商品上的霉腐微生物与其他生物一样,在适宜的条件下就会生长和繁殖,微生物必须从商品中摄取必需的营养成分来维持其生命活动的能量需要,繁殖后代,并排泄代谢产物。在霉腐微生物的新陈代谢过程中,会发生一系列的生物化学变化,从而造成商品霉烂、变质。也就是说商品霉腐的实质就是霉腐微生物在商品上吸取营养物质并排泄代谢终产物的结果。
(一)商品霉腐的原理
商品霉腐的过程就是微生物新陈代谢的过程。
1.微生物的呼吸作用
多数霉菌进行有氧呼吸,受好氧微生物霉菌侵蚀的商品常有发热现象,受厌氧微生物侵蚀的商品常有酒味产生。
2.酶及酶的作用
酶是有机体中一类具有特殊催化作用的蛋白质,自然界中一切生命活动都与酶的活动有关,有机体的新陈代谢都是在酶的作用下进行的,如果离开酶,新陈代谢就不能进行,生命就会停止。所以酶都是在活的细胞中形成的,死亡的细胞就不能再形成酶。
酶的催化速度快。酶的另一个特性是专一性,如淀粉酶只对淀粉有催化作用。所有酶均不耐热,40℃~50℃最适合酶的活动,超过这个温度,由于酶分子中的蛋白质受热易变性,使酶失去应有的催化作用。
3.商品霉腐的过程
微生物生存,必须以有机物质为营养。糖、淀粉、蛋白质、纤维素、木质素、脂肪等物质都是它们的养料。用有机物质加工制成的商品,在外界条件适合微生物生长的情况下,微生物新陈代谢作用使其原有结构破坏,发生霉腐变质,轻则影响商品外观,严重时导致商品全部损坏,最后失去使用价值。商品霉腐一般经过以下4 个环节:
(1)受潮
商品受潮是霉菌生长繁殖的关键因素。当商品吸收了外界水分受潮后,商品含水量超过了该商品安全水分的限度,则为商品提供了霉腐的条件。
(2)发热
商品受潮后霉腐微生物开始生长繁殖,就要产生热量。其产生的热量一部分供其本身利用,剩余部分就在商品中散发。商品的外部比内部易散热,所以内部的温度比外部的温度高。
(3)霉变
由于霉菌在商品上生长繁殖,开始有菌丝生长,能看到白色毛状物,称为菌毛。霉菌继续生长繁殖形成小菌落,称为霉点。菌落增大或菌落融合形成菌苔,称为霉斑。霉菌代谢产物中的色素使菌苔变成红、黄、紫、绿、褐、黑等色。
(4)腐烂
商品霉变后,由于霉菌摄取商品中的营养物质,通过霉菌分泌酶的作用,破坏了商品的内部结构,发生霉烂变质。发霉后的商品产生霉味,外观上产生污点或染上各种颜色,内部结构被彻底破坏,弹力消失而失去了使用价值。
(二)霉腐微生物的生长条件
引起商品霉腐的霉腐微生物主要有霉菌、细菌、酵母菌。这些霉腐微生物的生长繁殖需要一定的条件,当这些条件得到满足时商品就容易发生霉腐。霉腐微生物生长的外界环境条件如下:
1.空气湿度
当空气湿度与霉腐微生物自身的要求相适应时,霉腐微生物就生长繁殖旺盛;反之则处于休眠状态或死亡。各种霉腐微生物生长繁殖的最适宜的空气相对湿度,因微生物不同略有差异。多数霉菌生长的最低相对湿度为80% ~90%。在相对湿度低于75%的条件下,多数霉菌不能正常发育,因而通常把75%这个相对湿度叫作商品霉腐的临界湿度。
2.空气温度
霉腐微生物的生长繁殖有一定的温度范围,超过这个范围其生长会滞缓甚至停止或死亡。低温和高温对霉腐微生物生长都有很大影响:低温对霉腐微生物生命活动有抑制作用,能使其休眠或死亡;高温能破坏菌体细胞的组织和酶的活动,使细胞的蛋白质凝固变性,从而使其失去生命活动的能力或死亡。
霉腐微生物大多是中温性微生物,其最适宜的生长温度为20℃~30℃,在10℃以下不易生长,在45℃以上停止生长。大多数微生物在80℃以上会很快死亡。
3.光线
多数霉腐微生物在日光直射下经1 ~4 小时即大部分死亡,所以商品大都是在阴暗的地方霉腐变质的。日光的杀菌作用,在于日光中的紫外线能强烈破坏细胞和酶,一般微生物在紫外线灯下照射3 ~5 分钟就会死亡。
