第五章 食品污染及其预防

　　食品在生产、加工、储存、运输和销售的过程中有很多污染的机会，会受到多方面的污染。污染后有可能引起具有急性短期效应的食源性疾病或具有慢性长期效应的长期性危害。一般情况下，常见的主要食品卫生问题均有这些污染物所引起。食品污染的种类按其性质可分为以下三类：

　　1.生物性污染 食品的生物性污染包括微生物、寄生虫和昆虫的污染，主要以微生物污染为主，危害较大，主要为细菌和细菌毒素、霉菌和霉菌毒素。

　　2.化学性污染　 来源复杂，种类繁多。主要有：①来自生产、生活和环境中的污染物，如农药、有害金属、多环芳烃化合物、N-亚硝基化合物、二恶英等。②从生产加工、运输、储存和销售工具、容器、包装材料及涂料等溶入食品中的原料材质、单体及助剂等物质。③在食品加工储存中产生的物质，如酒类中有害的醇类、醛类等。④滥用食品添加剂等。

　　3.放射性污染　 食品的放射性污染主要来自放射性物质的开采、冶炼、生产以及在生活中的应用与排放。特别是半衰期较长的放射性核素污染，在食品卫生上更加重要。

　　第一节 微生物污染及其预防

　　基本概念：

　　1.菌落总数：是指在被检样品的单位重量(g)、容积(ml)、或表面积(cm2)内，所含能在严格规定的条件下(样品处理、培养基及其pH、培养温度及时间、计数方法等)培养所形成的细菌菌落总数。以菌落形成单位(colony forming unit,CFU)表示

　　2.大肠菌群最近似数：食品中大肠菌群的数量一般相当于100g或100ml食品中的可能数来表示，简称大肠菌群最近似数。

　　3.食品的腐败变：是指食品在一定环境的影响下，在微生物为主的各种因素作用下，所发生的食品成分与感官性状的各种变化。

　　4.挥发性盐基总氮：是指油脂在各种因素的作用下，发生脂肪酸的自身氧化和水解，从而使食用价值降低的过程。

　　5.脂肪酸败：是指油脂在各种因素的作用下，发生脂肪酸的自身氧化和水解，从而使食用价值降低的过程。

　　6.K值：是指ATP分解的低级产物肌苷(HxR)和次黄嘌呤(Hx)占ATP系列分解产物ATP+ADP+AMP+IMP+ HxR +Hx的百分比，(ATP顺次分解过程中，终末产物多少来判定鱼体新鲜程度)主要适用于鉴定鱼类早期腐败。

　　7.水分活性：如果把食品中水分的蒸汽压以P表示，PO表示纯水的蒸汽压，在同一条件下(温度、湿度、压力)两者的比值即为水分活性(Water Activity，aw)aw =P/ PO(其100被相当于相对湿度)。亦即凡是能提供微生物利用的那部分水分。

　　8.霉菌毒素：为霉菌在其所污染的食品中所产生的有毒代谢产物。

　　9.D值：在一定温度和条件下，细菌死亡90%所需时间(也即活菌数减少一个对数周期所需时间，即100%～10%)，称为该菌在该温度下90%递减时间。通常以分计算。

　　10.F值：一定量细菌在某一温度下完全杀死所需的时间。以分表示。右下角注明温度，目前常用F250。

　　11.Z值：一个对数周期的加热时间(例如由10分到100分)所对应的加热温度变化值，称为Z值。

　　12.巴氏消毒：是一种不完全灭菌的加热方法。只能杀死繁殖型(包括一切致病菌)，而不能杀死有芽孢细菌。早期多用低温长时间消毒法，62.8℃保温30分钟的杀菌方式。现多采用瞬间高温巴氏消毒法71.7℃，15秒种，灭菌效果同上。

