食品加工可以利用水分活度、pH、化學(xué)物質(zhì)及包裝來控制病原體生長(zhǎng)。而對(duì)食品加工來講，通過控制病原體所需的營(yíng)養(yǎng)成分，則難以達(dá)到目的，因?yàn)槌�特別情形之外，大多數(shù)食品為病原體生長(zhǎng)產(chǎn)提供了充足的營(yíng)養(yǎng)。我們還是集中精力通過水分活度、pH、化學(xué)物質(zhì)及包裝控制病原體生長(zhǎng)。

　　通過分別控制食品中水分活度和pH值，或加入化學(xué)添加劑如鹽類物質(zhì)，或通過特定的包裝技術(shù)調(diào)節(jié)氣體來控制病原體的生長(zhǎng)。但是，加工者一般將這些控制技術(shù)結(jié)合使用，而不是只依賴于一種。因?yàn)閱我豢刂葡到y(tǒng)如完全達(dá)到目的，可能是苛刻的，而且使產(chǎn)品不為消費(fèi)者接受。

　　本節(jié)將敘述使用pH、水分活度、抑制劑和氣體的微生物學(xué)控制。

一、控制pH

　　每種微生物生長(zhǎng)都有最低、最佳、最高pH值，酵母菌和霉菌可在低pH下生長(zhǎng)，當(dāng)pH值為 4.6或以下時(shí)可抑制致病菌生長(zhǎng)和產(chǎn)生毒素的，這是我們關(guān)心的主要問題。但有些病原體，特別是艾希氏大腸桿菌0157:H7，雖然在酸性條件下生長(zhǎng)被抑制，仍可存活較長(zhǎng)時(shí)間。pH 是一種抑制病菌生長(zhǎng)的方法，而不能破壞現(xiàn)存的致病菌。但是，在低pH值保持時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，很多微生物將被破壞。

　　pH 4.6 是酸性食品和低酸食品的分界限。有些食品開始是低酸食品，加工后成為酸性食品。這將在后面討論。

　　天然酸性食品是那些自然含酸的食品。常見的天然酸性的食品有：pH為4.0的桃；pH為3.5的橙汁和pH為3.5的蘋果。通常而言，大部分水果屬天然酸性的食品。但有些熱帶水果如菠蘿，根據(jù)生長(zhǎng)條件pH可能大于4.6。

　　低酸食品（pH 4.6 以上）如有：pH為6.3的生魚；pH為5.0的青刀豆罐頭；pH為5.5 的面包和pH為6.2的鮮火腿。如上所述，低酸食品包括含蛋白質(zhì)食品、各種蔬菜、淀粉質(zhì)食品及其它多種食品。

　　食品經(jīng)加工變酸的產(chǎn)品包括如使用醋（醋酸）降低pH的腌漬魚和腌漬椒，和通過發(fā)酵產(chǎn)生乳酸來降低pH的橄欖和甜泡菜。

　　酸化是直接向低酸食品加酸的過程。目標(biāo)通常為 pH 4.6或更低。這些食品稱為酸化食品，要符合相應(yīng)的法規(guī)如FDA 21CFR PART 114。 有些情況食品雖然經(jīng)過加酸，但最終pH仍高于4.6，這就需要其他方法來加以控制，如冷藏。

　　發(fā)酵是使用某些無害微生物來促進(jìn)食品化學(xué)變化的過程。這些微生物作用的結(jié)果是產(chǎn)生酸或乙醇。細(xì)菌一般產(chǎn)生醋酸或乳酸，酵母菌一般產(chǎn)生乙醇。

　　通過發(fā)酵產(chǎn)生酸或乙醇有兩個(gè)目的。一是賦予食品特定的品質(zhì)以產(chǎn)生預(yù)期的味道或均勻結(jié)構(gòu)。酸奶就是通過發(fā)酵加工具有獨(dú)特的香味和結(jié)構(gòu)。另一個(gè)目的是食品防腐，如腌漬產(chǎn)品，但這類發(fā)酵食品的pH一般達(dá)不到4.6或以下，所以在冷藏溫度下貯存才是安全的。

