程以及对各种单核细胞增生李斯特菌控制过程的确认
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各种研究证明单核细胞增生李斯特菌对杀菌剂有抵抗力这种致病菌对磷酸三钠TSP
的作用存在抵抗力例如当表面长有菌落和形成生物膜时室温下将其浸泡在高浓度8%
TSP中并保持10分钟只能将细菌数降低个对数值用0.5%氢氧化钠洗手对单核细胞增生李斯特菌的繁殖只有极小的影响与其它致病菌相比单核细胞增生李斯特菌对蒸煮过程抵抗力较大因此蒸煮不能作为一个从食品中去除这种微生物的有效手段尽管单核细胞增生李斯特菌易接受辐射但这也不是从新鲜肉和家禽中除去这种致病菌的最终解决方法
Russell 1977认为尽管每年美国发生李斯特菌病的数量很少但这种病引起死亡的数字却很大他把这种微生物称为超级细菌能在消灭其它致病菌的极端环境下生存因此食品加工者和食品经营者应把注意力集中在减少这种微生物对成品的污染方面要从成品中彻底消除这种致病菌几乎是不可能的
九Arcobacter butzleri导致的食源性疾病
目前主要研究这种病原菌与食源性病原菌弯曲菌属Campylobacter的关系这种微生物存在于牛肉禽类猪肉和未经氯气灭菌的饮用水中在禽类白条肉中出现的几率高达81%
它比C,jejuni具有更强的抗辐射性和耐氧能力能够在大气含氧量和冰箱温度下生长
十幽门螺杆菌Helicobacter pylori导致的食源性疾病
研究结果表明这种与弯曲菌属有关的病原菌能引起肠胃炎是导致胃炎胃肠溃疡和胃癌的病原体有人认为这种微生物会游动能抑制胃壁肌肉收缩从而影响胃的排空并导致慢性细菌感染疾病幽门螺杆菌存在于动物体内主要存在于猪消化道中其在十二指肠中出现的几率高达95%在人类胃溃疡病例中出现的几率达80%其中除了医学上健康的个体之外还包括病人的家庭成员被污水污染的饮用水是这种微生物的传染源之一Wesley 1997
十一耶尔森氏菌属Yersiniosis
小肠结肠炎耶尔森氏菌Yersinia enterocolitica是一种嗜冷性病原菌存在于野生和驯养动物的肠道和粪便中以及生的动物性食品取自水井溪流湖泊和河流中未经氯水消毒的饮用水中同时这种微生物还可以通过人与人接触传播幸运地是从食品和动物中分离出的绝大部分菌株无致病能力
小肠结肠炎耶尔森氏菌能够在冰箱温度下分裂繁殖但繁殖速率比在室温下低这种微生物对热敏感当温度超过60时就可以将其杀死因此食品在热处理后受污染是导致加工食品中出现这种微生物的主要原因科学家已从生或半熟的红色肉类猪和家禽的扁桃体乳制品如牛乳冰淇淋奶油蛋黄乳和奶酪许多海产品和新鲜蔬菜中分离得到小肠结肠炎耶尔森氏菌
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并不是所有种类的小肠结肠炎耶尔森氏菌都会导致人体疾病小肠结肠炎绝大多数发生在儿童与青少年中但是也会在成人中发生通常在摄入污染食品后1~3天内出现发烧腹痛和腹泻等症状还可能会出现呕吐和皮疹与小肠结肠炎有关的腹痛和阑尾炎症状非常相似过去曾在食源性小肠结肠炎大爆发中发生一些儿童由于误诊而被切除阑尾的病例
尽管轻微腹泻和腹痛会持续1~2周但是由小肠结肠炎导致的疾病一般仅持续两到三天出现死亡的病例很少见不过如果出现并发症也可能会导致死亡小肠结肠炎最有效的预防措施是保证食品在加工处理贮藏和制备过程中维持适当的环境卫生
十二大肠杆菌O
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H
7
导致的食源性疾病
大肠杆菌O
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H
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是一种兼性革兰氏阴性棒杆菌它能导致出血性大肠炎和溶血性尿毒综合症的大流行从而引起社会各界人士对这种病原菌的高度重视目前还不能确定这种病原菌是如何从大肠杆菌突变而来的有些科学家认为它得到了能导致人体出现同样病症的志贺氏菌的某些基因这种微生物存在于牛的粪便之中经常在加工过程中导致牛肉污染建立一项从牲畜屠宰到肉制品加工过程的检测和预防程序对于控制这种微生物的生长繁殖来说是非常重要的在一个绝对关键控制点(如辐照处理)得到批准之前牛肉制品必须加热到70以保证有充足的热处理时间以杀死这种病原菌实施严格的卫生管理程序能有效减少由这种病原菌造成的食源性疾病大流行
大肠杆菌O
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是根据它的O抗原和鞭毛H抗原来命名的1982年曾发生过两次出血性大肠炎流行性爆发从而使人们认识到它是人类的一种致病菌目前已经确认有六种大肠杆菌会导致腹泻它们分别是内出血型内毒素型内侵染型内聚集型内致病型和扩散粘着型大肠杆菌所有内出血型菌株都会产生志贺氏毒素1和或志贺氏毒素2这两种毒素又称为毒素Varatoxin1和Varatoxin2这类细菌可能是通过噬菌体感染直接或间接地从志贺氏菌获得产志贺氏毒素的能力Buchanan和Doyle 1997
虽然有报道说出血性大肠炎需在摄入污染食品3~5天后才出现症状但是根据Buchanan
和Doyle的最新研究1997结果出血性大肠炎的最初症状通常在摄入污染食品1~2天后出现这种微生物可以吸附在肠壁上产生一种可以攻击内层肠壁的毒素最初的症状是温和的非出血性的腹泻接着出现一段时期腹痛和短期发烧在随后24~48h内腹泻症状开始加剧出现全出血性腹泻严重腹痛和中度脱水这段时期一般持续4~10天
出血性大肠炎病人可能会发生一种危及生命的并发症——溶血性尿毒综合症这种并发症一般在出现肠胃炎症状一周后发生其典型特征是全身浮肿和急性肾功能衰竭该疾病绝大多数发生在不满十岁的儿童身上这类疾病的患者约有50%需要进行透析治疗死亡率约为3~5%其它相关的并发症有的抽搐昏厥中风高血压胰腺炎和过度紧张在这类病例中有近15%
会导致早期慢性肾功能衰竭和/或与胰岛素有关的糖尿病而且少数病例还会复发Siegler
等1993
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与大肠杆菌O
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H
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有关的另一种疾病是血栓症它与出血性尿毒综合症有些类似这种疾病一般会引起肾组织损伤还可能对神经系统产生重要的影响如颤抖惊厥和中枢神经系统恶化这种疾病通常发生在成年人身上
在美国引发大肠杆菌O157 H7食源性疾病爆发最常见的食品是碎牛肉如发生在美国西部的一次大肠杆菌食源性疾病的爆发就是由腌制的萨拉米香肠传播的这说明有少数大肠杆菌
O
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H
7
腐败菌能在酸性发酵的肉制品中存活下来并导致人类疾病与这种病原菌有关的其它食品是苹果汁和果酒据报道1996年在日本爆发了一场规模最大的大肠杆菌O
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H
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食源性疾病导致数千人患病事隔一年后又一次爆发了大肠杆菌O
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H
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食源性疾病这两次食品中毒事故都与生拌萝卜芽有关在美国也发生过一次由紫花苜蓿萝卜引发的大肠杆菌
O
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食源性疾病饮用水和娱乐用水都曾经是几次大肠杆菌O
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H
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食源性疾病爆发流行的传播途径Doyle等1997
由于这种病原菌具有较强的耐酸性其引发食源性疾病爆发流行所需要的感染剂量很低
2000个细胞或更少但是Fratamico等人1993曾报道其侵染力与大肠杆菌O
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H
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不能利用山梨醇发酵无关
Zhao等人1995b发现在接受检测的奶牛和批式饲养家畜中大肠杆菌O
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呈阳性的几率分别是3.2%和1.6%人们发现鹿也是这种病原菌的一种来源这种微生物能在鹿和牛之间进行传播能随粪便一起排出具有短暂性和季节性Kudva等1995
大肠杆菌O
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H
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似乎可以在8~45之间生长在pH5.5~7.5之间其生长速率相近但在比较酸性的环境中其生长速率很快下降Buchanan和Dagi 1994曾报道大肠杆菌
O
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生长的最低pH在4.0~4.5之间在酸性食品如发酵香肠苹果酒和苹果汁中大肠杆菌O
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H
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的存活非常重要实验结果表明这种病原菌在一系列酸性食品如蛋黄酱香肠和苹果果酒中存活时间长达几周如果在冷冻温度下贮藏那么这种病原菌在这些食品中的存活时间将更长Zhao等1995a
将碎牛肉加热到72或更高温度或者在发酵香肠的生产过程中采用一套可以杀死这种病原菌的操作程序或者对苹果果酒进行巴氏杀菌这些措施都可以将大肠杆菌O
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H
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杀死
Buchanan和Doyle 1997报道危害分析及关键控制点HACCP系统是预防这种病原菌污染食品的最有效手段但是由于这种病原菌的发病率较低因而不宜用微生物直接检测法来评价HACCP系统的有效性
十三出现嗜冷性和其它病原菌的原因
对于新出现的病原菌除了需改进检测方法外还存在其它方面的原因Cox 1989提出了七点相互关连的基本原因
1饮食习惯的变化某些使用有机肥生长人们认为有益于健康的产品有可能不安全加拿大就发生过食用由羊粪施肥的卷心菜做成凉拌卷心菜而引起李氏杆菌食源性疾病的流行爆发
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2对影响食品危险危害和卫生等组成因素的认识和警觉程度的改变流行病学的研究进展特别是计算机收集的资料十分有助于人们认识李氏杆菌引起的食源性疾病
3人口统计学的变化现在病人的寿命比过去长从而增加了新的传染的可能性人们的旅行和流动也会影响某些疾病的发生许多免疫缺乏患者的寿命也有所延长
4食品生产的变化在对原材料进行大规模生产加工的同时也为微生物的生长繁殖和传播创造了适宜的环境在农村生长的水果和蔬菜由于缺乏严格的卫生管理措施受到污染的机会更高
5食品加工的变化目前食品加工采用真空包装和低温贮藏这种加工方式影响了兼性微生物的生存
6食品处理和制备条件的改变一些食品如蔬菜沙拉软质干酪和肉类的贮藏期比较长可能会产生嗜冷性病原菌如产单核细胞李氏杆菌的污染
7微生物行为的变化许多因素与病原菌的致病性有关而这些因素是由质粒决定的质粒能够在不同种类微生物之间转移许多食源性疾病的出现是众多因素相互作用的结果随着条件的变化人们认为原来不是病原菌的某些微生物可能会导致新的微生物疾病其原因可能是具备了使这些微生物行为发生变化的条件从而导致这些微生物成为人类的病原菌
十四真菌毒素
真菌毒素是对人和动物具有毒性作用或其它有害生物学效应的一类化合物或代谢产物表
2—4很多真菌都能产生这些毒素由真菌毒素引起的急性疾病称为真菌毒素中毒
表2—4 对食品工业有重 要 影 响 的一些真菌毒 素
真菌毒素 产生真菌毒素的主要微生物 可能涉及的食品种类
黄曲霉毒素 黄曲霉Aspergillus flavus
寄生曲霉Aspergillus
parasiticus
谷物谷粒面粉面包麦片爆米花花生奶油
棒曲霉素 圆弧青霉Penicillium
cyclopium
扩展青霉Penicillium
expansanum
苹果和苹果制品
青霉酸 曲霉种属Aspergillus species 超市中的发霉食品
赭曲霉素 赭曲霉Aspergillus
ocharaceus
鲜绿青霉Penicillium
viridicatum
谷物颗粒绿咖啡豆
柄曲霉素 杂色曲霉Aspergillus
versicolor
谷物颗粒奶酪干肉冷藏与冷冻馅饼
*其它属种的微生物也可能产生这些真菌毒素
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人发生真菌毒素中毒的情况并不常见但是流行病学研究资料表明早期肝癌的发生就与饮食中的黄曲霉毒素一种真菌毒素有关Bullerman 1979曾报道如果大剂量的摄入黄曲霉毒素可能会引发急性中毒导致肝组织严重损伤出现肠道出血和腹膜出血病情严重者甚至会导致死亡由于霉菌在食品上生长导致真菌毒素通过直接污染进入食品供应链同时真菌毒素还可以间接进入食品如在食品加工中使用受到污染的配料或者食用含有残余真菌毒素的食品
能够产生真菌毒素的霉菌是食品中的常见污染物在食品工业中有许多真菌可能产生真菌毒素这些真菌有曲霉属青霉属芽枝霉属交联孢属单端孢霉属丝衣霉属和核盘霉属在生产加工流通贮存和食品贸易过程中绝大多数食品对这些真菌或其它真菌的入侵十分敏感如果有霉菌生长就有可能产生霉菌毒素但是食品中有霉菌生长并不意味着一定存在真菌毒素没有霉菌生长也不能表明该食品中就一定没有真菌毒素因为真菌毒素在霉菌生长消失以后仍有可能存在于食品中
在所有真菌毒素中人们认为黄曲霉毒素是对人类健康潜在威胁最大的一种毒素这种毒素由黄曲霉Aspergillus flavus和寄生曲霉Aspergillus parasiticus产生这两种微生物的孢子通过气流传播因此在环境中无处不在这些霉菌经常出现在谷物颗粒杏仁山核桃胡桃花生棉籽和高粱中在正常情况下这些霉菌并不能繁殖但是如果食品受到损伤或者不能及时干燥并贮藏于潮湿的环境中霉菌就有可能生长这些霉菌一旦侵入种仁后就开始生长然后在种子表面或子叶之间产生黄曲霉毒素
急性黄曲霉毒素中毒的临床症状有食欲不振无精打采体重下降中枢神经系统异常出现粘膜黄疸抽搐惊厥也可能出现死亡从脸色苍白以及其它异常肤色组织坏死和脂肪蓄积等症状可以判断急性黄曲霉毒素中毒能造成肝组织的严重损伤导致体腔水肿和肾脏与肠道出血
控制真菌毒素的产生是十分复杂和困难的人们缺乏某些知识和信息如毒素对人体的毒性致癌性和致畸性毒素在食品中的稳定性以及食品受污染的程度等这些知识对于建立食品卫生指导方针和限量标准来说是必需的避免食品受真菌污染的最有效办法是在食品生产收获运输加工贮存和市场销售的各个环节中防止出现真菌生长同时在生产到消费的整个过程中应避免食品受害虫叮咬或出现机械性损伤此外湿度控制也是十分必要的人们知道当水分活度低于0.83时或种仁含水量在8~12%具体数值视谷类而定时就不会产生真菌毒素因此将粮食收获后迅速进行彻底干燥并贮存于干燥环境中是十分必要的有一种光电眼可以检查并通过气流作用去除那些颜色发生劣变可能含有黄曲霉毒素的谷粒将这种方法应用于花生工业中有利于控制真菌毒素并避免烦琐花费巨大的人工拣选过程
十五其它细菌感染性疾病
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人类常发生的其它细菌感染会引发一些症状类似于食物中毒的疾病最常见的感染是粪链球菌感染尽管目前还不能证明这种微生物是一种病原菌但有些病例很可能是食用这种微生物污染的乳制品和肉制品引起的由大肠杆菌造成的细菌性感染也有类似情况内毒素型大肠杆菌是造成旅行性腹泻的最主要原因当人们从发达国家到卫生条件较差的发展中国家时经常会出现这种疾病将鸡禽去除内脏然后在3冷藏可能会导致气单胞菌Aeromonas hydrophila菌落总数的增加在典型的童子鸡加工操作过程中冷水淋洗和内脏去除过程本身就可能成为污染源从而使这种微生物在零售时的出现率较高
蜡状芽孢杆菌能广泛传播并导致食源性疾病这是一种革兰氏阳性产芽孢的专性好氧菌有种蜡状芽孢杆菌造成的食源性疾病被称为腹泻型疾病这种疾病症状相对温和通常在食用受到污染的食物8~12h后出现腹泻和腹痛并持续约12h呕吐型蜡状芽孢杆菌感染的基本症状是呕吐尽管有时也会发生腹泻病症通常发生在受感染1~5h后蜡状芽孢杆菌产生一种呕吐型毒素它在食品中的行为与粪链球菌一样具有热稳定性呕吐型蜡状芽孢杆菌疾病比腹泻型更为严重后者由肠道中产生的一种内毒素造成曾经发生过因食用餐馆提供的米饭和炒饭或重新加热过的马铃薯泥而造成这种食源性疾病的爆发控制这类食源性疾病的最好办法是保持餐馆的环境卫生将淀粉类煮制食品加热到50以上并在煮熟后2h内冷却至4以下以防止微生物生长和毒素的产生
第六节 微生物的破坏
如果微生物在合适的生长介质中和适宜的环境条件下也不能进行繁殖就可以认为它已经死亡微生物的死亡与休眠不同尤其是细菌的芽孢因为休眠状态的微生物并没有失去繁殖能力通过延长培养期转移到其它生长环境中或者进行某种形式的激活之后就可以看到微生物的繁殖
不管造成微生物死亡的原因是什么微生物的死亡总是遵循对数死亡速率规律正如图2-1
所示的加速死亡阶段所描述的那样这种模式表明微生物细胞群落的死亡是以一个相对恒定的速率进行的有可能会因种种原因发生偏离死亡速率规律的现象如杀菌剂的加速致死效应敏感型和抗性型细胞的混合效应或者微生物菌落的链状或团状形态造成对环境的整体抗性
一热
长期以来热处理是应用最为广泛的杀死食品中腐败和致病菌的一种处理方法人们认为热加工是将食品熟制破坏并杀死腐败和致病微生物的一种有效途径因此对可以破坏微生物的最优化热处理条件进行了广泛而深入的研究在特定温度下将某种微生物菌悬液中细胞或芽孢全部杀死所需要的时间称为热致死时间TDT TDT值取决于微生物本身的种类细胞总数以及与生长介质和环境有关的因素
另一种用于测定破坏微生物的指标是十倍递减时间即D值其定义是在特定温度下杀死90%微生物所需要的时间分钟D值的大小取决于微生物本身的性质环境介质的特征
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和测定D值所用的计算方法D值可以通过一段时期内的微生物细胞的指数死亡来测定死亡遵循对数死亡规律D值也可通过微生物的实验存活曲线来测定
根据不同加热温度下的D值或TDT值可以绘制微生物的耐热性曲线假想热致死时间曲线模型只需将LgD值与加热温度作图图2-3即可这条曲线的斜率就是Z值等于使D
值减少一个对数周期90%所需要的温度升高的度数这种热致死时间曲线的纵坐标也可以是
TDT值图2-3用的是D值因此利用D值和Z值可描述某种微生物菌株或其芽孢在食品中的死亡速率
摘自Zottola 1972
粪便是传播病原菌如大肠杆菌O157 H7的重要途径因此牛被屠宰后需要立即用热水喷洗牛肉胴体以洗掉其中的污染物Smith 1994指出减少微生物总数的最佳方法和顺序是首先用74热水清洗然后用过氧化氢或臭氧溶液在20kg/cm
2
压力下喷洗如果第一次清洗水温没有达到74则第二次喷洗尤其重要此外Smith还研究并评价了蒸汽巴氏杀菌/蒸汽—真空法在减少牛肉中微生物总数过程中的有效性
二化学物质
有许多化学物质可以杀死微生物但是这些物质并不一定适合于食品工业那些能在食品中应用的化学品可作为食品加工设备和器皿的消毒剂由于热杀菌成本较高化学消毒剂的使用不断增加人们认为氯气消毒的机理是氯气缓慢渗透到细胞或者是在细胞死亡之前使细胞中的各个活性点失活与此有关的其它讨论详见第八章氯气酸类和磷酸盐类都可作为减少红色肉类和家禽白条肉中微生物总数的添加剂
三辐射
当食品中的微生物受到高速电子束-射线或X射线-射线的辐射时能够存活下来的微生物数量的对数值与食品受到的辐射剂量成正比在特定条件下某种微生物的特定菌株对辐射的相对敏感程度可以用存活曲线的斜率来描述将辐射后存活下来的微生物菌落总数的对图2-3 食品中梭状杆菌属的耐热性曲线
-2
-1
0
1
2
3
100 105 110 115 120 125 130 135 140
温度
lgD
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数与辐射剂量作图可获得辐射D值或D值该值可与热D值相比较D
10
值的定义为使微生物减少一个对数周期90%所需的辐射剂量拉德即每100g 物质所获得的能量尔格数
目前对辐射机理尚不明了推测可能是微生物细胞的某些成分由于吸收了能量而引起失活细胞受到辐射以后就不能进行繁殖或出现可见的生长有关辐射能作为消毒剂使用的其它信息见第八章
四电子巴氏杀菌
电子束加速器可作为食品巴氏杀菌的工具将食品直接置于电子束下或将电子束能量优化转变成X射线再用X射线来处理食品的过程称为电子巴氏杀菌对于电子束处理国际协议所允许的最大使用剂量是电子动能不超过10MEV百万电子伏
五光脉冲
使用高强度光脉冲也能减少食品包括红色肉类和禽类白条肉和包装容器表面的微生物数量光脉冲能释放出短的宽波段且具有高强度脉冲的白光可用于包装材料的杀菌消毒或减少食品表面的微生物数量只要微生物受到光脉冲就会被杀死在包装材料表面热透性流体及饮料中营养细胞的减少量可达到8个对数周期芽孢能减少6个对数周期对于复杂和粗糙的食品表面如肉类微生物的减少量能达到1~3个对数周期
光脉冲闪烁发生器先将电子能量压缩为短脉冲然后用这些脉冲激活惰性气体蒸气灯蒸汽灯在几百微秒时间间隔内发射出强烈的光闪烁这种蒸汽灯每秒可以闪烁很多次而杀死大多数微生物只需要很少一些闪烁因此光脉冲能用于食品加工中其杀菌速度非常快Pruett和
Dunn 1994
Pruett和Dunn 1994报道在光脉冲处理之前对食品进行酸性喷洗能提高杀死腐败菌的效率多栅栏概念分析表明可以将热水喷洗和光脉冲结合使用但迄今为止还没有得到实验结果
进一步的研究表明光脉冲不会造成食品营养和感官特征的改变估计其处理费用约为
