一、食品中的微生物
食品從原料的生產、采購、加工、貯藏、運輸、銷售到烹調等各個環節，常常與環境發生各種形式的接觸，從而引發微生物的汙染。糧食、肉、蛋、乳、水果和蔬菜等各類食品的水分活度值差別很大，它們的營養成分和組織結構也各具特點，所以生長在各類食品中的微生物也不同，各類食品在保藏過程中微生物的活動規律、引起腐敗變質的現象也各有特點。因此，了解食品中微生物的種類和活動規律對食品的安全保藏非常重要。
（一）食品中微生物的來源及特點
食品中的微生物不外乎來源於土壤、水、空氣、生產流通環節相關的人員和器具、添加劑等。土壤是微生物的天然培養基，具備微生物生長繁殖所需的各種營養成分和環境條件。土壤中的微生物數量可達107～109個/g。其龐大的微生物類群中，以細菌占的比例最大，達70%～80%，放線菌占5%～30%，其次是真菌、藻類和原生動物。空氣、水、人及動植物體的微生物也會進入土壤。
水是微生物生長繁殖的另一個良好環境。水中微生物的數量取決於水中有機質的含量。有機質越多，微生物的數量就越多。水體中以細菌占優勢，無論淡水水域還是海水水域，其中都含有少數致病性微生物。
空氣雖不是微生物生長的良好場所，但空氣中確實存在一定數量的微生物，這些微生物是隨風飄揚而懸浮在大氣中，或附著在飛揚起來的土壤或液滴上。這些微生物可來自土壤、水、人和動植物體表的脫落物和呼吸道、消化道的排泄物。空氣中的微生物主要是黴菌、放線菌的孢子和細菌的芽孢及酵母等。不同環境空氣中微生物的數量和種類有很大差異。空氣中可能會出現一些病原微生物，它們直接來自人或間接來自土壤。
人及動物的皮膚、毛發、口腔、消化道、呼吸道均帶有大量的微生物，例如未經清洗的動物皮毛、皮膚中微生物數量達105～106個/cm2。患病的人或動物會帶有不同數量的病原微生物，其中沙門氏菌、結核杆菌、布氏杆菌是人畜共患病原微生物。蚊、蠅等昆蟲都可攜帶大量微生物，其中可能含有多種致病性微生物。帶有致病菌的人和動物接觸食品同樣會造成食品的微生物汙染。
加工機械及設備自身雖然沒有微生物生長繁殖所需的營養物質，但在食品加工中食品的汁液或顆粒會黏附於內表麵，如果生產結束後設備不徹底地清洗消毒，會導致微生物的大量生長繁殖，成為食品中微生物的重要來源。同樣，包裝材料如果處理不當也會帶有微生物，從而汙染包裝內的食品。
另外，作為食品原料的動植物體原來就存在一定種類和數量的微生物，尤其是染病的動植物體還含有一定種類和數量的病原微生物。食品原料本身所帶有的微生物往往是其在貯存、加工過程中品質下降的主要因素之一。
上述環境中的微生物除了由於食品原料自身帶有的微生物所造成的食品內源性微生物汙染外，在食品生產、加工、運輸、貯藏、銷售和食用過程中，微生物常常通過水、空氣、人、動物、機械設備以及包裝材料等使食品發生微生物汙染，這類汙染又稱外源性汙染。
（二）微生物對食品安全性的影響
影響食品安全性的因素有化學性危害、生物性危害和物理性危害。生物性危害主要是指生物（尤其是微生物）本身及其代謝過程、代謝產物（如毒素）等對食品原料、加工過程以及產品的汙染，這種汙染會對消費者的健康造成損害。食品中的微生物危害按其種類主要有以下幾類：
1.細菌性危害
細菌性危害是指細菌及其毒素產生的生物性危害。食品被細菌特別是致病菌汙染時，不僅會引起腐敗變質，而更重要的是引起食物中毒。常見的引起食物中毒的細菌有沙門氏菌、副溶血性弧菌、葡萄球菌、變形杆菌、肉毒梭狀芽孢杆菌、蠟狀芽孢杆菌、致病性大腸杆菌和誌賀氏菌等。
