第I部 食品安全
第2章
微生物与腐败的机制
引起食物中毒的对手,是肉眼看不见的。尽管如此,它们在什么条件下增殖、增殖得有多快、怕什么,都是已知的。本章将学习这些对手的真面目、菌增殖的条件与危险温度带,以及腐败与熟成的区别。
本章学习内容
- 能够从“在食品中是否增殖”“用什么能杀死”两个方面,说明细菌、病毒和寄生虫的区别
- 能够列举菌增殖的六个条件和危险温度带,并说明不能放在室温下的理由
- 能够说明冷藏、冷冻和加热各自能做到什么、做不到什么
- 能够说明腐败与熟成的区别,以及“只要菌不进去”这句话的含义和局限
- 能够说明水分活度与 pH、芽孢与毒素、自溶与脂质氧化(1级)
2.1 认识对手 ― 细菌、病毒、寄生虫
引起食物中毒的对手,大致分为三类。它们的增殖方式不同,用什么能杀死它们也不同。如果把对手搞错,就会一直采取费了功夫却不起作用的措施。
细菌 ― 在食品中增殖
细菌是由一个细胞构成的极小的生物。只要营养、水分和温度条件具备,它就会在食品中由1个变2个、2个变4个,成倍地增加。有些细菌会在食品中产生毒素。毒素是指菌产生的毒物。即使菌经加热死亡,毒素有时也会留下来。
病毒 ― 在食品中不增殖
病毒是只有细菌几十分之一大小的微小颗粒。它只能在人或动物的活细胞中增殖。所以,在食品上不管过多长时间,它都不会增加。但相应地,它只要极少的量就能传染给人。在寿司店成为问题的是诺如病毒。它耐冷藏、耐冷冻、耐酸,酒精对它也不太有效。真正有效的,是加热和次氯酸钠(第3章、第4章)。
寄生虫 ― 不增殖,但冷冻和加热能杀死
寄生虫是生活在其他生物体内的小动物。寄生虫在食品中也不增殖。代表是异尖线虫,它的幼虫长2~3cm,像一根白色的线。冷冻和加热能杀死它,但醋、盐、山葵和酱油都杀不死它。
下面用表格归纳三种对手的区别。请这样记:细菌会增殖,但冷冻杀不死;病毒不增殖,但冷冻也杀不死;寄生虫不增殖,冷冻能杀死。
| 对手 | 在食品中 | 寿司店中的例子 | 冷冻的话 | 加热的话 | 用醋、盐、山葵的话 |
|---|---|---|---|---|---|
| 细菌 | 增殖 | 副溶血性弧菌、金黄色葡萄球菌 | 不再增殖,但多数能存活 | 中心75℃加热1分钟以上,多数死亡。毒素和芽孢有时会残留 | 不易增殖,但不会死 |
| 病毒 | 不增殖 | 诺如病毒 | 能存活 | 中心85~90℃加热90秒以上被破坏 | 不能指望有效 |
| 寄生虫 | 不增殖 | 异尖线虫 | −20℃下24小时以上死亡 | 70℃以上,或60℃加热1分钟死亡 | 不会死 |
感染型与毒素型、库道虫、霉菌与酵母
细菌引起的食物中毒分为两种类型。感染型是吃下活的菌,菌在肠道里增殖而引起的。副溶血性弧菌、沙门氏菌、肠出血性大肠杆菌等属于这一类。毒素型是吃下在食品中产生的毒素而引起的。金黄色葡萄球菌、肉毒梭菌、蜡样芽孢杆菌等属于这一类。细菌的增殖方式叫做二分裂,1个分成2个。
寄生虫除了异尖线虫,还有寄生在牙鲆身上的库道虫。异尖线虫用肉眼能看见,库道虫却看不见。库道虫在−20℃下冷冻4小时以上,或在中心75℃下加热5分钟以上,就会死亡。
第四种对手,是霉菌和酵母。两者都属于真菌。霉菌会伸出丝状的菌丝,酵母则像发芽一样增殖。它们在比细菌更干燥的地方也能增殖,对酸也比较耐受。在寿司店,它们会长在干货、甜醋和木制工具上。冷冻后它们就不再增殖,加热就能杀死。但是,有些霉菌会产生加热也破坏不了的霉菌毒素。所以,长了霉的食材不能用。
2.2 菌增殖的六个条件与危险温度带