0.01美元/m
2
处理表面Pruett和Dunn 1994
第七节 微生物生长的控制
用于杀死微生物的绝大多数方法都可以作为抑制微生物生长的温和处理方法亚致死量的热处理辐射和使用有毒化学物质进行处理一般都会对微生物造成损伤但这种损伤并没有杀死微生物只是抑制了它的生长微生物滞后期延长对环境变化的抵抗力下降对其它抑制条件的敏感程度增加这些都说明微生物受到损伤不同抑制条件之间的协同作用如联合使用辐射和热处理或热处理与化学抑制剂可以增加微生物对抑制条件的敏感性在微生物损伤完全恢复
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以前损伤的细胞需要合成一些必需的细胞物质核酸或酶通过保持良好卫生环境可减少各种有助于微生物生长繁殖的残余营养物质以达到抑制微生物生长的目的
一冷冻
上文曾讨论过温度对微生物生长繁殖的影响冷冻以及随后的融化过程都可以杀死一些微生物虽然经过冷冻存活下来的微生物在冷冻贮藏期间不能分裂繁殖但是这种减少微生物总数的方法并不可行而且经过冷冻贮藏存活下来的微生物有可能在融化的食品中迅速生长繁殖其速度与微生物在未经冷冻食品中的生长繁殖速度相似冷冻贮藏可以和其它抑菌方法如防腐剂热处理和辐射联合使用
二化学物质
那些能提高环境的渗透压并使水分活度降低到大多数细菌生长所需最小活度以下的化学物质可作为抑菌剂常用的化学物质有盐和糖类
三脱水干燥
脱水干燥是抑制微生物生长繁殖的另一种方法通过脱水干燥将水分活度降低到有效抑制微生物生长繁殖的水平上脱水干燥技术能抑制那些通过生长繁殖导致食品腐败变质的微生物的生长脱水干燥与其它方法如盐渍和冷冻联合使用可成为控制微生物生长的最有效方法
四发酵
发酵不但能产生人们所期望的食品风味而且还能用于控制微生物的生长发酵抑菌的机理是利用产酸菌在糖类厌氧代谢中产生酸以降低食品基质的pH当食品pH低于5.0时就能抑制腐败微生物的生长因此发酵过程中产生的酸类物质具有导致食品pH值下降减少微生物的作用能够酸化和加热的食品可以包装于密闭容器中以防止因好气酵母和霉菌的生长繁殖而造成的腐败
第八节 微生物总数的测定
测定食品中微生物的生长与活动的方法很多有关测定方法的选择取决于所获得的信息待测食品类型和待测微生物的类型特征获得准确结果的最重要因素之一就是样品采集的代表性微生物数量大种类杂不但造成微生物分析结果的准确性和精确度低而且导致微生物分析的目的性比化学分析法差因此一定要对微生物分析结果进行合理的解释和说明与微生物学和食品有关的技术知识和经验对于选择最合适的检测方法和最后结果的应用是十分重要的
尽管微生物分析不能提供精确的结果但它仍可以表示食品加工设备器皿其它环境因子和食品本身的卫生程度除了表示卫生条件产品污染状况和可能会出现的腐败问题之外微生
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物分析还可用于预测食品的货架寿命下文将介绍一些颇具潜力的测定微生物总数的方法感兴趣的读者可以查阅有关微生物学书籍以获得更多的信息
一需氧平板计数技术
该技术是测定设备和食品中微生物总数的重现性最好的检测方法之一平板计数法可用于评价空气水设备表面器具和食品受污染的程度在该技术中首先用无菌纱布擦拭待测设备墙面或食品然后根据预计的微生物污染程度用稀释剂如蛋白胨溶液或磷酸缓冲液稀释纱布上的微生物再将它们接种到无菌琼脂平板培养皿的生长介质中最后将稀释物转移到能无选择性地支持各种微生物生长的完全培养基中如标准琼脂平板或计数琼脂平板同时也可将稀释样品加入培养介质中
将稀释样品接种到无菌平板培养时间2~20天具体时间取决于培养温度和微生物类型培养温度与待测样品所处的环境温度一致最终在培养基平板上长出的菌落总数就反映了样品中所含的微生物数量这种检测计数技术只能提供与样品中特定微生物种属有关的有限信息微生物的物理特征可以提供某些线索一些只允许特定微生物选择性生长的特殊检测方法可用于检测这些微生物的存在和数量
尽管这种方法的可靠性较高但其检测微生物污染的速度比较缓慢而且工作量巨大对大范围生产环境的检测要求尽可能快地获得检测结果如果成品检测速度缓慢将会影响生产同时也不能提供准确的菌落总数因此科学家们不得不寻求更快的检测方法但是需氧平板计数技术因其具有可靠性而被人们普遍接受并在食品检测中得到广泛使用
二表面接触影印技术
这种检测方法又称为接触影印平板技术具体操作与平板计数技术相似但它没有用无菌纱布擦拭刷洗样品这一步首先将覆盖平板或复水微生物测试计数膜打开然后将生长培养基直接印到待测样品或待测区域上培养过程与菌落总数平板计数法相同这种检测方法操作简单出现错误的机会少包括污染其最大的限制是无法稀释所以只能用于测定受到轻微污染的表面接触平板可用于评价卫生程序的有效性平板上长出的微生物数量直接反映了样品受污染的程度
三指示剂与染料还原检测法
各种微生物都能分泌酶类这是一种正常的生长代谢功能这些酶类能诱发一些还原反应有些指示剂如染料可作为指示剂与染料还原检测法的依据指示剂颜色的改变程度与食品中微生物的数量成正比同时颜色的变化还能指示还原反应的速率因此可以将标准数量的指示剂完全还原所需要的时间作为测定样品中微生物总数的方法例如将染料浸渍过的薄膜滤纸直接覆盖在食品表面或设备的某一部件上根据滤纸颜色改变所需要的时间以测定待检样品微
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生物总数的方法便是这类方法的改进形式之一但是由于生物膜的原因并不是所有微生物都可以用这种方法检测而且这种方法的材料成本较高因此缺乏实用性
指示剂与染料还原检测法的主要限制是它不能定量表示食品受污染的程度但是与平板计数技术相比其操作简易能很快获得检测结果因此该方法已被人们接受成为评价食品卫生程序有效性的工具之一
四直接显微镜计数法
将已知体积的试样进行干燥并固定于显微镜载玻片上染色然后对一系列区域进行计数通常是50个这一过程称为直接显微镜计数由于大多数染色技术不能区分死细胞与活细胞因此这种方法只能测定样品中的微生物总数将复杂的数字照相机与显微镜联合使用通过计算机利用影象分析软件获取有关信息然后可根据影象的不同区分大小不同的细菌并对不同区域的微生物进行计数这种方式可减少人为错误虽然这种方法能提供有关微生物的形态与特殊染色知识方面的信息而且染色后的载玻片可作为将来的参考但是由于分析人员的疲劳会造成误差并且能够检测的微生物样品的数量很小因此这种方法的使用并不广泛
五最近似数MPN
最近似数法可估计样品中活菌的浓度将不同稀释度的样品加入含有相同液体培养基的试管中根据每一组中出现相同生长状况可通过浊度来判断的试管数查阅标准最近似数表
MPN表确定微生物的数量这种方法只能测定活细菌如果对培养物进行进一步检测还可鉴定微生物的类型
六微生物测试计数板
在一层薄膜上用脱水营养介质制成微生物测试计数Petrifilm 平板这种平板计数法是标准产气平板计数法SPC的备选方法具有选择性而且样品制备简单大肠菌群可采用紫红胆汁VRB倾注的平板来测定Bailey 和Cox 1987曾报道log
10
SPC与微生物测试计数板
Petrifilm 计数结果的相关系数为0.93因此Petrifilm 有可能成为SPC的替代方法近来人们研究了各种Petrifilm 对接触表面的研究如大肠杆菌属 E.coli大肠杆菌O157 H7和李斯特氏菌属的检测十分有用Edmiston 和Russell 1998
七细胞质量
在某些应用研究中测定细胞质量或重量可估计微生物数量但该法耗时较长与其它方法相比实用性不强因此在常规分析中很少使用具体操作步骤为首先将待测样品离心使细胞紧密聚集起来然后用倾析法去掉上清液或者用石棉或纤维素膜过滤液体样品并称量石棉或纤维素膜的重量
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八浊度
浊度法是一种粗略测定液体样品中微生物数量的方法这种方法实用性不强由于食品体系中粒子通常处于悬浊状态能产生一定的浊度从而掩盖了微生物生长所造成的浊度增加
九辐射计测定法
在这种技术中将样品接种到含
14
C标记物质如葡萄糖的培养基中首先测定二氧化碳的产生量然后再根据二氧化碳产生量与微生物数量的关系确定微生物数量由于某些微生物不能代谢葡萄糖因此会产生含有
14
C的谷氨酸和富马酸等中间产物这种检测方法仅限于需要在
8h内获得数据和/或检测人员减少的情况下使用
十电阻法计数
这种方法通过测定电阻以监控微生物的代谢不是生物量来确定样品中微生物的负荷量当交流电流通过特定介质时介质对电流所产生的总的电抗性为电阻介质中微生物的生长能引起电阻的改变其变化程度可利用1h内连续通过介质的小电流测定该方法提供了一种快速检测微生物总数的潜在手段最近的研究表明测定电阻的时间与细菌数量之间的相关系数为
0.96目前这种设备的造价是70,000美元具备5种或5种以上与食品有关的检测方法一次可处理128个样品每个样品的检测费用约为0.50美元电阻测定法可用于产气平板计数
APC中大肠菌群的计数如大肠杆菌E,coli嗜冷菌和沙门氏菌等也可用于估计食品的货架寿命进行无菌检测
十一内毒素的检测
测定鲎阿米巴样细胞一种变形细胞溶菌产物LAL的凝胶化程度可检测由革兰氏阴性菌包括大肠菌群和嗜冷菌产生的内毒素从马蹄形螃蟹中提取的变形细胞溶菌产物在存在微量内毒素的情况下能形成一种凝胶结构该凝胶具有热稳定性因此既可检测活菌又可检测死菌这种方法对追踪检测食品供应过程十分有用
LAL测定程序包括将样品加入含溶菌产物的试剂管中于37下培养1h后评价样品的凝胶化程度该方法没有任何初始安装费用检测一次的费用约2.00美元但必须测定一系列稀释样品以确定细菌的数量因此每个样品的测定费用约8,00美元
十二生物发光计数法
这是一种经过简化的生物化学方法操作十分简单利用ATP与荧光素—荧光素酶复合物的反应来测定是否存在三磷酸腺苷ATP该法可用于食品中微生物总数的测定生物发光反应需要ATP荧光素和萤火虫荧光素酶——一种能在萤火虫尾部发光的酶反应期间荧光素被
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氧化并发出萤光用荧光检测器测定荧光的强度该强度与样品中ATP含量成正比因为每种微生物细胞中ATP的含量是恒定的所以样品中ATP含量与样品中微生物的数量有关自动荧光检测器能在三分钟内测定食品中是否存在酵母霉菌或细菌细胞具有专用软件配置打印机自动取样器和计算机界面的荧光检测器其分析灵敏度可达1个微生物/200ml Anon
1987生物荧光检测设备的成本取决于设备的自动化程度一般在1,500~15,000美元之间每个样品的处理费用平均为2.50美元总检测时间约3分钟
由于该方法能迅速获得测定结果因此其使用日益广泛一般说来产品从微生物检测到销售中心再到零售商手中需要12天左右采用快速微生物检测法如生物荧光检测法可以使产品发送不超过24h用琼脂检测法进行表面污染监控测试需要2~3天但是采用生物发光检测技术只需30秒尽管ATP生物荧光检测计数法从80年代中期就开始使用但是直到90年代中期才广泛应用于食品加工业中主要原因是各项技术的进步使这种微生物快速检测法的应用得以实现各种新的具有高灵敏度的生化试剂与ATP分子接触时能发出荧光的生化试剂使微生物筛选的速度加快能在24h内检测食品中含量极低的微生物
由于这种方法检测速度快能减少食品再次受到污染的风险因而成为一种可靠的快速检测微生物污染的方法尽管人们认为琼脂平板技术比生物荧光检测成本低但是实际成本分析表明这种快速微生物检测法与传统方法相比节省约40% Le Coque 1996/1997
这种方法的主要缺点是残留清洗剂能抑制发光反应使测定系统不能正常显示响应因此许多商业生物荧光检测器中含有中和剂以消除去污剂和清洁剂的影响ATP生物荧光检测器不适用于粉状产品加工厂特别是存在乳粉或面粉时某些海产品中本身就具有能发出荧光的物质从而导致表面检测出现较多的假阳性结果酵母中ATP的含量是细菌的20倍左右结果使微生物的计数复杂化这种方法的主要优点是能检测组织渗出液中的ATP其它检测方法则不行可直接检测受污染的设备
目前进行的研究主要是寻求可以产生ATP的腺苷酸激酶以提高生物荧光反应的灵敏度使这种方法可以检测数量更少的微生物
十三触酶
触酶存在于肉类食品蔬菜牛奶和许多好气菌中它能将过氧化氢分解为氧气和水触酶的活性随着微生物数量的增加而增加因此测定触酶的活性可以估计食品中微生物的浓度触酶测定器利用盘式浮选原理定量测定食品中触酶的活力在几分钟内能检测出10,000个细菌/每毫升这种设备采用生物化学检测与计数法能作为在线检测工具用于检测原料和成品是否受到污染控制蔬菜的热烫程度和牛奶的质量也可用于检测牛是否患无临床症状的乳房炎触酶检测技术十分适用于流体食品的检测整套设备费用包括设备安装费约2,500美元每个样品检测费约0.30美元
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十四直接表面荧光滤膜计数技术DEFT
这是一种能迅速且直接测定样品中微生物总数的生物化学检测法最初英国科学家是为了检测牛奶样品而开发这种方法的但目前该方法已应用到其它食品检测中不过它不是食品工业中常用的检测方法这项检测技术需要使用膜过滤和表面荧光显微镜操作步骤如下首先将样品中的微生物吸附于聚碳酸盐薄膜的表面上然后用吖啶黄染色再用紫外波段的兰色光作为入射光使活细胞发出黄色荧光死细胞发出绿色荧光最后用表面荧光显微镜对具有荧光的细菌进行计数这项技术可用于检测乳制品肉类制品饮料水和污水将样品进行预培养再利用
DEFT计数能在24h内预测5和11下保存的巴氏杀菌乳的质量是否一致每个样品的检测时间约25分钟费用为1美元
直接抗体表面荧光滤膜技术Ab-DEFT可用于检测速食包装沙拉和其它新鲜蔬菜中的产单核细胞李氏杆菌也可用于检测碎牛肉苹果汁和乳制品中的大肠杆菌O157 H7除了能利用膜过滤将食品中的微生物收集并浓缩在膜表面外还可采用对过滤膜表面和表面荧光显微镜进行荧光抗体染色的方法将荧光抗体加到过滤膜表面和载玻片上然后在显微镜下观察采用这种方法定量检测产单核细胞李氏杆菌的结果与其它三种方法的检测结果一致Anon,1997
说明Ab-DEFT法可作为一种潜在的快速检测食品中李氏杆菌数量的定量方法但是由于荧光抗体能与食品中固有微生物发生非特异性反应因此在使用Ab-DEFT技术时有可能获得假阳性结果
十五生物传感器遥控检测技术
在写这篇文章时已完成了首次双相检测预计这种设备不久将投放市场用来检测大肠杆菌属和沙门氏菌属这种生物传感器遥控检测RIBS技术采用了激光光谱摄谱技术首先将激光束直接照射到肉胴体表面然后根据反射光的特征来判断食品中是否含有致病菌并指出肉胴体表面的微生物总数Anon,1998采用该设备能十分有效地从背景中识别目标微生物其检测灵敏度可达5CFU/cm
2
RIBS能与牛肉加工生产线形成一个有效的整体虽然这种设备最初是为牛肉胴体加工而设计的但是它也能用于检测禽类食品海产品水果和蔬菜中的食源性病原菌
十六微型量热计法
生物化学反应能产生一定的热量例如污染样品中微生物的分解代谢就会产生热量该热量可利用一种敏感量热装置——微型量热计来测定这种生物物理技术能用于检测食品中微生物总数其原理是微生物的热图谱微生物生长期间的产热模式与其数量具有相关性只要建立一个标准参考热图谱就能判断待测样品受污染的程度许多研究人员采用这种方法定量检测肉乳糖浆和罐装食品中的微生物Anon,1987
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十七辐射与红外光谱法
这种生物物理技术的检测原理是产生一定的辐射强度所需的时间与样品中微生物的数量成反比这种方法能对某些无菌包装食品进行无损检测并在24h内获知食品中微生物的数量
十八疏水栅极膜过滤检测系统
这种培养方法用于食品中大肠杆菌的检测和计数ISO-GRID疏水栅极膜过滤系统
HGMF能检测和计数大肠杆菌该方法无需采用任何富集措施只要将样品进行膜过滤然后用复合培养基SD-39检测目的微生物即可具体检测过程包括对待测菌落的生物化学和血清学特征的鉴定能在48h内完成
第九节 诊断检查
一酶联免疫测定法
免疫抗原-抗体反应法是测定特异性致病菌及其产生毒素最常用的方法抗原是细胞或毒素所具有的一种特异性成分它既能引起免疫反应又能和特异性抗体发生相互作用抗体是能与抗原发生特异性结合的免疫球蛋白在免疫学测定研究中可采用单克隆抗体也可采用多克隆抗体单克隆抗体是与对象抗原决定簇具有较高亲和力的单一类型的抗体多克隆抗体是能与同种抗原发生不同特异性相互作用的一组抗体能识别并能与同一抗原中不同抗原决定簇发生特异性反应这种测定方法的优点是测定结果迅速灵敏度和特异性高检测成本低Phebus和
Fung 1994
酶联免疫测定法ELISAs在检测致病菌方面十分有效而且操作简便该检测体系的操作步骤如下首先将抗体吸附到固体载体上如微量滴定盘或塑料量油计dipstick的壁上然后将富集培养物加到固体载体上使抗体将样品中所有目的抗原结合到固体载体上实际中常使用一种夹心模式在该模式中先将第二个酶标抗体加入样品中然后加入一种能与第二个酶标抗体发生阳性颜色反应的反应底物如果样品中没有目的抗原酶标抗体就无法结合也就不会发生颜色反应
免疫涂渍技术是一种能高效测定样品中微生物病原菌的方法其一般测定步骤是首先将富集培养物涂渍在固体载体上如硝酸纤维纸然后将其浸入蛋白质溶液中如牛血清蛋白或重组干牛乳以掩盖固体载体中的剩余蛋白质结合区域再利用一种能与目的病原菌发生特异性反应的酶标抗体溶液使之与目的抗原结合后再将未结合的抗体洗去并加入酶反应底物如果存在酶标抗体其将与目的抗原结合从而指示样品呈阳性反应这种检测方法经修改后能与其它方法如HGMF系统联合使用
超顺磁性微球技术是最近研究开发的一种用于检测致病菌的方法首先用一种与目的抗原具有特异性反应的抗体溶液将这种微球覆盖起来然后选择性富集样品并将少量富集样品培养物约10ml转移至检测管中再将被抗体覆盖的小球加入到其中轻轻摇动一会儿后用磁性
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粒子浓缩器将小球从样品溶液中分离出来小球于缓冲液中活化后再将其涂布于选择性琼脂平板上观察是否有目的抗原生长如果原始样品中存在待测目的物那么就能在平板上得到确认
Phebus 和 Fung 1994这种玻璃小球也可用于检测食品中的大肠杆菌O157 H7
乳胶凝聚检测法能迅速测定大肠杆菌O157 H7而且对O157部分具有一定的特异性但对H7的确证则没有特异性具体测定方法如下首先将一种多克隆O157抗体覆盖在聚苯乙烯乳胶颗粒表面然后用玻片凝集法将可疑培养物转移到一张纸片上再加入抗体试剂如果样品中有O157抗体就会产生凝集反应
横流式免疫沉淀测定法是最近开发的一种大肠杆菌O157 H7筛选检测技术已被公职分析化学家协会AOAC批准该检测方法的操作步骤如下首先用富集肉汤将样品在36下培养20h然后在检测窗该检测窗置于一个含适当试剂能单独使用的检测装置中中加入
0.1ml富集肉汤培养物样品并使之沉淀下来当横向流动流经过试剂区时如果存在目的抗原就会与试剂发生反应形成抗原-抗体-色原复合物该复合物在室温下培养10分钟左右就会在检测窗上形成一条线从而表明可能存在大肠杆菌O157 H7如果没有出现线条则表明检测结果呈阴性当流体连续经过垂直检测区时所有样品都会与试剂发生反应并将出现一条线表明检测已经顺利完成检测结果呈阳性并不表明一定存在大肠杆菌O157 H7菌株必须对可疑样品进行进一步检测以确定是否存在致病菌这种检测方法操作简便能将测定系统纳入一个单独的检测装置中
二沙门氏菌1-2检测法
这种快速筛选检测沙门氏菌的方法已被AOAC批准AOAC 1990具体测定在一个含有非选择性流动介质和选择性富集肉汤的塑料装置一次性使用装置中进行如果发生活性沙门氏菌与鞭毛抗体之间的反应那么在流动介质中将形成一条固定的沉淀带表明检测结果呈阳性
用于测定的塑料装置由两个小室组成体积较小的小室中含有以丙酮为主的非选择性流动相体积较大的小室接种室中含有明亮的连四硫酸盐绿色丝氨酸肉汤这两个小室组成1-2
检测装置样品加入至接种室并培养约4h后当流动的沙门氏菌经过选择性流动介质时将与扩散到介质中的鞭毛抗体发应在1-2检测装置接种后8~14h内形成一条固定的沉淀带
三IDEXX粘合法IDEXX Bind
IDEXX粘合法检测沙门氏菌的主要依据是采用基因工程噬菌体首先将经过修饰的噬菌体吸附到沙门氏菌受体上然后将DNA分子插入到细菌的细胞中在培养期间经过修饰的
DNA分子将使沙门氏菌产生冰晶蛋白质在特定温度下这种冰晶蛋白质能促进冰晶的形成在该温度下呈阳性反应的样品将会结冰并变成橘黄色而呈阴性反应的样品则不会结冰
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四随机扩增多形DNA法
目前随机扩增多形DNA法RAPD已取得预期效果尤其在检测痕量单核细胞李氏杆菌感染方面尤为显著这种方法的优点是多形DNA引物成本低实验的辨别力高更为重要的是这种方法能检测极其痕量的单核细胞李氏杆菌这种方法的缺点是检测所需时间较长因而不宜用于工业诊断测试但作为一种研究工具则具有较强的实用性
五免疫磁性分离和流式细胞测量技术
这种检测方法能测定含量低于10个大肠杆菌O157 H7细胞/克的样品因此碎牛肉经过
6h富集培养便可用该方法检测首先用免疫磁性玻璃珠将细胞浓缩然后用流式细胞测量技术检测是否存在其它微生物对检测过程影响不大所以这种方法常作为一种研究工具很少用于食品工业中的诊断测试
六诊断鉴定试剂盒(Diagnostic Identification Kits)
这些试剂盒主要是为人体临床医学而开发的但也可用于鉴定各种微生物这些检测方法绝大多数是为鉴定单菌落而设计的不过单菌落通常需要培养1~3天才能得到
七CAMP检测法
该方法的实验步骤如下在血液琼脂平板上将怀疑是产单核细胞李氏杆菌的细菌分离物与另一种已知细菌进行相邻或相交叉的划线分离两条线交接处两种细菌代谢副产物将会发生扩散并导致剧烈的溶血反应某些病原菌如产单核细胞李氏杆菌的重要特征就是红细胞被溶解这可能与病原菌的毒性密切相关利用这种方法能测定产单核细胞李氏杆菌的毒性
八Fraser 富集肉汤—改性牛津琼脂
堪萨斯州立大学Anon,1991曾开发出一种能简单快速检测李氏杆菌的Fraser富集肉汤将这种富集肉汤和改性牛津琼脂作为检测李氏杆菌的流动富集相首先将李氏杆菌接种于
Fraser富集肉汤培养基中在30下培养24h进行富集然后吸取1ml富集肉汤培养物加入到含Fraser富集肉汤的U形管左侧
Fraser富集肉汤能选择性分离李氏杆菌并促进其生长同时还能抑制其它非运动性微生物的生长李氏杆菌从富集肉汤中移动出来并经过改性牛津琼脂作为纯培养物在Fraser肉汤U形管的另一支管中生长成为鉴定李氏杆菌所必需的第二种富集培养基如果存在李氏杆菌当其流经改性牛津琼脂时将会形成一条黑色的沉淀带以显示测定结果呈阳性如果浊度较大可以对样品进行DNA探针分析以确证是否存在李氏杆菌第二步富集过程一般需要12~24h
九晶体蓝检测法