2.真菌性危害
食品中真菌性危害主要包括真菌及其毒素、有毒蘑菇及其對食品造成的危害。
真菌性危害不僅使食品黴變腐敗，而且還造成糧食類及其副產物食物中毒。黴菌性食物中毒與其它食物中毒一樣，沒有傳染性，病人和病畜不能成為一種傳染源去感染別人和其它家畜；但也不同於一般化學性中毒，其毒害受生物性因子支配，因而黴菌性食物中毒往往具有地方性、相對的季節性和波動性等特點。
真菌毒素和細菌的內、外毒素不同，它耐高溫，沒有抗原性，不能引發機體產生抗毒素，也不能使機體產生其它感應物質（如沉澱素等）。因此，真菌性食物中毒與細菌性食物中毒在診斷上又有不同。
食品中的致病真菌主要有麥角菌、禾穀鐮刀菌、黃曲黴、寄生曲黴和青黴等。產毒的真菌隻限於少數的幾種，並且產毒真菌也隻有一部分菌株產毒。至於同一種產毒真菌存在產毒能力不同的菌株，是取決於菌株本身生物學的特點，還是取決於外界條件的不同或者兩者兼有，目前尚未清楚。同一產毒菌株的產毒能力還表現出可變性和易變性。產毒菌株經過累代培養，可以完全失去產毒能力而成為非產毒菌株，但在一定情況下，又可以出現產毒能力。所以在實際工作中，應隨時考慮這種相對概念。產毒菌株所產生的真菌毒素，並不具有嚴格的專一性，一種菌種或菌株可以產生幾種不同的毒素，而同一毒素也可以由幾種真菌產生。例如，島青黴可產生黃天精、紅天精、島青黴毒素，雜色曲黴素可由雜色曲黴、黃曲黴及構巢曲黴產生。常見的產毒黴菌主要有曲黴菌屬、青黴屬、鐮刀菌屬等。
3.病毒性危害
病毒具有專性寄生性，雖然不能在食品中繁殖，但是食品為病毒提供了很好的保存條件，因而可在食品中殘存較長時間。被病毒汙染的食品一旦被食用，病毒即可在體內繁殖，引起感染性病毒疾病。病毒對食品造成的汙染事件時有發生，如近年來在英國暴發的瘋牛病和口蹄疫事件，給英國畜牧業、食品工業造成了巨大的損失，其影響波及全球。易被病毒汙染的食品主要有肉製品、乳製品、水產品、蔬菜和水果等。常見的病毒有甲肝病毒、諾瓦克病毒和類諾瓦克病毒等。
（三）微生物與食品的安全保藏
1.糧食中的微生物
糧食中存在大量種類繁多的微生物，在適宜的環境條件下，這些微生物的生長繁殖會造成糧食的黴變發熱，從而使糧食的重量減少，品質劣變，甚至帶毒，造成極大的經濟損失，並直接危害人體健康。
糧食中含有豐富的碳水化合物、蛋白質、脂肪及無機鹽等營養物質，是微生物良好的天然培養基。糧食中的微生物包括病毒、細菌、放線菌、酵母和黴菌。從數量上看，細菌最多，其次是黴菌，放線菌和酵母菌很少。從對糧食的危害看，黴菌最重要。新收獲的糧食中，細菌占微生物區係的90％以上，其中以草生歐文氏菌、熒光假單胞杆菌最多，其次是黃杆菌和黃單胞杆菌。陳糧中以芽孢杆菌和微球菌居多。雖然糧食中細菌的數量最多，但它對儲糧的危害遠不及黴菌，因為細菌需要遊離水存在才能活動，隻有在糧食黴變發熱後期，才有遊離水出現，這時有些嗜熱菌才可以活動，使糧食繼續發熱達到70～75℃。但是，在實際情況下，在發熱遠未達到這種嚴重狀況之前糧食即被處理。另一方麵，細菌不能進入完整的糧粒，它隻能從糧食表麵的自然孔或傷口侵入，所以細菌導致糧食發熱的可能性很小。
糧食中的真菌可以分為兩個生態群：即田間真菌和儲藏真菌。田間真菌以兼寄生菌為主，其組成主要包括鏈格孢黴、蠕孢黴、枝孢黴、鏈孢黴、彎孢黴、黑孢子菌等，其中以鏈格孢黴最常見。儲藏真菌以腐生真菌為主，主要包括曲黴和青黴，危害最大的是曲黴。曲黴主要有灰綠曲黴群、白曲黴和黃曲黴等。