　　13.超高温消毒：137.8℃ 2秒种，这种方法能杀灭大量的细菌，并且能使耐高温的嗜热芽孢梭菌的芽孢也被杀灭，而又不影响食品质量。多用于消毒牛奶，

　　14.商业灭菌：指罐头食品中所有的肉毒梭菌芽孢和其他致病菌、以及在正常的储藏和销售条件下能引起内容物变质的嗜热菌均已被杀灭而言。

　　15.食品褐变：有酶促褐变和非酶促褐变反应两种。

　　酶促褐变反应是多酚氧化酶作用下使食品中酚类物质氧化形成醌及其聚合物而变成红棕色的现象。非酶促反应称美拉德反应或氨羰基反应，是由蛋白质、多肽、氨基酸中的氨基和糖及脂肪氧化所生成的羰基所发生的反应。

　　16.辐照消毒：以消除无芽孢致病菌。剂量为5～10kGy。

　　17.辐照防腐：以杀死部分腐败菌，延长保存期。剂量在5kGy以下。

　　18.辐照灭菌：即用高剂量来杀灭食品中的一切微生物，剂量为10～50kGy。

　　基本要求：

　　微生物污染食品后不仅可以降低食品卫生质量，而且还可以对人体健康产生危害。在食品中常见的微生物有一些几类(从食品卫生的角度，微生物对食品的污染可概括为)：①可以直接引起致病如致病菌(能引起宿主致病的细菌)、人畜共患传染菌病原菌、产毒霉菌和霉菌毒素;②相对致病菌，在通常情况下不致病，只有在一定的特殊条件下，才具有致病力的一些细菌;③非致病性微生物，主要包括非致病菌、不产毒霉菌与常见酵母。

　　一、食品的细菌污染与腐败变质

　　食品的细菌以及由此引起的腐败变质是食品卫生中最常见的有害因素之一。

　　食品中的细菌，绝大多数是非致病菌。它们对食品的污染程度是间接估测食品腐败变质可能性及评价食品卫生质量的重要指标，同时也是研究食品腐败变质的原因、过程和控制措施的主要对象。此节讨论的主要是非致病菌。

　　(一)食品的细菌污染

　　由于非致病菌中多数非腐败菌，从影响是食品卫生的角度出发，应特别注意以下几属常见的食品细菌。

　　1.常见的食品细菌：①假单胞菌属。②微球菌属。③芽孢杆菌属。④肠杆菌科各属。⑤弧菌属与黄杆菌属。⑥嗜盐杆菌属与嗜盐球菌属。⑦乳杆菌属。

　　2.评价食品卫生质量的细菌污染指标与食品卫生学意义

　　反映食品卫生质量的细菌污染指标，可分为两个方面：一为细菌总数，二是大肠杆菌。

　　(1)食品中的细菌数量及卫生学意义。

　　食品中的细菌数量一般是以单位(g、ml、cm2)食品中细菌的个数，并不考虑细菌的种类，常用菌落总数来表示。其卫生意义为：一是食品清洁状态的标志，利用它起到监督食品的清洁状态。二是预测食品的耐保藏期。

　　(2)大肠菌群

　　①菌属及来源：包括肠杆菌科的埃希氏菌属、柠檬酸杆菌属、肠杆菌属和克雷伯菌属。

　　②食品卫生学意义：大肠菌群一般都是直接或间接来自人与温血动物粪便。食品中如检出大肠菌群其卫生学意义：一是表示食品曾受到人与温血动物粪便的污染;作为肠道致病菌污染食品的指示菌。因为大肠菌群与肠道致病菌来源相同，且在一般条件下大肠菌群在外界生存时间与主要肠道致病菌是一致的。

　　(二)食品的腐败变质

　　1.食品腐败变质的原因：①微生物的作用：是引起食品腐败变质的重要原因。微生物包括细菌、霉菌和酵母。②食品本身的组成和性质：包括食品本身的成分、所含水分、pH值高低和渗透压的大小。