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小肠结肠炎耶尔森氏菌的毒性与其对晶体蓝的截留量之间存在相关性从肉禽中分离得到的小肠结肠炎耶尔森氏菌菌株多数没有毒性因此晶体蓝检测法能迅速检测出具有毒性的菌株以便于及时将其处理掉
十甲基伞形酸葡萄糖苷检测法
大多数大肠杆菌和其它一些微生物如沙门氏菌所分泌的葡糖苷酶能分解甲基伞形酸葡萄糖苷MUG MUG分解产物在特定波长紫外光源的照射下具有荧光特征从而能在管式介质或盘式介质中对这些微生物进行快速检测和计数
十一大肠杆菌的测定
最近对能快速鉴定微生物的各项技术进行了综合评价发现有很多技术没有足够长的追踪记录以证明其有效性或以此获得AOAC的批准虽然有些技术可以实现这一点但是它们绝大多数需要对微生物培养24~48h同时还需要采用其它检测方法以确证大肠杆菌的存在许多商用大肠杆菌检测法采用膜过滤技术还有些则需要将样品/试剂混合物培养24~48h以确定样品是否受到大肠杆菌的污染
最近开发了一种新的大肠杆菌检测法称为大肠杆菌测定仪Test-EC Kount Assayer这种方法能测定流动介质中大肠杆菌的浓度而且检测速度快成本低大肠杆菌测定仪主要利用一种化学试剂混合物进行检测该混合物中含有一种能被大肠杆菌所特有的-葡萄糖苷酶裂解的指示剂同时这种指示剂还能根据水性样品中大肠杆菌的浓度显示相应的比色信号亮蓝这种测定技术快速而简便能在2~10h内定量测定流动相中大肠杆菌活菌的浓度
测定大肠杆菌的操作程序如下将待测样品注入一过渡杯anapping cup中利用过渡杯底部的小洞将真空封口安瓿瓶的密封端迅速折断并将样品导入检测安瓿瓶中待液体样品自动将安瓿瓶装满后再置于35下培养并监测因指示剂分子MUG发生酶促裂解反应而产生的兰色荧光产生明亮的兰色荧光其强度达到在长波紫外光源下能用肉眼或仪器观测的程度所需的时间与样品中大肠杆菌总数个/mL成正比根据待测样品出现阳性结果所需的时间及其相应的大肠杆菌浓度可获得以下比较表
大肠杆菌浓度CFU/ml 检测时间h
9.9 10
6
2
100 10
将在12h内培养结果呈阴性的样品进一步培养以确定经过24h培养后是否存在目的微生物虽然目前还不知道这种检测方法的追踪记录但是毫无疑问这种检测方法允许人们在较远的现场取样然后再到实验室中进行分析该技术的主要局限性在于并不是所有的大肠杆菌都能与
MUG反应
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十二显微鉴定Micro ID和微型菌种鉴定系统Minitek
显微鉴定是一种独立的鉴定装置它具有一只浸透试剂的纸盘能在约4h内测定不同的肠杆菌科细菌而且测定结果也比较可靠微型菌种鉴定系统是另一种测定肠杆菌科细菌的微型装置也能使用需要进行24h培养的浸透试剂的纸盘这种方法更精确而且用途广泛其中分析制品有限公司API的纸带产品常用于这类鉴定装置中
十三DNA杂交和比色测定
这种测定方法将DNA杂交技术非辐射活性标记技术和比色测定技术联合起来使用利用合适的特异性DNA 探针以及针对样品中某微生物的富集和制备程序能将这种基本测定方法应用于各种微生物的检测中当肉汤富集培养物培养两天后再用2.5~3h就能完成整个测定过程
该技术的应用原理是比色测定法用合成低聚核苷酸DNA作探针检测目的微生物中的核糖体RNA rRNA由于rRNA作为细菌核糖体的一个有机组成部分在细菌中以多种拷贝形式存在1000~10000个/个细胞因此增加了该项检测技术的灵敏度每个细胞中核糖体的数量取决于细菌培养物的生长情况
十四聚合酶链式反应
聚合酶链式反应PCR是检测食品中微量活体病原菌的一种方法该方法利用DNA杂交技术和一系列热循环扩增含量很低的DNA分子少达一个并使其增至检测水平约10
6
个测定PCR产物的方法较多如凝胶电泳法比色测定法以及化学发光测定法但是该方法需要专用设备而且检测程序过于复杂因此其在食品分析中的应用受到一定的限制
Phebus和Fung 1994
十五快速方法的选择
不同实验室对微生物检测和设备的需求各不相同Phebus和Fung 1994总结了选择设备和检测方法时需要考虑的各种因素这两位科学家建议实验室一定要充分评价其对设备的需求确定人员所具备的知识水平所需设备的类型以及待测对象如果需要对大量样品进行连续检测那么必须考虑检测速度成本费用和劳动力消耗等因素以证明需要投资购买自动化程度较高的设备
Phebus和Fung 1994指出需要投入大量人力和物力以实现病原菌的快速或即时检测目前虽然微生物快速检测技术还不能用于食品工业中但是这些方法很可能会纳入有关食品企业的最新标准中以及用于快速检测食品加工厂卫生状况的过程中除非具有更先进的设备和技术否则不可能实现绝对不存在病原菌的状况即使技术水平取得较大的提高也不能保证一定会提供绝对无菌的环境必需采用各种方案互相补充才能减少致病性微生物的危害
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第十节 总结
只有深刻了解微生物在食品腐败和食源性疾病中的作用才会采取有效的食品卫生措施微生物不但能使食品外观和风味劣化引起食品腐败而且一旦人类摄入含有一定量致病菌或毒素的食品就会发生程度不同的食源性疾病微生物学是研究生命微观形态的科学控制机械设备加工车间和食品的微生物总数是食品卫生程序的一部分
微生物的生长模式类似于钟形曲线微生物以对数速率进行生长繁殖和死亡有许多因素影响微生物生长动力学其中影响最大的外在因素有温度氧气量和相对湿度等影响最大的内在因素有水分活度pH值氧化还原电位限制性营养因子以及是否存在抑菌剂等
微生物降解过程中所发生的化学变化主要是微生物产生的酶的作用结果这些酶类可将蛋白质脂类碳水化合物和其它复杂的分子降解成比较简单的化合物许多微生物如金黄色葡萄球菌沙门氏菌和弯曲菌种类产气梭菌属肉毒梭菌产单核细胞李氏杆菌小肠结肠炎耶尔森氏菌等和真菌毒素能导致人类患食源性疾病
杀死微生物最常用的方法是热处理添加化学试剂和辐射处理抑制微生物生长最常用的方法是冷冻脱水干燥和发酵利用本章所讨论的各种检测方法和诊断手段能测定微生物总数并鉴定其种类据此可评价食品卫生程序的有效性
思考题
1 什么是微生物
2 什么是病毒
3 温度是怎样影响微生物生长曲线滞后期的
4 什么是嗜冷菌
5 什么是水分活度
6 什么是生物膜
7 什么是世代间隔
8 什么是食源性疾病
9 什么是心理性食物疾病
10哪些微生物可能会引起症状与感冒类似的疾病
11什么是真菌毒素
12什么是交叉污染
13什么是热致死时间
14什么是D值
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第三章 食品污染源
食品为微生物提供了一个理想的营养源而且食品的pH值一般都在微生物生长所需pH范围内食品在收获生产流通和加工过程中受到来自土壤空气和水生微生物的污染肉禽肠道内存在大量微生物在屠宰过程中很容易污染胴体表面一些看似健康的动物其肝肾淋
巴结和脾中都可能隐藏着许多微生物这些微生物和那些屠宰过程中污染的微生物能通过循环系统转移到骨骼肌中在食品流通渠道中胴体和分割块需要进一步加工成便于零售的分割块食品这一过程中分割块表面的微生物总数将增高这些微生物以及那些来自其它食品的微生物的命运取决于几个重要的环境因素如生物体在较低温度下利用新鲜食品作为基质的能力此外含氧条件和高湿度将使那些在这些条件下能迅速生长的微生物得以繁殖
冷冻是减少污染影响的重要方法之一广泛应用于食品加工和流通领域虽然能利用低温控制微生物的繁殖有效预防食源性疾病的爆发但是由于不正确的冷藏技术仍有可能发生食品污染事件只要温度稍微高于微生物生长的最低温度微生物的生长率就会急剧增加一般情况下食品在空气中缓慢冷却其冷却速率随容器体积的增加而减小因此有效冷却大量食品较为困难许多食源性疾病的爆发都是由贮存在容器中缓慢冷却的大块肉或肉汤引起的食品能传播某些微生物由污染食品引起的食源性疾病通常分为感染性和中毒性二种食品受微生物污染引起的食源性疾病有两种途径
1感染性微生物沙门氏菌志贺氏杆菌以及某些肠道致病菌如大肠杆菌等的污染和繁殖
2微生物在繁殖形成孢子或细胞溶解时释放出毒素如大肠杆菌毒素霉菌毒素等
第一节 污染的传播
食源性疾病的传播需要一定的条件虽然管理机构认为如果某种食品中存在极少数病原体那么这种食品便存在潜在危害但是这种情况一般不会引起疾病Bryan (1979) 曾利用污染链和因果关系网这两个模型阐述导致食源性疾病各因素之间的关系
一污染链
污染链由一系列客观存在的相关事件或因素组成在污染之前它们彼此间就存在一定的联系这些联系为起因来源传播方式和寄生四个环节污染链中必须包括污染过程中的各项基本环节图3-1导致细菌性食源性疾病传播的各环节如下
1食品生产加工和制备环境
2食品原料的来源和贮存
3微生物从污染源传播到食品
4被污染的食品或寄主促进微生物繁殖
51
微生物的生存和繁殖需要一定的条件如营养水分pH值氧化还原电位不存在竞争性微生物和抑制剂等受污染食品必须在一定的温度范围内保存足够长的时间使微生物繁殖到一定程度后才能导致食用者被感染和中毒
污染链强调了导致食源性疾病的各种因素首先必须存在导致疾病的起因其次在食源性疾病产生之前图3-1所示的其它各项因素也是必不可少的
图3-1 污染链
二因果关系网
经Bryan (1979) 修改的因果关系网是一张复杂的流程图它指出了影响食源性疾病传播的各种因素这张因果关系网试图综合所有因素及其复杂的相互关系但是一般说来这种图式网对疾病传播过程的描述过于简单并不能说明问题因为综合所有能影响食品卫生的致病性微生物的知识需要大量复杂的图表
第二节 食品的污染
食品本身是最可能存在的污染源之一没有按卫生方法处理的废弃物也是促进微生物生长的污染源图3-2说明了来自于人体的潜在污染
食品加工人员来自于呼吸道的污染
咳嗽/打喷嚏
来自于皮肤和头发的污染发炎伤口疖头皮屑通过手和排泄物传播的肠道污染食品生产食品消费食源性疾病
图3-2 人类对食品的潜在污染
52
一乳制品
虽然乳牛的乳房和挤奶设备有可能导致污染但是利用根据提高乳制品生产卫生和消除乳牛疾病之需而专门设计的符合环境卫生要求的设备使人们能生产更多有益于人类健康的乳制品虽然在加工中利用巴氏杀菌工艺进一步减少了乳制品中致病性微生物但是乳制品很容易受到没有经过巴氏杀菌物品的交叉污染由于不是所有乳制品都经过巴氏杀菌因此乳制品工业中存在的病源体特别是单核细胞李斯特杆菌日益增加有关乳制品污染的问题将在本书第四章中详细讨论
二红肉制品
对健康且充满活力的动物而言其肌肉组织几乎没有微生物肉的污染来源于动物的外表面如毛发皮肤胃肠道和呼吸道动物的淋巴细胞和体内抗体能有效控制动物体内的微生物感染但是在屠宰过程中当血液流出动物体内时其内部防御机制也随之破坏
最初为预防受污染的屠宰刀在放血时将微生物带到动物血循环系统中而对动物进行了预防微生物的肌肉注射因为血循环系统能将微生物迅速传遍全身在屠宰切割加工贮存和肉的流通过程中肉表面极易发生微生物污染此外酮体与皮脚粪便污物和因剌穿消化器官而流出的内脏接触也会导致污染
三家禽产品
在生产过程中家禽极易被沙门氏菌和弯曲菌属微生物污染特别是在除去羽毛和内脏过程中微生物能污染整个酮体加工过程中工人的手手套和其它工具也有可能导致沙门氏菌的传播
四海产食品
海产食品是微生物生长的最佳培养基而且其在收获加工运输和销售过程中极易受微生物污染海产食品是细菌生长所需的蛋白质氨基酸维生素B和各种矿物质元素的良好营养源海产食品从收获到消费过程中需要多种处理它们往往在冷冻前就已贮存了很长时间因而极易发生腐败性微生物和有碍健康细菌的繁殖和污染
五配料
配料尤其是调味料可能是有害微生物或潜在有害微生物和毒素的传播工具这种污染因素的数量和类型随收获地点和方法食品配料的类型加工技术和处理方法而不同食品生产管理人员应该了解生产过程中使用的每种配料以及与之有关的危害
第三节 其它污染源
53
一设备
生产过程中以及停产期间都有可能发生设备污染即使设备的设计符合卫生要求它也会聚集微生物和其它来自于空气加工人员以及生产过程中所用原料的污染物改进卫生设计和实施更有效的卫生程序能减少设备对产品的污染
二雇员
在所有导致食品受微生物污染的各种因素中雇员是最大的污染源如果雇员不遵守卫生操作规程就会将其在工作和所在环境中接触到的腐败微生物和病原菌传播到食品上雇员的手头发鼻子和嘴部都隐藏着微生物它们有可能在生产包装制备和服务等过程中通过接触呼吸咳嗽打喷嚏等方式传播到食品上由于人体温暖微生物将繁殖得很快特别是在不注意卫生操作的环境中
三空气和水
水既是清洁卫生过程中的介质又是各种加工食品中的成分之一同时水也是一种食品污染源如果水源污染严重就必须另寻其它水源或者对来自污染水源的水采用化学如紫外线装置或其它方法进行处理
微生物污染也可能来自于食品加工包装贮存和制备区域内的空气中这种污染可能是食品加工厂周围空气不清洁而造成的也可能是不适当的卫生操作引起的减少空气污染的最有效方法是实施卫生操作过滤进入加工和制备车间的空气采用适当的包装技术和材料隔绝空气
四污水
未经处理的污水中可能含有人及环境中其它物质释放的病原体例如由微生物引起的伤寒副伤寒痢疾和传染性肝炎如果排水体系不完善污水有可能会污染食品和设备
如果将未经处理的污水排放到饮用输水管线井河湖和海湾中就会污染其中的水和生物有机体如海产食品为了防止这类污染必须将化粪池与井河及其它水源分开同时还不能用未经处理的污水浇灌果园和蔬菜地本书第十章将详细讨论这方面的问题
五昆虫和啮齿动物
苍蝇和蟑螂经常在居住区域饮食场所食品加工区以及厕所垃圾堆和其它污物堆放场所出现这些害虫通过其排泄物嘴脚和身体其它部分将污染区域的微生物传播到食品上或者在其用食时将污物流到干净的食品上为了防止这些害虫污染食品必须尽可能将其彻底消灭同时必须采取保护措施防止其进入食品生产制备和服务区域
54
老鼠通过脚毛和肠道传播污物苍蝇和蟑螂将垃圾堆和下水道中的污秽传播到食品上或食品加工和服务区域有关控制啮齿动物昆虫及其它害虫的讨论见本书第十一章
第四节 防止污染
一环境
加工人员的双手应尽量避免接触食品和已煮熟的食品如果必须接触食品加工人员必须事先彻底清洗其双手在食品生产制备和服务过程中戴上塑胶手套可减少手与食品直接接触的机会加工/或制备食品无论是在贮存前或是在食品装箱前都必须用密封性能很好的洁净包装材料包好包装材料不能吸附灰尘棉绒或其它碎片对不能这样包装的食品应将其放在一个密封没有灰尘温度适宜的柜内标准包装或容器中的食品如牛奶果汁应直接灌装到包装或容器中快餐店中待售食品必须根据其温度要求置于蒸汽保温台或冰盘上同时应该在食品上盖只透明罩以保护食品免受来自服务和加工区域的污染包括周围的空气以及喷嚏咳嗽及其它来自雇员或消费者的污染任何接触过不净表面的食品都应该彻底清洗干净或丢弃生产包装制备和服务过程中所有设备和器具在使用后都必须进行清洁和消毒处理应该对食品经营业的雇员进行培训教导他们在处理盘子和食用餐具时双手不能接触将与食品或顾客嘴接触的任何表面
二贮存
贮存设施应具有足够的空间以便于采取适当控制措施防止灰尘昆虫啮齿动物和其它外界物质贮存布局必须合理有利于贮存循环减少污染和便于清洁而且整齐美观此外贮存区域的地板必须打扫或擦洗干净搁板和搁物架也必须用适当清洗剂和消毒剂进行清洗和消毒本书第七章和第八章将分别讨论有关清洗剂和消毒剂的种种问题食品贮存区域不允许堆放垃圾和废弃物
三废弃物和垃圾
食品加工中将产生大量废物如用过的包装材料容器和废弃物为减少污染应该将垃圾置于适当容器中运出食品加工区域较好的处理方法某些管理机构要求是将盛放垃圾的容器与盛放废弃物的容器分开应该在食品加工区域配置干净的消毒容器以便收集食品废弃物和包装材料这些容器必须是无缝的而且还应该配备一个密闭性能很好的盖子只有在收集废弃物时或消毒容器是空的情况下才能打开盖子一般情况下该容器内衬了一层塑料费用不高但增加了一层保护所有容器每天都必须进行常规清洗和消毒在食品生产和制备区域容器只能盛放该区域中产生的垃圾或废弃物
四有毒物质
55
有害和有毒的化学制品不能贮存在靠近食品的地方事实上只有清洁剂能和食品贮存于同一地点但清洁剂必须贴有十分醒目的标签用于食品处理生产和制备过程中的清洁剂原料器皿和设备必须经管理机构或其它机构认可
第五节 总结
食品中富含微生物繁殖所需的营养成分因而极易被污染主要污染源是水空气灰尘设备污水昆虫啮齿动物和加工人员
原材料的污染可能来自于土壤污水活的动物以及动物的外表面和内部器官动物食品的其它污染还可能来自于有病的动物尽管卫生管理方面的发展几乎能消除这种污染源食品中偶然混入的化学物质有可能导致化学污染食品配料也有可能导致微生物或化学污染通过有效管理和卫生操作贮存期间食品的保护适当处理垃圾和废弃物防止食品与有毒物质接触等措施能减少食品污染
思考题
1,什么是污染链
2,食品的主要污染源有哪些
3,如果将大块肉或肉汤盛放在容器中缓慢冷却哪种微生物最可能引起食源性疾病
4,受交叉污染但没有经过巴氏杀菌的乳制品中可能会存在哪些病原菌
5,减少食品加工设备污染的最佳途径是什么
6,污水是怎样污染
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第一章 卫生与食品工业
随着食品工业规模化与多样化的发展卫生操作也随之复杂起来生产操作的现代化和规模化要求雇员能成为有效卫生操作的执行者即不但知道如何执行卫生操作而且知道怎样才能达到卫生要求并维持良好的卫生环境只有理解有关卫生操作的原理并具有生物学基础的雇员才能成为有效卫生操作的执行者
第一节 卫生的意义
现在对食品企业中与生产有关的各个环节都实施了更多的管理措施这是一个很好的发展趋势然而尽管许多食品加工企业是根据卫生学要求设计的但是如果不执行适当的卫生操作规程食品仍有可能被腐败微生物或引起食源性疾病的微生物污染另一方面即使在比较陈旧的环境中只要执行卫生操作规程仍可以生产出卫生和安全的食品由此可见卫生操作规程对食品卫生与安全的重要性并不亚于食品企业的卫生设施
19世纪在食品加工制备和包装中取得的科学成果使人们能用经济的方法改善食品的可接受性但是随着生产力的提高由先进的工业技术所引起的一系列问题也影响到方便食品和其它加工食品其中最主要的问题就是食品污染和废弃物处理
目前人们很少为食品卫生提供正规培训项目只有少数研究所提供一些有关食品卫生的完整课程公共卫生学家只能得到一些有限的资料如一些贸易协会和法规机构出版的手册
Gravani (1997) 指出在近代历史中美国人从来没有象今天这样关注食品的卫生与安全据估计每年约有650万~3,300万人因食品中含有病原菌而患病并导致约9,000人死亡造成国民经济损失65亿~350亿美元同时由于消费者不良的行为方式和饮食习惯例如约
26%的消费者不清洗切肉砧板高达50%的人食用未烧熟煮透的食品使食物中毒引起的经济损失更加严重因此消费者本身也应该学习科学的行为方式和饮食习惯
许多食品加工和食品经营从业人员为其企业内不良的卫生状况寻找种种借口但是所有不制定卫生规程的理由往往与利润报表的结果有关因而难以成立卫生规程是按计划实施卫生的过程它为消费者和执行卫生规程的企业都带来了巨大的利益卫生一词决不是一个贬义词
多数食品加工设备的所有者或管理者都希望能实施卫生操作规程但是由于缺乏对卫生原理以及有效卫生能产生利益的正确理解常常进行不卫生操作规程下文将简单讨论卫生操作规程的益处以说明卫生不是一个贬义词
1检查员主要根据现代微生物和化学测定方法来检验产品是否合格所以检验将会越来越严格因此各企业必需建立有效卫生规程
2有效卫生规程能防止种种麻烦如果食品加工中适当贯彻执行卫生规程就能控制食源性疾病不良卫生引起的常见问题是食品腐败并引起臭味和异味消费者不喜欢腐败食品从而导致产品销量降低和投诉增加不合格产品说明企业缺乏有效卫生规程
2
3由于有效卫生规程能减少微生物繁殖因而具有改进产品质量提高货架寿命的作用在超市中由于不良卫生导致劳力增加盘菜损失包装费用增加这些原因使肉品加工利润降低5%~10%因此严格的卫生规程能延长食品的储存期
4一项有效卫生规程通常包括清洗加热消毒空气调节制冷设备减少能耗和维持费用被污秽所堵塞的管中藏匿着微生物鼓风机和电风扇使微生物群落在整个生产区中传播因此对管道进行清洗和消毒可降低空气污染的危险另一方面清洁的管道能更有效地进行热交换从而使费用减少20%在清洁的厂区很少有人因地板油腻而滑倒或跌倒保险公司也因此减少了费用
5有效卫生规程带来的各种利益包括a改进产品的可接受性b延长产品货架寿命c改善企业与顾客的关系d减少公众健康危险e增加媒介和检查人员对产品合格的信任f降低产品返工率g提高员工的风纪
第二节 卫生的定义
卫生sanitation一词源于拉丁文sanitas意为健康”对食品工业而言卫生一词的意义是创造和维持一个卫生而且有益于健康的生产环境卫生是一门应用科学为了提供有益健康的食品须在清洁环境中由身体健康的食品从业人员加工食品防止因微生物污染食品而引发的食源性疾病同时使引起食品腐败微生物的繁殖减少到最低程度有效卫生就是指能达到上述目标的过程
一卫生一门应用科学
卫生是一门应用科学它包括如何维护恢复或改进卫生操作规程与卫生环境等方面的原理食品卫生是一门应用卫生科学与食品的加工制备和处理有关卫生的应用指为了使食品加工始终在清洁并且有益健康的环境中进行而采取的卫生操作卫生一词远比清洁更加重要它导致了家庭商业操作和公共设施的改进而且应用卫生科学能利用废弃物见第十章从而减少环境污染改善生态平衡因此应该将食品卫生与对环境进行的一般卫生操作规程紧密结合起来
鉴于卫生对保障人类健康的重要性以及卫生与健康和环境之间的关系卫生被认为是一门应用科学这门应用科学涉及到构成环境的物理化学和生物学因素卫生学家必须彻底了解可能影响人类健康的微生物微生物能导致食品腐败和食源性疾病但它们也可能在食品加工或制备中发挥作用因此卫生学家应该寻求控制微生物的方式使之是有益的而不是有害的
二卫生食品安全操作的应用
为保证食品安全性采取适当的卫生管理措施是很重要的不卫生的操作会导致食源性疾病的爆发具体实例如下
3
Chunky糖果棒
数年前一种含有水果和坚果的巧克力糖果引发了一场食源性疾病Chunky糖果棒的生产商不得不收回产品将那些仍在市场售货架上的糖果取下来在问题得以解决之前需要很长一段时间消费者才能恢复对该产品的信任
Bon Vivant 公司
过去Bon Vivant公司生产一系列罐装精美食品后来由于其生产的一种产品含有肉毒杆菌而引发了一场食源性疾病不利的舆论宣传迫使这家公司破产
某家超市
某妇女食用了超市熟食部购买的鸡腿不久发生呕吐并出现严重的食源性疾病症状因而不得不住院治疗后来对鸡腿的检查证实其含有金黄色葡萄球菌虽然没有查出污染源但食品会导致严重疾病这一事实证实了卫生操作的重要性
一艘美国海军军舰
在一艘美国海军军舰上虾仁色拉引发了一场食源性疾病共28位舰员患病对食品制备设施的检查没有发现任何可能导致食品污染的污染源但是在对人员进行检查时发现准备色拉的雇员其大拇指溃烂流水对从该雇员拇指中流出的水进行微生物学分析证明是金黄色葡萄球菌感染而金黄色葡萄球菌正是导致这场食源性疾病的祸首
一场乡村俱乐部拳击赛