通常在新糧入庫時，田間真菌數量多，儲藏真菌比較少。在常規儲藏中，隨著儲藏時間的延長，真菌總數呈下降趨勢。例如，糧堆溫度保持在20℃以下，儲藏1年後，真菌數量比入庫時減少57％。若為密閉貯藏，則1年後真菌數量顯著減少，其中黃曲黴從140000個/g減少到4000個/g。
2.肉、蛋、乳中的微生物
肉、蛋、乳中含有較多的蛋白質、脂肪、水和無機鹽，維生素含量也很豐富。乳中還含有大量的乳糖。所以，肉、蛋、乳不僅是人類營養豐富的食品，也是微生物良好的天然培養基，很適宜於微生物的生長繁殖。因此，了解微生物的種類和控製微生物的活動，對肉、蛋、乳的安全貯藏非常重要。
（1）肉中的微生物肉中的微生物有腐敗微生物和病原微生物。腐敗微生物主要有細菌、黴菌、酵母菌等，但主要是細菌。細菌常見的有假單胞菌屬、無色杆菌屬、黃杆菌屬、微球菌屬、莫拉氏菌屬、芽孢杆菌屬等。病原微生物主要有沙門氏菌、炭疽杆菌、布魯氏杆菌、結核杆菌、豬丹毒杆菌、李斯特杆菌和口蹄疫病毒等，其中沙門氏菌最為常見。
一般來說，常溫下放置的肉，早期的微生物以需氧性的假單胞菌、微球菌、芽孢杆菌等為主，它們先出現在肉的表麵，經過繁殖後，肉即發生變質，並逐漸向肉內部發展，這時以兼性厭氧微生物如枯草杆菌、糞鏈球菌、大腸杆菌、普通變形杆菌為主要菌。當變質繼續向深層發展時，即出現較多的厭氧微生物，主要為梭狀芽孢杆菌。肉的腐敗變質主要表現為發黏、出現色斑以及因蛋白質水解生成氨、硫化氫、吲哚、腐胺、屍胺等引起的惡臭氣味。
低溫可以抑製中溫性微生物和嗜熱性微生物的生長繁殖，但低溫下仍可能有嗜冷微生物進行生命活動，因而低溫下存在的肉類仍可能變質。1～3℃下可在肉中生長的嗜冷微生物有假單胞菌屬、無色杆菌屬、產堿杆菌屬等的一些細菌，枝孢屬、枝黴屬、毛黴屬等的一些黴菌，以及一些嗜冷酵母菌如假絲酵母屬、紅酵母屬、球擬酵母屬中的一些種。若冷凍肉溫度在-5℃以上，仍有微生物生長的可能。但在-2℃以下，一般不會出現腐敗細菌的生長，病原菌也不能生長，能生長的是少數耐低溫和低水分活性的黴菌和酵母菌，特別是黴菌，其中多主枝孢、枝黴在冷藏條件下生長比較快。多主枝孢從發芽到出現1mm直徑的可見菌落，在-2℃需一個月，在-5℃需四個月。
（2）乳中的微生物牛乳中的微生物是以能分解利用乳糖和蛋白質的為主要類群。牛乳變質以乳糖發酵、蛋白質腐敗和脂肪酸敗為基本特征。
鮮牛乳中的微生物主要有細菌、黴菌和酵母菌等。常見的細菌主要有鏈球菌屬、乳杆菌屬、假單胞菌屬等。此外，還可能含有多種病原菌，例如結核杆菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌等。常見的黴菌主要有多主枝孢、乳酪節卵孢等。常見的酵母菌有脆壁酵母、紅酵母、假絲酵母等。
鏈球菌屬和乳杆菌屬是鮮牛乳中十分常見的兩屬乳酸菌，它們能對乳中的乳糖進行同型或異型發酵，產生乳酸等產物，使牛乳變酸。芽孢杆菌、假單胞菌、變形杆菌等是牛乳中常見的膿化細菌，它們能分解乳中的蛋白質，並產生腐敗的臭氣。假單胞菌不僅能分解牛乳蛋白質，還能分解乳中的脂肪，是牛乳中典型的脂肪分解菌。此外，無色杆菌、黃杆菌、產堿杆菌也能分解脂肪，也是牛乳中的脂肪分解菌。大腸杆菌等分解乳糖而產生乳酸、醋酸，使鮮牛乳變酸並出現凝固；同時產生CO2和H2，使牛乳凝固具有多孔氣泡，並使乳產生不愉快臭味。
