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Micrococcus属細菌による工場汚染と食品の変敗
愛知学泉短期大学食物栄養学科 教授 内藤茂三
1、はじめに
 微生物による食品の腐敗、変敗はアンモニア、アミン、トリメチルアミン、有機酸、含硫化合物に由来する臭いの変化、色調や風味の変化、軟化、ガス発生、フラットサワ−等の現象がみられるようになる。また微生物が産生する多糖類等が原因となるロ−プ、ネト等の発生が見られる。腐敗、変敗過程ではこれらの現象は単独に起こるのではなく、2つ以上の現象が同時に進行している場合が多い。各種生鮮食品、加工食品及びこれらの食品変敗材料より細菌を分離した場合、必ずMicrococcus属細菌がある。食品及び食品原材料をある時間、工場に放置した場合には本菌は検出される。即ち工場の浮遊菌として最も一般的な細菌である。形状は球状で単あるいは集塊をなすが連鎖をなさず無芽胞、一部を除いてグラム陽性、標準寒天培地で良好に生育し、黄色、橙黄色、ピンク色、赤色のカロチノイド系色素を生産する細菌であり、必ず食品中から検出される。またグルコースを酸化的に分解して酢酸、さらに炭酸ガスと水に分解するか、あるいはグルコースを分解しないで酢酸を生成しない菌がある。比較的高い塩濃度の環境に生育し、また乾燥にもよく耐え、土壌、空気、水、食品製造機械、装置から食品に混入する。本菌は栄養要求が比較的簡単でアンモニウム塩、または簡単な窒素化合物を利用できる種が含まれ、特に好気的環境で増殖が著しく大きい。大半の種が糖を発酵して酸を生成する。耐塩性、耐乾燥性、耐熱性及び耐低温性のものも多く存在する。肉製品の塩水漬で増殖して硝酸塩還元能によって亜硝酸を生成し、肉を発色させる。
2.Micrococcus属細菌による食品の変敗
 食品の変敗で最も多いのが、細菌による変敗である。食品及び食品工場に普遍的の分布している細菌がMicrococcusであり本菌により変敗する食品も多い。特に水産魚介類及びその加工品には本菌に由来する変敗が多い。これは本菌が海水浮遊菌として多く含まれることによる。植物性食品にも本菌は多く含まれ、米飯、惣菜、野菜、和洋菓子、でん粉系食品等の変敗の原因となっている。しかし本菌単独で食品の変敗原因となる場合は少なく、他の微生物や酵素と共存して変敗原因菌となる場合が多い。
 Micrococcusは自然界に広く分布しており、病原性を有するものはほとんどなく、形状は球状で単一又は集塊となるが連鎖せず無芽胞、大部分がグラム陽性、標準寒天培地上で良好に生育し、白色、黄色、橙黄色、淡赤色、赤色の集落を形成する。本菌は種々食品から多数分離され、食品の変敗に関与する菌種も多い。食品及び食品原材料から細菌を分離した場合、必ず検出されるのがMicrococcusである。これは土壌、海水、淡水、空気中に広く分布しているからである。食品の変敗にMicrococcus属細菌が関与した事例を表1に示した。しかし、食品中には本菌よりも変敗に強く関与するBacillusPseudomonasが存在する場合はほとんど主変敗菌とはならない。これは本菌が食品の分解作用に関与しない場合が多いからである。一般的にカタラ−ゼ反応陽性でグラム陽性の球菌はグルコ−スを嫌気的に発酵する場合はStaphlylococcus、グルコ−スを酸化的に分解するか又はそれから酸を産生しない場合はMicrococcusとされた。また両者の間ではMicrococcusはアセチルメチ−ルカルビト−ルを産生せず、アルギニン加水分解せず、硝酸塩を還元しないがStaphylococcusはこれと反する点で大きく異なる。
表1 Micrococcus属細菌が関与する食品の変敗
(1)粘ちょう物質の形成
 昔から肉製品でよく見られるスライムはMicrococcusに由来する。いかの燻製に白色粘ちょう物質が生成したのでその原因を検討した結果、耐塩性の細菌であるMicrococcus halodenitrificansMicrococcus colpogenesであった。Micrococcus halodenitrificansBergey's manual 8版ではParacoccus halodenitrificansと属名が改められている。本菌は0.5μmの球菌で運動性はなくグラム陰性で細胞表面に粘質物を生じ、栄養要求は複雑で単純な炭素源添加の無機塩類培地には生育できずペプトン培地で生育する。またでんぷんを分解せず、食塩濃度5〜20%で生育し、最適の生育温度は20℃で0〜32℃に生育した。Micococcus colpogenesは0.5μmの球菌で運動性はなくグラム陽性で食塩濃度5〜20%で生育し、最適生育温度は20〜30℃で5℃では生育不良であった。