千里鶯啼綠映紅，水村山郭酒旗風(fēng)。
南朝四百八十寺，多少樓臺(tái)煙雨中。
——《江南春》唐 · 杜牧
雨水，是春季的第二個(gè)節(jié)氣。期間氣溫回升，空氣濕度增加，但氣溫仍不穩(wěn)定，可能出現(xiàn)倒春寒現(xiàn)象，風(fēng)力相對(duì)較大。
本次的節(jié)氣科普，將為大家介紹食物腐敗背后的微生物原理。
食品腐敗變質(zhì)是微生物、酶活性及物理因素共同作用的結(jié)果，其中微生物占據(jù)主導(dǎo)地位。細(xì)菌與霉菌是腐敗過(guò)程中的“主力軍”，它們通過(guò)分解蛋白質(zhì)、碳水化合物和脂肪，產(chǎn)生氨、硫化氫和有機(jī)酸等異味物質(zhì)，改變食物性狀。表格中梳理了常見(jiàn)腐敗菌和腐敗現(xiàn)象：
霉菌（如青霉、曲霉）則擅長(zhǎng)分解碳水化合物，偏愛(ài)在面包、谷物等食物上生長(zhǎng)，通過(guò)分泌淀粉酶、纖維素酶等將淀粉、纖維素等大分子物質(zhì)降解，導(dǎo)致霉斑和結(jié)構(gòu)軟化。酵母則在含糖量高的環(huán)境（如果汁、煉乳）中繁殖，引發(fā)發(fā)酵產(chǎn)氣、質(zhì)地黏稠化及酸敗異味。
圖：食物中的微生物，包括細(xì)菌、病毒、真菌、原生動(dòng)物和藻類(lèi)（圖源：Food Microbiology. 2022 Mar;14.）
變質(zhì)的機(jī)制
The mechanism of food spoilage
代謝活動(dòng)：產(chǎn)生氣體（如CO?、H?S）、酸、醇、醛、酮、硫成分和氨，導(dǎo)致包裝膨脹及以異味擴(kuò)散（例如，調(diào)味品和醬汁的膨脹）；
酶促降解：蛋白酶分解蛋白質(zhì)產(chǎn)生苦肽（乳制品）；脂肪酶水解脂肪釋放游離脂肪酸（液態(tài)奶）；果膠酶破壞植物細(xì)胞壁（果蔬）；
次生代謝物：某些菌種分泌色素（如假單胞菌致奶酪變色）或毒素（如金黃色葡萄球菌腸毒素），降低食品安全性；
生物量的直接影響：微生物大量繁殖形成菌膜或胞外多糖，導(dǎo)致食品渾濁、質(zhì)地黏滑（如飲料變質(zhì)）。
圖：微生物致食品變質(zhì)的機(jī)制（圖源：Nat Rev Microbiol 22,528–542（2024））
預(yù)防措施
了解了食物腐敗背后的微生物原理，我們便能更有針對(duì)性地采取預(yù)防措施，從以下幾個(gè)方面著手：
溫控保鮮：低溫冷藏或冷凍可有效抑制多數(shù)嗜溫微生物生長(zhǎng)和酶促反應(yīng)，顯著延長(zhǎng)保質(zhì)期；
密封保存：減少微生物與食物接觸，降低污染風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)阻隔水分和氧氣，防止因水分變化和氧化導(dǎo)致的食物變質(zhì)；
加工處理：殺菌消毒是延長(zhǎng)食品保質(zhì)期的關(guān)鍵。
比如，添加符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的防腐劑（如苯甲酸鈉、山梨酸鉀、硝酸鹽等）或天然抑菌物質(zhì)（如細(xì)菌素、海藻糖和甘露聚糖等）以抑制微生物生長(zhǎng)；采用高溫滅菌，使微生物蛋白質(zhì)變性、核酸降解；運(yùn)用輻照處理，借助電離輻射破壞微生物DNA結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)殺菌。
理解食物腐敗背后的微生物原理，科學(xué)地儲(chǔ)存和處理食物，不僅能延長(zhǎng)食品保質(zhì)期、減少食物浪費(fèi)，還能更好地守護(hù)我們的健康，從源頭規(guī)避食源性疾病。
漢寧“二十四節(jié)氣”科普是漢寧化學(xué)推出的關(guān)于微生物的科普欄目。我們將以中國(guó)傳統(tǒng)的二十四節(jié)氣為時(shí)間線，定期推出微生物相關(guān)主題的科普短文。“四季有序，萬(wàn)物有時(shí)”，讓我們“寄知識(shí)于時(shí)節(jié)”，一起探索微生物世界：漢寧與您應(yīng)時(shí)相約、不見(jiàn)不散！