4.空气成分
多数霉腐微生物特别是霉菌,需要在有氧条件下才能正常生长,无氧条件下不形成孢子。二氧化碳浓度的增加不利于微生物生长,甚至导致其死亡。若改变商品储存环境的空气成分,如增加二氧化碳、减少氧气,有利于保护商品。例如:某些青霉和毛霉,当空气中二氧化碳的浓度达到20%,死亡率就能达到50% ~70%;二氧化碳在空气中达到50%,霉菌将全部死亡。
也有一些微生物是厌氧型的,它们不能在有氧气或氧气充足的条件下生存。通风可以防止部分商品霉腐,但主要是防止厌氧型微生物引起的霉腐。
5.溶液浓度
多数微生物不能在浓度很高的溶液中生长,因为浓度很高的溶液能使细胞脱水,造成质壁分离,使其失去活动能力甚至死亡。例如:导致蛋白质腐败的细菌,在10% ~15%的食盐溶液中多数不能生长,引起食物中毒的霉腐微生物,在6% ~9%食盐中不能生存。另外,多数霉腐微生物在60% ~80%的糖溶液中不能生存。因此,盐腌和蜜饯食品一般不易腐烂。但也有少数微生物对浓度高的溶液有抵抗能力,如蜜酵母能引起蜜饯食品的变质,嗜盐的盐锯杆菌能使盐腌食品腐败。
(三)商品霉腐的防治方法
1.加强库存商品的管理
①加强入库验收。易霉腐商品入库,首先应检验其包装是否潮湿,商品含水量是否超过安全水分。
②加强仓库温湿度管理。根据商品的不同性能,正确地运用密封、吸潮及通风相结合的方法,控制好仓库内温湿度。特别是梅雨季节,要将相对湿度控制在不适宜于霉菌生长的范围内。
③选择合理的储存场所。易霉腐商品应尽量安排在空气流通、光线较强、比较干燥的库房,并应避免与含水量大的商品共储。
④合理堆码,下垫隔潮。商品堆码不应靠墙靠柱,下垫防潮物质隔潮。
⑤将商品密封储存。
⑥做好日常的清洁卫生工作。
2.化学药剂防霉腐
化学药剂防霉腐主要是使用防霉腐化学药剂。防霉腐化学药剂的基本原理是:使微生物菌体蛋白凝固、沉淀、变性;或用防霉腐剂与菌体酶系统结合,使酶失去活性,影响菌体的呼吸或代谢;或降低菌体表面张力,改变细胞膜的通透性,使霉腐微生物发生细胞破裂或溶解。
使用防霉腐剂时应选择具有高效、低毒、使用简便、价廉、易购等特点的防霉腐剂。同时还要求该防霉腐剂不影响商品的性能和质量,对金属无腐蚀作用以及要求防霉腐剂本身应具有较好的稳定性、耐热性与持久性。通常可作为防霉腐剂的有酚类(如苯酚)、氯酚类(如五氯酚)、有机汞盐(如油酸苯基汞)、有机铜类(如环烷酸铜皂)、有机锡盐(如三乙基氯化锡)以及无机盐(如硫酸铜、氯化汞、氟化钠)等。根据使用商品的种类防霉腐剂主要可分为两大类:一类是用于工业制品的防霉腐剂,如多菌灵、百菌清、灭菌丹等;另一类是用于食品的防霉腐剂,如苯甲酸及其钠盐、脱氢蜡酸、托布津等。
3.气相防霉腐
气相防霉是一种先进的防霉方法,它主要是使用具有挥发性的防霉腐剂,利用其挥发产生的气体直接与霉腐微生物接触,杀死这些微生物或抑制其生长,以达到商品防霉腐的目的。同时由于气相防霉腐是气相分子直接作用于商品上,对其外观和质量不会产生不良影响。但要求包装材料和包装容器具有透气率小、密封性好的特点。
通常商品所用的气相防霉腐剂有多聚甲醛防霉腐剂、环氧乙烷防霉腐剂等。(www.xing528.com)
(1)多聚甲醛防霉腐剂
多聚甲醛是甲醛的聚合物,在常温下可徐徐升华解聚成有甲醛刺激气味的气体,能使菌体蛋白质凝固,以杀死或抑制霉腐微生物。使用时将其包成小包或压成片剂,与商品一起放入包装容器内加以密封,让其自然升华扩散。但是多聚甲醛升华出来的甲醛气体在高温高湿条件下可能与空气的水蒸气结合形成甲酸,对金属有腐蚀作用,因此有金属附件的商品不可以使用。另外甲醛气体对人的眼睛黏膜有刺激作用,所以操作人员应做好保护。