在新墨西哥乡村俱乐部一场拳击赛后紧接着爆发了急性肠胃病约855人患病从人们食用的火鸡和调料中加工这些食品的某些人员的鼻孔及其使用的凳子上分离出了金黄色葡萄球菌
上述实例说明了卫生在食品加工或制备过程中的重要性以及对食品经营和食品制造中所用设施设备进行适当清洗和消毒的重要性不良卫生导致的结果是十分严重的销售和利润的损失产品可接受性和消费者信任度的损害不利的舆论有时甚至要被诉讼卫生操作规程能防止这些问题而且消费者有权利要求获得有益健康的安全食品
食品中滋养人类的营养成分也给引发食源性疾病的微生物提供了营养自选零售店销售的食品特别是鲜肉有很大面积长时间暴露于空气中现代计划性推销要求制定有效卫生规程使新鲜食品有一定的货架寿命并保持良好的外观不稳定的新鲜食品在销售中将不能长时间保持良好的外观如果将不合格产品卖给消费者那么就有可能成为食品工业界的反面例子
第三节 卫生法律和法规
虽然美国有数千项法律和法规用于控制食品以及与有益健康食品之加工相关的工业但是本文不能也不应该将所有这些法律和法规全盘列出本文或本书的目的并不是要强调有关食品生产制备或加工法规方面的细节而是着重讨论与食品安全有关的主要机构及其职责读者应该向各司法机构咨询法规以确定食品操作及其所在区域的特殊要求讨论各城市或国家所要求的
4
法规是不适当的因为他们规定各企业可以拥有自己的食品安全标准这些标准存在地区差别还可能定期改变 (Bauman,1991)
根据消费者的要求由法律或法规机构制定的卫生要求应该以法律或法规的形式详加说明他们不是一成不变的而是随着卫生以及引起公众注意的其它问题而改变
法律由国会议员通过必须经州长或政府最高首长签署生效法律被通过后负责执行该法律的机构便开始实施根据法律的目的而制定的相应法规或法案法规包涵了各项要求比法律更加明确和详细食品法规包括建筑物设计设备设计必需品化学试剂或其它食品添加剂的容许量卫生规程卫生许可证标签要求以及有关需要证书的岗位培训等等
法规的制定是一项复杂过程例如在向联邦政府申报的过程中首先由有关机构制定法规提案然后在联邦政府登记处(Federal Register)公布提案的标准接着报告提案的有关背景再将在提案公布后的60天内具体时间常常会延长得到的每条意见建议或推荐直接送交该机构对所有提案的意见进行复审后最后才能公布正式法规说明如何处理各种意见的过程和理由同时规定法规的有效期限这项说明建议凡是在正式法规公布后提出的意见供复审时用修正案有可能由个人团体其它政府机构或制定法规机构本身提出但是必须提出申请并提供适当文件以证明修正的必要性
法规有两种形式强制性法规和推荐性法规强制性法规更加重要因为它具有法律效力推荐性法规只提供指导卫生法规是强制性的因为向公众提供的食品必须是安全的在法规中必须shall一词意指必需而应该should一词意味着建议下面我们可以通过一些政府机构来了解某些法规对卫生的重要性
一食品和药物管理局Food and Drug Administration法规
食品和药物管理局FDA负责实施食品药物和化妆品法案以及其它法规具有广泛权威性隶属于美国司法部中的健康与人类服务部Department of Health and Human Services
FDA监督食品工业特别是控制伪劣食品在食品药物和化妆品法案中规定如果食品含有任何污秽腐败已分解的有害物质或其它不适于作为食品的物质则食品被认为是伪劣食品在适当确认和向有关负责人提交书面通知以后法案赋予FDA检查员进入和检查任何加工及包装食品的企业或在州际贸易中待运输或已运输食品的权利检查员还有权进入并检查在州际贸易中用于运输的交通工具或储存食品的地方该检查员有权检查所有与食品及其加工有直接关系的设备终产品容器和标签
在州际贸易中发现的所有伪劣或假冒产品都要予以扣押凡是由FDA检查确认违反法案的商品被认为是一项民事行为虽然FDA必须通过联邦地区法院的允许才能开始行动但扣押由美国联邦保安官办公室执行
利用法令也能针对某一组织采取法律行为FDA可以通过申请对有关公司或个人下达法令或禁止命令以防止州际贸易中的伪劣或假冒商品在FDA认为违法行为得到纠正之前这项命
5
令一直是有效的为了纠正严重违法行为FDA针对采用州际原料加工的终产品执行法律措施使这些产品不能运往其它州
FDA不赞成食品企业使用的清洁剂和消毒剂只标注商品名但是FDA法规指出赞成消毒剂使用化学名称例如次氯酸钠为漂白型消毒剂异氰脲酸钠或钾盐为有机氯消毒剂n-烷基二甲基苯氯化铵为季铵消毒剂十二烷基苯磺酸钠可作为阴离子消毒剂的组成聚乙氧基乙醇碘络合物可作为碘伏消毒剂同时FDA还提供了这些化合物的最高使用浓度
二良好生产操作规范GMP
1969年4月26日FDA颁布了第一部良好生产操作规范简称GMP通常称之为
GMP伞这些法规主要涉及食品制作加工包装和储存中的卫生问题
卫生操作规程部分阐述了食品加工企业中的基本原则有关物理设施的维护设备和器具的清洗与消毒清洗设备和器具的储存与加工虫害控制清洁剂消毒剂和杀虫剂的适当使用以及储存等方面的基本要求关于卫生设施的最低要求包括对水水管设备的设计污水处理厕所和洗手设施库存货物固体废弃物处理等要求
各项GMP组成了GMP伞主要强调制作的产品必须有益健康必须是安全的每项法规都涵盖了一类特定的工业以及与之十分相近的一类食品GMP详细论述了加工过程中的关键步骤包括时间与温度的关系储存条件添加剂的使用清洗和消毒检验过程和特殊雇员的培训
根据Marriott等人的意见1991已经责成法规机构检查以保证食品的安全性但是这个方法具有局限性因为检查员执行的法律常常没有明确的文字解释所以符合法律的程度是值得怀疑的况且对安全性十分重要的要求与有关装饰要求之间很难区别法律并不总是十分明确的例如有些GMP中应用了诸如在需要时经常清洗这样比较含糊的文字由于这种含糊性GMP伞不具备法律约束力
三美国农业部法规
根据下述法律联邦肉制品检验法Federal Meat Act家禽制品检验法Poultry
Inspection Act和蛋制品检验法Egg Products Inspection Act美国农业部USDA在三类食品加工领域具有司法权管理检验领域的机构是食品安全和检查服务局Food Safety and
Inspection Service缩写为FSIS)该部成立于1981年
根据规定联邦司法权通常只涉及州际贸易但是如果国家检验规程不能象联邦法律要求的那样提供适当的实施方案有关肉家禽和蛋的这三项法规所规定的USDA司法权可扩展到州内水平凡是由官方USDA监督的企业所生产的产品进入流通渠道后如果发现是伪劣或假冒产品则根据食品药物和化妆品法案裁决FDA可采取法律行为将产品从市场上除去不过在一般情况下产品送回USDA等候处理
6
四环境法规
有关环境的许多法规条款多数涉及到食品加工企业由环境保护机构Environmental
Protection Agency缩写为EPA执行影响食品设施卫生的环境法规包括联邦水污染控制法案
Federal Water Pollution Control Act清洁空气法案Clean Air Act联邦杀虫剂杀菌剂和灭鼠剂法案Federal Insecticide,Fungicide,and Rodenticide Act缩写为FIFRA以及资源保护和恢复法案Resource Conservation and Recovery Act
EPA还涉及到有关消毒剂商品名称和化学名称的注册问题如果联邦管理者认为消毒剂可作为杀虫剂那么它们的使用方法必须根据FIFRA的要求确定EPA要求了解消毒剂的杀菌效果毒性评价及其对环境的影响同时还要求提供详细说明使用范围和方法的特殊标签信息和技术文件消毒剂上必须清楚注明必须按照说明书使用本产品否则便违反了联邦法律
五联邦水污染控制法
此项法案对食品工业很重要因为它提供了控制水污染的行政认可过程国家污染物排放消除体系National Pollutant Discharge Elimination System缩写为NPDES属于这一认可体系它要求所有属于企业和市政的污染物排放源以及其它污染物排放源都必须建立相应的污染物排放极限并对其进行认证认证的目的是为了逐步有效减少排放至水流和湖泊中的污染物针对企业和产品研究了不同的指导方针和标准EPA公布了肉制品有关海产品谷物产品乳制品有关水果和蔬菜制品甜菜和甘蔗糖精炼等方面的相关法规
六清洁空气法
这项法案的宗旨是为了减少空气污染授权EPA直接控制工业污染源如汽车排放废气的控制一般说来由国家和地方机构根据EPA的建议制定污染标准并监督执行此法案与食品加工中通过气味烟囱灰等方式排放的空气污染物有关
七联邦杀虫剂杀菌剂和灭鼠剂法案
FIFRA责成EPA控制杀虫剂的制造组成标签分类和应用根据法案列出的规定
EPA必须对每种杀虫剂的使用方式按限制使用或普通使用进行分类并根据需要经常进行重新分类和注册限制使用的杀虫剂在应用时必须有专职人员进行监督和指导这些专职人员通常由EPA或政府授权在使用或监督限制使用杀虫剂的过程中专职人员必须按照一定标准通过书面检查报告或性能测试进行论证要求商业专职人员在其工作的特定范围内达到一定的能力标准
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现行EPA法规允许食品企业在处理厂区内有裂缝的区域时存在一定量的残留杀虫剂并规定了对裂缝区域实施处理后六个月内允许存在一定残留量的杀虫剂种类
八资源保护和恢复法案
在研究一项控制固体废弃物的国家计划时提出了资源保护和恢复法案Resource
Conservation and Recovery Act该法案授权EPA对联邦州和地方机构的合作提出指导意见并根据整个管理水平向有关固体废弃物管理的研究建筑物处理和利用项目提供资金
第四节 自愿卫生规程
随着食品工业的规模和复杂程度的增加连续检验设备的费用更加昂贵因此有必要改进传统检验方法研究开发一种能够减少检验费用的新方法过去USDA和FDA曾提出一项自愿卫生规程Voluntary Sanitation Programs旨在用连续监控取代连续检验
目前在研究者提出的众多自愿程序中危害分析及关键控制点HACCP是一个已经被人们普遍接受的方法这一概念由美国Piusbury公司国家航空航天局美国空军Natick实验室共同提出于1971年开始应用于食品加工业它通过对危害的预防来保证食品的安全性现已作为一项自愿性或强制性程序广泛应用于食品工业大部分食品危害与微生物有关受食品加工企业所采取卫生措施之有效性的影响现在HACCP已被公认为一项用于改善卫生状况的自愿程序虽然最初对是否实施这项程序完全由各食品企业自己决定但是最近的美国法规要求将HACCP作为食品工业的一部分从而使其由自愿性程序变为强制性程序鉴于HACCP对有效卫生的重要性本书第五章将对其进行详细讨论
第五节 卫生操作规程的建立
食品企业有责任建立和执行卫生操作规程以保证公众健康维持良好的企业形象在食品企业内如何建立应用和执行卫生操作规程是对负责卫生的公共卫生学家以及食品工艺学家的一项挑战公共卫生学家必须保证所采取的操作对维护公众健康是必须的同时又是经济的公共卫生学家既是公众健康的监护人又是与卫生操作规程有关的质量控制过程中的管理顾问
大型食品加工企业应该有独立的卫生部门负责管理整个企业该部门与生产或研究部门具有同等的重要性每个企业中都应该有与其它部门同级的卫生部在大型机构中卫生管理部门应独立于生产或机械维护部门这样安排有利于卫生管理部门监督整个企业的卫生操作情况使卫生保持高水平生产操作质量控制和卫生操作规程都由一个部门或一个人管理是不适合的但是这些部门的作用是互补的只有在各部门妥善合作并协调一致的情况下才能发挥最好的作用虽然企业考虑的主要问题是生产但是应用卫生操作规程是保证效率和有效生产的基础本书第六章将对这项内容进行详细讨论
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理论上一个机构内应该有一名专职公共卫生学家和数名助手但是事实并不总是这样实际中常常在对某个质量控制技术员生产领班监督人或其它在生产方面有经验的某个人进行培训后再任命其负责卫生操作这种情况很常见而且也是有效的但是除了公共卫生学家有一个助手负责日常工作并花足够的时间适当关注卫生情况外很难保证卫生规程的成功实施
只有一个人负责全部控制工作的品质控制部并兼管卫生工作通常是不合适的但是在提供适当帮助的情况下一位懂得如何分配其在卫生和质量保证工作中的精力并且称职的个人能成功地同时执行质量保证和卫生监督工作为避免该人员陷入不同部门的矛盾关系中可允许其从外部机构如大学贸易协会或私人顾问中获得建议和服务这项额外费用是值得投资的
建立的卫生规程必需能满足法律要求保持品牌和产品信誉保证产品的安全性和质量防止污染为了保证设备与地面的清洁卫生该规程还应该包括食品加工和企业卫生的各个方面卫生规程应该从测定和监控进入加工设备的原料开始因为这些都是食品卫生中的潜在污染源
食品企业应该充分认识到卫生检查的重要性在考虑每一项卫生要求时应着重考虑理想的解决方法而不要顾虑费用问题卫生检查后应该重新评价各项要求找出更切合实际或者更经济的解决方法一般不采用装饰性卫生操作规程除非有确凿证据证明可以通过增加销售额支付其股息或者能证明这样做是满足竞争性销售所必须的条件
第六节 总结
大规模食品加工或食品制备操作提高了人们对食品工业卫生操作规程和卫生环境的要求即使在卫生设计的企业中如果不遵守适当的卫生操作规程食品仍有可能被腐败微生物或那些引起食源性疾病的微生物污染
卫生学涉及到如何创造并保持卫生和有益健康的环境它是一门综合了保持卫生环境和维持卫生操作规程各项原则的应用科学也可以认为卫生是食品安全操作的具体应用
在州际贸易中食品药物和化妆品法案涵盖了除肉禽制品外从原料收获至食品加工和流通过程中涉及的所有食品肉禽制品属USDA管辖GMP法规研究并制定卫生操作规程的具体要求控制空气水和其它资源污染的法规由EPA执行
不断发展的食品加工或制备企业应承担起建立和维持卫生操作规程的职责新制定的法规已经将HACCP体系由自愿执行程序变成强制执行程序HACCP是最近的发展趋势将来有可能被全面质量管理取代为了满足法规的要求保护品牌和产品信誉保证产品的安全性与质量防止污染必须制定卫生规程
思考题
1 什么是卫生
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2 什么是法律
3 什么是法规
4 什么是推荐性法规
5 什么是强制性法规?
参考文献
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第二章 微生物与卫生的关系
为了更好地理解食品卫生原理必须了解微生物在食品腐败和食源性疾病中所起的作用微生物存在于整个自然环境中一旦食品被某些微生物污染这类微生物通常都与公众健康有关这些微生物就会通过分解食品组成成分改变食品的颜色和风味并导致食品腐败以及食源性感染微生物与食品卫生的关系很重要因为许多致病微生物有可能是通过食物传播的所以食品企业需要采取卫生操作以抑制或消除能引起食品腐败和有毒有害之微生物的生长与繁殖
第一节 微生物与食品卫生的关系
微生物学是专门研究构造简单个体微小生物体称作微生物的科学对卫生专家来说有关微生物方面的知识是很重要的因为控制微生物是整个卫生程序的一个重要组成部分
一什么是微生物
微生物是一群极微小的生物体在所有未经灭菌并且可分解的物质上都能发现微生物微生物一词来源于希腊语其意义为小和活的生物体微生物的代谢与人类相似它们吸收营养物质排泄废物并且繁殖后代1693年荷兰商人安东范列文虎克Anton van
Leeuwenhoek利用自制显微镜首次看到这些微小的生物体并将其称为微动体约100年后法国人路易斯巴斯德Louis Pasteur及其同事经研究发现微生物能致病但是加热可破坏这些致病菌英国物理学家约瑟芬里斯特Joseph Lister在尝试利用抗菌技术防止外伤病人被感染的过程中发现疾病和感染是由侵入伤口的微生物所引起的从而进一步证实路易斯巴斯德等科学家的发现这些先驱者的工作激励人们对微生物进行深入研究同时也使我们懂得如何控制微生物
由于绝大部分食品都含有微生物生长所需的营养因此极易发生腐败为了降低食品腐败和消除食源性疾病必须控制食品中微生物的繁殖将食品败坏降低到最低限度从而延长食品保持可接受风味安全和卫生的时间即延长食品的货架期如果在食品加工制备和销售过程中不遵守适当的卫生操作那么将会增加食品腐败的速度和程度
二微生物普遍存在于食品中
卫生专家面临的主要挑战是保护生产区域和其它相关区域免受能降低食品卫生质量之微生物的污染微生物无处不在它们能污染和影响许多食品并对消费者产生危险的后果食品中常见的微生物是细菌和真菌真菌比细菌少见它含有两类主要微生物霉菌多细胞和酵母通常为单细胞细菌是单细胞的其生长通常以牺牲霉菌为代价虽然病毒在人与人之间的传播多于通过食品媒介的传播但是对不健康的雇员而言这仍然是个问题需要加以注意
(一) 霉菌
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霉菌属多细胞微生物真核细胞形态上有鞭毛它们由直径30~100 m管状细胞又称为lyphae组成进而形成肉眼可见的菌团常称之为菌丝体霉菌的特征是它们有各种颜色并且可通过发霉的或模糊的棉花样外观加以辨别霉菌能产生大量小孢子散发到空气中并通过气流扩散传播如果这些孢子散落到一个有利于其萌芽的区域便会产生新的霉菌菌株
一般来说霉菌比细菌和酵母更能耐受pH的变化并且能耐受较大的温度变化霉菌在
pH7.0左右生长最好但在pH 2.0~8.0的范围内均能生长不过在酸性至中性pH范围生长情况更好尽管霉菌可在0以下生长但是其在温暖环境中比寒冷环境中生长得更好大部分霉菌能适应的最高水分活度Aw约为0.90一些耐渗霉菌能够在Aw为0.60的环境中生长当
Aw等于或大于0.9时在牺牲霉菌的情况下细菌和酵母能更有效地利用可得到的营养物质生长和繁殖当Aw低于0.90时霉菌能更好地生长因此馅饼干酪和坚果类水分含量较低的食品常常会因霉菌的生长而腐败
霉菌是一种既有好处又有麻烦而且无处不在的微生物许多天然发酵食品就是霉菌与酵母和细菌共同作用而产生的工业上常利用霉菌生产有机酸和酶但是霉菌是导致大量食品被销毁的最主要的罪魁祸首同时也是使食品加工和贮藏更加复杂的主要因素大部分霉菌不会对健康造成危害但有些霉菌在特定条件下能产生真菌毒素这些毒素对人类是有害的
几乎所有的食品都有可能被霉菌侵入谷物蔬菜坚果和水果在收获前以及贮存期间都容易受到霉菌污染这些霉菌能分散到整个食品加工链中霉菌容易在空气中传播这是加工过程中发生霉菌污染的一种可能方式霉菌常导致能直接观察到的不同程度的食品败坏和分解其生长可通过腐烂点斑点粘液棉花状菌丝体或有色的产孢子的霉菌来鉴别霉菌能导致食品中碳水化合物脂肪和蛋白质的酶作用引起发酵脂肪水解和蛋白质分解等变化并因此产生不良的风味和气味
霉菌绝对需氧并受高浓度CO
2
5~8%的抑制它们的多样性是很明显的有的霉菌可作为氧气清除剂能在氧气含量很低的环境中生长甚至能在真空包装中生长一些耐盐霉菌能耐受20%以上的盐浓度
由于霉菌难以控制很多食品加工者都曾遭遇过霉菌引起的食品腐败问题过去曾发生过
6,000盒即食布丁因霉菌污染而被销毁的事件FDA 1996a 1996年间有两家食品制造商宣布回收并销毁其生产的被霉菌污染的产品FDA 1996b
(二) 酵母
酵母通常是单细胞的它们与细菌的不同之处在于酵母有较大的细胞体积和形态酵母通过分裂繁殖繁殖时产生小芽酵母繁殖一代所需的时间比细菌长在食品中通常需要2~3h从酵母初始污染状态1个酵母/g到食品腐败约需40~60h与霉菌相似酵母可通过空气或其它手段扩散传播并能落在食品原料的表面酵母菌落通常是潮湿的或外观粘稠且呈奶白色的其在Aw 0.90~0.94之间极易生长繁殖但是在Aw 0.90以下也能生长实际上一些耐高渗酵母在Aw低至0.60时也能生长这些微生物在中等酸性范围内即pH4.0~4.5生长最好酵母
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较喜欢在偏酸性食品中生长而且喜欢在真空包装食品中生长被酵母高度污染的食品经常有一股轻微的水果味
(三)细菌
细菌是单细胞微生物原核细胞直径约1 m形态各异从短的或长的杆状杆菌到球形或卵形球菌cocci意为咖啡豆是球形细菌不同种类的细菌按照不同方式紧密结合成各种形态有些聚集成簇的球形细菌类似于一串葡萄例如葡萄球菌有些细菌棒形或杆形相互连接成链如链球菌还有些细菌成对结合二倍体形式如肺炎球菌八叠球菌的微生物形成四聚体四倍体形式其它一些属的细菌通常单独存在还有些细菌具有鞭毛能运动
细菌产生的色素从黄色至深色例如棕色或黑色有些细菌产生中间色调的色素——红粉红橙蓝绿或紫这些细菌常导致食品变色特别是那些具有不稳定色素的食品例如肉有些细菌能分泌黏液并引起食品变色
有些种类的细菌能产生芽孢对热化学品和其它环境条件有抵抗力这些能形成芽孢的细菌中有许多是耐热细菌会产生毒素引起食源性疾病
(四)病毒
病毒是传染性微生物其长度为20~300即细菌体积的1/100~1/10绝大多数病毒只能通过电子显微镜观察每个病毒粒子含一个单分子DNA或RNA并由蛋白质组成的外壳包裹起来病毒不能在另一个有机体外复制而且对所有活的生物都是专性寄生的例如细菌真菌藻类原生动物高等植物及无脊椎动物和脊椎动物当一个病毒细胞连接到合适的宿主细胞表面时不是宿主细胞吞没病毒粒子就是病毒粒子将核酸注入宿主细胞就象噬菌体作用于细菌一样
对于动物而言有些被感染的宿主细胞可能会死亡但其它细胞在被病毒感染后仍能存活下来并恢复其正常功能对人而言并不一定要宿主细胞死亡才会患病Shapton,1991那些携带病毒的雇员能将病毒传播到食品上这些被病毒感染的食品加工者常常通过粪便或呼吸道传播病毒咳嗽打喷嚏擤鼻涕以及上厕所后不洗手都会导致病毒的传播寄主细胞不能执行正常的功能就会导致疾病当寄主细胞重新恢复并行使正常功能后才能从疾病中康复病毒不能在寄主体外复制由于它们体积极小所以很难将其从被污染的食品中分离出来没有证据表明人类免疫缺乏病毒HIV获得性免疫缺乏症AIDS能通过食品传播消毒剂能消灭病毒例如碘消毒剂详见第8章
近十年来肝炎病毒是导致餐馆就餐者患病的主要病毒使用静脉药物也是引起肝炎患者人数上升的因素之一采用不卫生方式加工的食品常传播甲肝病毒其症状包括恶心抽筋有时有黄疸这些症状可能持续几周到几个月甲肝病毒的主要来源是生长在污染水域中的贝类最有可能传播病毒性疾病的食品是那些经常加工以及那些加工后不再加热的食品例如三明治色
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拉和甜点因为这些病毒传染性很强必须强制规定雇员在上厕所后洗手在接触食品和器皿前洗手在给婴儿换尿布抱孩子及哺乳后洗手病毒也会引起流感和普通感冒这类疾病
三微生物生长动力学
除了少数例外微生物细胞以分裂方式进行繁殖其生长过程可分为不同的阶段典型微生物生长曲线如图2-1所示
一迟滞期
在污染发生后微生物细胞内各种酶系需要一定时间的调整以适应环境微生物总量略有减少图2-1接着会发生有限增长这段时间称为微生物生长的迟滞期降低温度可减少微生物繁殖从而延长微生物生长的迟滞期增加微生物的世代间隔通过减少污染食品设备和建筑物的微生物数量也可以减缓微生物的繁殖改进操作卫生和公共卫生可降低微生物的初始数量从而降低初始污染量延长迟滞期以及进入下一个生长阶段的时间图2-2表示不同温度和初始污染量对微生物繁殖的影响
