食品基質因素

以前，食品只是看作致病菌的中立載體並且對劑量—反應關係影響甚微。最近幾年人們越來越意識到食品基質的影響力，如腸道致病菌的酸抗性的影響，誘導的酸抗性增加了致病菌通過胃時存活的可能性。這些適應系統還會影響許多機體的其他防禦機制。除了直接影響致病菌外，食品的物理學性質也可以明顯影響劑量一反應關係。例如，提高胃液pH值，減少微生物暴露於胃酸或者減少通過胃的時間的任一種物質，都可以降低機體抵禦食源性致病菌的效率，食用高緩衝食品、吃抗酸的或減少胃液產生的藥物都可以減少引起感染的劑量。

基本介紹

• 中文名：食品基質因素
• 外文名：Food matrix factor
• 本質：食品基質的影響
• 適用性：食品的生物學危害
• 影響生物：微生物
• 舉例：致病菌酸抗性，增加菌存活可能性

微生物生長繁殖與食品基質因素

從食品防腐保鮮角度來看，食品除了能為微生物的生長繁殖提供良好營養素外，食品的pH值或氫離子濃度、水分含量或水分活度及滲透壓等對微生物的生長繁殖具有重要影響。

1、食品的pH值

不同微生物的生長繁殖均對基質的pH值有一定要求，見圖1。

圖1

在其它條件適宜時，微生物在最適pH值條件下的生長速度最快，若食品基質pH值過高或過低均不利於微生物的生長。

部分食品的pH值如圖2所示。可以看出，幾乎所有的蔬菜、肉魚、乳等食品的pH值在4.5以上，而所有水果的pH值則在4.5以下。而從圖1可以看出，細菌對pH值的適應性較差，它只能在中性附近的基質上生長繁殖，而酵母菌和黴菌對pH值的適應性較強，幾乎在酸性至微鹼性基質上均能生長繁殖。也就是說，細菌、酵母菌和黴菌均可在高pH食品上生長繁殖，但以細菌的生長繁殖的可能性最大，而且能夠很好地生長繁殖。但細菌卻難以在低pH食品上生長繁殖，在低pH食品上生長繁殖的微生物主要是酵母菌和黴菌。

圖2

微生物的代謝活動具有改變食品pH值的作用。即微生物的活動會使食品中積累一定量的酸性物質或鹼性物質，從而導致食品pH值發生較大幅度的變化，又會反過來抑制微生物的繼續活動。如微生物對食品中糖的分解產生酸，會使食品的pH值下降；而當食品中糖不足時，微生物會分解食品中的蛋白質，並產生鹼性物質，會使食品的pH值上升。

2、食品的水分及水分活度

水分是微生物生命活動的必要條件之一，沒有水分生命就不會存在。因為微生物細胞內所進行的各種生物化學反應均以水為溶媒，而且細胞內酶的活性及作用也與水分有關，水還是某些化學反應的反應物，微生物的水分來源又主要是其所寄生的食品，所以，如果微生物寄生的食品中水分含量過少，必然會影響到微生物的生命活動，甚至導致微生物死亡。因此，含水量高的食品易受微生物的污染及為害。

微生物能否在食品上生長繁殖，並不完全取決於食品含水量的大小，而是取決於食品的水分活度Aw。因為微生物只能直接利用食品中的非結合水，對結合水則不能直接利用，從水分活度的概念可以看出，Aw的大小正好反映了食品中可被微生物利用的水的多少。

總體來說，Aw低的食品，因微生物在其上不易獲得足夠的水分，而不能正常的生長繁殖，故它們不易被微生物所為害，而高Aw食品則易被微生物所為害。不過不同微生物的生長繁殖所需要的Aw的最低限度不同，有的微生物只能在Aw高的食品中生長繁殖，而有的微生物卻可在Aw相對較低的食品上生長繁殖。

大部分革蘭氏陰性細菌在較高的Aw中生長繁殖受到抑制，而黴菌和酵母菌等卻在Aw較低的環境中也能生長繁殖。也就是說細菌對Aw最為敏感，在一般情況下，當Aw<0.90時，細菌就不能生長；當Aw<0.87時，大多數酵母菌受到抑制；當Aw<0.80時，大多數黴菌不能生長。但也有例外，如發育所必需的最低水分活度：嗜鹽細菌Aw<0.75、耐鹽性酵母(細菌)Aw<0.65、耐滲透壓性酵母Aw<0.61等，但當食品的Aw<0.6時，任何微生物均不能生長。當食品的Aw超過了以上值時，食品就有可能由微生物引起腐敗變質。