　　2.食品腐败变质的化学过程、产物与鉴定指标。

　　(1)食品中蛋白质的分解： 肉、鱼、禽、蛋、奶及豆类等食品，富含蛋白质，故以蛋白质分解为腐败变质的特征。鉴定指标：食品的腐败变质鉴定指标一般是从感官、物理、化学和微生物四个方面确定其适宜指标。A：以蛋白质为主的食品目前仍以感官指标最为敏感可靠，特别是通过嗅觉可以判定极轻微的腐败变质。B：物理指标：蛋白质分解时小分子物质增多这一现象，先后研究有食品浸出物量、浸出液电导率、折光率、冰点下降、粘度上升及pH改变等变化。C：化学指标：目前认为与食品腐败变质程度符合率较高的化学指标有三个，均为根据蛋白质分解产物的定量测定。一个是挥发性盐基总氮。二是二甲胺与三甲胺。

　　三为K值。

　　(2)食品中脂肪的酸败：食用油脂和食品中脂肪的酸败程度，受脂肪本身的饱和程度、紫外线、氧、水分、天然抗氧化成分以及铜、铁、镍等金属离子的存在及食品中微生物的解脂酶的影响。

　　(3)碳水化合物的分解：以碳水化合物为主的分解，通常称为发酵或酵解。

　　二、霉菌与霉菌毒素对食品的污染及其预防

　　(一)概述

　　霉菌是真菌的一部分。真菌是指有细胞壁，不含叶绿素，无根、茎、叶，以寄生或腐生方式生存，能进行有性或无性繁殖的一类生物，霉菌是菌丝体比较发达而又没有子实体的那一部分真菌。

　　与食品卫生关系密切的霉菌大部分属于半知菌纲中曲霉菌属、青霉菌属和镰刀霉菌属。

　　1.霉菌的发育和产毒条件

　　霉菌产毒需要一定的条件，影响霉菌产毒的条件主要是食品基质中的水分、环境中的温度和湿度及空气的流通情况。

　　①水分和湿度：霉菌的繁殖需要一定的水分活性。因此食品中的水分含量少，(溶质浓度大)，P值越小，aw越小，即自由运动的水分子较少，能提供给微生物利用的水分少，不利于微生物的生长与繁殖，有利于防止食品的腐败变质。

　　②温度：大部分霉菌在28℃～30℃都能生长。10℃以下和30℃以上时生长明显减弱，在0℃几乎不生长。但个别的可能耐受低温。一般霉菌产毒的温度，略低于最适宜温度。

　　③基质：霉菌的营养来源主要是糖和少量氮、矿物质，因此极易在含糖的饼干、面包、粮食等类食品上生长。

　　2.主要产毒霉菌

　　霉菌产毒只限于产毒霉菌，而产毒霉菌中也只有一部分毒株产毒。目前已知具有产毒株的霉菌主要有：

　　曲霉菌属：黄曲霉、赭曲霉、杂色曲霉、烟曲霉、构巢曲霉和寄生曲霉等;

　　青霉菌属：岛青霉、桔青霉、黄绿青霉、扩张青霉、圆弧青霉、皱折青霉和荨麻青霉等;

　　镰刀菌属：犁孢镰刀菌、拟枝孢镰刀菌、三线镰刀菌、雪腐镰刀菌、粉红镰刀菌、禾谷镰刀菌等;

　　其它菌属中还有绿色木霉、漆斑菌属、黑色葡萄状穗霉等。

　　产毒霉菌所产生的霉菌毒素没有严格的专一性，即一种霉菌或毒株可产生几种不同的毒素，而一种毒素也可由几种霉菌产生。如黄曲霉毒素可由黄曲霉、寄生曲霉产生;而如岛青霉可产生黄天精、红天精、岛青霉毒素及环氯素等。

　　3.霉菌污染食品的评定和食品卫生学意义

　　(1)霉菌污染食品的评定：主要从两个方面进行评定

　　①霉菌污染度，即单位重量或容积的食品污染霉菌的量，一般cfu/g计。我国已制定了一些食品中霉菌菌落总数的国家标准。

　　②食品中霉菌菌相的构成。

　　(2)卫生学意义：

　　①霉菌污染食品可降低食品的食用价值，甚至不能食用。每年全世界平均至少有2%的粮食因为霉变而不能食用。

　　②霉菌如在食品或饲料中产毒可引起人畜霉菌毒素中毒。

　　4.霉菌毒素：目前已知的霉菌毒素有200多种。与食品卫生关系密切比较重要的有黄曲霉毒素、赭曲霉毒素、杂色曲霉素、烟曲霉震颤素、单端孢霉烯化合物、玉米赤霉烯酮、伏马菌素以及展青霉素、桔青霉素、黄绿青霉素等。