これらの細菌はいかの燻製の原料である冷凍いかに付着しており最終製品であるいかの燻製に移行したものと思われる。またこれらの細菌はブイヨン、加糖ブイヨン培地では生育不良であるがペプトン、酵母エキス培地には生育良好であるのでこれらの濃度の異なる培地を用いて耐塩性試験を行った。ポリペプトンと酵母エキスの濃度がそれぞれ0.05%、0.025%であるA培地では両菌株とも食塩濃度0〜10%まで生育可能であり、最適食塩濃度は0〜2%であった。しかしポリペプトンと酵母エキスの濃度がそれぞれ0.5%、0.25%であるB培地では両菌株は食塩濃度0〜24%まで生育可能であり、最適食塩濃度は3〜4%であった。有機酸塩添加によるこれらの菌の増殖防止効果について検討した。顕著に増殖抑制効果が認められたのはクエン酸ナトリウムであり、2%添加ではやや増殖するが4%以上添加すると完全に抑制可能であった。またクエン酸カリウムでは6%以上添加により完全に抑制された。リンゴ酸ナトリウムは2〜6%添加では増殖を促進するが、10%添加すればほぼ完全に増殖が抑制された。有機酸塩中で顕著な増殖阻止効果が認められたクエン酸ナトリウムと食塩の併用増殖効果を測定した。クエン酸ナトリウムの無添加の場合は食塩4%含有により著しく増殖が促進された。また食塩無添加でクエン酸ナトリウムの2%添加の場合、著しく菌の増殖が促進されたが、食塩4%添加により著しく増殖が阻止された。なおクエン酸ナトリウム4%添加では食塩の有無にかかわらず生育不可であった。
ソ−セ−ジのケ−シングの表面に粘質物を生成する原因菌はMicrococcusDebaryomycesであり、冷蔵庫から出して暖かい場所においた場合のようにケ−シング表面に十分の水分があった場合によく発生する。またケ−シングとソ−セ−ジの間に粘質物が発生する場合は、ケ−シングが水を透過して水分の増加があったり、あるいは2層のケ−シングを用い内層が湿っている間に外装を施した場合に発生し、酸生成菌であるMicroccoccusによる。
Micrococcus pituitoparusは用水や土壌から牛乳に汚染して粘質乳を作る原因菌となり、本菌による粘質化はチ−ズ、バタ−及び発酵乳製品の製造に用いられるスタ−タ−に異常臭を伴い、その後の製造工程に欠陥を与える。
牛乳、クリ−ム、ホエ−に粘敗がおこるが、特に市乳やクリ−ムでの害が大きい。細菌による粘敗は菌が菌体外に形成する粘ちょうな夾膜物質によっておこる。通常低温貯蔵下によく生じるが、牛乳やクリ−ムの酸度が増すと粘敗は減る。細菌による粘敗は二つのタイプがあり、一つは牛乳が表面において最も粘ちょうになる場合でありMicrococcus freudenreichiiが原因菌となる。他は牛乳全体の粘敗で乳酸菌や生酸性のMicrococcusが原因菌となりうるが、通常これらの生酸菌の生産する酸で増殖が抑制されるので比較的少ない。M. freudenreichiiは牛乳はもちろん、チェダ−チ−ズやブリックチ−ズから分離されている。ブリックチ−ズの表面に皮膜を形成するのはM.caseolyticusが原因菌であり、本菌は強力なプロテア−ゼを生産するからである。Micrococcusにより酸生成とたんぱく質の分解が同時に生じる場合もあり、収縮したカ−ドができホエ−が多くなり、つづいてカ−ドが徐々に消化し、最後には完全に溶解して粘ちょう性が生じる。またMicrococcusが自己消化しその内生酵素が牛乳中やチ−ズ中に出てたんぱく質が分解されて粘ちょう性を帯びて苦みが生成する場合も多い。肉表面やかまぼこの表面のネトはMicrococcusにより生成する場合も多い。
(2)着色
 本菌は食品の表面に生育して変色させるものが多い。豆腐の自動浸漬槽中のベルトの表面に形成された穴及び傷の中に繁殖した球菌が生産した色素が拡散して、斑点となったので赤色斑点を生じている穴の周辺の元素分析を行うと同時に、分離した赤色色素生産能を有する球菌の同定を行った結果、Micrococcus roseusであった。またベルト表面の穴の周辺あるいはベルトの外壁として浸漬槽のプ−リ−に接触している部分からはチタニウム、リン、イオウ、カルシウウムが検出された。一方、穴の中心部あるいは陥没部では他の部分と異なりカリウム、カルシウムが多く検出されていることから、穴の外に比べて豆腐成分が厚くなっており、Micrococcus roseusの部分ではカルシウム濃度が最大であった。本工場は水道水を利用していたので塩素が検出されたが穴の中又は傷中に付着した豆腐成分によりMicrococcus roseusが繁殖して赤色のCathanxanthinを生産してベルト中に拡散したと考えられる。また本菌は赤変牛乳の原因菌であり、赤色沈殿を生じることが古くから知られている。M.flavusは橙黄色色素、M. leteusは黄色色素、M.roseusは赤からピンク色色素を産生して食品の表面を変色させる。M.candidusは色素を生産せず、牛乳や動物の皮膚から検出される。