（一）、酸化

　　酸化是直接向低酸食品加酸的過程。添加的酸有很多種----醋酸、乳酸和檸檬酸----根據(jù)預(yù)期成品的特性而選用。另外一些酸化產(chǎn)品包括：腌漬洋蔥，腌漬蘆筍和生裝酸黃瓜。

　　除用酸酸化食品外，可用天然酸性食品如蕃茄作為添加配料，來酸化低酸食品。使用蕃茄的產(chǎn)品包括裝有整形芹菜、洋蔥或辣椒意大利面條醬。罐裝蕃茄通常pH為約4.2，而其它蔬菜為低酸性。

　　如制成食品的pH不同于酸性原料的pH，則認(rèn)為該食品是酸化的，并適用于法規(guī)。例如，蕃茄原料pH是4.2，如制成品pH是4.5則食品已經(jīng)酸化了，因?yàn)檗�茄中的部分酸被用來酸化蔬菜�；蛘�，如制成品pH仍為4.2，則用來酸化蔬菜的蕃茄中的酸量沒有明顯變化，在這種情況下該產(chǎn)品不適用于酸化食品法規(guī)，并且認(rèn)為不是配制成的酸性食物。這樣的食品包括有芥木、蕃茄醬、沙拉調(diào)料和其它調(diào)味品，都是貨架穩(wěn)定的食品。

　　酸化食品加工者需科學(xué)地設(shè)定加工過程以保證最終pH肯定低于4.6。加工者需對(duì)每批制成品測(cè)試平衡后的pH 。意思是指所有配料達(dá)到自然pH平衡，這對(duì)較大顆粒食品可能需長(zhǎng)達(dá)10天長(zhǎng)的時(shí)間。需經(jīng)幾天達(dá)到平衡pH的產(chǎn)品在這段時(shí)間里可能需要冷藏，以防止肉毒梭菌或其它病原體的生長(zhǎng)。為加速測(cè)試過程，可將產(chǎn)品混成均勻糊狀。均質(zhì)含油的食品時(shí)，均質(zhì)前應(yīng)將油除去。另一種方法是在產(chǎn)品加油前測(cè)試pH，因?yàn)橛筒挥绊懽罱KpH。

（二）、測(cè)量pH值

　　如加工者要進(jìn)行酸化處理，必須有某種測(cè)量pH的方法。加工者多數(shù)選用pH計(jì)，但也可使用指示溶液、試紙、或進(jìn)行滴定確保最終pH低于4.0。如用pH計(jì)，需進(jìn)行適當(dāng)?shù)匦Ｕ��?/p>

　　pH計(jì)可有雙電極，或兩個(gè)功能結(jié)合在一個(gè)電極上的單個(gè)復(fù)合電極。一個(gè)是參比電極，一個(gè)是測(cè)量電極。不用時(shí)，電極應(yīng)浸沒在蒸餾水或制造商推薦的其它溶液中。每天使用時(shí)應(yīng)用兩種緩沖溶液校正儀器，其中一中pH接近所測(cè)的平衡pH。校正后，電極應(yīng)用蒸餾水沖洗，然后用于測(cè)試。pH計(jì)的操作和校正應(yīng)遵照制造商的說明進(jìn)行。

（三）、直接酸化和批酸化

　　向產(chǎn)品中加酸有幾種不同方法。一種方法稱為直接酸化，即在生產(chǎn)低酸食品過程中，在單個(gè)制成品容器中加入預(yù)先確定數(shù)量的酸。用此方法，重要的是加工者控制酸與食品比例，酸化蔬菜最常用的方法。另一種方法是批酸化，顧名思義，酸和食品大批混合后讓其平衡。然后包裝酸化食品。

　　對(duì)經(jīng)批酸化的制成品監(jiān)測(cè)pH所需頻率要比經(jīng)直接酸化的低。這是因?yàn)橹苯铀峄�缸與缸之間有變化，而批酸化則不然。

　　最后一點(diǎn)，按配方配制的酸化食品和酸性食品的，必須進(jìn)行充分地?zé)崽幚硪詼缁罡瘮∥⑸�物和病原體的繁殖體。兩個(gè)原因，一個(gè)是防止腐敗導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失，另外是腐敗生物的繁殖可使pH升高，危及產(chǎn)品的安全。