细菌能否增殖,与六个条件有关。它们是营养、水分、温度、时间、酸的强度和氧气。酸的强度用pH表示。pH 是表示酸性或碱性程度的数字,7是中性,数字越小越酸。pH 越低,菌就越难增殖。
寿司店的卫生步骤,每一项都是为了切断这六个条件中的某一个。鱼肉营养和水分都很充足,对菌来说是一顿美餐。营养和水分无法拿走。所以职人能握在手里的缰绳,是温度和时间,再加上醋的酸。
危险温度带 ― 夏天厨房里的便当
引起食物中毒的菌,多数在接近人体体温的35~37℃左右增殖得最快。菌活跃增殖的温度范围,叫做危险温度带。在日本的卫生指导中,它是10~60℃。海外的许多标准是5~60℃,美国 FDA 的标准是5~57℃。夏天的厨房里从早上就放着的便当,到了中午有时已经变质。这是因为在这半天里,它一直处在这个温度带中。
日本以10℃为界,海外以5℃为界 ― 嗜温菌与耐冷菌
食物中毒菌多数是嗜温菌。这是指在20~45℃增殖、最擅长在35~37℃左右增殖的菌。日本以10℃为界,是因为日本《食品卫生法》中冷藏的保存标准大多是10℃以下。生食用鱼贝类的标准也是10℃以下。副溶血性弧菌在10℃以下增殖也会大大减慢,在4℃以下几乎停止(第3章)。
然而,也有像李斯特菌这样在0~5℃也能缓慢增殖的菌。在10℃以下也能增殖的菌,叫做耐冷菌。海外的许多地方以更低的5℃为界,原因就在这里(第5章)。
氧气 ― 真空包装的陷阱
细菌按对氧气的喜好,分为三种类型。没有氧气就不能增殖的需氧菌,例如使冷藏的鱼腐败的主角假单胞菌属。有氧气就不能增殖的专性厌氧菌,是肉毒梭菌和产气荚膜梭菌。有没有氧气都能增殖的兼性厌氧菌,包括副溶血性弧菌等许多食物中毒菌。真空包装能抑制喜欢氧气的腐败菌,延长保存期。但与此同时,它也为讨厌氧气的菌创造了有利的环境。
2.3 成倍增加 ― 时间的可怕
细菌分裂1次、数量翻倍所需的时间,叫做代时(倍增时间),也叫世代时间。条件好的话,副溶血性弧菌约10分钟、大肠杆菌和沙门氏菌约20分钟、金黄色葡萄球菌约30分钟就会翻倍。
20分钟翻倍的菌,1小时变成8倍,3小时变成512倍,6小时变成约26万倍。如果是10分钟翻倍的副溶血性弧菌,3小时约26万倍,4小时约1,680万倍。这就像把纸对折一次,厚度就翻一倍一样。时间起作用的方式不是“加法”,而是“乘法”。
| 经过的时间 | 20分钟翻倍(大肠杆菌、沙门氏菌) | 30分钟翻倍(金黄色葡萄球菌) | 10分钟翻倍(副溶血性弧菌) |
|---|---|---|---|
| 1小时 | 8倍 | 4倍 | 64倍 |
| 2小时 | 64倍 | 16倍 | 4,096倍 |
| 3小时 | 512倍 | 64倍 | 262,144倍 |
| 4小时 | 4,096倍 | 256倍 | 约1,680万倍 |
时间会累积
还有一点很重要:时间会累积。放回冰箱后,菌就不容易增殖了。但是,在外面放着的这段时间里增加的菌,不会减少。假设早上备料时拿出来30分钟,中午高峰时1小时,傍晚又拿出来30分钟。合计就是在危险温度带待了2小时。许多国家的指南规定:“在危险温度带的时间合计超过4小时,就要扔掉。”这也是基于把时间加在一起计算的思路。
迟缓期与发病所需的菌数
表中的数字是条件好的时候计算出来的。实际上,转移到新环境的细菌不会马上分裂。先有一个做准备的迟缓期,接着进入成倍增加的对数期,最后迎来停止增加的稳定期。表示这三个阶段的,就是图2-2的曲线。
温度越低,或者菌因冷藏而越虚弱,迟缓期就越长。这正是“在食品温度上升之前放回冰箱”这种少量分批取用的意义所在。食品温度不上升,菌就很难走出迟缓期。