生鮮牛乳在貯藏初期，細菌繁殖占絕對優勢，這些細菌主要是乳鏈球菌、乳酸杆菌、大腸杆菌和一些蛋白質分解細菌等。其中以鏈球菌生長繁殖特別旺盛，使乳糖分解產生乳酸，乳液酸度不斷升高；同時還可觀察到產氣現象，這是大腸杆菌等產氣菌引起的。酸度升高抑製了其它腐敗細菌的生命活動。當酸度升高至pH4.5時乳鏈球菌本身受到抑製，不再增殖反而會逐漸減少（這時已出現酸凝固），乳酸杆菌可繼續在產生凝塊的乳中增殖並產生乳酸，使pH繼續下降。當乳的酸度升高到pH3～3.5時，絕大多數微生物被抑製甚至死亡，而酵母菌和黴菌可適應此高酸性環境而生長繁殖，它們利用乳酸和其它一些有機酸，使乳的pH回升至接近中性。之後，分解利用蛋白質和脂肪的假單胞菌、芽孢杆菌等增殖，消化凝乳塊，並有腐敗的臭味產生。
（3）蛋中的微生物鮮蛋中的微生物主要是細菌和黴菌，酵母菌較少見。常見的細菌有假單胞菌屬、變形杆菌屬、產堿杆菌屬、埃希氏菌屬等。常見的黴菌有枝孢屬、青黴屬、側孢黴屬等。鮮蛋中最常見的病原微生物是沙門氏菌，如雞沙門氏菌、鴨沙門氏菌等。與食物中毒有關的病原菌如金黃色葡萄球菌、變形杆菌等在蛋中也有較高的檢出率。
鮮蛋在貯藏過程中容易變質。細菌侵入雞蛋後，先將係帶分解斷裂，使蛋黃不能固定而發生移位。其後蛋黃膜被分解，蛋黃散亂，與蛋清逐漸混合在一起，這種蛋稱為散黃蛋，是變質的初期現象。散黃蛋進一步被細菌分解，產生硫化氫、氨、吲哚、糞臭素、硫醇等分解產物，因而出現惡臭氣味。同時，蛋清呈現不同的顏色，如假單胞菌可引起黑色、綠色、粉紅色等腐敗；產堿杆菌、變形杆菌、埃希氏杆菌等使蛋清呈現黑色；沙雷氏菌產生紅色腐敗；不動杆菌引起無色腐敗。有時蛋清變質不產生硫化氫等惡臭氣味而產生酸臭，蛋液變稠而成漿狀或有凝塊出現，這是微生物分解糖或脂肪而形成的腐敗現象，稱為酸敗蛋。
黴菌進入蛋內，一般在蛋殼內壁和蛋白膜上生長繁殖，形成大小不同的深色斑點，斑點處有蛋液黏著，稱為黏殼蛋。不同黴菌產生的斑點不同，例如青黴產生藍綠斑，枝孢黴產生黑斑。在環境濕度比較大的情況下，有利於黴菌的蔓延生長，造成整個蛋內外生黴。
3.水果和蔬菜中的微生物
水果和蔬菜由水分、碳水化合物、蛋白質、脂肪、灰分等構成，其主要成分是碳水化合物和水，特別是水的含量比較高，適宜於微生物的生長繁殖，容易出現微生物引起的腐爛變質。引起水果和蔬菜變質的微生物以能分解碳水化合物的為主要類群。
由於生態條件的不同，世界各地區的水果和蔬菜的微生物類群有明顯的區別，例如在意大利、英國和德國，貯藏期間蘋果的最主要病害菌是白盤長孢，而在美國卻是擴展青黴。果蔬貯藏期間微生物類群也可能發生變化，例如柑橘類在貯藏初期是青黴造成的損失最大，而較長時間的貯藏時則主要受盤長孢黴、刺盤孢的危害。
4.罐頭中的微生物
罐頭食品按pH可分為低酸性（pH5.0以上）、中酸性（pH4.5～5.0）、酸性（pH3.7～4.5）和高酸性（pH3.7以下）四類。不同酸性食品中存在的微生物種類也不同，一般存在於低酸性和中酸性食品中的微生物主要是細菌，酵母菌和黴菌則不常見。細菌有嗜熱性細菌、中溫性厭氧細菌、形成芽孢的需氧細菌和不產芽孢的細菌等。嗜熱性細菌中主要有平酸菌、TA菌（即不產生硫化氫的嗜熱厭氧菌）和硫化物細菌等。罐頭的平酸腐敗是一種產酸不產氣的腐敗類型，引起平酸腐敗的細菌統稱為平酸菌。中溫性厭氧細菌中主要有肉毒梭菌、雙酶梭菌、腐化細菌、丁酸梭菌和巴氏芽孢梭菌等。酸性和中酸性罐頭食品中的微生物主要有產生芽孢的細菌如凝結芽孢杆菌、丁酸梭菌等，不產生芽孢的細菌如乳杆菌和明串珠菌等。