 するめ素乾品に属し、内蔵を除きそのまま太陽熱又は人工熱によって乾燥したものであるのでするめに付着する微生物は極めて多いと予想される。このため夏期においてひんぱんに変敗し、その様相は圧倒的に着色が多い。剣先するめを用いて部位別(頭、胴、足)に付着した微生物を測定した結果、圧倒的にMicrococcusが多かった(表2)。分離されたMicrococcusは3種類に分類され、M.varians(オレンジ色)とM.colpogenes(灰白色)が多く、それぞれ1.2〜8.1×/g、2.8〜4.2×/gであった。次いでM.caseolyticus(黄色)が7.0×〜2.1×/gであった。各種生鮮食品、加工食品及びこれらの食品の変敗試料の細菌に関する報告ではMicrococcusは必ず記載されているほど普遍的な菌である。淡水、海水、土壌及び空気中に広く分布しているので、加熱工程を経た食品でも二次汚染されることによって必ず付着している。
 剣先するめより分離したMicrococcus3菌株の増殖速度を測定した結果を表3に示した。いずれの菌株も30℃で48時間全培養した微生物を用いた。供試菌株はいずれも増殖速度が極めて速く、誘導期は2時間以内で終了し、7〜12時間で最大菌数に達した。微生物の増殖速度と食品の変敗速度とは必ずしも一致するものではないが、M.variansM.caseolyticusは色素を生産するため増殖速度と変敗速度とは関連性が大きいと考えられる。肉、肉製品や魚肉貯蔵中に黄色、黄緑色の脂溶性のキサントフィルを生成するのは、Micrococcusであり、魚肉や牛乳の赤変はM.roseusである。また肉表面脂肪の紫色の変色は黄色色素を生産するMicrococcusが脂肪を酸化して過酸化物を生成して一部緑色に変化し、その結果紫色となる場合もある。食塩中に共通的に存在する細菌としてはM.roseusがあり、単に耐塩性ばかりでなく好塩性を示すものもある。また食品中に多量の食塩が存在する場合に赤色色素が形成される場合も多い。古くからサケ、タラの塩蔵魚はM.roseusにより赤変し、その商品的価値を減じる。M.roseusの赤色色素は多量の水分の存在する所では赤色に見えないから、最初の塩漬においてタンクにたとえM.roseusが存在するとしてもわからない。最初の塩漬を終わったものはその魚体表面にはM.roseusが付着しているものと考えられ、魚体表面の食塩が12%以上の水分を保有し、かつ有機栄養成分が多く存在するときにM.roseusは増殖して食塩を赤変させる。
表2 剣先するめのMicrococcus属細菌の分布
表3 剣先するめのMicrococcus属細菌の増殖速度
(3)酸敗及び異臭
 スライスしたベ−コンの真空包装では保存後において部位により菌叢に差が認められ、脂肪部ではMicrococcusと一部のグラム陰性菌が速やかに増殖し、赤身部ではMicrococcusLactobacillusが中心である。脂肪部のMicrococcus等の増殖により酸敗、又は酸化臭が生成する。赤身部の菌叢は食塩濃度と温度に大きく影響を受け、20℃ではMicrococcusが中心であるが30℃ではStaphylococcus aureusが優勢となる。このようにスライスしたベ−コンの微生物検査では試料採取方法によって結果が著しく異なる。
 真空包装用にベ−コンをスモ−クすると、LactobacillusはMicrococcusよりもスモ−クに抵抗性があるので発育が促進されてその結果、ベ−コンは酸敗する。またこれを防止するためにベ−コンの食塩濃度を増加させると耐塩性のあるMicrococcusによりベ−コンは酸敗する。
 ポ−クソ−セ−ジの製造工程中の微生物について特にMicrococcusについて検討した結果、原料肉ではM.ureae, M.varians, M.rubens, M.flavusが検出されるが菌数は少なく、塩漬でM.varians, M.flavus, M.roseusが増加し、練り合わせ工程で副原材料からM.ureae, M. citreus, M.caseolyticus, M.flavusが混入してさらに増える。乾燥燻煙中肉の温度が除々に上がる間にM.ureae, M.varians, M.flavus, M.conglomeratus, M.caseolyticusが増加して1.0×/g程度の菌数になる。菌数の増加により肉の鮮度が低下し、pHが低くなり肉の保水性が低下し酸敗及び異臭が生成する。