副溶血性弧菌导致发病的菌数,一般认为在10万~100万个以上。假设把表面有100个菌的鱼,在夏天的操作台上放3小时。如果10分钟翻倍,按计算会变成几千万个,轻易超过发病的参考值。应该具备的感觉是:“放在室温下的时间,已经变成了成倍增加的数量。”
2.4 水分活度与 pH ― 盐、糖、醋能抑制菌的理由
水分活度 ― 细菌能利用的水
与盐或糖结合在一起的水,细菌无法利用。细菌能够利用的自由水所占的比例,叫做水分活度。符号是 Aw,以纯水为1.00。生鱼的水分活度约为0.99,几乎和纯水一样。
多数食物中毒菌,在水分活度低于0.90~0.91时就无法增殖。但金黄色葡萄球菌在0.86左右仍能增殖,所以对咸味重的食品也不能掉以轻心。霉菌在0.80左右仍能增殖。盐和糖能保护食品,并不是因为它们能杀菌。而是因为它们把水吸引到自己周围,减少了菌能利用的水。用盐腌鱼时,水分被逼出的同时,留下的水也和盐结合,水分活度就降低了(第13章)。
pH ― 每种菌的极限各不相同
pH 和温度一样,对菌的增殖影响很大。多数食物中毒菌在 pH 6.5~7.5时增殖最快,pH 越低越难增殖。但是,在哪个 pH 停止增殖,因菌而异。肉毒梭菌在4.6以下、副溶血性弧菌在低于4.8时不增殖。另一方面,只要其他条件具备,蜡样芽孢杆菌可增殖到约4.3,李斯特菌到约4.4,金黄色葡萄球菌和致病性大肠杆菌到约4.0,沙门氏菌到约3.7。“多数菌在 pH 4.6以下不增殖”的说法是错误的。4.6是肉毒梭菌的数值。
对酸的耐受力也因菌而异。副溶血性弧菌怕酸,而肠出血性大肠杆菌O157在酸性环境中也能长时间存活。身边常见的 pH:米醋约为2.5~3.0,刚煮好的米饭为6~7,醋饭为4.0~4.5。
叠加起效 ― 醋饭不容易变质的理由
醋饭比普通米饭不容易变质,是因为两种机制叠加在一起。主角是醋酸。它降低 pH,并以非解离型分子的形式进入菌的内部,抑制多数细菌的增殖。盐和糖能降低水分活度,但醋饭的水分活度降不到能阻止菌的程度。这一方只是辅助。把单独一项不足以抑制菌的手段叠加起来,就形成了实用的安全。这叫做栅栏理论(第1章、第6章)。
不过,醋饭并不是“不会变质”,只是“不容易变质”而已。米上附着着对酸比较耐受的蜡样芽孢杆菌的芽孢。在炎热的地方放上几个小时,就会超出极限。
2.5 冷藏、冷冻、加热 ― 能做到的与做不到的
冷藏不是杀菌。0~5℃的冰箱几乎能让多数菌停止增殖。即便如此,菌的数量也不会减少。也有在冰箱的温度下仍会缓慢增殖的菌。
冷冻杀不死细菌。菌只是休眠,解冻后又会开始增殖。冷冻能确实杀死的是寄生虫。请把冷冻前的状态,看作解冻后的状态。
加热不是万能的。多数菌在中心温度75℃下加热1分钟以上就会死亡。但是,菌产生的毒素中,有些煮也好、烤也好都破坏不了。另外,附着在米上的菌中,有的会形成披着耐热外壳休眠的芽孢,即使煮沸也能存活(第3章、第9章)。所以,首先要做到“不沾染”和“不增殖”(第4章、第5章)。
冷藏、冷冻、加热的数字,以及芽孢与毒素
在冷藏的温度下,李斯特菌和假单胞菌在0℃左右也会继续增殖。按水产学的参考值,鱼的鲜度下降的速度,与0℃相比,5℃时约为2倍,10℃时约为4倍。冷冻时,在−18℃以下几乎所有微生物都不再增殖。冻结时会有一部分死亡,但多数能存活。诺如病毒和毒素,冷冻都破坏不了。异尖线虫在−20℃以下保持24小时以上会死亡。为确保有效,要从鱼的中心达到−20℃时开始计时。加热时,中心75℃加热1分钟以上,能杀死不形成芽孢的细菌和异尖线虫。85~90℃加热90秒以上,诺如病毒也会被破坏。