　　關(guān)于酸化食品的加工工程，可查找美國FDA《酸化食品生產(chǎn)者檢驗(yàn)指南》或其他資料。

（四）、發(fā)酵

　　對(duì)于發(fā)酵食品，判定一個(gè)特定食品是否安全時(shí)常常令人困惑。發(fā)酵食品如發(fā)酵泡菜和酸奶等。

　　葡萄酒和啤酒，是用酵母菌使產(chǎn)品發(fā)酵產(chǎn)生乙醇，乙醇使產(chǎn)品防腐。在酸泡菜、發(fā)酵香腸、奶酪、甜酸泡菜、橄欖和酪乳的生產(chǎn)中，發(fā)酵時(shí)細(xì)菌產(chǎn)生了乳酸。霉菌也用于某些食品的發(fā)酵，主要是為了味道和其它特性，如醬油和其它中國特色食品，。

　　實(shí)際上，發(fā)酵實(shí)在是一種藝術(shù)。一方面需要促進(jìn)好的微生物生長(zhǎng)同時(shí)一方面阻止會(huì)引起腐敗的不良微生物生長(zhǎng)。通常的作法是向食品中加鹽或發(fā)酵劑，或在某些情形中將其輕微地酸化。發(fā)酵劑可以是酵母菌或細(xì)菌。

　　在很多發(fā)酵產(chǎn)品中，一個(gè)普遍現(xiàn)象就是沒有消除產(chǎn)酸細(xì)菌的加工過程。所以大部分發(fā)酵產(chǎn)品必須保持冷藏，以保證發(fā)酵細(xì)菌不會(huì)使產(chǎn)品腐敗。

二、控制水分活度

（一）、常見食品的水分活度

　　如同pH，每種微生物體有其生長(zhǎng)的最低、最佳、最高水分活度。酵母菌和霉菌可在低水分下生長(zhǎng)，但是0.85是病原體生長(zhǎng)的安全界限。0.85是根據(jù)金黃色葡萄球菌產(chǎn)生毒素的最低水分活度得來的。

　　0.85以上水分活度食品需要冷藏或其它措施來控制病原體生長(zhǎng)。水分活度0.60至0.85的食品為中等水分食品，這些食品不需要冷藏控制病原體，但由于主要酵母菌和霉菌引起的腐敗，要有一個(gè)限定貨架期。對(duì)大部分水分活度在0.6以下食品，有較長(zhǎng)的貨架期，也不需冷藏，這些食品稱為低水分食品。

常見食品的水分活度

　　水份較高的食品（水分活度高于0.85 ）的一些例子：

　　大部分生肉、水果和蔬菜屬于水份較高的食品（水分活度高于0.85 ）。值得注意的是面包，多數(shù)人認(rèn)為它是干燥，貨架穩(wěn)定的產(chǎn)品。實(shí)際上，它有相當(dāng)高的水分活度，它只是因pH、水分活度的多重屏障，而使之安全，并且霉菌比病原體更容易生長(zhǎng)，換言之，它變危險(xiǎn)之前就長(zhǎng)霉變綠了。

　　有些獨(dú)特風(fēng)味的產(chǎn)品如醬油外表像是高水分產(chǎn)品，但因鹽、糖或其它成分結(jié)合了水分，它們的水分活度很低，其水分活度在0.80左右。因果醬和果凍的水分活度可滿足酵母菌和霉菌生長(zhǎng)，它們需在將包裝前輕微加熱將酵母菌霉菌殺滅以防止腐敗。

　中等水分食品（水分活度在0.60至0.85之間）的一些例子：

　　貨架完全穩(wěn)定產(chǎn)品，或低水分食品（水分活度 0.60以下）的產(chǎn)品如：

　　所以食品按其水分活度可劃分為三類。有些中等和低水分活度食品為天然低水分活度，例如，糖蜜和面粉。因?yàn)榧庸�時(shí)不必控制水分活度，將不討論這些食品。

　　其它中等和低水分活度食品，如果脯、腌魚、草莓醬、餅干、醬油和面條，開始是高水分活度食品，加工后，水分活度降低了。

（二）、控制水分活度

　　有些產(chǎn)品需仔細(xì)控制水分活度，其它則不必。例如，果醬如果不用糖降低已有水分活度，將不成醬----或者說不成凍膠----也不能投放市場(chǎng)。這類產(chǎn)品不需為安全而控制水分活度。

