专家答疑

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盐和糖如何防止微生物腐败?
—K. 拉贾古鲁,伊利诺伊州自由镇

马里兰大学营养与食品科学系主任米奇·帕里什解释道

盐(通常是氯化钠)和糖(通常是蔗糖)通过多种方式干扰微生物生长,从而阻止食物腐败。


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最显著的方式是通过简单的渗透作用,导致脱水。 盐或糖,无论是固体还是溶解形式,都试图与与其接触的食品中的盐或糖含量达到平衡。 这种作用具有从食物内部吸取可用水到外部并将盐或糖分子插入食物内部的效果。 结果是降低了所谓的水活度 (aw),水活度是食物中未结合的游离水分子的一种度量,这些水分子是微生物生存和繁殖所必需的。 大多数新鲜食物的水活度为 0.99,而阻止大多数细菌生长的水活度大约为 0.91。 酵母和霉菌通常可以在更少的水分下存活。

微生物抵抗盐或糖诱导的水分含量降低的能力差异很大。 大多数致病细菌在低于 0.94 aw(大约 10% 氯化钠浓度)时不会生长,而大多数使食物变质的霉菌在低至 0.80 的水平(对应于高浓度盐或糖溶液)下生长。

除了使食物脱水外,盐和糖还会干扰微生物的酶活性并削弱其 DNA 分子结构。 糖还可以通过加速积累来自其他某些生物体增加的抗菌化合物来提供间接的防腐形式。 例子包括发酵酵母将糖转化为葡萄酒中的乙醇,以及乳酸菌将糖转化为酸菜中的有机酸。

在食物中添加盐或糖或两者兼而有之的做法具有悠久的历史,并且有很多名称。 其中包括盐腌、盐或糖腌制和盐渍(大块岩盐有时称为盐粒——因此得名“盐渍牛肉”)。

腌制可以利用固体盐或糖晶体,也可以利用盐或糖与水混合的溶液。 例如,盐水是用于腌制食品的盐溶液的术语。 用盐或糖保存的食物的例子有培根、咸猪肉、糖腌火腿、蜜饯以及果酱和果冻。 腌制有多种排列组合,并且可能包括其他防腐技术,例如熏制,或香料等成分。 这些过程不仅可以防止食物腐败,还可以抑制或防止食源性病原体(如沙门氏菌肉毒梭菌)的生长。

如果一杯水静置一段时间,为什么会形成气泡?
—D. 泰普,阿根廷布宜诺斯艾利斯

国家海洋和大气管理局的气象学家里克·沃特林提供以下解答

气泡来自水中的气体。 大气气体(如氮气和氧气)可以溶解在水中。 存在的量取决于水的温度和气-水界面的大气压。 较冷的水和较高的压力允许溶解更多的气体; 相反,较温的水和较低的压力允许较少的气体。

当您从水龙头中接一杯冷水并让其达到室温时,氮气和氧气会缓慢逸出溶液,微小的气泡会在玻璃上的微观缺陷处形成并聚结。 如果大气压恰好随着水温升高而下降,则气体分子离开和加入气-水界面的平衡变得不平衡,并倾向于它们离开水,这反过来导致更多的气体从溶液中析出。

如需这些以及来自不同领域科学家的其他解答的完整文本,请访问 www.scientificamerican.com/askexpert

大众科学杂志 第294卷 第5期这篇文章最初以“专家答疑”为标题发表在《大众科学杂志》 第294卷 第5期 (), p. 98
doi:10.1038/scientificamerican0506-98
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