图2-1 典型细菌生长曲线
二对数生长期
以分裂方式繁殖的细菌其特点是首先对每个细胞的成分进行复制然后快速分裂形成两个子细胞在这一阶段随着细胞的分裂微生物一直以对数速率增长直至某些环境因素成为其繁殖的限制条件这个阶段大约有2h或数小时微生物的数量和环境因素如营养和温度影响微生物的对数增长速率保持卫生能减少微生物数量从而减少进入对数生长期的微生物数量因此能有效限制微生物的繁殖
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图2-2 初始污染量和迟滞期对微生物生长曲线的影响
a 较高初始污染量较差温度控制短迟滞期b 较低初始污染量较差温度控制短迟滞期c 较低初始污染量严格温度控制长迟滞期d 典型微生物生长曲线
三稳定生长期
当环境因素如营养温度以及来自其它微生物群落的竞争成为限制因素时微生物的生长速率就会缓慢下来并到达一个平衡点生长过程相对稳定微生物繁殖进入稳定生长期在这个阶段微生物的数量达到最高峰以至于它们的代谢副产物及其对空间和营养物质的竞争使它们的繁殖速度进入近乎停止完全停止或轻微倒退的状态稳定生长期的时间范围通常为24h
至30天以上其长短取决于环境污染的程度以及能够获得多少能量维持细胞存活
四加速死亡期
由于其它微生物群落的竞争缺乏营养和代谢废物的影响使微生物以指数速率迅速死亡其死亡速率与对数生长的速率接近可能会持续24h至30天长短取决于温度营养供给微生物的种属微生物的年龄清洁技术和清洁剂的使用以及来自其它微生物群落的竞争
五衰减死亡期
这个阶段几乎与迟滞期相反为了维持加速死亡期以至于微生物的数量下降进而导致死亡速率下降结果形成了衰减死亡期进入这一阶段后有机物被降解形成无菌状态或另一种微生物群落继续分解
第二节 影响微生物生长的因素
影响微生物生长速率的因素可分为外部因素和内部因素
一外部因素
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外部因素与影响微生物生长速率的环境因素有关
一温度
微生物生长有最适最低和最高温度环境温度不仅决定繁殖速率而且决定了能生存的微生物种类以及微生物的活动程度例如只要将温度改变几度体系中处于最适生长的微生物就完全不同结果会导致另一类型的食品腐败和食源性疾病这一特性对于利用温度作为控制微生物繁殖的手段是很有用的
绝大多数微生物繁殖的最佳温度在14~40之间尽管有些微生物可在低于0的环境中生长也有些可在高于100环境中生长
根据微生物最适生长温度可将其分为以下三大类
1嗜热菌喜高温的微生物最适生长温度高于45例如嗜热脂肪芽孢杆菌凝结芽孢杆菌嗜热乳杆菌
2嗜温菌喜中温的微生物最适生长温度20 ~45例如大部分乳杆菌和葡萄球菌
3嗜冷菌耐低温的微生物能忍受20以下的环境并生存例如假单孢菌和葡萄球菌
细菌霉菌和酵母都有嗜热菌嗜温菌和嗜冷菌一般说来霉菌和酵母的耐热性比细菌差当温度达到0时只有少数微生物能存活这时其繁殖速度很慢当温度降到5左右腐败微生物的繁殖受阻几乎所有致病菌的生长都将停止
二氧气
与温度一样环境中是否存在氧气决定了体系中能生存的微生物种类及其数量有些微生物绝对需氧有些只能在绝对无氧的环境中生长还有些不论是否得到氧都可以生长需要游离氧的微生物称之为需氧菌如假单孢菌能在无氧条件下存活的微生物称之为厌氧菌如梭状芽孢杆菌在存在游离氧或不存在游离氧环境中都能生长的微生物称之为兼性微生物如乳杆菌
三相对湿度
相对湿度影响微生物的生长相对湿度的高低受温度的影响微生物为了维持其生长和活力对水分要求很高较高的相对湿度导致水分在食品设备墙壁和天花板上冷凝冷凝导致表面潮湿有助于微生物的生长并引起腐败低水分活度能抑制微生物的生长
细菌所要求的湿度比酵母和霉菌高其最适相对湿度为92%或更高酵母的最适相对湿度为90%或更高霉菌的最适相对湿度为85%~90%
二内部因素
内部因素影响繁殖速率它与维持或影响微生物赖以生长之基质食品原料或碎屑的特性关系较大
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一水分活度
微生物的生长需要水因此减少有效水分的含量能够降低微生物的繁殖速度必须认识到并不是存在的水分总量而是微生物在代谢活动中能够得到的水分量对微生物生长具有限制作用微生物所需水分的测量单位用水分活度Aw表示其定义为待测溶液的蒸汽压除以纯溶剂的蒸汽压即Aw P/P
0
P指溶液的蒸汽压P
0
指纯水的蒸汽压多数微生物生长的最适Aw约为0.99其中大部分微生物要求Aw高于0.91相对平衡湿度RH与Aw的大致关系为RH Aw 100因此当Aw为0.95时溶剂上方气体中的RH约为95%大部分天然食品的Aw约为0.99一般而言细菌是微生物中要求水分活度最高的霉菌要求的最低而酵母处于中间许多腐败菌在Aw低于0.91时不生长但霉菌和酵母在Aw为0.80或更低时也能生长霉菌和酵母更喜欢在部分脱水物质的表面包括食品生长但是细菌的生长却受这种环境的抑制
二pH
pH是氢离子浓度g/L的负对数其表达式为pH -lg H绝大多数微生物生长的最适pH接近中性7.0酵母能在酸性环境中生长在中等酸性范围4.0~4.5内生长最好霉菌能耐受较宽的pH 2.0~8.0范围但是在酸性pH环境中生长得更好细菌通常喜欢近中性但是嗜酸菌喜欢酸性可在pH5.2左右的食品或碎屑上生长不过当pH 5.2时微生物生长速度明显低于正常pH范围内的生长速度
三氧化还原电位
氧化还原电位表示基质氧化还原能力的大小为了达到最佳生长有些微生物要求还原性环境有些微生物则要求氧化性环境因此氧化还原电位的重要性是显而易见的所有腐生微生物能将氢通过H和E电子的形式传递给分子氧称需氧菌需氧微生物在较高的氧化还原电位氧化活力时生长更快而厌氧菌的生长则需要较低的氧化还原电位还原活力至于兼性微生物在两种条件下都能生长微生物能改变食品的氧化还原电位以限制其它微生物的活力例如厌氧菌能将氧化还原电位降低到需氧菌生长受到抑制的程度
四营养要求
除了水和氧厌氧菌除外微生物还有其它营养要求许多微生物需要外源性氮源能源碳水化合物蛋白质或脂肪矿物质和维生素来维持其生长氮通常从氨基酸及非蛋白质氮源获得但是也有些微生物能利用多肽和蛋白质霉菌利用蛋白质复杂碳水化合物和脂肪的效率最高因为它们含有的酶能将这些分子水解成比较简单的成分许多细菌具有同样的能力但是大部分酵母要求结构简单的化合物所有微生物都需要矿物质但对维生素的要求各异霉菌和某些细菌能合成其生长所需的维生素B而其它微生物则要求外界供给维生素B
五抑制剂
是否存在抑制性物质对微生物繁殖有较大的影响能抑制微生物生长的物质或试剂称之为抑菌剂能破坏微生物的物质或试剂称之为消毒剂有些抑菌剂如亚硝酸盐加工时可直接添加
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在食品中大部分消毒剂作为防止食品原料污染或设备器皿和房间的清洁剂清洁剂将在本书第8章中详细讨论
三生长因子的相互作用
影响微生物生长的各种因素如温度氧pH和Aw等可能是相互依存的在接近最高或最低生长温度时微生物往往对氧pH和Aw更加敏感例如在无氧环境中如果温度处于生长所需的最低温度那么细菌所要求的pH和Aw将比有氧环境中高在较低温度下微生物的生长通常需要氧而且要求较高的Aw在冷藏温度下贮存的食品如肉通过加盐降低
Aw或除去氧能明显降低微生物的腐败速率一般说来只有一项控制生长速率的因素处于限制水平微生物仍然能够生长但是如果有一个以上的因素处于限制水平时微生物生长就会受到严重抑制甚至完全停止
四生物膜
生物膜是微生物为其自身创造的独特环境发现于70年代中期微生物利用其分泌的多糖类基质将细菌小菌落连接到惰性表面同时将其它碎屑包括营养物质和微生物也截留在其中最终形成一层坚固的薄膜称之为生物膜这是微生物在物质表面建立的滩头阵地用于抵抗清洁剂的强烈攻击当微生物落到某个表面上时借助于菌丝或卷须把自己固定住然后微生物产生一种类似多糖的粘性物质在数小时内就能将细菌凝结在其所处的表面位置上同时这种粘性物质象胶一样将营养物质粘附到其它细菌上有时是病毒上在很多附属物的帮助下细菌紧紧粘在表面上
微生物不断分泌出多糖物质其中粘附着许多微生物如沙门氏菌李斯特菌假单胞菌和其它在特定环境中常见的微生物随着多糖物质层数的增加微生物与表面接触时间的增加以及所形成小菌落的体积连接物数量的增加除去生物膜的困难程度也随之增加生物膜最终变成坚固的薄膜通常只能将其刮除尽管清洁的表面可能是干净的但粘附得很牢固的生物膜有数层微生物层可以保护其不受清洁剂的进攻当食品或液体流过其表面时产生的剪切作用能除去一部分生物膜由于剪切力通常大于生物膜最外层的粘附力所以多糖胶泥块以及其中的微生物将会转移到产品中并造成污染
自八十年代中期发现单细胞增生李斯特菌能粘着在不锈钢表面形成生物膜以来科学家对生物膜的研究兴趣不断增加生物膜的形成分两个阶段初始阶段表面与微生物之间产生静电引力这是一个可逆过程当微生物分泌出胞外多糖时便开始进入第二阶段多糖物质将细胞紧紧粘着在表面上并且随着细胞的生长形成小菌落最终形成生物膜
这些生物膜很难在清洁操作中除去假单胞菌和单核细胞增生李斯特菌都能形成生物膜使清洁过程更加困难目前有资料表明在除去生物膜时加热可能比化学杀菌剂更有效清洁操作中用铁氟龙比不锈钢更容易达到卫生效果
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水溶性化学品如腐蚀剂漂白剂碘酚和季铵清洁剂不能有效渗入生物膜因此膜内的微生物可能没有被其破坏目前还没有除去和防止生物膜污染的程序性条款或法规
Kramer 1992也许生物杀菌剂的用量必须达到常用强度的10~100倍时才能钝化生物膜内的微生物
在消毒剂82热水含20 50或200ppm氯以及25ppm碘测试中发现粘附于不锈钢片上的细菌存活了下来甚至在消毒剂中浸泡5分钟之久还不能将细菌钝化真正能有效钝化生物膜中微生物的杀菌剂是一种含过氧化氢的溶液浓度为3%~6% Flelix 1991
五微生物繁殖与污染量温度和时间的关系
随着温度的降低世代间隔一个细菌细胞变成两个细胞所需的时间增长当温度低于4
时情况更加明显温度对微生物繁殖的作用见图2-2例如刚磨碎的牛肉一般含有约
100,000个细菌g当微生物的污染量高达1 10
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个g时牛肉就会产生反常的气味和一些粘液最后发生腐败虽然这种趋势不能应用于所有种属的细菌但是根据这些数据可以确定初始污染量和贮藏温度显著影响食品的货架寿命对每克含有一百万个细菌的碎牛肉而言其在15.5环境中的贮藏期约28h在常用冷藏贮藏温度下-1~3的贮藏期可以延长至
96h
第三节 微生物对食品腐败的影响
当食品不适宜人类食用时即认为食品发生了腐败一般将由微生物引起的食品分解和腐烂统称为食品腐败
一物理变化
微生物引起的物理变化比化学变化更直观微生物腐败常常引起食品物理性质的显著变化如颜色体积粘稠度气味和风味降解等等根据导致食品腐败的条件分类可将其分为需氧菌或厌氧菌引起的食品腐败根据导致食品腐败的主要微生物分类可将其分为细菌霉菌或酵母引起的腐败
霉菌引起的需氧腐败通常局限于食品表面因为表面上可以得到氧气如果将食品如肉和干酪发霉的表面除去剩下的部分通常是可以消费的对于老化的肉和干酪更是如此因为除去食品表面的霉菌后一般情况下剩余部分存在的细菌很有限但是如果食品表面还存在其它细菌它们有可能穿透食品表面进入内部并产生毒素在这种情况下剩余部分便不宜食用了
厌氧腐败发生在食品内部或密封容器内此处不存在氧气或只存在极少的氧气这类腐败由兼性菌或厌氧菌引起通常表现为食品变酸腐败或腐烂当细菌酶促降解复杂分子时积累的有机酸将导致酸败没有腐败的蛋白质也会使食品变酸酸败时会产生各种气体易发生酸败的
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食品有牛乳肥肉火腿及肉骨头导致肉类食品酸败的厌氧菌可能早就存在于胴体或骨关节中也可能是在贮藏或加工期间进入骨中的
二化学变化
通过食品中内源水解酶的作用以及微生物产生的酶的作用蛋白质类脂碳水化合物和其它复杂分子被降解成小分子和简单化合物化学变化初期主要是内源酶降解复杂分子随着细菌数量和活力的增加微生物产生的酶也参与降解这些酶将复杂分子水解成较为简单的化合物最终作为营养源用于维持细菌的生长和繁殖能否获得氧气决定了最终水解产物能得到氧气时蛋白质可水解成终产物例如简单的肽和氨基酸但是在无氧条件下只能将蛋白质降解成多种具有令人不愉快气味的含硫化合物非蛋白质含氮化合物的最终水解产物常包括氨
其它化学变化包括微生物分泌的脂酶将甘油三酸酯和磷脂水解成甘油和脂肪酸磷脂水解成含氮碱和三价磷过度的脂肪水解将加速脂肪氧化
大多数微生物喜欢利用碳水化合物而不是其它化合物作为能源只要能获得碳水化合物微生物便直接将其作为能量利用在微生物利用碳水化合物的过程中可产生各种终产物如醇类和有机酸利用这一特性在食品加工中加入糖如香肠制品和发酵乳制品经细菌发酵产生有机酸如乳酸结果产品将形成强烈而独特的风味
第四节 微生物对食源性疾病的影响
在世界各国中美国具有最安全的食品供应体系但是估计每年仍有1,500,000人发生食源性疾病造成16,000人死亡Snyder(1992) 估计美国每年用于食源性疾病及其死亡的费用高达平均3,000美元/人共计750亿美元每起因食源性疾病导致死亡的费用包括保险和其它费用估计为42,300美元年费用高达约6,760亿美元
人们在摄入食物后感到肠胃道难受常常有多种原因其中卫生专家最感兴趣的原因是致病性微生物同时还包括其它原因如化学污染物植物动物寄生虫过敏和暴饮暴食等尽管每种原因都可能是导致人类疾病的潜在因素但本章主要讨论由微生物引起的食源性疾病
第五节 食源性疾病
食源性疾病指由通过摄食而进入人体的有害物质所引起的一切疾病食源性疾病爆发的定义为两人或两人以上在进食同种食品后患相同的疾病通常是胃肠道疾病经分析确定食品是引发疾病的根源在所有食源性疾病爆发案例中约66%由细菌性致病菌引起食源性疾病的蔓延范围是未知的美国每年因食品受微生物污染而致病的人数估计为1 10
7
~3 10
7
其中约
2 10
5
~10 10
5
起沙门氏菌感染死于食源性疾病的人数每年约为9,000在每年报告的200起食源性疾病爆发案例中约有60%的案例不能确定发病原因未鉴定的病例可能由沙门氏菌
20
弯曲杆菌金黄色葡萄球菌产气荚膜梭菌肉毒杆菌单核细胞增生李斯特菌结肠炎耶尔森氏菌等致病菌引起这些微生物常常通过食物传播许多家庭制作和工厂生产的食品与食源性疾病爆发有关其中多数与动物性食品有关如家禽蛋猪肉海产品和乳制品
一食源性疾病的定义
食物中毒指因摄入含有细菌毒素或化学毒素的食品而引起的疾病其中由细菌毒素引起的疾病称为食物中毒由食物中化学毒素引起的疾病称为化学中毒一般说来由微生物引起的疾病多于由化学毒素引起的疾病食物感染通常指因摄入感染性微生物如细菌立克次氏体病毒或寄生虫引起的疾病而不是由细菌副产物如毒素引起的疾病食物中毒性感染指因食物中毒和食物感染共同引起的食源性疾病在这类食源性疾病中寄主在摄入含大量致病菌的食物后致病菌在内脏中不断繁殖产生毒素结果引起疾病症状因精神因素如亲眼看见其它人生病或在食品中看到异物如虫或鼠等而引起的疾病统称为心理性食物疾病
为防止发生食源性疾病应充分了解有关生产收获和贮藏方面的最新技术掌握准确评价原料质量和安全性的方法具备设计建筑和食品设备操作等方面的完整知识这一切对控制食品加工保藏制备及包装等过程是十分必要的只有深刻认识食品容易被污染这一事实才能建立预防食物中毒的有效措施
二葡萄球菌食物中毒
葡萄球菌食物中毒因摄入某些已有金黄色葡萄球菌生长并产生肠毒素的食品而引起这种微生物兼性球形革兰氏阳性不产生孢子能产生肠毒素从而引起胃肠道发炎称胃肠炎虽然金黄色葡萄球菌食物中毒很少致死但是患者的中枢神经系统将受到影响在这类食物中毒事故中发生死亡的主要原因是使同时患有其它疾病的患者病情加重引起葡萄球菌食物中毒的微生物分布很广健康人也可能携带葡萄球菌不过雇用受该菌感染者加工食品是引起食品污染的重要原因之一可能引起葡萄球菌食物中毒的常见食品有土豆沙拉乳蛋糕馅饼乳制品包括稀奶油家禽类蒸煮过的火腿和猪舌在适宜的温度和较高的污染程度下虽然食品中存在的葡萄球菌繁殖到足以引起食物中毒的数量但是食品的颜色风味和气味都不一定会产生能够觉察到的变化金黄色葡萄球菌在66下加热12分钟可被破坏但是其产生的毒素需要在131
下加热30分钟后才能被破坏因此大部分食物的蒸煮时间和温度都不能破坏肠毒素
三沙门氏菌
沙门氏菌被认为是一种食物感染因为它是由摄入沙门氏菌的活菌而引起的这些微生物产生内毒素毒素留在细菌细胞体内而使感染者致病沙门氏菌的常见症状包括恶心呕吐和腹泻这些症状可能是内毒素对肠道壁的刺激引起的摄入约10
6
个沙门氏菌才会引起感染一般说来从摄入沙门氏菌到出现症状的时间间隔比葡萄球菌食物中毒出现症状的时间长沙门
21
氏菌的致死率也很低多数死亡发生在婴儿老人或因患有其它疾病而身体虚弱者根据Celum
报告1987沙门氏菌对爱滋病患者特别有害Archer证实爱滋病患者非常容易患这种食源性疾病1988
沙门氏菌是革兰氏阴性不产孢子卵形的兼性细菌主要来自于肠道这些细菌可能存在于家禽和家畜的肠道及其它组织中但这些动物并没有任何感染的症状对于新鲜的家禽这种微生物污染问题长期未能解决在用于烧烤的新鲜子鸡中70%有沙门氏菌1988年在美国东北部发生肠炎沙门氏菌传染病部分可归因于家禽和有壳蛋七十年代末至今发现的沙门氏血清型已增长了5倍这种污染物有可能是通过蛋壳上的粪便污染从蛋壳上细如发丝的裂缝和母鸡感染的卵巢而进入蛋内1987年在弗吉尼亚州某个杂货店中发现8个食品加工者是肠炎沙门氏菌阳性原因是他们使用已破裂的蛋制作食品
虽然沙门氏菌能存在于骨组织中但是感染的主要原因是被沙门氏菌污染的食品加工者在加工过程中导致食品交叉污染将沙门氏菌传播到食品上如通过指尖传递的沙门氏菌能存活数小时并能继续污染食品破坏金黄色葡萄球菌的热处理条件能破坏大多数种属的沙门氏菌根据这些细菌的来源及其对低温的敏感性可知产生沙门氏菌污染应归咎于卫生状况不佳和温度控制不当
四产气荚膜梭菌食源性疾病
产气荚膜梭菌是一种厌氧革兰氏阳性杆状产孢菌在生长过程中产生一系列毒素和气体已经从许多食品中特别是家畜肉家禽和海产品中分离出这些微生物通常在煮熟后缓慢冷却食用前有较长贮存期的肉中这些微生物的数量较高与沙门氏菌相似要摄入大量这种活细菌才会引起食源性疾病这种微生物的不同菌种所产生的孢子有不同的耐热性有些孢子在
100时几分钟就死亡而有些孢子在此温度下则需要1~4h才能完全破坏控制产气荚膜梭菌最有效的方法是将煮熟或热加工的食品快速冷却以防止产气荚膜梭菌导致食源性疾病的爆发通常可在加工过程中特别是放置时对食品进行适当的卫生处理和冷藏对于放置过的食品应该再加热至60以破坏微生物
五肉毒杆菌中毒
肉毒杆菌在食品中生长时产生毒素因摄入这种毒素而引起的食物中毒称为肉毒杆菌中毒这种微生物是一种厌氧革兰氏阳性杆形产孢子产气菌主要存在于土壤中根据血清学对肉毒杆菌进行分类目前已发现有8种表2-1这种微生物能产生特别有害的毒素在人类已知的生物毒素中居第二位主要影响受害者的神经系统中毒病例中约有60%因呼吸衰竭而死亡肉毒杆菌和其它普通的食物中毒特征所涉及的食物预防手段总结于表2-2
22
表2-1 肉毒杆菌毒素类型
类型 特征
毒素 对人有毒是导致肉毒杆菌中毒事故最常见的毒素
毒素 对人有毒世界上多数土壤中都有发现比型多
毒素 对水禽火鸡和一些哺乳动物有毒对人无毒
毒素 对水禽火鸡和一些哺乳动物有毒对人无毒
毒素 引起牛饲料中毒对人毒性很小
毒素 对人有毒通常与鱼和鱼制品有关
毒素 对人有毒最近分离出来存在量极少
毒素 对人有毒但很少见
表2-2 食源性疾病的特征
疾病 发病原因 症状 出现症状前的
平均时间
相关食品 预防手段
杆菌病 蜡状芽孢杆菌 恶心,呕吐,腹部疼痛
1~16h 煮过的食品,面团,炒饭和奶粉
注意加工卫生严格控制温度
肉毒杆菌中毒 肉毒杆菌产生的毒素
吞咽语言呼吸和协调性的损害头晕及视物模糊
12~48h 罐装低酸食品包括罐装肉和水产品烟熏和加工的鱼
适当的罐装烟熏和加工程序煮熟以破坏毒素适当的冷藏和卫生措施
葡萄球菌(食源性疾病)
金黄色葡萄球菌产生的肠毒素
因肠胃炎(胃和肠发炎)引起的恶心呕吐腹部痉挛
3~6h 用乳蛋糕和稀奶油作馅的馅饼土豆沙拉乳制品火腿猪舌和家禽
对可疑食品进行巴氏杀菌适当的冷藏和卫生措施
产气荚膜梭菌
(食源性疾病)
产气荚膜梭菌产生的毒素
恶心偶尔呕吐腹泻和腹部疼痛
8~12h 在非冷藏温度下长时间存放的熟肉家禽和鱼
对暂时不消费的熟肉家禽和鱼进行适当的冷藏维持适当的冷藏和卫生措施
沙门氏菌(食物感染)
因摄入1200
种能在消费者胃肠道内生长的沙门氏菌之一而引起的感染
恶心呕吐腹泻发热和腹部疼痛,可能继而发冷和头痛
6~24h 蒸煮或加热不当的肉家禽蛋和乳制品,在冰箱中放置很长时间后更值得怀疑
食品加工人员和设备的清洗与消毒巴氏杀菌适当的冷藏和包装
志贺氏菌感染
(菌痢)
志贺氏菌 恶心呕吐泻水发热腹部疼痛发冷和头痛
1~7天 由不卫生雇员加工的食品
食品加工者的卫生操作
线虫病(感染) 猪肉中发现的螺旋线虫(线虫类寄生虫)
恶心呕吐腹泻大量出汗发热腹部疼痛和肌肉酸痛
2~28天 蒸煮不当的猪肉和猪肉制品
将猪肉彻底蒸煮至内部温度达59
~77或用微波蒸煮时温度更高未蒸煮的猪肉冷冻贮藏于-
15或以下至少20天避免用生垃圾喂猪
23
气单孢菌(食源性疾病)
嗜水气单孢菌 肠胃炎 水家禽肉 食品的卫生处理加工制备和贮藏在2
以下贮藏食品
弯曲杆菌(食源性疾病)
弯曲杆菌 腹泻腹部疼痛痉挛发热便血头疼肌肉痛头晕很少死亡
1~7天 家禽和肉 肌肉食品的清洁处理加工制备和贮藏
李斯特菌 单核细胞增生李斯特菌
脑膜炎或李斯特菌型败血症
(血液中毒)发热强烈头疼恶心呕吐接触障碍虚脱头晕昏厥与流感相似流产死胎婴儿和免疫功能低下的儿童和成人的死亡率
30%
4天~数周 牛乳干酪冰淇淋家禽红色的肉
避免食用曾接触过感染动物的生食品在2以下贮藏食品
耶尔森氏菌病 小肠结肠炎耶尔森氏菌
腹部疼痛发热腹泻呕吐皮疹持续2~3天很少死亡
1~3天 乳制品生肉水产品新鲜蔬菜
食品的清洁处理加工准备和贮藏
大肠杆菌
O157 H7(感染)
肠型大肠杆菌
O157 H7
出血性结肠炎腹部疼痛发热腹泻呕吐皮疹持续2~3
天很少死亡
碎牛肉乳制品生牛肉水苹果
卫生加工辐射加热至65
或更高
肝炎 感染型甲肝 发热腹部疼痛恶心痉挛黄疸
1~7周约25
天
受污染水域中捕获的生贝类三明治沙拉甜点
彻底洗手食品卫生加工加热至70
肉毒杆菌广泛存在于土壤水域中因此水产品与其它肉类产品相比更容易成为肉毒杆菌污染源但是肉毒杆菌的最大来源是家庭罐装的低酸到中等酸性水果和蔬菜因为这种细菌是厌氧的因此罐装或真空包装的食品也是肉毒杆菌的来源胀罐食品不能食用因为导致膨胀的气体是微生物产生的熏鱼在加热过程中应至少加热至83并保持30分钟以确保彻底破坏肉毒杆菌