　　(二)黄曲霉毒素

　　1.AF的化学结构和理化性质

　　黄曲霉毒素是一类结构类似的化合物。目前已经分离鉴定出20多种，主要为AFB和AFG两大类。从结构上彼此十分相似，含C、H、O 三种元素，都是二氢呋喃氧杂萘邻酮的衍生物，即结构中含有一个双呋喃环，一个氧杂萘邻酮(又叫香豆素)。其结构与毒性和致癌性有关，凡二呋喃环末端有双键者毒性较强，并有致癌性。在食品检测中以AFB1为污染指标。

　　AFT在紫外光的照射下能发出特殊的荧光，因此一般根据荧光颜色、Rf值、结构来进行鉴定和命名。AFT耐热，一般的烹调加工很难将其破坏，在280℃时，才发生裂解，毒性破坏。AFT在中性和酸性环境中稳定，在pH9~10的氢氧化钠强碱性环境中能迅速分解，形成香豆素钠盐。AFT能溶于氯仿和甲烷，而不溶于水、正己烷、石油醚及乙醚中。现国内检测AFB1采用薄层层析法。

　　2.产毒的条件 AFT是有黄曲霉和寄生曲霉产生的。寄生曲霉的所有菌株几乎都能产生黄曲霉毒素，并不是所有黄曲霉的菌株都能产生黄曲霉毒素。黄曲霉产毒的必要条件为湿度80%~90%，温度25~30℃，氧气1%。此外天然基质培养基(玉米、大米和花生粉)比人工合成培养基产毒量高。

　　3.对食品的污染 一般来说，国内长江以南地区黄曲霉毒素污染要比北方地区严重，主要污染的粮食作物为花生、花生油和玉米，大米、小麦、面粉污染较轻，豆类很少受到污染。而在世界范围内，一般高温高湿地区(热带和亚热带地区)食品污染较重，而且也是花生和玉米污染较严重。

　　4.毒性 黄曲霉毒素有很强的急性毒性，也有明显的慢性毒性和致癌性。

　　(1)急性毒性：黄曲霉毒素为一剧毒物，其毒性为氰化钾的10倍。对鱼、鸡、鸭、大鼠、豚鼠、兔、猫、狗、猪、牛、猴及人均有强烈毒性。鸭雏的急性中毒肝脏病变具有一定的特征，可作为生物鉴定方法。一次大量口服后，可出现：①肝实质细胞坏死。②胆管上皮增生。③肝脏脂肪浸润，脂质消失延迟。④肝脏出血。

　　国内外亦有黄曲霉毒素引起人急性中毒的报道。

　　(2)慢性毒性：长期小剂量摄入AFT可造成慢性损害，从实际意义出发，它比急性中毒更为重要。其主要表现是动物生长障碍，肝脏出现亚急性或慢性损伤。其他症状如食物利用率下降、体重减轻、生长发育迟缓、雌性不育或产仔少。

　　(3)致癌性：①AFT可诱发多种动物发生癌症。②黄曲霉毒素与人类肝癌发生的关系：AFT对动物有强烈的致癌性，并可引起人急性中毒，但对人类肝癌的关系难以得到直接证据。从肝癌流行病学研究发现，凡食物中黄曲霉毒素污染严重和人类实际摄入量比较高的地区，原发性肝癌发病率高。

　　5.黄曲霉毒素的代谢和生化作用：AFB1进入机体后，需在体内代谢(活化)过程，才能由前致癌物变成终致癌物。黄曲霉毒素在体内的代谢主要是在肝脏微粒体酶作用下进行脱甲基、羟化和环氧化反应。二呋喃环末端双键的环氧化反应，形成AFB1-2,3环氧化物，与AFT的毒性、致癌性、致突变性都有关系。