(2)环氧乙烷防霉腐剂
环氧乙烷能与菌体蛋白质、酚分子的羧基、氨基、羟基中的游离的氢原子结合,生成羟乙基,使细菌代谢功能出现障碍而死亡。环氧乙烷分子穿透力比甲醛大,因而杀菌力也比甲醛强;又可在低温低湿下发挥杀菌作用,所以应用于不能加热怕受潮的商品的杀菌防霉腐较为理想。但是环氧乙烷能使蛋白质液化,并能破坏粮食中的维生素和氨基酸,还残留下有毒的氯乙醇,所以环氧乙烷只可用于日用工业品的防霉腐剂,不宜用作粮食和食品的防霉腐剂。
4.气调防霉腐
气调防霉腐是生态防霉腐的形式之一。霉腐微生物与生物性商品的呼吸代谢都离不开空气、水分、温度这三个因素,只要有效地控制其中一个因素,就能达到防止商品发生霉腐的目的。如只要控制和调解空气中氧的浓度,人为地造成一个低氧环境,霉腐微生物生长繁殖和生物性商品自身呼吸就会受到抑制。
气调防霉腐包装就是在密封包装的条件下,通过改变包装内空气组成成分,主要是创造低氧(5%以下)环境,来抑制霉腐微生物的生命活动与生物性商品的呼吸强度,从而达到对被包装商品防霉腐的目的。这也是气调防霉腐包装的原理。气调防霉腐是充对人体无毒性、对霉腐微生物有抑制作用的气体,以达到防霉腐的目的。目前主要是充二氧化碳和氮。二氧化碳在空气中的正常含量是0.03%;微量的二氧化碳对微生物有刺激生长作用;当空气中二氧化碳的浓度达到10% ~14%时,对微生物有抑制作用;如果空气中二氧化碳的浓度超过40%时,对微生物有明显的抑制和杀死作用。包装材料必须采用对气体或水蒸气有一定阻透性的气密性材料,才能保持包装内的气体浓度。
气调防霉腐的关键是密封和降氧,包装容器的密封是保证气调防霉腐的关键。降氧是气调防霉腐的重要环节,目前人工降氧的方法主要有机械降氧和化学降氧两种。机械降氧主要有真空充氮法和充二氧化碳法;化学降氧是采用脱氧剂来使包装内的氧的浓度下降。
5.低温防霉腐
低温防霉腐是通过控制商品本身的温度,使其低于霉腐微生物生长繁殖的最低界限,控制酶的活性。它一方面抑制了生物性商品的呼吸氧化过程,使其自身分解受阻,一旦温度恢复,仍可保持其原有的品质;另一方面抑制霉腐微生物的代谢与生长繁殖来达到防霉腐的目的。
低温防霉腐所需的温度与时间应按具体商品而定。含水量大的商品,尤其是生鲜食品,如鲜肉、鲜鱼、水果和蔬菜等,多利用低温抑制霉腐微生物繁殖和酶的活性,以达到防霉腐的目的。一般情况下,温度愈低,持续时间愈长,霉腐微生物的死亡率愈高。按温度的高低和时间的长短,分为冷藏法和冻藏法两种。
(1)冷藏法
冷藏法是使储存温度控制在0 ~10℃的低温防霉腐方法。适于含水量大又不耐冰冻的易腐商品短时间在0℃左右的冷却储藏,如蔬菜、水果、鲜蛋等。在冷藏期间霉腐微生物的酶几乎失去了活性,新陈代谢的各种生理生化反应缓慢,甚至停止,生长繁殖受到抑制,但并未死亡。因此,采用冷藏法的食品储存期不宜过长。
(2)冻藏法
冻藏法是使储存温度控制在-18℃的低温防霉腐方法。适于耐冰冻含水量大的易腐商品较长时间在-16℃~-18℃的冻结储藏,如肉类、鱼类。在冻藏期间,商品的品质基本上不受损害,商品上霉腐微生物同细胞内水变成冰晶脱水,冰晶又损坏细胞质膜而引起死伤。采用冻藏法适宜长期储存生鲜动物食品。
6.干燥(低湿)防霉腐
微生物生活环境缺乏水分即造成干燥,在干燥的条件下,霉菌不能繁殖,商品也不易腐烂。干燥防霉主要是通过降低密封包装内的水分与商品本身的含水量,使霉腐微生物得不到生长繁殖所需水分来达到防霉腐目的。因为干燥可使微生物细胞蛋白质变性并使盐类浓度增高,从而使微生物生长受到抑制或促使其死亡。霉菌菌丝抗干燥能力很弱,特别是幼龄菌种抗干燥能力较弱。可通过在密封的包装内置放一定量的干燥剂来吸收包装内的水分,使内装商品的含水量降到允许含水量以下。
