影響食品保質期的那些環境因素

好音

人類對于微生物的利用有兩個截然相反的方向：在發酵工業中，人們提供最適的條件，讓微生物大量生長、繁殖和發酵；但食品加工工業則要研究最佳的滅菌方法，以及抑制微生物在食品中生長和繁殖的條件，以保證食品的衛生、安全，延長貨架期——讓食品盡量晚一點變質。

但無論是提供“最適宜的生長條件”還是研究“最佳的滅菌方法”，核心內容都是在研究“環境條件與微生物之間的相互關系”，即“環境影響”。影響微生物生長的環境因素一般包括溫度、水分、滲透壓、輻射和pH等。這些因素可引起微生物形態、生理、生長、繁殖等特征的改變。當環境條件的變化超過一定極限時，便會導致微生物死亡。

·溫度·

溫度是影響微生物生存、生長、繁殖最重要的因素之一。微生物生長的溫度范圍較廣。已知的微生物一般情況下，在-12℃～100℃均可生長。但與其他生物一樣，每一種微生物都有屬于自己的最低生長溫度、最適宜生長溫度、最高生長溫度和致死溫度。

細菌在10分鐘內被完全殺死的最低溫度即為致死溫度。高溫致死的機理是：微生物在一定溫度下，其中的蛋白質和核酸發生不可逆的變性，或者破壞了細胞的其他組分，如細胞膜被熱溶解形成極小的孔，使細胞的內含物泄露，引起死亡。食品生產工業利用巴氏殺菌、超高溫瞬時滅菌、高壓蒸汽滅菌等滅菌方式給產品“消毒”，都是利用致死溫度“殺死”微生物。

·水分·

水分是微生物生命活動的必要條件，同時，微生物細胞的組成也不能缺少水分。細胞內所進行的各種生物化學反應均以水分為溶媒。在缺水的環境中，微生物的新陳代謝會受到阻礙，最終死亡。

食品中的絕對含水量包括兩部分，即游離狀態和結合狀態存在的水分，游離狀態的水分能被微生物利用，后者不能被微生物利用。因此，食品工業中有一個水分活度的概念，即食品中可被微生物實際利用的自由水或游離水的含量，以此表示食品被微生物污染的風險程度。水分活度最大值為1，最小值為0。

一般來講，水分活度越低，越不利于微生物的生長。在遠古時代，先人就發現狩獵得到的獵物如果吃不完，將其晾曬風干可以保存更久而不發生腐敗。這其實利用的就是降低水分活度的原理。現代食品保藏工業也會通過對食材進行干燥處理，降低其水分活度，令微生物失水停止代謝以致死亡。以香菇為例，經過晾曬制成的干品便于保存、不易變質，需要泡發才能食用。如果是含水量極高的新鮮香菇，即便將其放入冰箱冷藏，也只能維持三四天不變質。

·滲透壓·

微生物細胞膜為半滲透性單位膜，能調解細胞內外滲透壓的平衡。在低滲透壓的環境下，外界的水分會迅速進入細胞內，細胞吸水而膨脹。但因為有細胞壁的保護，就像細胞外面有一個網兜兜著，細胞很少因為吸收過多的水分而發生破裂。但在高滲透壓環境下，細胞內的水分會滲透到細胞外，造成細胞代謝活動受到抑制，甚至導致細胞死亡。

多數細菌都不能在高滲透壓的環境中生長。因此，食品工業生產會利用一般微生物不耐受高滲透壓的原理，使用鹽腌和糖漬法造成高滲透壓環境，讓細菌“脫水死亡”，實現延長食品的保質期。例如，以5%～30%濃度的食鹽腌漬蔬菜，以30%～60%濃度的糖制作蜜餞，用60%濃度的糖制作煉乳等。

·輻射·

輻射是能量通過空間或某一介質進行傳遞的過程。紫外線、電離輻射（包括X射線、β射線）等都具有殺菌作用。紫外線波長為265～266納米時殺菌能力最強。紫外線的殺菌原理是：細胞中的核酸對紫外線的吸收能力較強，當輻射作用于微生物時，微生物的核酸發生變化，分子結構被破壞，妨礙蛋白質和酶的合成，引起細胞死亡。

電離輻射對微生物的致死作用并不是對細胞組分的直接破壞，而是輻射誘發細胞內的物質發生電離反應，產生反應活性高的游離基，游離基再與細胞內的生物大分子反應而使細胞失去活力。電離輻射滅菌不需要升高食品溫度，適用于對熱敏感的食物，比如果汁、鮮切水果等。

·pH值·

微生物生長的pH范圍極廣，一般為2～8。真菌比細菌更耐酸，比如酵母菌和黑曲霉的最適pH值為5.0～6.0，金黃色葡萄球菌的最適pH值為7.0～7.5，放線菌的最適pH值為7.0～8.0。因此，食品工業要根據微生物不同的pH值耐受范圍，選擇合適的防腐劑。常用的酸類防腐劑包括苯甲酸、山梨酸等。食品工業中常用強堿如石灰水、氫氧化鈉進行包裝材料如啤酒瓶等的滅菌。

·氧化還原反應·

微生物和氧氣的存在會導致食品變質，而氧化還原反應可以通過改變食品中的氧化還原狀態來防止食品變質，抑制微生物的生長，具體方法包括真空包裝、加入除氧劑、在包裝中充入氮氣等。例如，整塊肉的表面的氧化還原電勢為+0.3伏特，這說明在肉表面生長的為好氧菌；植物汁液的氧化還原電勢為+0.3～+0.4伏特，所以植物性食品也容易被好氧菌引起變質。針對這兩類產品可以使用抽真空技術延長保質期。