能耐受加热的东西有两种。第一种是芽孢。蜡样芽孢杆菌、产气荚膜梭菌、肉毒梭菌等,在环境变差时会形成芽孢。芽孢是包在厚厚外壳里的休眠状态,对热、干燥和消毒剂都极其耐受,在100℃下也不会死。食品冷却下来进入危险温度带后,它就会苏醒并开始增殖。蜡样芽孢杆菌的芽孢来自土壤,广泛附着在米上。把煮好的米饭长时间放在室温下,是常见的原因。
第二种是毒素。金黄色葡萄球菌在食品中增殖时产生的肠毒素,是一种会引起剧烈呕吐的毒素。在100℃下加热30分钟也破坏不了。菌在75℃下会死,但毒素会留下来。所以对策不是“之后再加热”。第一,靠洗手和伤口管理,不让菌从手上转移到食品上。第二,保持低温,不让菌增殖到能产生毒素的程度(第3~5章)。蜡样芽孢杆菌的呕吐毒素和红肉鱼的组胺,加热也破坏不了(第3章)。
2.6 腐败与熟成 ― “只要菌不进去”的真正含义
“鱼坏了”这句话里,混杂着原因不同的各种变化。最重要的,是把腐败和熟成分开来考虑。
腐败 ― 菌分解鱼肉
腐败是细菌分解鱼肉中的蛋白质,产生难闻气味物质的变化。会出现像氨那样刺鼻的气味、强烈的腥臭味、像硫黄一样的气味,表面也会变得黏滑。
熟成 ― 鱼自身的酶产生鲜味
鱼肉中从鱼活着的时候起就含有酶。酶是促进体内各种变化的物质。鱼死后,酶仍会继续发挥作用。在它的作用下,鱼肉一点点变软,鲜味成分逐渐增加。在不让菌增殖的条件下,巧妙地只推进这种变化,就是熟成。
下面用表格归纳两者的区别。引起腐败的是细菌,推进熟成的是鱼自身的酶。如果出现了氨的气味,那就不是熟成,而是腐败。
| 比较项目 | 腐败 | 熟成 |
|---|---|---|
| 引起者 | 细菌 | 鱼自身的酶 |
| 鱼肉的变化 | 被分解,出现黏液 | 变软,鲜味增加 |
| 气味 | 氨臭、强烈的腥臭味、像硫黄一样的气味 | 没有大的变化。出现氨臭的话,那就是腐败 |
| 如果菌不进去 | 不会发生 | 会推进(前提是抑制住菌) |
| 最终结果 | 不能吃。拿不准就扔掉 | 过了美味的顶点后,会出现苦味和鱼肉松散 |
“只要菌不进去”
职人之间有一句话:“只要菌不进去,鱼就永远不会腐烂。”这句话只对了一半。健康的活鱼的肉里没有菌。菌存在于皮、鳃和肠里,鱼一死,菌就从那里侵入鱼肉。所以,要尽早取出鳃和内脏,用干净的刀和砧板剖鱼,擦干表面的水分,放在低温处。这样就能大大抑制菌在鱼肉中增殖。熟成之所以能够成立,正是因为有这种思路。
但是,即使菌没有进去,鱼自身的酶也会继续起作用。鲜味成分迟早会变成带苦味的成分。鱼肉会松散,油脂接触空气后会氧化,产生像陈油一样的气味。“只要菌不进去就不会腐烂”即使是对的,“只要菌不进去就会一直好吃”也是不对的。熟成在腐败开始之前、过了美味的顶点时,就会走到尽头(第10章)。
把腐败、自溶、脂质氧化分开来看
在1级中,要把“变坏”分成三种现象来考虑。
第一种是腐败。细菌分解蛋白质和氨基酸,产生氨、胺类和硫化氢。海鱼特有的是三甲胺,它是鱼腥味的主要成分。它是细菌把鱼肉中原本就有的、没有气味的氧化三甲胺转变而成的。腐败一旦推进,pH 会回到碱性一侧。主角是在冷藏温度下也能增殖的低温性腐败菌。
第二种是自溶。这是指食品自身的酶引起的分解,即使一个菌也没有也会进行。分解鱼肉蛋白质的酶发挥作用,与此同时,作为能量来源的 ATP 被逐步分解。ATP 经过鲜味成分肌苷酸,变成带苦味的次黄嘌呤。这主要是鱼自身的酶所做的工作。不过,在生成次黄嘌呤的最后阶段,细菌的酶也会参与。冷藏能让它变慢,但不会让它停止(第10章)。
第三种是脂质氧化。鱼的油脂中不饱和脂肪酸很多,会与氧气反应,产生陈油的气味并发黄。原因是氧气、光、热和铁,与细菌无关,在冷冻柜中也会进行(第12章)。