为了防止肉毒杆菌中毒适当的卫生冷藏以及将食品煮透是基本措施虽然这种毒素相对不耐热但细菌芽孢却高度耐热破坏它们需要强烈的热处理一般85热处理15分钟便可使毒素失活但杀灭芽孢的温度和时间要高许多表2-3列出了完全杀死芽孢的温度与时间
24
表2-3 完全消灭肉毒杆菌芽孢所需的温度和时间
温度 时间min
100 360
105 120
110 36
115 12
120 4
六嗜肺军团菌
嗜肺军团菌(Legionellosis pneumophila)是一种令人恐怖的细菌能引起军团杆菌病这种兼性革兰氏阴性细菌存在于绝大多数受污染的水域中目前已引起广泛的关注这种细菌能在各种细胞中进行胞内繁殖嗜肺军团菌产生的胞外酶主要是一种含有锌的金属蛋白酶又称为组织破坏蛋白酶溶细胞素这种蛋白酶对不同种类的细胞都有毒能导致组织破坏和肺损害说明它与军团杆菌病的病理有关
这种微生物可引起1~5%成人患获得性肺炎疾病控制和预防中心每年可收到1,000~3,000
份军团杆菌病例报告亦已证明多数军团杆菌病的爆发由以下装置引起如冷却塔蒸发浓缩器旋涡温泉浴场加湿器装饰的喷泉式饮水器淋浴笼头和自来水笼头等
水是军团菌属的主要贮存库这些微生物也有其它来源如陶土在管道系统中普遍存在阿米巴和生物膜它们在支持细菌生长的扩大过程中起主要作用
一般因吸入含嗜肺军团菌的雾化液体1~5 m而感染偶尔也有其它途径感染例如在更换外科手术服时外伤伤口触及受污染的水
七弯曲杆菌
弯曲杆菌通常共生于野生和家养动物的胃肠道中这种需要复杂营养兼性微嗜氧革兰氏阳性螺旋弯曲微生物通过鞭毛运动在美国该菌是引起食源性疾病的头号微生物亦已证明它是导致家禽牛羊等牲畜疾病的原因在生的家禽肉中十分常见随着这种微生物检测和分离技术的提高发现它与食源性疾病爆发有关现在认为这种微生物是引起细菌性腹泻和其它疾病最常见的原因同时不断有证据表明它会引起胃溃疡弯曲杆菌通过食物传播特别是蒸煮不当的食品和受交叉污染的食品因而受到广泛重视
弯曲杆菌的感染剂量为400~500个细菌视个人抵抗力而定这种致病菌的致病机制是产生不耐热的毒素而引起腹泻
弯曲杆菌引起的食源性疾病的症状各异轻者没有明显的疾病症状但粪便中可能会排泄出这种微生物重者可能有肌肉疼痛头晕头痛呕吐痉挛腹痛腹泻发热衰弱和神经错乱腹泻常发生在疾病初期或表现出发热症状后腹泻1~3天后便中常见血病程一般为
2~7天这类食源性疾病很少致死但也有可能会发生控制弯曲杆菌最有效的方法是实施卫生加工或适当蒸煮动物来源的食品
25
弯曲杆菌病的发生频率是沙门氏菌病的两倍美国每年约有4 10
6
起因弯曲杆菌引起的食源性疾病的病例花费可能超过20亿美元
牛羊猪鸡鸭和火鸡的肠道中都发现存在弯曲杆菌病由于这种微生物存在于粪便中因此如果屠宰过程中不注意卫生操作肉类食品就会被污染在牛乳和仅接触过动物粪便的水中可检测出空肠弯曲杆菌有限的研究工作显示零售分割家畜肉中空肠弯曲杆菌的量低于零售分割家禽肉内空肠弯曲杆菌的量空肠弯曲杆菌感染的症状缺少特别明确的特征而且难以与由其它肠道致病菌引起的疾病相分离这种致病菌的存在量通常很少因此分离非常困难
空气中正常的氧气含量能抑制这种微生物的生长空肠弯曲杆菌在原料食品中存活的菌株初始污染量与环境条件特别是贮藏温度有关破坏这种微生物较为容易只要将受污染的食品加热至内部温度达到60并保持适当时间即可如牛肉在此温度下保持数分钟家禽保持约
10分钟只要在食品制备前以及在原料处理和加工食品之间用肥皂彻底洗手并用热水至少冲
18秒钟即可减少这种致病菌的污染
虽然有各种年龄的人受弯曲杆菌感染的影响但这种疾病的爆发大多发生于10岁以上的儿童和年轻人中感染这种致病菌会使大肠小肠都产生腹泻的症状一旦吃了被污染的食品后症状会在1~7天内出现通常在摄入这种微生物3~5天后发病
完全消除这种致病菌是不可能的产生弯曲杆菌的原因见第三章很多因此目前不可能从家养动物中完全消除弯曲杆菌
八李斯特菌病
单核细胞增生李斯特菌是一种能在冷藏温度下存活的致病菌因此特别危险过去曾认为人体内李斯特菌很少但是八十年代食源性疾病爆发增加了人们对这种影响公众健康致病菌的关注Busch认为过去这种疾病常被误诊估计该病的感染率为百万分之七某些高危群体中的成员更容易患李斯特菌病单核细胞增生李斯特菌是一种会投机取巧的致病菌对有较强免疫系统的健康人体不会产生疾病疾病预防和控制中心估计美国每年有2,000起李斯特菌病例1992年的调查表明每年该病造成约425人死亡
单核细胞增生李斯特菌是一种兼性革兰氏阳性杆形不产孢子的微需氧细菌在50多种家禽家畜和野生动物肠道内包括羊牛鸡和猪都发现该菌在土壤和腐烂植物中也有这种微生物的其它潜在来源是溪流阴沟水烂泥鳟鱼甲壳动物家蝇扁虱人类携带者的肠道在许多食品中如巧克力大麦面包乳制品肉及家禽类制品也存在这种致病菌消灭李斯特菌是不切实际的因此预防李斯特菌疾病的重点是如何控制它们的生存
李斯特菌繁殖的最适温度为37但在0~45的温度范围内也能生长这种微生物在潮湿环境中生长良好是一种适应潮湿的致病菌该菌在10的生长速度是时的两倍能在冻结温度下存活当加工温度高于61.5时被破坏经常在牛乳干酪和其它乳制品中发现单核细胞增生李斯特菌在用被感染的动物粪便作肥料的蔬菜中也有发现这种微生物存在于中性至
26
碱性pH基质中在高酸性环境中不能存活根据基质和温度情况该菌在pH5.0~9.0范围内都能生长单核细胞增生李斯特菌在单核吞噬细胞中通过胞内生长一旦细菌进入寄主单核细胞小噬细胞多核白吞噬细胞就在血液中生长
李斯特菌主要影响孕妇婴儿50岁以上的老人患其它疾病而身体虚弱者和处于免疫功能低下状态的人Gravain报导1987成人感染此病常见的表现是脑膜炎和脊髓灰质炎中等程度患者的中毒表现是流感症状败血症脓肿局部障碍或小肉芽瘤在脾脏胆囊皮肤和淋巴结及发热怀孕三个月以上的妇女感染此菌可能会引起流产或死胎幸存的婴儿也易患败血症或在新生期患脑膜炎新生儿的死亡率约为30%如果在出生天内被感染则死亡率接近50%
Mascola等报导李斯特菌对爱滋病患者特别危险因为爱滋病严重破坏了人体的免疫系统使患者更易患食源性疾病如李斯特菌病Archer,1988患爱滋病的男性感染李斯特菌病的可能性比同年龄无爱滋病的男性高三百多倍单核细胞增生李斯特菌的感染剂量还没有确定因为有正常免疫系统的人存在未知因子使他们不象免疫功能低下的人那样容易受到李斯特菌的感染感染剂量依李斯特菌菌株和个人而定但是感染健康动物要成千上万甚至数百万个细胞而感染免疫功能低下的人只需要1~100个细胞在没有预先感染的情况下通常不会发生人类李斯特菌病
单核细胞增生李斯特菌能产生卷须形成生物膜粘附在水平接触表面上生物膜在清洗时不易除去李斯特菌附着在固体表面包括两个阶段首先是细胞吸附到固体表面上然后在潜伏期形成附着开始时细菌分泌一种酸性粘质多糖产生相互纠缠的多糖纤维基质从细菌表面延伸出去形成糖元包围菌落同时为细胞输入营养释放酶和毒素工厂所用的原料是这种微生物的潜在污染源原料不断把这种微生物引入工厂环境中危害分析及关键控制点
HACCP和其它加工控制操作是控制加工环境中这类致病菌最有效的办法HACCP有助于确定关键点和评价不同操作程序下控制系统的有效性
摄取被污染的食物是这种致病菌最有效的传播方式但有时也会在人与人之间接触传播或吸入这种微生物例如只要一个人直接接触被感染的物质如动物土壤或粪便其手和手臂上就容易被污染在家用冰箱中也可发现这种致病菌因此冰箱应该定期清洗和消毒
疾病控制和预防中心的一份研究报告表明在抽查的123只家用冰箱中64%有李斯特菌防止李斯特菌最有效的方法是不食用生牛乳生肉和由污染原料制成的食品对孕妇而言避免接触被感染的动物尤其重要由于杀菌剂对该致病菌无效Anon(1988)建议在某些产品中加入天然存在的溶菌酶以便在加工过程中破坏单核细胞增生李斯特菌目前还没有成功地研究出如何生产无李斯特菌污染的产品因此食品加工者必须根据严格的环境卫生程序和HACCP原理来建立控制过程防止污染最关键的环节是工厂的设计和布局设备设计加工操作过程控制措施卫生操作规程以及对各种单核细胞增生李斯特菌控制过程的确认
27
各种研究证明单核细胞增生李斯特菌对杀菌剂有抵抗力这种致病菌对磷酸三钠TSP
的作用存在抵抗力例如当表面长有菌落和形成生物膜时室温下将其浸泡在高浓度8%
TSP中并保持10分钟只能将细菌数降低个对数值用0.5%氢氧化钠洗手对单核细胞增生李斯特菌的繁殖只有极小的影响与其它致病菌相比单核细胞增生李斯特菌对蒸煮过程抵抗力较大因此蒸煮不能作为一个从食品中去除这种微生物的有效手段尽管单核细胞增生李斯特菌易接受辐射但这也不是从新鲜肉和家禽中除去这种致病菌的最终解决方法
Russell 1977认为尽管每年美国发生李斯特菌病的数量很少但这种病引起死亡的数字却很大他把这种微生物称为超级细菌能在消灭其它致病菌的极端环境下生存因此食品加工者和食品经营者应把注意力集中在减少这种微生物对成品的污染方面要从成品中彻底消除这种致病菌几乎是不可能的
九Arcobacter butzleri导致的食源性疾病
目前主要研究这种病原菌与食源性病原菌弯曲菌属Campylobacter的关系这种微生物存在于牛肉禽类猪肉和未经氯气灭菌的饮用水中在禽类白条肉中出现的几率高达81%
它比C,jejuni具有更强的抗辐射性和耐氧能力能够在大气含氧量和冰箱温度下生长
十幽门螺杆菌Helicobacter pylori导致的食源性疾病
研究结果表明这种与弯曲菌属有关的病原菌能引起肠胃炎是导致胃炎胃肠溃疡和胃癌的病原体有人认为这种微生物会游动能抑制胃壁肌肉收缩从而影响胃的排空并导致慢性细菌感染疾病幽门螺杆菌存在于动物体内主要存在于猪消化道中其在十二指肠中出现的几率高达95%在人类胃溃疡病例中出现的几率达80%其中除了医学上健康的个体之外还包括病人的家庭成员被污水污染的饮用水是这种微生物的传染源之一Wesley 1997
十一耶尔森氏菌属Yersiniosis
小肠结肠炎耶尔森氏菌Yersinia enterocolitica是一种嗜冷性病原菌存在于野生和驯养动物的肠道和粪便中以及生的动物性食品取自水井溪流湖泊和河流中未经氯水消毒的饮用水中同时这种微生物还可以通过人与人接触传播幸运地是从食品和动物中分离出的绝大部分菌株无致病能力
小肠结肠炎耶尔森氏菌能够在冰箱温度下分裂繁殖但繁殖速率比在室温下低这种微生物对热敏感当温度超过60时就可以将其杀死因此食品在热处理后受污染是导致加工食品中出现这种微生物的主要原因科学家已从生或半熟的红色肉类猪和家禽的扁桃体乳制品如牛乳冰淇淋奶油蛋黄乳和奶酪许多海产品和新鲜蔬菜中分离得到小肠结肠炎耶尔森氏菌
28
并不是所有种类的小肠结肠炎耶尔森氏菌都会导致人体疾病小肠结肠炎绝大多数发生在儿童与青少年中但是也会在成人中发生通常在摄入污染食品后1~3天内出现发烧腹痛和腹泻等症状还可能会出现呕吐和皮疹与小肠结肠炎有关的腹痛和阑尾炎症状非常相似过去曾在食源性小肠结肠炎大爆发中发生一些儿童由于误诊而被切除阑尾的病例
尽管轻微腹泻和腹痛会持续1~2周但是由小肠结肠炎导致的疾病一般仅持续两到三天出现死亡的病例很少见不过如果出现并发症也可能会导致死亡小肠结肠炎最有效的预防措施是保证食品在加工处理贮藏和制备过程中维持适当的环境卫生
十二大肠杆菌O
157
H
7
导致的食源性疾病
大肠杆菌O
157
H
7
是一种兼性革兰氏阴性棒杆菌它能导致出血性大肠炎和溶血性尿毒综合症的大流行从而引起社会各界人士对这种病原菌的高度重视目前还不能确定这种病原菌是如何从大肠杆菌突变而来的有些科学家认为它得到了能导致人体出现同样病症的志贺氏菌的某些基因这种微生物存在于牛的粪便之中经常在加工过程中导致牛肉污染建立一项从牲畜屠宰到肉制品加工过程的检测和预防程序对于控制这种微生物的生长繁殖来说是非常重要的在一个绝对关键控制点(如辐照处理)得到批准之前牛肉制品必须加热到70以保证有充足的热处理时间以杀死这种病原菌实施严格的卫生管理程序能有效减少由这种病原菌造成的食源性疾病大流行
大肠杆菌O
157
H
7
是根据它的O抗原和鞭毛H抗原来命名的1982年曾发生过两次出血性大肠炎流行性爆发从而使人们认识到它是人类的一种致病菌目前已经确认有六种大肠杆菌会导致腹泻它们分别是内出血型内毒素型内侵染型内聚集型内致病型和扩散粘着型大肠杆菌所有内出血型菌株都会产生志贺氏毒素1和或志贺氏毒素2这两种毒素又称为毒素Varatoxin1和Varatoxin2这类细菌可能是通过噬菌体感染直接或间接地从志贺氏菌获得产志贺氏毒素的能力Buchanan和Doyle 1997
虽然有报道说出血性大肠炎需在摄入污染食品3~5天后才出现症状但是根据Buchanan
和Doyle的最新研究1997结果出血性大肠炎的最初症状通常在摄入污染食品1~2天后出现这种微生物可以吸附在肠壁上产生一种可以攻击内层肠壁的毒素最初的症状是温和的非出血性的腹泻接着出现一段时期腹痛和短期发烧在随后24~48h内腹泻症状开始加剧出现全出血性腹泻严重腹痛和中度脱水这段时期一般持续4~10天
出血性大肠炎病人可能会发生一种危及生命的并发症——溶血性尿毒综合症这种并发症一般在出现肠胃炎症状一周后发生其典型特征是全身浮肿和急性肾功能衰竭该疾病绝大多数发生在不满十岁的儿童身上这类疾病的患者约有50%需要进行透析治疗死亡率约为3~5%其它相关的并发症有的抽搐昏厥中风高血压胰腺炎和过度紧张在这类病例中有近15%
会导致早期慢性肾功能衰竭和/或与胰岛素有关的糖尿病而且少数病例还会复发Siegler
等1993
29
与大肠杆菌O
157
H
7
有关的另一种疾病是血栓症它与出血性尿毒综合症有些类似这种疾病一般会引起肾组织损伤还可能对神经系统产生重要的影响如颤抖惊厥和中枢神经系统恶化这种疾病通常发生在成年人身上
在美国引发大肠杆菌O157 H7食源性疾病爆发最常见的食品是碎牛肉如发生在美国西部的一次大肠杆菌食源性疾病的爆发就是由腌制的萨拉米香肠传播的这说明有少数大肠杆菌
O
157
H
7
腐败菌能在酸性发酵的肉制品中存活下来并导致人类疾病与这种病原菌有关的其它食品是苹果汁和果酒据报道1996年在日本爆发了一场规模最大的大肠杆菌O
157
H
7
食源性疾病导致数千人患病事隔一年后又一次爆发了大肠杆菌O
157
H
7
食源性疾病这两次食品中毒事故都与生拌萝卜芽有关在美国也发生过一次由紫花苜蓿萝卜引发的大肠杆菌
O
157
H
7
食源性疾病饮用水和娱乐用水都曾经是几次大肠杆菌O
157
H
7
食源性疾病爆发流行的传播途径Doyle等1997
由于这种病原菌具有较强的耐酸性其引发食源性疾病爆发流行所需要的感染剂量很低
2000个细胞或更少但是Fratamico等人1993曾报道其侵染力与大肠杆菌O
157
H
7
不能利用山梨醇发酵无关
Zhao等人1995b发现在接受检测的奶牛和批式饲养家畜中大肠杆菌O
157
H
7
呈阳性的几率分别是3.2%和1.6%人们发现鹿也是这种病原菌的一种来源这种微生物能在鹿和牛之间进行传播能随粪便一起排出具有短暂性和季节性Kudva等1995
大肠杆菌O
157
H
7
似乎可以在8~45之间生长在pH5.5~7.5之间其生长速率相近但在比较酸性的环境中其生长速率很快下降Buchanan和Dagi 1994曾报道大肠杆菌
O
157
H
7
生长的最低pH在4.0~4.5之间在酸性食品如发酵香肠苹果酒和苹果汁中大肠杆菌O
157
H
7
的存活非常重要实验结果表明这种病原菌在一系列酸性食品如蛋黄酱香肠和苹果果酒中存活时间长达几周如果在冷冻温度下贮藏那么这种病原菌在这些食品中的存活时间将更长Zhao等1995a
将碎牛肉加热到72或更高温度或者在发酵香肠的生产过程中采用一套可以杀死这种病原菌的操作程序或者对苹果果酒进行巴氏杀菌这些措施都可以将大肠杆菌O
157
H
7
杀死
Buchanan和Doyle 1997报道危害分析及关键控制点HACCP系统是预防这种病原菌污染食品的最有效手段但是由于这种病原菌的发病率较低因而不宜用微生物直接检测法来评价HACCP系统的有效性
十三出现嗜冷性和其它病原菌的原因
对于新出现的病原菌除了需改进检测方法外还存在其它方面的原因Cox 1989提出了七点相互关连的基本原因
1饮食习惯的变化某些使用有机肥生长人们认为有益于健康的产品有可能不安全加拿大就发生过食用由羊粪施肥的卷心菜做成凉拌卷心菜而引起李氏杆菌食源性疾病的流行爆发
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2对影响食品危险危害和卫生等组成因素的认识和警觉程度的改变流行病学的研究进展特别是计算机收集的资料十分有助于人们认识李氏杆菌引起的食源性疾病
3人口统计学的变化现在病人的寿命比过去长从而增加了新的传染的可能性人们的旅行和流动也会影响某些疾病的发生许多免疫缺乏患者的寿命也有所延长
4食品生产的变化在对原材料进行大规模生产加工的同时也为微生物的生长繁殖和传播创造了适宜的环境在农村生长的水果和蔬菜由于缺乏严格的卫生管理措施受到污染的机会更高
5食品加工的变化目前食品加工采用真空包装和低温贮藏这种加工方式影响了兼性微生物的生存
6食品处理和制备条件的改变一些食品如蔬菜沙拉软质干酪和肉类的贮藏期比较长可能会产生嗜冷性病原菌如产单核细胞李氏杆菌的污染
7微生物行为的变化许多因素与病原菌的致病性有关而这些因素是由质粒决定的质粒能够在不同种类微生物之间转移许多食源性疾病的出现是众多因素相互作用的结果随着条件的变化人们认为原来不是病原菌的某些微生物可能会导致新的微生物疾病其原因可能是具备了使这些微生物行为发生变化的条件从而导致这些微生物成为人类的病原菌
十四真菌毒素
真菌毒素是对人和动物具有毒性作用或其它有害生物学效应的一类化合物或代谢产物表
2—4很多真菌都能产生这些毒素由真菌毒素引起的急性疾病称为真菌毒素中毒
表2—4 对食品工业有重 要 影 响 的一些真菌毒 素
真菌毒素 产生真菌毒素的主要微生物 可能涉及的食品种类
黄曲霉毒素 黄曲霉Aspergillus flavus
寄生曲霉Aspergillus
parasiticus
谷物谷粒面粉面包麦片爆米花花生奶油
棒曲霉素 圆弧青霉Penicillium
cyclopium
扩展青霉Penicillium
expansanum
苹果和苹果制品
青霉酸 曲霉种属Aspergillus species 超市中的发霉食品
赭曲霉素 赭曲霉Aspergillus
ocharaceus
鲜绿青霉Penicillium
viridicatum
谷物颗粒绿咖啡豆
柄曲霉素 杂色曲霉Aspergillus
versicolor
谷物颗粒奶酪干肉冷藏与冷冻馅饼
*其它属种的微生物也可能产生这些真菌毒素
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人发生真菌毒素中毒的情况并不常见但是流行病学研究资料表明早期肝癌的发生就与饮食中的黄曲霉毒素一种真菌毒素有关Bullerman 1979曾报道如果大剂量的摄入黄曲霉毒素可能会引发急性中毒导致肝组织严重损伤出现肠道出血和腹膜出血病情严重者甚至会导致死亡由于霉菌在食品上生长导致真菌毒素通过直接污染进入食品供应链同时真菌毒素还可以间接进入食品如在食品加工中使用受到污染的配料或者食用含有残余真菌毒素的食品
能够产生真菌毒素的霉菌是食品中的常见污染物在食品工业中有许多真菌可能产生真菌毒素这些真菌有曲霉属青霉属芽枝霉属交联孢属单端孢霉属丝衣霉属和核盘霉属在生产加工流通贮存和食品贸易过程中绝大多数食品对这些真菌或其它真菌的入侵十分敏感如果有霉菌生长就有可能产生霉菌毒素但是食品中有霉菌生长并不意味着一定存在真菌毒素没有霉菌生长也不能表明该食品中就一定没有真菌毒素因为真菌毒素在霉菌生长消失以后仍有可能存在于食品中
在所有真菌毒素中人们认为黄曲霉毒素是对人类健康潜在威胁最大的一种毒素这种毒素由黄曲霉Aspergillus flavus和寄生曲霉Aspergillus parasiticus产生这两种微生物的孢子通过气流传播因此在环境中无处不在这些霉菌经常出现在谷物颗粒杏仁山核桃胡桃花生棉籽和高粱中在正常情况下这些霉菌并不能繁殖但是如果食品受到损伤或者不能及时干燥并贮藏于潮湿的环境中霉菌就有可能生长这些霉菌一旦侵入种仁后就开始生长然后在种子表面或子叶之间产生黄曲霉毒素
急性黄曲霉毒素中毒的临床症状有食欲不振无精打采体重下降中枢神经系统异常出现粘膜黄疸抽搐惊厥也可能出现死亡从脸色苍白以及其它异常肤色组织坏死和脂肪蓄积等症状可以判断急性黄曲霉毒素中毒能造成肝组织的严重损伤导致体腔水肿和肾脏与肠道出血
控制真菌毒素的产生是十分复杂和困难的人们缺乏某些知识和信息如毒素对人体的毒性致癌性和致畸性毒素在食品中的稳定性以及食品受污染的程度等这些知识对于建立食品卫生指导方针和限量标准来说是必需的避免食品受真菌污染的最有效办法是在食品生产收获运输加工贮存和市场销售的各个环节中防止出现真菌生长同时在生产到消费的整个过程中应避免食品受害虫叮咬或出现机械性损伤此外湿度控制也是十分必要的人们知道当水分活度低于0.83时或种仁含水量在8~12%具体数值视谷类而定时就不会产生真菌毒素因此将粮食收获后迅速进行彻底干燥并贮存于干燥环境中是十分必要的有一种光电眼可以检查并通过气流作用去除那些颜色发生劣变可能含有黄曲霉毒素的谷粒将这种方法应用于花生工业中有利于控制真菌毒素并避免烦琐花费巨大的人工拣选过程
十五其它细菌感染性疾病
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人类常发生的其它细菌感染会引发一些症状类似于食物中毒的疾病最常见的感染是粪链球菌感染尽管目前还不能证明这种微生物是一种病原菌但有些病例很可能是食用这种微生物污染的乳制品和肉制品引起的由大肠杆菌造成的细菌性感染也有类似情况内毒素型大肠杆菌是造成旅行性腹泻的最主要原因当人们从发达国家到卫生条件较差的发展中国家时经常会出现这种疾病将鸡禽去除内脏然后在3冷藏可能会导致气单胞菌Aeromonas hydrophila菌落总数的增加在典型的童子鸡加工操作过程中冷水淋洗和内脏去除过程本身就可能成为污染源从而使这种微生物在零售时的出现率较高
蜡状芽孢杆菌能广泛传播并导致食源性疾病这是一种革兰氏阳性产芽孢的专性好氧菌有种蜡状芽孢杆菌造成的食源性疾病被称为腹泻型疾病这种疾病症状相对温和通常在食用受到污染的食物8~12h后出现腹泻和腹痛并持续约12h呕吐型蜡状芽孢杆菌感染的基本症状是呕吐尽管有时也会发生腹泻病症通常发生在受感染1~5h后蜡状芽孢杆菌产生一种呕吐型毒素它在食品中的行为与粪链球菌一样具有热稳定性呕吐型蜡状芽孢杆菌疾病比腹泻型更为严重后者由肠道中产生的一种内毒素造成曾经发生过因食用餐馆提供的米饭和炒饭或重新加热过的马铃薯泥而造成这种食源性疾病的爆发控制这类食源性疾病的最好办法是保持餐馆的环境卫生将淀粉类煮制食品加热到50以上并在煮熟后2h内冷却至4以下以防止微生物生长和毒素的产生
第六节 微生物的破坏
如果微生物在合适的生长介质中和适宜的环境条件下也不能进行繁殖就可以认为它已经死亡微生物的死亡与休眠不同尤其是细菌的芽孢因为休眠状态的微生物并没有失去繁殖能力通过延长培养期转移到其它生长环境中或者进行某种形式的激活之后就可以看到微生物的繁殖