　　降低食品中水分有兩種傳統(tǒng)方法，即干燥和加鹽或糖結(jié)合水分子。

干燥是食品防腐最古老的方法之一。除防腐之外，干燥產(chǎn)生了食品的自身特性，如同發(fā)酵。世界上很多地方還在用開放式空氣干燥，一般而言有四種基本干燥方法。

　　熱空氣干燥----用于固體食品如蔬菜、水果和魚

　　噴霧干燥----用于流體和半流體如牛奶

　　真空干燥----用于流體如果汁

　　冷凍干燥----用于多種產(chǎn)品

　　另一種降低食品水分活度的方法是加鹽或糖。這種類型食品的例子有----醬油、果醬和腌魚，這不需要非常特殊的設(shè)備。對(duì)流體或半流體產(chǎn)品，如醬油或果醬，用配方加工控制。對(duì)固體食品如魚或熏火腿，可用鹽干燥，即放入鹽溶液或浸入鹽水中。

　　控制水分活度分兩步。第一，科學(xué)地設(shè)定可保證水分活度為0.85或更低的干燥、鹽漬或加工配方，然后嚴(yán)格地執(zhí)行。第二，可取制成品樣品測(cè)試其水分活度。

三、化學(xué)抑制劑

　　有時(shí)所選定的食品控制方法不能防止所有的微生物生長(zhǎng)。這種情況下，可添加化學(xué)物質(zhì)以進(jìn)一步確保產(chǎn)品的安全�；瘜W(xué)防腐劑包括苯甲酸鹽、山梨酸、亞硫酸鹽、亞硝酸鹽和抗生素。

　　化學(xué)防腐劑通過使微生物蛋白質(zhì)變性，抑制酶和改變或破壞細(xì)胞壁或細(xì)胞膜而達(dá)到控制效果。

（一）、常用的化學(xué)試劑：

　　苯甲酸鹽，包括苯甲酸、苯甲酸鈉或鉀和對(duì)羥苯甲酸。它們主要用于抑制酵母菌和霉菌。

　　山梨酸鹽，包括山梨酸、山梨酸鈉和鉀。山梨酸鹽用于抑制霉菌。

　　丙酸用于抑制面包、蛋糕和奶酪中霉菌。

　　亞硫酸鹽，包括二氧化硫用于多種產(chǎn)品如檸檬汁、水產(chǎn)品、蔬菜、糖蜜、葡萄酒、果脯和果。亞硫酸鹽主要作為抗氧化劑，但也有抗微生物特性。

　　亞硝酸鹽，用于熏肉和熏魚，通常與鹽和糖混合使用。亞硝酸鹽抑制肉毒梭菌的生長(zhǎng)。

　　鹽也用于阻止病原體生長(zhǎng)，特別是肉毒梭菌。

　　乳酸鏈球素和游霉素（NISIN，NATAMYCIN）是兩種被批準(zhǔn)可直接用于食品的抗生素。它們用于奶酪中作為抗微生物劑。

　　使用的化學(xué)防腐劑，必須經(jīng)過有關(guān)部門批準(zhǔn)，使用的濃度也應(yīng)在規(guī)定的范圍內(nèi)。另外在食品的標(biāo)簽上應(yīng)注明使用成分。

（二）、使用化學(xué)防腐劑控制

　　化學(xué)防腐劑使用的控制很簡(jiǎn)單----配方。意思是，加工者需對(duì)每批產(chǎn)品嚴(yán)格控制食品添加劑的劑量。

四．控制包裝

　　包裝不同于其它控制方法，雖然包裝有時(shí)用于控制微生物生長(zhǎng)，但對(duì)腐敗生物體的控制是有限的，不能作為可控制致病菌生長(zhǎng)的單一方法。但通過改變包裝有助于產(chǎn)品安全性，所以在這里加以討論。

　　從食品安全角度看，包裝有兩個(gè)功能，可防止食品污染，也可增加食品控制的有效性。

（一）、包裝類型

　　很多產(chǎn)品是真空包裝。真空包裝是在將封口前用機(jī)械抽出包裝中空氣。產(chǎn)品放在低透氧性袋中，再放在真空機(jī)內(nèi)用機(jī)械抽出袋中空氣然后進(jìn)行熱封口。薄膜緊貼在產(chǎn)品上。袋中不殘留空氣或氣體。