熟成,是在抑制细菌增殖和脂质氧化的条件下,只推进自溶的技术。它能增加肌苷酸,使鱼肉变软。也就是说,熟成是对不伴随腐败的自溶的管理。腐败只要菌不进去就不会发生,但自溶和脂质氧化即使没有菌也会发生。这就是“只要菌不进去就好吃”不能成立的理由。
本章小结
- 食物中毒的对手是细菌、病毒和寄生虫。细菌在食品中增殖,病毒和寄生虫不增殖。病毒极少的量就能传染,寄生虫冷冻和加热能杀死,但醋、盐、山葵和酱油杀不死。
- 菌增殖的条件是营养、水分、温度、时间、pH、氧气这六个。危险温度带是10~60℃(海外多为5~60℃,FDA 是5~57℃)。
- 菌会成倍增加,放在外面的时间会累积。冷藏不是杀菌,冷冻杀不死细菌,即使加热,毒素和芽孢有时也会残留。
- 腐败是细菌的作用,熟成是鱼自身的酶的作用。“只要菌不进去就不会腐烂”是对的,但美味是有尽头的。
- 多数食物中毒菌在水分活度低于0.90~0.91时不增殖。pH 越低菌越难增殖,但极限因菌而异。醋饭不容易变质,主要靠醋酸的作用,盐和糖起补充作用(1级)。
- 芽孢能耐受100℃,肠毒素、蜡样芽孢杆菌的呕吐毒素和组胺加热也破坏不了。自溶和脂质氧化即使没有细菌也会进行(1级)。
复习题
问题1 备好的食材不能在室温下放在操作台上,最主要的理由是哪一项?
a 因为在室温下食材的颜色会变差,影响外观
b 因为在10~60℃的危险温度带中,菌会在营养和水分丰富的食材里随时间成倍增加,放回冰箱也不会减少
c 因为放在室温下,附着在食材上的病毒会在食品中增殖
d 因为之后加热的话菌和毒素都会消失,但会多出这道工序
e 因为菌在1小时以内不会增殖,只有超过1小时才是问题
答案:b
在危险温度带中菌会成倍增加,放在外面的时间会累积。a 的外观确实会变差,但最主要的理由是菌。c 是错误的,病毒在食品中不增殖。d 是错误的,有些毒素加热也破坏不了。e 也是错误的,副溶血性弧菌在条件好的时候约10分钟就会翻倍。
问题2 关于鱼的“熟成”和“腐败”,下列哪一项是正确的?
a 熟成和腐败都是细菌的作用,区别只在于时间的长短
b 熟成是在不让菌增殖的条件下推进鱼自身的酶所引起的变化,腐败是细菌分解鱼肉、产生难闻气味物质的变化
c 只要菌不进去,鱼不管放几个星期,鲜味都会不断增加
d 出现像氨一样的气味,是熟成恰到好处的标志
e 熟成最好在冷冻柜里进行
答案:b
熟成是在抑制住菌的基础上,管理鱼自身的酶的作用;腐败是细菌的作用。a 是错误的,引起变化的是细菌还是酶,这是根本的区别。c 是错误的,即使没有菌,酶也会继续起作用,鲜味会变成苦味,鱼肉会松散,油脂会氧化。d 的氨臭是腐败的标志。e 是错误的,冷冻后酶的作用也会大大减慢。
问题3 醋饭比普通米饭不容易变质,下列理由中最正确的是哪一项?
a 因为醋能杀菌,所以醋饭里不会残留菌
b 因为多数食物中毒菌在 pH 4.6以下不增殖,所以醋饭里任何菌都不会增殖
c 主要是醋酸降低了 pH,并以不带电的形式进入菌的内部,抑制其增殖。盐和糖使水分活度降低的作用只是辅助
d 因为盐和糖使水分活度降到0.80以下,菌能利用的水就没有了
e 因为醋饭的酸能破坏芽孢,所以不必担心蜡样芽孢杆菌
答案:c
主角是醋酸,它在降低 pH 的同时,以非解离型分子的形式进入菌的内部,抑制增殖。a 是错误的,醋不是杀菌,而是让菌难以增殖。b 是错误的,4.6是肉毒梭菌的数值。金黄色葡萄球菌可增殖到约4.0,沙门氏菌可增殖到约3.7。d 是错误的,醋饭的水分活度降不到能阻止菌的程度。e 是错误的,芽孢既耐热又耐酸,在炎热的地方长时间放置,就会超出极限。