不管造成微生物死亡的原因是什么微生物的死亡总是遵循对数死亡速率规律正如图2-1
所示的加速死亡阶段所描述的那样这种模式表明微生物细胞群落的死亡是以一个相对恒定的速率进行的有可能会因种种原因发生偏离死亡速率规律的现象如杀菌剂的加速致死效应敏感型和抗性型细胞的混合效应或者微生物菌落的链状或团状形态造成对环境的整体抗性
一热
长期以来热处理是应用最为广泛的杀死食品中腐败和致病菌的一种处理方法人们认为热加工是将食品熟制破坏并杀死腐败和致病微生物的一种有效途径因此对可以破坏微生物的最优化热处理条件进行了广泛而深入的研究在特定温度下将某种微生物菌悬液中细胞或芽孢全部杀死所需要的时间称为热致死时间TDT TDT值取决于微生物本身的种类细胞总数以及与生长介质和环境有关的因素
另一种用于测定破坏微生物的指标是十倍递减时间即D值其定义是在特定温度下杀死90%微生物所需要的时间分钟D值的大小取决于微生物本身的性质环境介质的特征
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和测定D值所用的计算方法D值可以通过一段时期内的微生物细胞的指数死亡来测定死亡遵循对数死亡规律D值也可通过微生物的实验存活曲线来测定
根据不同加热温度下的D值或TDT值可以绘制微生物的耐热性曲线假想热致死时间曲线模型只需将LgD值与加热温度作图图2-3即可这条曲线的斜率就是Z值等于使D
值减少一个对数周期90%所需要的温度升高的度数这种热致死时间曲线的纵坐标也可以是
TDT值图2-3用的是D值因此利用D值和Z值可描述某种微生物菌株或其芽孢在食品中的死亡速率
摘自Zottola 1972
粪便是传播病原菌如大肠杆菌O157 H7的重要途径因此牛被屠宰后需要立即用热水喷洗牛肉胴体以洗掉其中的污染物Smith 1994指出减少微生物总数的最佳方法和顺序是首先用74热水清洗然后用过氧化氢或臭氧溶液在20kg/cm
2
压力下喷洗如果第一次清洗水温没有达到74则第二次喷洗尤其重要此外Smith还研究并评价了蒸汽巴氏杀菌/蒸汽—真空法在减少牛肉中微生物总数过程中的有效性
二化学物质
有许多化学物质可以杀死微生物但是这些物质并不一定适合于食品工业那些能在食品中应用的化学品可作为食品加工设备和器皿的消毒剂由于热杀菌成本较高化学消毒剂的使用不断增加人们认为氯气消毒的机理是氯气缓慢渗透到细胞或者是在细胞死亡之前使细胞中的各个活性点失活与此有关的其它讨论详见第八章氯气酸类和磷酸盐类都可作为减少红色肉类和家禽白条肉中微生物总数的添加剂
三辐射
当食品中的微生物受到高速电子束-射线或X射线-射线的辐射时能够存活下来的微生物数量的对数值与食品受到的辐射剂量成正比在特定条件下某种微生物的特定菌株对辐射的相对敏感程度可以用存活曲线的斜率来描述将辐射后存活下来的微生物菌落总数的对图2-3 食品中梭状杆菌属的耐热性曲线
-2
-1
0
1
2
3
100 105 110 115 120 125 130 135 140
温度
lgD
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数与辐射剂量作图可获得辐射D值或D值该值可与热D值相比较D
10
值的定义为使微生物减少一个对数周期90%所需的辐射剂量拉德即每100g 物质所获得的能量尔格数
目前对辐射机理尚不明了推测可能是微生物细胞的某些成分由于吸收了能量而引起失活细胞受到辐射以后就不能进行繁殖或出现可见的生长有关辐射能作为消毒剂使用的其它信息见第八章
四电子巴氏杀菌
电子束加速器可作为食品巴氏杀菌的工具将食品直接置于电子束下或将电子束能量优化转变成X射线再用X射线来处理食品的过程称为电子巴氏杀菌对于电子束处理国际协议所允许的最大使用剂量是电子动能不超过10MEV百万电子伏
五光脉冲
使用高强度光脉冲也能减少食品包括红色肉类和禽类白条肉和包装容器表面的微生物数量光脉冲能释放出短的宽波段且具有高强度脉冲的白光可用于包装材料的杀菌消毒或减少食品表面的微生物数量只要微生物受到光脉冲就会被杀死在包装材料表面热透性流体及饮料中营养细胞的减少量可达到8个对数周期芽孢能减少6个对数周期对于复杂和粗糙的食品表面如肉类微生物的减少量能达到1~3个对数周期
光脉冲闪烁发生器先将电子能量压缩为短脉冲然后用这些脉冲激活惰性气体蒸气灯蒸汽灯在几百微秒时间间隔内发射出强烈的光闪烁这种蒸汽灯每秒可以闪烁很多次而杀死大多数微生物只需要很少一些闪烁因此光脉冲能用于食品加工中其杀菌速度非常快Pruett和
Dunn 1994
Pruett和Dunn 1994报道在光脉冲处理之前对食品进行酸性喷洗能提高杀死腐败菌的效率多栅栏概念分析表明可以将热水喷洗和光脉冲结合使用但迄今为止还没有得到实验结果
进一步的研究表明光脉冲不会造成食品营养和感官特征的改变估计其处理费用约为
0.01美元/m
2
处理表面Pruett和Dunn 1994
第七节 微生物生长的控制
用于杀死微生物的绝大多数方法都可以作为抑制微生物生长的温和处理方法亚致死量的热处理辐射和使用有毒化学物质进行处理一般都会对微生物造成损伤但这种损伤并没有杀死微生物只是抑制了它的生长微生物滞后期延长对环境变化的抵抗力下降对其它抑制条件的敏感程度增加这些都说明微生物受到损伤不同抑制条件之间的协同作用如联合使用辐射和热处理或热处理与化学抑制剂可以增加微生物对抑制条件的敏感性在微生物损伤完全恢复
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以前损伤的细胞需要合成一些必需的细胞物质核酸或酶通过保持良好卫生环境可减少各种有助于微生物生长繁殖的残余营养物质以达到抑制微生物生长的目的
一冷冻
上文曾讨论过温度对微生物生长繁殖的影响冷冻以及随后的融化过程都可以杀死一些微生物虽然经过冷冻存活下来的微生物在冷冻贮藏期间不能分裂繁殖但是这种减少微生物总数的方法并不可行而且经过冷冻贮藏存活下来的微生物有可能在融化的食品中迅速生长繁殖其速度与微生物在未经冷冻食品中的生长繁殖速度相似冷冻贮藏可以和其它抑菌方法如防腐剂热处理和辐射联合使用
二化学物质
那些能提高环境的渗透压并使水分活度降低到大多数细菌生长所需最小活度以下的化学物质可作为抑菌剂常用的化学物质有盐和糖类
三脱水干燥
脱水干燥是抑制微生物生长繁殖的另一种方法通过脱水干燥将水分活度降低到有效抑制微生物生长繁殖的水平上脱水干燥技术能抑制那些通过生长繁殖导致食品腐败变质的微生物的生长脱水干燥与其它方法如盐渍和冷冻联合使用可成为控制微生物生长的最有效方法
四发酵
发酵不但能产生人们所期望的食品风味而且还能用于控制微生物的生长发酵抑菌的机理是利用产酸菌在糖类厌氧代谢中产生酸以降低食品基质的pH当食品pH低于5.0时就能抑制腐败微生物的生长因此发酵过程中产生的酸类物质具有导致食品pH值下降减少微生物的作用能够酸化和加热的食品可以包装于密闭容器中以防止因好气酵母和霉菌的生长繁殖而造成的腐败
第八节 微生物总数的测定
测定食品中微生物的生长与活动的方法很多有关测定方法的选择取决于所获得的信息待测食品类型和待测微生物的类型特征获得准确结果的最重要因素之一就是样品采集的代表性微生物数量大种类杂不但造成微生物分析结果的准确性和精确度低而且导致微生物分析的目的性比化学分析法差因此一定要对微生物分析结果进行合理的解释和说明与微生物学和食品有关的技术知识和经验对于选择最合适的检测方法和最后结果的应用是十分重要的
尽管微生物分析不能提供精确的结果但它仍可以表示食品加工设备器皿其它环境因子和食品本身的卫生程度除了表示卫生条件产品污染状况和可能会出现的腐败问题之外微生
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物分析还可用于预测食品的货架寿命下文将介绍一些颇具潜力的测定微生物总数的方法感兴趣的读者可以查阅有关微生物学书籍以获得更多的信息
一需氧平板计数技术
该技术是测定设备和食品中微生物总数的重现性最好的检测方法之一平板计数法可用于评价空气水设备表面器具和食品受污染的程度在该技术中首先用无菌纱布擦拭待测设备墙面或食品然后根据预计的微生物污染程度用稀释剂如蛋白胨溶液或磷酸缓冲液稀释纱布上的微生物再将它们接种到无菌琼脂平板培养皿的生长介质中最后将稀释物转移到能无选择性地支持各种微生物生长的完全培养基中如标准琼脂平板或计数琼脂平板同时也可将稀释样品加入培养介质中
将稀释样品接种到无菌平板培养时间2~20天具体时间取决于培养温度和微生物类型培养温度与待测样品所处的环境温度一致最终在培养基平板上长出的菌落总数就反映了样品中所含的微生物数量这种检测计数技术只能提供与样品中特定微生物种属有关的有限信息微生物的物理特征可以提供某些线索一些只允许特定微生物选择性生长的特殊检测方法可用于检测这些微生物的存在和数量
尽管这种方法的可靠性较高但其检测微生物污染的速度比较缓慢而且工作量巨大对大范围生产环境的检测要求尽可能快地获得检测结果如果成品检测速度缓慢将会影响生产同时也不能提供准确的菌落总数因此科学家们不得不寻求更快的检测方法但是需氧平板计数技术因其具有可靠性而被人们普遍接受并在食品检测中得到广泛使用
二表面接触影印技术
这种检测方法又称为接触影印平板技术具体操作与平板计数技术相似但它没有用无菌纱布擦拭刷洗样品这一步首先将覆盖平板或复水微生物测试计数膜打开然后将生长培养基直接印到待测样品或待测区域上培养过程与菌落总数平板计数法相同这种检测方法操作简单出现错误的机会少包括污染其最大的限制是无法稀释所以只能用于测定受到轻微污染的表面接触平板可用于评价卫生程序的有效性平板上长出的微生物数量直接反映了样品受污染的程度
三指示剂与染料还原检测法
各种微生物都能分泌酶类这是一种正常的生长代谢功能这些酶类能诱发一些还原反应有些指示剂如染料可作为指示剂与染料还原检测法的依据指示剂颜色的改变程度与食品中微生物的数量成正比同时颜色的变化还能指示还原反应的速率因此可以将标准数量的指示剂完全还原所需要的时间作为测定样品中微生物总数的方法例如将染料浸渍过的薄膜滤纸直接覆盖在食品表面或设备的某一部件上根据滤纸颜色改变所需要的时间以测定待检样品微
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生物总数的方法便是这类方法的改进形式之一但是由于生物膜的原因并不是所有微生物都可以用这种方法检测而且这种方法的材料成本较高因此缺乏实用性
指示剂与染料还原检测法的主要限制是它不能定量表示食品受污染的程度但是与平板计数技术相比其操作简易能很快获得检测结果因此该方法已被人们接受成为评价食品卫生程序有效性的工具之一
四直接显微镜计数法
将已知体积的试样进行干燥并固定于显微镜载玻片上染色然后对一系列区域进行计数通常是50个这一过程称为直接显微镜计数由于大多数染色技术不能区分死细胞与活细胞因此这种方法只能测定样品中的微生物总数将复杂的数字照相机与显微镜联合使用通过计算机利用影象分析软件获取有关信息然后可根据影象的不同区分大小不同的细菌并对不同区域的微生物进行计数这种方式可减少人为错误虽然这种方法能提供有关微生物的形态与特殊染色知识方面的信息而且染色后的载玻片可作为将来的参考但是由于分析人员的疲劳会造成误差并且能够检测的微生物样品的数量很小因此这种方法的使用并不广泛
五最近似数MPN
最近似数法可估计样品中活菌的浓度将不同稀释度的样品加入含有相同液体培养基的试管中根据每一组中出现相同生长状况可通过浊度来判断的试管数查阅标准最近似数表
MPN表确定微生物的数量这种方法只能测定活细菌如果对培养物进行进一步检测还可鉴定微生物的类型
六微生物测试计数板
在一层薄膜上用脱水营养介质制成微生物测试计数Petrifilm 平板这种平板计数法是标准产气平板计数法SPC的备选方法具有选择性而且样品制备简单大肠菌群可采用紫红胆汁VRB倾注的平板来测定Bailey 和Cox 1987曾报道log
10
SPC与微生物测试计数板
Petrifilm 计数结果的相关系数为0.93因此Petrifilm 有可能成为SPC的替代方法近来人们研究了各种Petrifilm 对接触表面的研究如大肠杆菌属 E.coli大肠杆菌O157 H7和李斯特氏菌属的检测十分有用Edmiston 和Russell 1998
七细胞质量
在某些应用研究中测定细胞质量或重量可估计微生物数量但该法耗时较长与其它方法相比实用性不强因此在常规分析中很少使用具体操作步骤为首先将待测样品离心使细胞紧密聚集起来然后用倾析法去掉上清液或者用石棉或纤维素膜过滤液体样品并称量石棉或纤维素膜的重量
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八浊度
浊度法是一种粗略测定液体样品中微生物数量的方法这种方法实用性不强由于食品体系中粒子通常处于悬浊状态能产生一定的浊度从而掩盖了微生物生长所造成的浊度增加
九辐射计测定法
在这种技术中将样品接种到含
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C标记物质如葡萄糖的培养基中首先测定二氧化碳的产生量然后再根据二氧化碳产生量与微生物数量的关系确定微生物数量由于某些微生物不能代谢葡萄糖因此会产生含有
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C的谷氨酸和富马酸等中间产物这种检测方法仅限于需要在
8h内获得数据和/或检测人员减少的情况下使用
十电阻法计数
这种方法通过测定电阻以监控微生物的代谢不是生物量来确定样品中微生物的负荷量当交流电流通过特定介质时介质对电流所产生的总的电抗性为电阻介质中微生物的生长能引起电阻的改变其变化程度可利用1h内连续通过介质的小电流测定该方法提供了一种快速检测微生物总数的潜在手段最近的研究表明测定电阻的时间与细菌数量之间的相关系数为
0.96目前这种设备的造价是70,000美元具备5种或5种以上与食品有关的检测方法一次可处理128个样品每个样品的检测费用约为0.50美元电阻测定法可用于产气平板计数
APC中大肠菌群的计数如大肠杆菌E,coli嗜冷菌和沙门氏菌等也可用于估计食品的货架寿命进行无菌检测
十一内毒素的检测
测定鲎阿米巴样细胞一种变形细胞溶菌产物LAL的凝胶化程度可检测由革兰氏阴性菌包括大肠菌群和嗜冷菌产生的内毒素从马蹄形螃蟹中提取的变形细胞溶菌产物在存在微量内毒素的情况下能形成一种凝胶结构该凝胶具有热稳定性因此既可检测活菌又可检测死菌这种方法对追踪检测食品供应过程十分有用
LAL测定程序包括将样品加入含溶菌产物的试剂管中于37下培养1h后评价样品的凝胶化程度该方法没有任何初始安装费用检测一次的费用约2.00美元但必须测定一系列稀释样品以确定细菌的数量因此每个样品的测定费用约8,00美元
十二生物发光计数法
这是一种经过简化的生物化学方法操作十分简单利用ATP与荧光素—荧光素酶复合物的反应来测定是否存在三磷酸腺苷ATP该法可用于食品中微生物总数的测定生物发光反应需要ATP荧光素和萤火虫荧光素酶——一种能在萤火虫尾部发光的酶反应期间荧光素被
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氧化并发出萤光用荧光检测器测定荧光的强度该强度与样品中ATP含量成正比因为每种微生物细胞中ATP的含量是恒定的所以样品中ATP含量与样品中微生物的数量有关自动荧光检测器能在三分钟内测定食品中是否存在酵母霉菌或细菌细胞具有专用软件配置打印机自动取样器和计算机界面的荧光检测器其分析灵敏度可达1个微生物/200ml Anon
1987生物荧光检测设备的成本取决于设备的自动化程度一般在1,500~15,000美元之间每个样品的处理费用平均为2.50美元总检测时间约3分钟
由于该方法能迅速获得测定结果因此其使用日益广泛一般说来产品从微生物检测到销售中心再到零售商手中需要12天左右采用快速微生物检测法如生物荧光检测法可以使产品发送不超过24h用琼脂检测法进行表面污染监控测试需要2~3天但是采用生物发光检测技术只需30秒尽管ATP生物荧光检测计数法从80年代中期就开始使用但是直到90年代中期才广泛应用于食品加工业中主要原因是各项技术的进步使这种微生物快速检测法的应用得以实现各种新的具有高灵敏度的生化试剂与ATP分子接触时能发出荧光的生化试剂使微生物筛选的速度加快能在24h内检测食品中含量极低的微生物
由于这种方法检测速度快能减少食品再次受到污染的风险因而成为一种可靠的快速检测微生物污染的方法尽管人们认为琼脂平板技术比生物荧光检测成本低但是实际成本分析表明这种快速微生物检测法与传统方法相比节省约40% Le Coque 1996/1997
这种方法的主要缺点是残留清洗剂能抑制发光反应使测定系统不能正常显示响应因此许多商业生物荧光检测器中含有中和剂以消除去污剂和清洁剂的影响ATP生物荧光检测器不适用于粉状产品加工厂特别是存在乳粉或面粉时某些海产品中本身就具有能发出荧光的物质从而导致表面检测出现较多的假阳性结果酵母中ATP的含量是细菌的20倍左右结果使微生物的计数复杂化这种方法的主要优点是能检测组织渗出液中的ATP其它检测方法则不行可直接检测受污染的设备
目前进行的研究主要是寻求可以产生ATP的腺苷酸激酶以提高生物荧光反应的灵敏度使这种方法可以检测数量更少的微生物
十三触酶
触酶存在于肉类食品蔬菜牛奶和许多好气菌中它能将过氧化氢分解为氧气和水触酶的活性随着微生物数量的增加而增加因此测定触酶的活性可以估计食品中微生物的浓度触酶测定器利用盘式浮选原理定量测定食品中触酶的活力在几分钟内能检测出10,000个细菌/每毫升这种设备采用生物化学检测与计数法能作为在线检测工具用于检测原料和成品是否受到污染控制蔬菜的热烫程度和牛奶的质量也可用于检测牛是否患无临床症状的乳房炎触酶检测技术十分适用于流体食品的检测整套设备费用包括设备安装费约2,500美元每个样品检测费约0.30美元
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十四直接表面荧光滤膜计数技术DEFT
这是一种能迅速且直接测定样品中微生物总数的生物化学检测法最初英国科学家是为了检测牛奶样品而开发这种方法的但目前该方法已应用到其它食品检测中不过它不是食品工业中常用的检测方法这项检测技术需要使用膜过滤和表面荧光显微镜操作步骤如下首先将样品中的微生物吸附于聚碳酸盐薄膜的表面上然后用吖啶黄染色再用紫外波段的兰色光作为入射光使活细胞发出黄色荧光死细胞发出绿色荧光最后用表面荧光显微镜对具有荧光的细菌进行计数这项技术可用于检测乳制品肉类制品饮料水和污水将样品进行预培养再利用
DEFT计数能在24h内预测5和11下保存的巴氏杀菌乳的质量是否一致每个样品的检测时间约25分钟费用为1美元
直接抗体表面荧光滤膜技术Ab-DEFT可用于检测速食包装沙拉和其它新鲜蔬菜中的产单核细胞李氏杆菌也可用于检测碎牛肉苹果汁和乳制品中的大肠杆菌O157 H7除了能利用膜过滤将食品中的微生物收集并浓缩在膜表面外还可采用对过滤膜表面和表面荧光显微镜进行荧光抗体染色的方法将荧光抗体加到过滤膜表面和载玻片上然后在显微镜下观察采用这种方法定量检测产单核细胞李氏杆菌的结果与其它三种方法的检测结果一致Anon,1997
说明Ab-DEFT法可作为一种潜在的快速检测食品中李氏杆菌数量的定量方法但是由于荧光抗体能与食品中固有微生物发生非特异性反应因此在使用Ab-DEFT技术时有可能获得假阳性结果
十五生物传感器遥控检测技术
在写这篇文章时已完成了首次双相检测预计这种设备不久将投放市场用来检测大肠杆菌属和沙门氏菌属这种生物传感器遥控检测RIBS技术采用了激光光谱摄谱技术首先将激光束直接照射到肉胴体表面然后根据反射光的特征来判断食品中是否含有致病菌并指出肉胴体表面的微生物总数Anon,1998采用该设备能十分有效地从背景中识别目标微生物其检测灵敏度可达5CFU/cm
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RIBS能与牛肉加工生产线形成一个有效的整体虽然这种设备最初是为牛肉胴体加工而设计的但是它也能用于检测禽类食品海产品水果和蔬菜中的食源性病原菌
十六微型量热计法
生物化学反应能产生一定的热量例如污染样品中微生物的分解代谢就会产生热量该热量可利用一种敏感量热装置——微型量热计来测定这种生物物理技术能用于检测食品中微生物总数其原理是微生物的热图谱微生物生长期间的产热模式与其数量具有相关性只要建立一个标准参考热图谱就能判断待测样品受污染的程度许多研究人员采用这种方法定量检测肉乳糖浆和罐装食品中的微生物Anon,1987
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十七辐射与红外光谱法
这种生物物理技术的检测原理是产生一定的辐射强度所需的时间与样品中微生物的数量成反比这种方法能对某些无菌包装食品进行无损检测并在24h内获知食品中微生物的数量
十八疏水栅极膜过滤检测系统
这种培养方法用于食品中大肠杆菌的检测和计数ISO-GRID疏水栅极膜过滤系统
HGMF能检测和计数大肠杆菌该方法无需采用任何富集措施只要将样品进行膜过滤然后用复合培养基SD-39检测目的微生物即可具体检测过程包括对待测菌落的生物化学和血清学特征的鉴定能在48h内完成
第九节 诊断检查
一酶联免疫测定法
免疫抗原-抗体反应法是测定特异性致病菌及其产生毒素最常用的方法抗原是细胞或毒素所具有的一种特异性成分它既能引起免疫反应又能和特异性抗体发生相互作用抗体是能与抗原发生特异性结合的免疫球蛋白在免疫学测定研究中可采用单克隆抗体也可采用多克隆抗体单克隆抗体是与对象抗原决定簇具有较高亲和力的单一类型的抗体多克隆抗体是能与同种抗原发生不同特异性相互作用的一组抗体能识别并能与同一抗原中不同抗原决定簇发生特异性反应这种测定方法的优点是测定结果迅速灵敏度和特异性高检测成本低Phebus和
Fung 1994
酶联免疫测定法ELISAs在检测致病菌方面十分有效而且操作简便该检测体系的操作步骤如下首先将抗体吸附到固体载体上如微量滴定盘或塑料量油计dipstick的壁上然后将富集培养物加到固体载体上使抗体将样品中所有目的抗原结合到固体载体上实际中常使用一种夹心模式在该模式中先将第二个酶标抗体加入样品中然后加入一种能与第二个酶标抗体发生阳性颜色反应的反应底物如果样品中没有目的抗原酶标抗体就无法结合也就不会发生颜色反应
免疫涂渍技术是一种能高效测定样品中微生物病原菌的方法其一般测定步骤是首先将富集培养物涂渍在固体载体上如硝酸纤维纸然后将其浸入蛋白质溶液中如牛血清蛋白或重组干牛乳以掩盖固体载体中的剩余蛋白质结合区域再利用一种能与目的病原菌发生特异性反应的酶标抗体溶液使之与目的抗原结合后再将未结合的抗体洗去并加入酶反应底物如果存在酶标抗体其将与目的抗原结合从而指示样品呈阳性反应这种检测方法经修改后能与其它方法如HGMF系统联合使用
超顺磁性微球技术是最近研究开发的一种用于检测致病菌的方法首先用一种与目的抗原具有特异性反应的抗体溶液将这种微球覆盖起来然后选择性富集样品并将少量富集样品培养物约10ml转移至检测管中再将被抗体覆盖的小球加入到其中轻轻摇动一会儿后用磁性