　　充氣包裝

　　產(chǎn)品可包裝于充氣包裝中。充氣包裝包括一次充氣和封口處理。所充的氣體有三種，可單獨(dú)或混合使用，包括氮?dú)狻⒍�氧化碳和氧氣。這些氣體都有各自不同功能。

　　氮?dú)馊〈�氧氣，因而減弱了需氧腐敗生物的生長(zhǎng)。

　　二氧化碳能使很多微生物致死，破壞腐敗生物以延長(zhǎng)貨架期。

　　氧氣是需氧腐敗生物體生命線。但含有一定氧氣可增加抑制肉毒梭菌的安全性。通常為濃度約2至4％的氧。然而，包裝中存在的氧可使腐敗微生物生長(zhǎng)，并消耗氧氣以至降低至2 ％安全濃度之下，這樣產(chǎn)品的保質(zhì)期受到限制。

（二）、控制氣體包裝

　　控制氣體包裝是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，包裝中使用氧清除劑，在整個(gè)貨架期內(nèi)保持包裝中的氣體。吸收氧氣有利于較長(zhǎng)貨架期產(chǎn)品，因?yàn)榇蟛糠职�裝對(duì)氧氣都有某種程度的通透性。

　　不同的包裝膜具有不同的透氧性。這些包裝用于貨架期較長(zhǎng)產(chǎn)品的貯存。這類包裝用于蔬菜如生菜。當(dāng)植物體呼吸時(shí)，它們吸入氧氣排出二氧化碳。如果薄膜限制了現(xiàn)有氧氣的含量，則可降低呼吸的速度并延長(zhǎng)貨架期。

　　包裝于油中的產(chǎn)品，不必用特殊包裝來減少氧的存在以制造成一個(gè)厭氧環(huán)境，如油泡大蒜，可產(chǎn)生同樣的厭氧環(huán)境。

　　減氧包裝

　　所有這些不同包裝形式歸為一類稱為減氧包裝。使用減氧包裝可防止腐敗生物的生長(zhǎng)，因而延長(zhǎng)產(chǎn)品的貨架期。同時(shí)還對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)有些其它益處，如減輕酸敗和褪色。

　　使用這種包裝還應(yīng)注意，貨架期較長(zhǎng)的產(chǎn)品為病原體生長(zhǎng)和產(chǎn)生毒素提供了更多的時(shí)間。氧濃度低時(shí)，比需氧腐敗生物而言，更有利于有利于厭氧和兼性厭氧病原體的生長(zhǎng)。因此，有可能在腐敗前就已產(chǎn)生毒素。

（三）、肉毒梭菌的控制

　　雖然一般關(guān)注其它其它病原體，但主要關(guān)注的是肉毒梭菌。從這點(diǎn)考慮，除非有其它對(duì)肉毒梭菌的控制措施，否則不能使用這些包裝技術(shù)。這些控制措施包括：水分活度低于0.93并且充分冷藏以控制其它病原體；pH低于4.6；鹽分高于10％，數(shù)量較多的競(jìng)爭(zhēng)微生物；在最終容器中熱處理；在冷凍條件下貯存和銷售。每種控制措施自身都能有效地控制肉毒梭菌生長(zhǎng)。

　　真空包裝生肉和禽肉，如同發(fā)酵奶酪，是利用競(jìng)爭(zhēng)微生物抑制肉毒梭菌產(chǎn)生毒素的例子。像發(fā)酵產(chǎn)品如奶酪，發(fā)酵劑增殖產(chǎn)酸可防止肉毒梭菌生長(zhǎng)

　　一般產(chǎn)品的熱處理是在金屬罐里，但也可在玻璃缸或軟蒸煮袋中。這些是貨架穩(wěn)定產(chǎn)品。

　　零售和家庭冰箱的溫度常常不能控制在能充分阻止肉毒梭菌生長(zhǎng)的溫度。單獨(dú)通過真空包裝、部分蒸煮、冷藏保存不能作為唯一的屏障。因此為產(chǎn)品的安全，在加工、貯存和銷售過程中必須嚴(yán)格控制冷藏。