一般高速失水不易使微生物死亡;缓慢干燥使霉菌菌体死亡最多,且在干燥初期死亡最快。菌体在低温干燥下不易死亡,而干燥后置于室温环境下最易死亡。干燥防霉腐有自然干燥法和人工干燥法两种。
(1)自然干燥法
自然干燥法是利用自然界的能量,如阳光、风等自然因素,对商品进行日晒、风吹、阴凉而使商品脱水的干燥方法。此法简单易行,成本低廉,常用于粮食、食品等商品的储存,广泛用于干果、干菜、水产海味干制品和某些粉类制品。
(2)人工干燥法
人工干燥法是在人工控制环境的条件下对商品进行脱水干燥。比较常用的方法有热风干燥、喷雾干燥、真空干燥、冷冻干燥及红外线和微波干燥等。它需要一定的设备、技术和较大的能量消耗,成本较高。
7.电离辐射防霉腐
电离辐射是一切能引起物质电离的辐射总称。能量通过空间传递称为辐射;射线使被射物质产生电离作用,称为电离辐射。
电离辐射的直接作用是当射线通过微生物时能使微生物内部成分分解而发生诱变或死亡。其间接作用是使水分子离解成为游离基,游离基与液体中溶解的氧作用产生强氧化基团,此基团使微生物酶蛋白的-SH 基氧化,酶失去活性,因而使其诱变或死亡。
电离辐射一般是放射性同位素放出的α,β,γ 射线,它们都能使微生物细胞结构与代谢的某些环节受损。α 射线在照射时被空气吸收,几乎不能到达目的物上。β 射线穿透力弱,只限于物体表面杀菌。γ 射线穿透作用强,可用于食品内部杀菌。射线可杀菌杀虫,照射不会引起物体升温,故可称其为冷杀菌。但有的食品经照射后品质可能变劣或得以改善。
电离辐射防霉腐包装目前主要应用β 射线与γ 射线。包装的商品经过电离辐射后即完成了消毒灭菌的作用,经照射后,如果不再污染,配合冷藏的条件。通常小剂量辐射能延长保存期数周到数月,大剂量辐射可彻底灭菌,长期保存。
(四)常见的易霉腐商品
商品的成分是决定商品霉腐的内因。由于商品本身的特点不同,导致有些商品易于发生霉腐,比如含糖、蛋白质、脂肪等有机物质的商品;而另一些商品则不易发生,比如金属器具等。常见易于发生霉腐的商品主要有以下几类:
1.食品类
在一般情况下,食品类商品大都易于霉腐,比如糖果、糕点、饼干、罐头、饮料、香烟等,这些商品的原料、在制品和成品都易沾染微生物而腐败变质。
2.纺织原料及其制品
棉、麻、毛、丝等天然纤维及其制品,在一定的温度湿度条件下,很容易生霉。化纤织物中也会长霉腐微生物,属于可以发生霉变的商品。
3.纸张及其制品
各种纸张、纸板及其制品含有大量的纤维素,能够被微生物利用,当温度和湿度适宜时极易发生霉腐。
4.橡胶和塑料制品
橡胶内含有微生物可以利用的营养成分,同时,无论橡胶还是塑料制品在加工过程中都加入了一些添加剂,其中有些成分容易被霉腐微生物利用,造成商品霉腐。
5.日用化学品
在日用化学品中,最易发生微生物灾害的是化妆品。由于其配料中含有甘油、十八醇、硬脂酸、水等,使得易被微生物利用,进而导致商品腐败。
6.皮革及其制品
皮革是由蛋白质组成的,修饰皮革表面时又添加了一些微生物可利用的营养成分,一旦温湿度适宜,微生物就会在上面繁殖,从而对皮革及其制品产生严重的破坏作用。通常在春、夏季特别是梅雨季节,皮革及其制品容易长霉。
7.工艺美术品
工艺品的种类繁多,所涉及的原料很广,比如竹制品、草制品、木制品等,这些工艺品在运输、储藏过程中都可能发生霉腐。
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