　　AFT如不连续摄入，一般不在体内蓄积。一次摄入后，约经一周经呼吸、尿、粪等将大部分排出。

　　6. 预防措施

　　预防AFT 危害人类健康的主要措施是加强对食品的防霉，其次是去毒，并严格执行最高允许量标准。

　　(三)杂色曲霉毒素是一类结构近似的化合物，目前已有十多种已确定结构。结构中基本都有两个呋喃环，与AFT 结构近似。生物体可经多部位吸收ST，并可诱发不同部位癌变。其二呋喃环末端双键的环氧化与致癌性有关。

　　在生物体内转运可能有两条途径，一是与血清蛋白结合后随血液循环到达实质器官，二是被巨噬细胞转运到耙器官。ST引起的致死病变主要为肝脏。

　　(四)镰刀菌毒素

　　镰刀菌毒素种类较多，从食品卫生角度(与食品可能有关)主要有单端孢霉烯族化合物、玉米赤霉烯酮、丁烯酸内酯、伏马菌素等毒素。

　　1.单端孢霉烯族化合物是一组主要由镰刀菌的某些菌种所产生的生物活性和化学结构相似的有毒代谢产物。目前已知从谷物和饲料中天然存在的单端孢霉烯族化合物主要有T-2毒素、二醋酸镳(biao)草镰刀菌烯醇、雪腐镰刀菌烯醇和脱氧雪腐镰刀菌烯醇。其基本化学结构是倍半萜烯。

　　因在C-12、C-13位上可形成环氧基，故又称为12、13-环氧单端孢霉烯族化合物，此种12，13-环氧基是其毒性的化学结构基础。

　　该化合物化学性能非常稳定，一般能溶于中等极性的有机溶剂，微溶于水。在实验室条件下长期储存不变，在烹调过程中不宜破坏。

　　毒性的共同特点为较强的细胞毒性、免疫抑制、致畸作用、有的有弱致癌性。急性毒性也强。可使人和动物产生呕吐，当浓度在0.1~10mg/kg即可诱发动物呕吐。

　　单端孢霉烯族化合物除了共同毒性外，不同的化合物还有其独特的毒性。

　　2.玉米赤霉烯酮， 主要由禾谷镰刀菌、黄色镰刀菌、木贼镰刀菌等。是一类结构相似具有二羟基苯酸内酯化合物，主要作用于生殖系统具有类雌激素作用，猪对该毒素最敏感。玉米赤霉烯酮主要污染玉米，也可污染小麦、大麦、燕麦和大米等粮食作物。

　　3.伏马菌素(FB) 是最近受到发达国家极大关注的一种霉菌毒素。由串珠镰刀菌产生。是一类不同的多氢醇和丙三羧酸的双酯化合物。从伏马菌素中分离出两种结构相似的有毒物质，分别被命名为伏马菌素B1(FB1)和伏马菌素B2(FB2)，食物中以FB1为主。

　　可引起马的脑白质软化症，羊的肾病变，狒狒心脏血栓，抑制鸡的免疫系统，猪和猴的肝脏毒性，猪的肺水肿，还可以引起动物实验性的肝癌。是一个完全的致癌剂。FB1与神经鞘氨醇和二氢鞘氨醇的结构极为相似，是神经鞘脂类生物合成的抑制剂。阻断神经鞘氨醇的合成。神经鞘氨醇为细胞调控因子，从而影响DNA的合成。

　　FB1对食品污染的情况在世界范围内普遍存在，主要污染玉米及玉米制品。FB1为水溶性霉菌毒素，对热稳定，不易被蒸煮破坏，所以同AFT一样，控制农作物在生长、收获和储存过程中的霉菌污染仍然是至关重要。

