微生物对生理因素的反应与微生物生理学的重要性

研究简介

微生物食品变质每年给食品工业造成数百万美元的损失，这是对宝贵资源的巨大浪费。粮食损失从农场开始，持续到收获后的储存、分配、加工、批发、零售以及家庭和餐饮使用。尽管伽马辐照等知名技术使生产完全没有微生物污染的食品在技术上成为可能，但这种严格的方法与当前消费者对最低程度加工和被视为“新鲜”的食品的需求背道而驰。因此，除了确保食品安全之外，我们面临的挑战仍然是生产高质量的食品，这些食品易于制备，不需要每天去超市，并减少对化学合成食品防腐剂的依赖。

微生物生理学的重要性

大多数传统的食品保存方法都是凭经验开发的，对所使用的抗菌剂的作用机制知之甚少。然而，随着从高浓度的单一食品防腐剂转向更多地依赖亚致死水平的抗菌化合物的组合，必须重新审视基本工艺。真正新颖的组合系统只有建立在对食品中微生物生理特性的透彻理解之上，才能有逻辑地发展出来。不幸的是，近年来对腐败微生物生理学的认识落后于微生物遗传学和分子生物学。

微生物对生理因素的反应

生存和抵抗食物相关的压力:低温或高温、酸性和变质的环境是食物中微生物的一些主要压力。虽然腐败生物和致病生物都面临类似的压力，但腐败生物更能适应恶劣的环境条件，往往对化学食品防腐剂、清洁剂和消毒剂产生耐药性。此外，无论是在数量上还是种类上，食品腐败菌都超过了食品致病菌。

维持体内平衡:一般来说，通过脱水或添加盐或糖使微生物细胞暴露于低水活性的环境中，激活了本构运输系统，导致细胞内相容性溶质的积累。钾，脯氨酸，谷氨酸，甜菜碱和海藻糖是小的，高可溶性分子的例子。值得注意的是，相容溶质的积累已被证明可以提高某些微生物的耐热性和在低温下生长的能力。在过去的10-15年里，对不同类型压力的交叉抗性已成为微生物生理学研究中反复出现的主题。

腐败联盟:人们正在研究个别的食品腐败有机体，试图为系统和可预测的保质期确定提供指导方针。不幸的是，大多数食物都含有多种多样的微生物菌群，其中的菌株为生存和生长而竞争。因此，对食物中微生物相互作用的了解不足，常常使纯培养物的研究结果无效。

未来的前景:尽管基因工程的技术能力很强，但由于监管限制和现在所有新食品添加剂都需要高成本的安全测试，未来引入全新的食品防腐剂将是缓慢的。更有可能的是，通过对微生物应激反应的系统研究，结合对现有防腐剂和实际食品配方中保存技术的技术性能的详细评估，将出现更复杂的用法，从而产生新的工艺和产品。