專家答疑

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鹽和糖如何防止微生物腐敗?
—K. 拉賈古魯,伊利諾伊州自由鎮

馬里蘭大學營養與食品科學系主任米奇·帕裡什解釋道

鹽(通常是氯化鈉)和糖(通常是蔗糖)透過多種方式干擾微生物生長,從而阻止食物腐敗。


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最顯著的方式是透過簡單的滲透作用,導致脫水。 鹽或糖,無論是固體還是溶解形式,都試圖與與其接觸的食品中的鹽或糖含量達到平衡。 這種作用具有從食物內部吸取可用水到外部並將鹽或糖分子插入食物內部的效果。 結果是降低了所謂的水活度 (aw),水活度是食物中未結合的遊離水分子的一種度量,這些水分子是微生物生存和繁殖所必需的。 大多數新鮮食物的水活度為 0.99,而阻止大多數細菌生長的水活度大約為 0.91。 酵母和黴菌通常可以在更少的水分下存活。

微生物抵抗鹽或糖誘導的水分含量降低的能力差異很大。 大多數致病細菌在低於 0.94 aw(大約 10% 氯化鈉濃度)時不會生長,而大多數使食物變質的黴菌在低至 0.80 的水平(對應於高濃度鹽或糖溶液)下生長。

除了使食物脫水外,鹽和糖還會干擾微生物的酶活性並削弱其 DNA 分子結構。 糖還可以透過加速積累來自其他某些生物體增加的抗菌化合物來提供間接的防腐形式。 例子包括髮酵酵母將糖轉化為葡萄酒中的乙醇,以及乳酸菌將糖轉化為酸菜中的有機酸。

在食物中新增鹽或糖或兩者兼而有之的做法具有悠久的歷史,並且有很多名稱。 其中包括鹽醃、鹽或糖醃製和鹽漬(大塊岩鹽有時稱為鹽粒——因此得名“鹽漬牛肉”)。

醃製可以利用固體鹽或糖晶體,也可以利用鹽或糖與水混合的溶液。 例如,鹽水是用於醃製食品的鹽溶液的術語。 用鹽或糖儲存的食物的例子有培根、鹹豬肉、糖醃火腿、蜜餞以及果醬和果凍。 醃製有多種排列組合,並且可能包括其他防腐技術,例如熏製,或香料等成分。 這些過程不僅可以防止食物腐敗,還可以抑制或防止食源性病原體(如沙門氏菌肉毒梭菌)的生長。

如果一杯水靜置一段時間,為什麼會形成氣泡?
—D. 泰普,阿根廷布宜諾斯艾利斯

國家海洋和大氣管理局的氣象學家裡克·沃特林提供以下解答

氣泡來自水中的氣體。 大氣氣體(如氮氣和氧氣)可以溶解在水中。 存在的量取決於水的溫度和氣-水介面的大氣壓。 較冷的水和較高的壓力允許溶解更多的氣體; 相反,較溫的水和較低的壓力允許較少的氣體。

當您從水龍頭中接一杯冷水並讓其達到室溫時,氮氣和氧氣會緩慢逸出溶液,微小的氣泡會在玻璃上的微觀缺陷處形成並聚結。 如果大氣壓恰好隨著水溫升高而下降,則氣體分子離開和加入氣-水介面的平衡變得不平衡,並傾向於它們離開水,這反過來導致更多的氣體從溶液中析出。

如需這些以及來自不同領域科學家的其他解答的完整文字,請訪問 www.scientificamerican.com/askexpert

大眾科學雜誌 第294卷 第5期這篇文章最初以“專家答疑”為標題發表在《大眾科學雜誌》 第294卷 第5期 (), p. 98
doi:10.1038/scientificamerican0506-98
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