　　三、防止食品腐败变质的措施

　　为了防止食品腐败变质，延长食品可供食用的期限，常对食品进行加工处理，即食品保藏。通过食品保藏可以改善食品风味，便于携带运输，但其主要的食品卫生意义是防止食品腐败变质。常用的方法包括低温冷藏、冷冻，高温杀菌，脱水干燥，腌渍和烟熏，食品辐射保藏。

　　(一)低温保藏与食品质量

　　1.低温保藏的方法：低温保藏包括两种方法包括冷藏和冷冻两种方法。

　　2.低温保藏的原理：①低温可以降低或停止食品中微生物的增殖速度。②低温还可以减弱食品中一切化学反应过程。

　　3. 冷冻工艺对食品质量的影响

　　当外界温度的逐渐降低，到达冰晶生成带，食品中水分逐渐形成冰晶体(冰晶核，核晶)。过大的冰晶将压迫细胞而发生机械性损伤以至溃破。急速升温解冻的食品，食品体积发生突然变化，融解水来不及被食品细胞所吸收回至原处，因而自由水增多，液汁流动外泻而降低食品质量。。

　　4.对冷藏冷冻工艺的卫生要求：①食品冷冻前，应尽量保持新鲜，减少污染。②用水或冰制冷时，要保证水和人造冰的卫生质量相当于饮用水的水平;采用天然冰时，更应注意冻冰水源及其周围污染情况。③防止制冷剂(冷媒)外溢。④冷藏车船要注意防鼠和出现异味。⑤防止冻藏食品的干缩。

　　对不耐保藏的食品，从生产到销售整个商业网中，应一直处于适宜的低温下，即保持冷链。

　　(二)高温杀菌保藏与食品质量

　　1.高温杀菌保藏原理与微生物耐热能力 在高温作用下，微生物体内的酶、脂质体(liposome)和细胞膜被破坏，原生质构造中呈现不均一状态，以致蛋白质凝固，细胞内一切代谢反应停止。在食品工业中，微生物耐热性的大小常用以下几个数值表示：

　　D值：如加热时间为121.1℃，(D121)，则D值常用Dr表示，可以相互比较。F值：目前常用F250，F250常用Fr表示。Z值：例如肉毒梭菌芽孢加热致死时间110℃为35分，100℃为350分，故其Z值为10℃。

　　2.常用的加热杀菌技术：①高温灭菌法。②巴氏消毒法(巴斯德消毒法)。③超高温消毒法。④微波加热杀菌。⑤一般煮沸法。

　　一些不适合加热的食品或饮料，常采用滤过除菌的方法。

　　3.高温工艺对食品质量的影响：①蛋白质的主要变化：蛋白质发生变性，易被消化酶水解而提高消化率。但近年来的研究发现蛋白质食品中的色氨酸和谷氨酸在190℃以上时可产生具有诱变性的杂环胺类热解产物。②脂肪的变化：160～180℃加热，可使油脂产生过氧化物、低分子分解产物和聚合物(如二聚体、三聚体)以及羰基、环氧基等，不仅恶化食品质量，而且带有一定的毒性。③碳水化合物的变化：主要包括淀粉的糊化、老化、褐变和焦糖化。

　　(三)脱水与干燥保藏

　　是一种常用的保藏食品的方法。其原理即为将食品中的水分降至微生物繁殖所必需的水分以下，水分活性aw在0.6以下，一般微生物均不易生长。

　　(四)食品腌渍和烟熏保藏

　　常见的腌渍方法有提高酸度、盐腌、糖渍、熏制保藏。

　　(五)食品的辐射保藏

　　主要是将放射线用于食品灭菌、杀虫、抑制发芽等，以延长食品的保藏期限。另外也用于促进成熟和改进食品品质等方面。受照射处理的食品称为辐照食品。

　　目前加工和实验用的辐照源有60Co和137Cs产生的γ射线以及电子加速器产生的低于10兆电子伏(Mev)的电子束。

　　辐照食品所用射线单位为戈瑞(Gy)相当于被辐照物1kg吸收1J的能量。K、M。因剂量不同，辐照保藏有三种方法：辐照灭菌、辐照消毒、辐照防腐。