低温对微生物的影响研究

1.食品中常见的低温微生物

任何微生物具有正常的生长繁殖温度范围，温度越低，微生物的活动能力越弱。当温度降低到微生物的最低生长温度时，微生物停止生长。许多嗜温菌和嗜冷菌的最低生长温度低于0℃。通常低于7℃下生长的细菌大多数是革兰氏阴性菌，但也有少数革兰氏阳性菌。

革兰氏阴性菌主要包括：不动细菌属（Acinebacter）、气单胞菌属（Aeromonas）、产碱杆菌属（Alcaligenes）、交替单胞菌属（Alteromonas）、西地西菌属（Cedecea）、色杆菌属（Chromobacterium）、柠檬酸细菌属（Citrobacter）、肠杆菌属（Enterobacter）、欧氏杆菌属（Erwinia）、埃希氏杆菌属（Escherichia）、黄杆菌属（Flavobacterium）、盐杆菌属（Halobacterium）、哈夫尼菌属（Hafnia）、克雷伯氏杆菌属（Klebsiella）、摩氏杆菌属（Morganella）、发光杆菌属（Photobacterium）、泛菌属（Pantoea）、变形杆菌属（Proteus）、普罗威登斯菌属（Providencia）、假单胞菌属（Pseudomonas）、嗜冷杆菌属（Psychrobacter）、沙门氏菌属（Salmonella）、沙雷氏菌属（Serratia）、希瓦氏菌属（Shewanella）、弧菌属（Vibrio）和耶尔森氏菌属（Yersiniavan）等。

革兰氏阳性菌主要包括：芽孢杆菌属（Bacillus）、短杆菌属（Brevibacterium）、环丝菌属（Brochothrix）、肉食杆菌属（Carnobacterium）、梭状芽孢杆菌属（Clostridium）、棒状杆菌属（Corynebacterium）、异常球菌属（Deinococcus）、肠球菌属（Enterococcus）、库特氏菌属（Kurthia）、乳酸杆菌属（Lactobacillus）、链球菌属（Streptococcus）、明串珠菌属（Leuconostoc）、李斯特菌属（Listeria）、微球菌属（Micrococcus）、片球菌属（Pediococcus）、丙酸杆菌属（Propionibacterium）和漫游球菌属（Vagococcus）等。

研究报道，在食品中微生物生长的最低温度为-34℃，如红色酵母。酵母菌和霉菌比细菌更易于在0℃以下生长，这与酵母菌和霉菌能在低aw下生长的情况一致。表6-1列举了一些在7℃下污染食品微生物的最低生长温度。

表6-1　在7℃下的一些污染食品微生物的最低生长温度

2.低温和微生物的关系

当温度降低到微生物的最低生长温度时，微生物停止生长甚至死亡。其原因是温度下降后，导致微生物细胞内酶的活性也随之下降，引起新陈代谢中各种生化反应速率减慢，因而微生物的生长繁殖速度也随之减慢。

在正常情况下，微生物细胞内各种生化反应是相互协调一致的。但当温度下降时，生化反应按照各自的温度系数（Q10）减慢，从而破坏了微生物细胞内的新陈代谢。同时，当温度下降时，微生物细胞内原生质的黏度增加、胶状物质的吸水性降低、蛋白质的分散度改变且发生不可逆的凝固，因此低温能对微生物细胞造成严重的损害。当食品被冻结时，微生物细胞内形成的冰晶体引起原生质或胶状物质脱水，并且对微生物细胞造成机械性的破坏，而细胞内胶状物质浓度的增加可以促进蛋白质的变性。

食品冷藏的温度能减缓大部分微生物的生长繁殖，因此可以延长食品的贮藏期，而食品的冻结温度可抑制所有微生物的生长繁殖。

3.影响微生物低温致死的因素

（1）温度。

在冰点或冰点以上时，部分能适应低温环境条件的嗜冷菌会逐渐生长繁殖，最后也会导致食品腐败变质，而对低温不适应的微生物则逐渐死亡，这是冷藏的食品贮藏期较短的原因。表6-2列举了牡蛎在贮藏期过程中细菌数变化的情况。(www.xing528.com)

表6-2　牡蛎在贮藏过程中的细菌数

冻结温度对微生物的损伤较大，尤其是-5～-2℃的温度，但当温度降低至-25～-20℃时，微生物的死亡速率反而变得缓慢，这是因为微生物细胞内所有酶的生化反应几乎完全停止，并且还延缓了细胞内胶状物质的变性。表6-3列举了荧光假单胞菌在不同温度下冻结贮藏期中的死亡率。

表6-3　荧光假单胞菌在冻结贮藏期中死亡率

（2）降温速度。

食品在冻结前，降温越快，微生物的死亡率也越大。这是因为在迅速降温过程中，微生物细胞内新陈代谢所需要的各种生化反应的协调一致性被迅速破坏。而食品在冻结时会出现两种情况，缓冻时导致微生物大量死亡，速冻时则相反。这是因为缓冻时形成数量少且颗粒大的冰晶体，对细胞产生机械性的破坏作用，同时还能促进蛋白质的变性，而速冻时由于在-5～-2℃的温度范围内停留时间较短，并且温度迅速降低至-18℃以下，能及时终止微生物细胞内酶的生化反应和延缓胶状物质的变性，因此微生物的死亡率较低。一般来说，食品在速冻过程中，微生物的死亡率仅为原菌数的50%左右。

（3）结合水分和过冷状态。

若微生物细胞中含有大量的结合水分，在急速冷冻时，水分能迅速转化成过冷状态，成为固态玻璃质体而不形成冰晶体，有利于保持细胞内胶状物质的稳定性，不会引起微生物的死亡。例如细菌的芽孢和霉菌的孢子中水分含量较低，但结合水分含量较高，因此在速冻过程中不易死亡。

（4）介质。

对于高水分和低pH食品，低温会加速其中微生物的死亡，若食品中存在盐、糖、蛋白质、胶体和脂肪等，这些物质具有保护微生物的作用。

（5）贮藏期。

低温贮藏时，微生物的数量一般随着贮藏期的延长而有所减少，但贮藏温度越低，减少的量越少，有时甚至没有减少。表6-4列举了在不同温度和贮藏期的冻鱼中的细菌数。在贮藏初期，微生物减少的数量最大，其后死亡率逐渐下降。一般来说，贮藏1年后微生物的死亡数是原菌数的60%～90%。

表6-4　不同温度和贮藏期的冻鱼中细菌含量