影响食品保质期的那些环境因素

好音

人类对于微生物的利用有两个截然相反的方向：在发酵工业中，人们提供最适的条件，让微生物大量生长、繁殖和发酵；但食品加工工业则要研究最佳的灭菌方法，以及抑制微生物在食品中生长和繁殖的条件，以保证食品的卫生、安全，延长货架期——让食品尽量晚一点变质。

但无论是提供“最适宜的生长条件”还是研究“最佳的灭菌方法”，核心内容都是在研究“环境条件与微生物之间的相互关系”，即“环境影响”。影响微生物生长的环境因素一般包括温度、水分、渗透压、辐射和pH等。这些因素可引起微生物形态、生理、生长、繁殖等特征的改变。当环境条件的变化超过一定极限时，便会导致微生物死亡。

·温度·

温度是影响微生物生存、生长、繁殖最重要的因素之一。微生物生长的温度范围较广。已知的微生物一般情况下，在-12℃～100℃均可生长。但与其他生物一样，每一种微生物都有属于自己的最低生长温度、最适宜生长温度、最高生长温度和致死温度。

细菌在10分钟内被完全杀死的最低温度即为致死温度。高温致死的机理是：微生物在一定温度下，其中的蛋白质和核酸发生不可逆的变性，或者破坏了细胞的其他组分，如细胞膜被热溶解形成极小的孔，使细胞的内含物泄露，引起死亡。食品生产工业利用巴氏杀菌、超高温瞬时灭菌、高压蒸汽灭菌等灭菌方式给产品“消毒”，都是利用致死温度“杀死”微生物。

·水分·

水分是微生物生命活動的必要条件，同时，微生物细胞的组成也不能缺少水分。细胞内所进行的各种生物化学反应均以水分为溶媒。在缺水的环境中，微生物的新陈代谢会受到阻碍，最终死亡。

食品中的绝对含水量包括两部分，即游离状态和结合状态存在的水分，游离状态的水分能被微生物利用，后者不能被微生物利用。因此，食品工业中有一个水分活度的概念，即食品中可被微生物实际利用的自由水或游离水的含量，以此表示食品被微生物污染的风险程度。水分活度最大值为1，最小值为0。

一般来讲，水分活度越低，越不利于微生物的生长。在远古时代，先人就发现狩猎得到的猎物如果吃不完，将其晾晒风干可以保存更久而不发生腐败。这其实利用的就是降低水分活度的原理。现代食品保藏工业也会通过对食材进行干燥处理，降低其水分活度，令微生物失水停止代谢以致死亡。以香菇为例，经过晾晒制成的干品便于保存、不易变质，需要泡发才能食用。如果是含水量极高的新鲜香菇，即便将其放入冰箱冷藏，也只能维持三四天不变质。

·渗透压·

微生物细胞膜为半渗透性单位膜，能调解细胞内外渗透压的平衡。在低渗透压的环境下，外界的水分会迅速进入细胞内，细胞吸水而膨胀。但因为有细胞壁的保护，就像细胞外面有一个网兜兜着，细胞很少因为吸收过多的水分而发生破裂。但在高渗透压环境下，细胞内的水分会渗透到细胞外，造成细胞代谢活动受到抑制，甚至导致细胞死亡。

多数细菌都不能在高渗透压的环境中生长。因此，食品工业生产会利用一般微生物不耐受高渗透压的原理，使用盐腌和糖渍法造成高渗透压环境，让细菌“脱水死亡”，实现延长食品的保质期。例如，以5%～30%浓度的食盐腌渍蔬菜，以30%～60%浓度的糖制作蜜饯，用60%浓度的糖制作炼乳等。

·辐射·

辐射是能量通过空间或某一介质进行传递的过程。紫外线、电离辐射（包括X射线、β射线）等都具有杀菌作用。紫外线波长为265～266纳米时杀菌能力最强。紫外线的杀菌原理是：细胞中的核酸对紫外线的吸收能力较强，当辐射作用于微生物时，微生物的核酸发生变化，分子结构被破坏，妨碍蛋白质和酶的合成，引起细胞死亡。

电离辐射对微生物的致死作用并不是对细胞组分的直接破坏，而是辐射诱发细胞内的物质发生电离反应，产生反应活性高的游离基，游离基再与细胞内的生物大分子反应而使细胞失去活力。电离辐射灭菌不需要升高食品温度，适用于对热敏感的食物，比如果汁、鲜切水果等。

·pH值·

微生物生长的pH范围极广，一般为2～8。真菌比细菌更耐酸，比如酵母菌和黑曲霉的最适pH值为5.0～6.0，金黄色葡萄球菌的最适pH值为7.0～7.5，放线菌的最适pH值为7.0～8.0。因此，食品工业要根据微生物不同的pH值耐受范围，选择合适的防腐剂。常用的酸类防腐剂包括苯甲酸、山梨酸等。食品工业中常用强碱如石灰水、氢氧化钠进行包装材料如啤酒瓶等的灭菌。

·氧化还原反应·

微生物和氧气的存在会导致食品变质，而氧化还原反应可以通过改变食品中的氧化还原状态来防止食品变质，抑制微生物的生长，具体方法包括真空包装、加入除氧剂、在包装中充入氮气等。例如，整块肉的表面的氧化还原电势为+0.3伏特，这说明在肉表面生长的为好氧菌；植物汁液的氧化还原电势为+0.3～+0.4伏特，所以植物性食品也容易被好氧菌引起变质。针对这两类产品可以使用抽真空技术延长保质期。