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粒子浓缩器将小球从样品溶液中分离出来小球于缓冲液中活化后再将其涂布于选择性琼脂平板上观察是否有目的抗原生长如果原始样品中存在待测目的物那么就能在平板上得到确认
Phebus 和 Fung 1994这种玻璃小球也可用于检测食品中的大肠杆菌O157 H7
乳胶凝聚检测法能迅速测定大肠杆菌O157 H7而且对O157部分具有一定的特异性但对H7的确证则没有特异性具体测定方法如下首先将一种多克隆O157抗体覆盖在聚苯乙烯乳胶颗粒表面然后用玻片凝集法将可疑培养物转移到一张纸片上再加入抗体试剂如果样品中有O157抗体就会产生凝集反应
横流式免疫沉淀测定法是最近开发的一种大肠杆菌O157 H7筛选检测技术已被公职分析化学家协会AOAC批准该检测方法的操作步骤如下首先用富集肉汤将样品在36下培养20h然后在检测窗该检测窗置于一个含适当试剂能单独使用的检测装置中中加入
0.1ml富集肉汤培养物样品并使之沉淀下来当横向流动流经过试剂区时如果存在目的抗原就会与试剂发生反应形成抗原-抗体-色原复合物该复合物在室温下培养10分钟左右就会在检测窗上形成一条线从而表明可能存在大肠杆菌O157 H7如果没有出现线条则表明检测结果呈阴性当流体连续经过垂直检测区时所有样品都会与试剂发生反应并将出现一条线表明检测已经顺利完成检测结果呈阳性并不表明一定存在大肠杆菌O157 H7菌株必须对可疑样品进行进一步检测以确定是否存在致病菌这种检测方法操作简便能将测定系统纳入一个单独的检测装置中
二沙门氏菌1-2检测法
这种快速筛选检测沙门氏菌的方法已被AOAC批准AOAC 1990具体测定在一个含有非选择性流动介质和选择性富集肉汤的塑料装置一次性使用装置中进行如果发生活性沙门氏菌与鞭毛抗体之间的反应那么在流动介质中将形成一条固定的沉淀带表明检测结果呈阳性
用于测定的塑料装置由两个小室组成体积较小的小室中含有以丙酮为主的非选择性流动相体积较大的小室接种室中含有明亮的连四硫酸盐绿色丝氨酸肉汤这两个小室组成1-2
检测装置样品加入至接种室并培养约4h后当流动的沙门氏菌经过选择性流动介质时将与扩散到介质中的鞭毛抗体发应在1-2检测装置接种后8~14h内形成一条固定的沉淀带
三IDEXX粘合法IDEXX Bind
IDEXX粘合法检测沙门氏菌的主要依据是采用基因工程噬菌体首先将经过修饰的噬菌体吸附到沙门氏菌受体上然后将DNA分子插入到细菌的细胞中在培养期间经过修饰的
DNA分子将使沙门氏菌产生冰晶蛋白质在特定温度下这种冰晶蛋白质能促进冰晶的形成在该温度下呈阳性反应的样品将会结冰并变成橘黄色而呈阴性反应的样品则不会结冰
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四随机扩增多形DNA法
目前随机扩增多形DNA法RAPD已取得预期效果尤其在检测痕量单核细胞李氏杆菌感染方面尤为显著这种方法的优点是多形DNA引物成本低实验的辨别力高更为重要的是这种方法能检测极其痕量的单核细胞李氏杆菌这种方法的缺点是检测所需时间较长因而不宜用于工业诊断测试但作为一种研究工具则具有较强的实用性
五免疫磁性分离和流式细胞测量技术
这种检测方法能测定含量低于10个大肠杆菌O157 H7细胞/克的样品因此碎牛肉经过
6h富集培养便可用该方法检测首先用免疫磁性玻璃珠将细胞浓缩然后用流式细胞测量技术检测是否存在其它微生物对检测过程影响不大所以这种方法常作为一种研究工具很少用于食品工业中的诊断测试
六诊断鉴定试剂盒(Diagnostic Identification Kits)
这些试剂盒主要是为人体临床医学而开发的但也可用于鉴定各种微生物这些检测方法绝大多数是为鉴定单菌落而设计的不过单菌落通常需要培养1~3天才能得到
七CAMP检测法
该方法的实验步骤如下在血液琼脂平板上将怀疑是产单核细胞李氏杆菌的细菌分离物与另一种已知细菌进行相邻或相交叉的划线分离两条线交接处两种细菌代谢副产物将会发生扩散并导致剧烈的溶血反应某些病原菌如产单核细胞李氏杆菌的重要特征就是红细胞被溶解这可能与病原菌的毒性密切相关利用这种方法能测定产单核细胞李氏杆菌的毒性
八Fraser 富集肉汤—改性牛津琼脂
堪萨斯州立大学Anon,1991曾开发出一种能简单快速检测李氏杆菌的Fraser富集肉汤将这种富集肉汤和改性牛津琼脂作为检测李氏杆菌的流动富集相首先将李氏杆菌接种于
Fraser富集肉汤培养基中在30下培养24h进行富集然后吸取1ml富集肉汤培养物加入到含Fraser富集肉汤的U形管左侧
Fraser富集肉汤能选择性分离李氏杆菌并促进其生长同时还能抑制其它非运动性微生物的生长李氏杆菌从富集肉汤中移动出来并经过改性牛津琼脂作为纯培养物在Fraser肉汤U形管的另一支管中生长成为鉴定李氏杆菌所必需的第二种富集培养基如果存在李氏杆菌当其流经改性牛津琼脂时将会形成一条黑色的沉淀带以显示测定结果呈阳性如果浊度较大可以对样品进行DNA探针分析以确证是否存在李氏杆菌第二步富集过程一般需要12~24h
九晶体蓝检测法
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小肠结肠炎耶尔森氏菌的毒性与其对晶体蓝的截留量之间存在相关性从肉禽中分离得到的小肠结肠炎耶尔森氏菌菌株多数没有毒性因此晶体蓝检测法能迅速检测出具有毒性的菌株以便于及时将其处理掉
十甲基伞形酸葡萄糖苷检测法
大多数大肠杆菌和其它一些微生物如沙门氏菌所分泌的葡糖苷酶能分解甲基伞形酸葡萄糖苷MUG MUG分解产物在特定波长紫外光源的照射下具有荧光特征从而能在管式介质或盘式介质中对这些微生物进行快速检测和计数
十一大肠杆菌的测定
最近对能快速鉴定微生物的各项技术进行了综合评价发现有很多技术没有足够长的追踪记录以证明其有效性或以此获得AOAC的批准虽然有些技术可以实现这一点但是它们绝大多数需要对微生物培养24~48h同时还需要采用其它检测方法以确证大肠杆菌的存在许多商用大肠杆菌检测法采用膜过滤技术还有些则需要将样品/试剂混合物培养24~48h以确定样品是否受到大肠杆菌的污染
最近开发了一种新的大肠杆菌检测法称为大肠杆菌测定仪Test-EC Kount Assayer这种方法能测定流动介质中大肠杆菌的浓度而且检测速度快成本低大肠杆菌测定仪主要利用一种化学试剂混合物进行检测该混合物中含有一种能被大肠杆菌所特有的-葡萄糖苷酶裂解的指示剂同时这种指示剂还能根据水性样品中大肠杆菌的浓度显示相应的比色信号亮蓝这种测定技术快速而简便能在2~10h内定量测定流动相中大肠杆菌活菌的浓度
测定大肠杆菌的操作程序如下将待测样品注入一过渡杯anapping cup中利用过渡杯底部的小洞将真空封口安瓿瓶的密封端迅速折断并将样品导入检测安瓿瓶中待液体样品自动将安瓿瓶装满后再置于35下培养并监测因指示剂分子MUG发生酶促裂解反应而产生的兰色荧光产生明亮的兰色荧光其强度达到在长波紫外光源下能用肉眼或仪器观测的程度所需的时间与样品中大肠杆菌总数个/mL成正比根据待测样品出现阳性结果所需的时间及其相应的大肠杆菌浓度可获得以下比较表
大肠杆菌浓度CFU/ml 检测时间h
9.9 10
6
2
100 10
将在12h内培养结果呈阴性的样品进一步培养以确定经过24h培养后是否存在目的微生物虽然目前还不知道这种检测方法的追踪记录但是毫无疑问这种检测方法允许人们在较远的现场取样然后再到实验室中进行分析该技术的主要局限性在于并不是所有的大肠杆菌都能与
MUG反应
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十二显微鉴定Micro ID和微型菌种鉴定系统Minitek
显微鉴定是一种独立的鉴定装置它具有一只浸透试剂的纸盘能在约4h内测定不同的肠杆菌科细菌而且测定结果也比较可靠微型菌种鉴定系统是另一种测定肠杆菌科细菌的微型装置也能使用需要进行24h培养的浸透试剂的纸盘这种方法更精确而且用途广泛其中分析制品有限公司API的纸带产品常用于这类鉴定装置中
十三DNA杂交和比色测定
这种测定方法将DNA杂交技术非辐射活性标记技术和比色测定技术联合起来使用利用合适的特异性DNA 探针以及针对样品中某微生物的富集和制备程序能将这种基本测定方法应用于各种微生物的检测中当肉汤富集培养物培养两天后再用2.5~3h就能完成整个测定过程
该技术的应用原理是比色测定法用合成低聚核苷酸DNA作探针检测目的微生物中的核糖体RNA rRNA由于rRNA作为细菌核糖体的一个有机组成部分在细菌中以多种拷贝形式存在1000~10000个/个细胞因此增加了该项检测技术的灵敏度每个细胞中核糖体的数量取决于细菌培养物的生长情况
十四聚合酶链式反应
聚合酶链式反应PCR是检测食品中微量活体病原菌的一种方法该方法利用DNA杂交技术和一系列热循环扩增含量很低的DNA分子少达一个并使其增至检测水平约10
6
个测定PCR产物的方法较多如凝胶电泳法比色测定法以及化学发光测定法但是该方法需要专用设备而且检测程序过于复杂因此其在食品分析中的应用受到一定的限制
Phebus和Fung 1994
十五快速方法的选择
不同实验室对微生物检测和设备的需求各不相同Phebus和Fung 1994总结了选择设备和检测方法时需要考虑的各种因素这两位科学家建议实验室一定要充分评价其对设备的需求确定人员所具备的知识水平所需设备的类型以及待测对象如果需要对大量样品进行连续检测那么必须考虑检测速度成本费用和劳动力消耗等因素以证明需要投资购买自动化程度较高的设备
Phebus和Fung 1994指出需要投入大量人力和物力以实现病原菌的快速或即时检测目前虽然微生物快速检测技术还不能用于食品工业中但是这些方法很可能会纳入有关食品企业的最新标准中以及用于快速检测食品加工厂卫生状况的过程中除非具有更先进的设备和技术否则不可能实现绝对不存在病原菌的状况即使技术水平取得较大的提高也不能保证一定会提供绝对无菌的环境必需采用各种方案互相补充才能减少致病性微生物的危害
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第十节 总结
只有深刻了解微生物在食品腐败和食源性疾病中的作用才会采取有效的食品卫生措施微生物不但能使食品外观和风味劣化引起食品腐败而且一旦人类摄入含有一定量致病菌或毒素的食品就会发生程度不同的食源性疾病微生物学是研究生命微观形态的科学控制机械设备加工车间和食品的微生物总数是食品卫生程序的一部分
微生物的生长模式类似于钟形曲线微生物以对数速率进行生长繁殖和死亡有许多因素影响微生物生长动力学其中影响最大的外在因素有温度氧气量和相对湿度等影响最大的内在因素有水分活度pH值氧化还原电位限制性营养因子以及是否存在抑菌剂等
微生物降解过程中所发生的化学变化主要是微生物产生的酶的作用结果这些酶类可将蛋白质脂类碳水化合物和其它复杂的分子降解成比较简单的化合物许多微生物如金黄色葡萄球菌沙门氏菌和弯曲菌种类产气梭菌属肉毒梭菌产单核细胞李氏杆菌小肠结肠炎耶尔森氏菌等和真菌毒素能导致人类患食源性疾病
杀死微生物最常用的方法是热处理添加化学试剂和辐射处理抑制微生物生长最常用的方法是冷冻脱水干燥和发酵利用本章所讨论的各种检测方法和诊断手段能测定微生物总数并鉴定其种类据此可评价食品卫生程序的有效性
思考题
1 什么是微生物
2 什么是病毒
3 温度是怎样影响微生物生长曲线滞后期的
4 什么是嗜冷菌
5 什么是水分活度
6 什么是生物膜
7 什么是世代间隔
8 什么是食源性疾病
9 什么是心理性食物疾病
10哪些微生物可能会引起症状与感冒类似的疾病
11什么是真菌毒素
12什么是交叉污染
13什么是热致死时间
14什么是D值
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第三章 食品污染源
食品为微生物提供了一个理想的营养源而且食品的pH值一般都在微生物生长所需pH范围内食品在收获生产流通和加工过程中受到来自土壤空气和水生微生物的污染肉禽肠道内存在大量微生物在屠宰过程中很容易污染胴体表面一些看似健康的动物其肝肾淋
巴结和脾中都可能隐藏着许多微生物这些微生物和那些屠宰过程中污染的微生物能通过循环系统转移到骨骼肌中在食品流通渠道中胴体和分割块需要进一步加工成便于零售的分割块食品这一过程中分割块表面的微生物总数将增高这些微生物以及那些来自其它食品的微生物的命运取决于几个重要的环境因素如生物体在较低温度下利用新鲜食品作为基质的能力此外含氧条件和高湿度将使那些在这些条件下能迅速生长的微生物得以繁殖
冷冻是减少污染影响的重要方法之一广泛应用于食品加工和流通领域虽然能利用低温控制微生物的繁殖有效预防食源性疾病的爆发但是由于不正确的冷藏技术仍有可能发生食品污染事件只要温度稍微高于微生物生长的最低温度微生物的生长率就会急剧增加一般情况下食品在空气中缓慢冷却其冷却速率随容器体积的增加而减小因此有效冷却大量食品较为困难许多食源性疾病的爆发都是由贮存在容器中缓慢冷却的大块肉或肉汤引起的食品能传播某些微生物由污染食品引起的食源性疾病通常分为感染性和中毒性二种食品受微生物污染引起的食源性疾病有两种途径
1感染性微生物沙门氏菌志贺氏杆菌以及某些肠道致病菌如大肠杆菌等的污染和繁殖
2微生物在繁殖形成孢子或细胞溶解时释放出毒素如大肠杆菌毒素霉菌毒素等
第一节 污染的传播
食源性疾病的传播需要一定的条件虽然管理机构认为如果某种食品中存在极少数病原体那么这种食品便存在潜在危害但是这种情况一般不会引起疾病Bryan (1979) 曾利用污染链和因果关系网这两个模型阐述导致食源性疾病各因素之间的关系
一污染链
污染链由一系列客观存在的相关事件或因素组成在污染之前它们彼此间就存在一定的联系这些联系为起因来源传播方式和寄生四个环节污染链中必须包括污染过程中的各项基本环节图3-1导致细菌性食源性疾病传播的各环节如下
1食品生产加工和制备环境
2食品原料的来源和贮存
3微生物从污染源传播到食品
4被污染的食品或寄主促进微生物繁殖
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微生物的生存和繁殖需要一定的条件如营养水分pH值氧化还原电位不存在竞争性微生物和抑制剂等受污染食品必须在一定的温度范围内保存足够长的时间使微生物繁殖到一定程度后才能导致食用者被感染和中毒
污染链强调了导致食源性疾病的各种因素首先必须存在导致疾病的起因其次在食源性疾病产生之前图3-1所示的其它各项因素也是必不可少的
图3-1 污染链
二因果关系网
经Bryan (1979) 修改的因果关系网是一张复杂的流程图它指出了影响食源性疾病传播的各种因素这张因果关系网试图综合所有因素及其复杂的相互关系但是一般说来这种图式网对疾病传播过程的描述过于简单并不能说明问题因为综合所有能影响食品卫生的致病性微生物的知识需要大量复杂的图表
第二节 食品的污染
食品本身是最可能存在的污染源之一没有按卫生方法处理的废弃物也是促进微生物生长的污染源图3-2说明了来自于人体的潜在污染
食品加工人员来自于呼吸道的污染
咳嗽/打喷嚏
来自于皮肤和头发的污染发炎伤口疖头皮屑通过手和排泄物传播的肠道污染食品生产食品消费食源性疾病
图3-2 人类对食品的潜在污染
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一乳制品
虽然乳牛的乳房和挤奶设备有可能导致污染但是利用根据提高乳制品生产卫生和消除乳牛疾病之需而专门设计的符合环境卫生要求的设备使人们能生产更多有益于人类健康的乳制品虽然在加工中利用巴氏杀菌工艺进一步减少了乳制品中致病性微生物但是乳制品很容易受到没有经过巴氏杀菌物品的交叉污染由于不是所有乳制品都经过巴氏杀菌因此乳制品工业中存在的病源体特别是单核细胞李斯特杆菌日益增加有关乳制品污染的问题将在本书第四章中详细讨论
二红肉制品
对健康且充满活力的动物而言其肌肉组织几乎没有微生物肉的污染来源于动物的外表面如毛发皮肤胃肠道和呼吸道动物的淋巴细胞和体内抗体能有效控制动物体内的微生物感染但是在屠宰过程中当血液流出动物体内时其内部防御机制也随之破坏
最初为预防受污染的屠宰刀在放血时将微生物带到动物血循环系统中而对动物进行了预防微生物的肌肉注射因为血循环系统能将微生物迅速传遍全身在屠宰切割加工贮存和肉的流通过程中肉表面极易发生微生物污染此外酮体与皮脚粪便污物和因剌穿消化器官而流出的内脏接触也会导致污染
三家禽产品
在生产过程中家禽极易被沙门氏菌和弯曲菌属微生物污染特别是在除去羽毛和内脏过程中微生物能污染整个酮体加工过程中工人的手手套和其它工具也有可能导致沙门氏菌的传播
四海产食品
海产食品是微生物生长的最佳培养基而且其在收获加工运输和销售过程中极易受微生物污染海产食品是细菌生长所需的蛋白质氨基酸维生素B和各种矿物质元素的良好营养源海产食品从收获到消费过程中需要多种处理它们往往在冷冻前就已贮存了很长时间因而极易发生腐败性微生物和有碍健康细菌的繁殖和污染
五配料
配料尤其是调味料可能是有害微生物或潜在有害微生物和毒素的传播工具这种污染因素的数量和类型随收获地点和方法食品配料的类型加工技术和处理方法而不同食品生产管理人员应该了解生产过程中使用的每种配料以及与之有关的危害
第三节 其它污染源
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一设备
生产过程中以及停产期间都有可能发生设备污染即使设备的设计符合卫生要求它也会聚集微生物和其它来自于空气加工人员以及生产过程中所用原料的污染物改进卫生设计和实施更有效的卫生程序能减少设备对产品的污染
二雇员
在所有导致食品受微生物污染的各种因素中雇员是最大的污染源如果雇员不遵守卫生操作规程就会将其在工作和所在环境中接触到的腐败微生物和病原菌传播到食品上雇员的手头发鼻子和嘴部都隐藏着微生物它们有可能在生产包装制备和服务等过程中通过接触呼吸咳嗽打喷嚏等方式传播到食品上由于人体温暖微生物将繁殖得很快特别是在不注意卫生操作的环境中
三空气和水
水既是清洁卫生过程中的介质又是各种加工食品中的成分之一同时水也是一种食品污染源如果水源污染严重就必须另寻其它水源或者对来自污染水源的水采用化学如紫外线装置或其它方法进行处理
微生物污染也可能来自于食品加工包装贮存和制备区域内的空气中这种污染可能是食品加工厂周围空气不清洁而造成的也可能是不适当的卫生操作引起的减少空气污染的最有效方法是实施卫生操作过滤进入加工和制备车间的空气采用适当的包装技术和材料隔绝空气
四污水
未经处理的污水中可能含有人及环境中其它物质释放的病原体例如由微生物引起的伤寒副伤寒痢疾和传染性肝炎如果排水体系不完善污水有可能会污染食品和设备
如果将未经处理的污水排放到饮用输水管线井河湖和海湾中就会污染其中的水和生物有机体如海产食品为了防止这类污染必须将化粪池与井河及其它水源分开同时还不能用未经处理的污水浇灌果园和蔬菜地本书第十章将详细讨论这方面的问题
五昆虫和啮齿动物
苍蝇和蟑螂经常在居住区域饮食场所食品加工区以及厕所垃圾堆和其它污物堆放场所出现这些害虫通过其排泄物嘴脚和身体其它部分将污染区域的微生物传播到食品上或者在其用食时将污物流到干净的食品上为了防止这些害虫污染食品必须尽可能将其彻底消灭同时必须采取保护措施防止其进入食品生产制备和服务区域
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老鼠通过脚毛和肠道传播污物苍蝇和蟑螂将垃圾堆和下水道中的污秽传播到食品上或食品加工和服务区域有关控制啮齿动物昆虫及其它害虫的讨论见本书第十一章
第四节 防止污染
一环境
加工人员的双手应尽量避免接触食品和已煮熟的食品如果必须接触食品加工人员必须事先彻底清洗其双手在食品生产制备和服务过程中戴上塑胶手套可减少手与食品直接接触的机会加工/或制备食品无论是在贮存前或是在食品装箱前都必须用密封性能很好的洁净包装材料包好包装材料不能吸附灰尘棉绒或其它碎片对不能这样包装的食品应将其放在一个密封没有灰尘温度适宜的柜内标准包装或容器中的食品如牛奶果汁应直接灌装到包装或容器中快餐店中待售食品必须根据其温度要求置于蒸汽保温台或冰盘上同时应该在食品上盖只透明罩以保护食品免受来自服务和加工区域的污染包括周围的空气以及喷嚏咳嗽及其它来自雇员或消费者的污染任何接触过不净表面的食品都应该彻底清洗干净或丢弃生产包装制备和服务过程中所有设备和器具在使用后都必须进行清洁和消毒处理应该对食品经营业的雇员进行培训教导他们在处理盘子和食用餐具时双手不能接触将与食品或顾客嘴接触的任何表面
二贮存
贮存设施应具有足够的空间以便于采取适当控制措施防止灰尘昆虫啮齿动物和其它外界物质贮存布局必须合理有利于贮存循环减少污染和便于清洁而且整齐美观此外贮存区域的地板必须打扫或擦洗干净搁板和搁物架也必须用适当清洗剂和消毒剂进行清洗和消毒本书第七章和第八章将分别讨论有关清洗剂和消毒剂的种种问题食品贮存区域不允许堆放垃圾和废弃物
三废弃物和垃圾
食品加工中将产生大量废物如用过的包装材料容器和废弃物为减少污染应该将垃圾置于适当容器中运出食品加工区域较好的处理方法某些管理机构要求是将盛放垃圾的容器与盛放废弃物的容器分开应该在食品加工区域配置干净的消毒容器以便收集食品废弃物和包装材料这些容器必须是无缝的而且还应该配备一个密闭性能很好的盖子只有在收集废弃物时或消毒容器是空的情况下才能打开盖子一般情况下该容器内衬了一层塑料费用不高但增加了一层保护所有容器每天都必须进行常规清洗和消毒在食品生产和制备区域容器只能盛放该区域中产生的垃圾或废弃物
四有毒物质
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有害和有毒的化学制品不能贮存在靠近食品的地方事实上只有清洁剂能和食品贮存于同一地点但清洁剂必须贴有十分醒目的标签用于食品处理生产和制备过程中的清洁剂原料器皿和设备必须经管理机构或其它机构认可
第五节 总结
食品中富含微生物繁殖所需的营养成分因而极易被污染主要污染源是水空气灰尘设备污水昆虫啮齿动物和加工人员
原材料的污染可能来自于土壤污水活的动物以及动物的外表面和内部器官动物食品的其它污染还可能来自于有病的动物尽管卫生管理方面的发展几乎能消除这种污染源食品中偶然混入的化学物质有可能导致化学污染食品配料也有可能导致微生物或化学污染通过有效管理和卫生操作贮存期间食品的保护适当处理垃圾和废弃物防止食品与有毒物质接触等措施能减少食品污染
思考题
1,什么是污染链
2,食品的主要污染源有哪些
3,如果将大块肉或肉汤盛放在容器中缓慢冷却哪种微生物最可能引起食源性疾病
4,受交叉污染但没有经过巴氏杀菌的乳制品中可能会存在哪些病原菌
5,减少食品加工设备污染的最佳途径是什么
6,污水是怎样污染
参考文献
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推荐阅读文献
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