魚、肉、乳、新鮮水果和蔬菜等食品的Aw值在0.98～0.99範圍內，顯然它們不僅易被微生物所為害，而且可受到多種微生物的為害。

3、食品的滲透壓

滲透壓與微生物的生命活動有著密切關係。如將微生物置於低滲透壓溶液中，菌體吸收水分，菌體膨脹，甚至破裂，細胞便死亡；若置於高滲溶液中，菌體則發生脫水，產生質壁分離現象，造成細胞代謝活動呈抑制狀態，甚至死亡。可見，基質滲透壓過高或過低均不利於微生物的生長繁殖，只有當基質滲透壓與細胞滲透壓相適應時，代謝活動才能正常進行，細胞保持原狀，不發生變化。但總的來說，大多數微生物對低滲均有一定的抵抗力，而在高滲透壓的環境中情況就不一樣了。大多數黴菌和少數酵母菌能耐受較高的滲透壓，它們在高滲透壓食品中，可以繼續生長繁殖，而絕大多數細菌則不能在高滲透壓食品上生長繁殖，或僅能生存一個對數期，或很快就死亡，僅有少數細菌，如嗜鹽桿菌能耐受較高的滲透壓。

各種微生物對滲透壓的要求有一定適應範圍。一般微生物適宜在0.85%～0.90%的食鹽溶液中生存。凡在2%以上食鹽溶液中能生長的微生物稱為嗜鹽高滲微生物或嗜鹽微生物，它們包括除能在海水中生存的微生物外，還包括能引起含糖分高的糖漿、果醬、濃縮果汁等變質的酵母菌。黴菌嗜高滲透壓的能力可以超過酵母菌，它們能引起很多糖分高的食品、醃漬食品、乾果及低水分糧食霉變。

食品中的生物性因素的危險性評估

食品總是帶有少量的生物性危害，食品企業需要儘量在現有技術條件下將生物性危險降低到可以接受水平，而管理機構則需要用危險性分析的方法確定食源性危害的生物危險性水平，然後制定食品安全政策。這些生物性危害包括致病性細菌、黴菌、病毒、寄生蟲、藻類和它們的毒素。生物性危害主要通過兩種機制使人致病：產生毒素造成症狀或宿主進食具有感染性的活病原體而產生病理學反應。前者閾值較容易確定，有可能開展危險性評估。

微生物性危險性評估在危險性評估中是一個相對新的領域，還沒有一個國際上甚至國家水平公認的標準。微生物性危險性評估分為四個部分：危害的確定、危害特徵的描述、暴露評估和危險性特徵的描述。

危害的確定

對微生物性因子，這一步驟的目的就是確定與食品相關的微生物或微生物毒素。與傳統的化學性危險性評估不同，化學性危害確定步驟的重點是確定是否有足夠的證據證明一種化學物質可以引起一種負面健康影響(如癌)，而微生物危險性評估中的危害通常在進行評估前就已經確定能引起人類疾病。因此，這一步驟主要是做一個定性評估。

危害特徵的描述

(1)影響劑量一反應關係的因素

一個人群對暴露於一種食源性致病菌的反應是高度變異性的，反映了疾病的發生依賴於許多因素，如致病菌的毒力特徵、攝入的菌數、宿主的一般健康和免疫狀態、改變微生物或宿主狀態的食品的屬性。因此，每個人因暴露於食源性致病菌而產生疾病的可能性依賴於宿主、致病菌和食品基質三方面作用的綜合，這種相互作用稱為感染性疾病三角。

①致病菌

不同的食源性致病菌的致病模式不同。根據致病模式的不同，食源性致病菌可分為三大類——感染性的、產毒一感染性的與產毒的。這種致病模式的區別在本質上影響劑量一反應關係。即使是同一種菌，由於在不同情況下致病模式不同，也要根據兩種疾病症狀，做不同的劑量一反應關係。

②攝入菌量

攝入菌量在很大程度上影響著產生負面健康作用的機率和程度。一般食品中菌量越多，人群中產生疾病的人的比例越大，但通常不是呈線性關係。攝入菌量的增加通常會降低腸道疾病的潛伏期。在進行評估或進行劑量一反應研究比較的時候，需明確一個重要問題——是以什麼生物學反應衡量的，即感染、發病率和死亡率。

③宿主因素

疾病三角的第二條臂是與宿主有關的影響個體易感性的因素。人群對感染因子的反應有高度差異，反映了人群遺傳學背景、一般健康和營養狀態、年齡、免疫狀態、應激水平和以前對感染因子的暴露等方面的不同。有些人群具有高危險性，他們多伴有免疫力的降低。一般幼兒與老人對食源性感染因子有高危險性，分別是因為免疫系統未發育成熟和免疫反應降低。同樣地，對免疫狀態或整體健康狀態有負面影響的醫療干預(如免疫抑制藥物)或疾病狀態(如HIV)也能影響食源性疾病的發病率和嚴重程度。

④食品基質因素

以前，食品只是看作致病菌的中立載體並且對劑量—反應關係影響甚微。最近幾年人們越來越意識到食品基質的影響力，如腸道致病菌的酸抗性的影響，誘導的酸抗性增加了致病菌通過胃時存活的可能性。這些適應系統還會影響許多機體的其他防禦機制。除了直接影響致病菌外，食品的物理學性質也可以明顯影響劑量一反應關係。例如，提高胃液pH值，減少微生物暴露於胃酸或者減少通過胃的時間的任一種物質，都可以降低機體抵禦食源性致病菌的效率，食用高緩衝食品、吃抗酸的或減少胃液產生的藥物都可以減少引起感染的劑量。