 もずくは径1mmを越えぬ糸状が分岐した複雑な分岐糸状体で、粘質に富み、非常に柔軟で半流動体である。全長5〜6cmから30〜40cmに達し、黄緑色を呈す。糸状体は楕円形ないし円柱状細胞の縦行する内層と、内層細胞から体細胞に向かって発出する有色の細胞列からなる皮層とでできていて、若い部分は実質であるが老成部には微生物が多い。もずくの生育の時期は冬から初夏に及び、産地では生鮮のまま食用にされるが一般には塩水漬け又は酢漬けとして販売されている。これらの製品が保存中に異臭が生成し、酸敗、液化する現象が生じた。塩水漬けもずくをポリ塩化ビニル(PVC)及びポリプロピレン(PP)容器に入れて包装した製品は30℃、7日間保存で異臭が生成し、14日間保存で酸敗、液化して商品価値を失った。この異臭が生成して酸敗、液化した塩水漬けもずくの原因を検討した結果、微生物の増殖によるものであり、原因菌はM.colpogenesであった。はんぺん、大豆煮豆、魚肉、牛肉の4種類の食品にMicrococcusを接種して変敗試験を行った結果、各食品に対する変敗力は菌種により異なり、同一菌種でも株及び食品の成分の相違により菌の変敗に関与する程度が異なりはんぺんや大豆煮豆のようなたんぱく質とでんぷん質とが混在するものの方が動物性たんぱく質食品より強く、速く変敗するとされている。M.flavus, M.candidus, M.conglomeratus, M.caseolyticus, M.auranticus, M.agilis等の株中には上記4食品全てを強く分解して変敗させるが、M.flavus, M.candidus, M.ureae, M.freudenreichii, M.auranticus, M.etpidermidis等の一部の菌株は変敗作用に選択性があり、ある食品には強力な変敗作用を有するが他の食品には無害である。またM.flavus, M.freudenreichii, M.caseolyticus, M.epidermidis, M.rhodochonesの株の中には上記4食品全てに増殖しても殆ど分解を示さず変敗の原因菌とはならない。このようにMicrococcusは種によって活性に著しい差異があり、また特定の強い代謝能も示さないので、一般的には生理的に不活性な細菌群とみなされている。したがって有用菌か、変敗菌か等この菌の役割もそれぞれの食品に応じてまちまちである。
 酸敗及び異臭の生成した脱気包装煮豆の変敗優勢菌の一つとしてM.flavusが検出された。本菌の加熱致死時間を検討した。同一温度における加熱致死時間は、煮豆中では、リン酸緩衝液中に比べてかなり延長されるので煮豆には保護作用があると考えられる。その防止対策として窒素ガス封入方法について検討した結果、本菌は微好気性細菌であるので、窒素ガス封入のみでは発育は抑制できない。したがって窒素ガスを封入包装した煮豆の貯蔵性を安定にするには、加熱殺菌を併用する必要がある。しかし窒素ガス封入包装煮豆は、脱気包装煮豆に比べて、熱伝導率が小さいので強い殺菌条件が要求されるが、高温度で長時間加熱すると、窒素ガスが膨張して包装材料が変形または破損する。そこで窒素ガス封入包装煮豆中のM.flavusを殺菌するための加熱条件を検討した結果、脱気包装煮豆の理論的殺菌時間に20〜30%の安全率を加算して80℃で50分、85℃40分又は90℃で30分間が適当であった。
3.食品工場及び製造工程におけるMicrococcus属細菌
(1)焼ちくわ製造工場
 簡易包装型焼ちくわ製造工場の空中浮遊微生物を測定した。らいかい室、成型室、焙焼室、冷却室、包装室のいずれの部屋においてもM.roseus, M.luteus, M.flavus,M.colpogenesの4種類のMicrococcusが検出された。最も空中浮遊微生物が多い冷却室の場合、その菌叢はMicrococcus92%, Bacillus3%, Corynebacterium1%, その他4%であった。検出されたMicrococcusはM.roseus, M.luteus, M.flavus, M.colpogenesでそれぞれ16, 19, 20, 21 / 53L空気であった。Micrococcusが工場に多いのは原材料に最も多く検出され、これが工場に分散することによると考えられる。
(2)蒲鉾製造工場
 完全密封包装後加熱するリテ−ナ蒲鉾及びかに蒲鉾製造している工場の空中浮遊微生物を測定した。Coryneformが最も優性で、次いでMicrococcus, Staphylococcus, Bacillus, Achromobacter, Aeromonas及びFlavobacteriumの順であった。Micrococcusはリテ−ナ−蒲鉾ではらい潰室に多く検出され、7月よりも4月の方が多いことを認めた。
(3)洋菓子製造工場
 洋菓子製造工程中の半製品や製品の細菌の変化を測定した。スポンジ生地は液全卵と砂糖を混合してミキサ−で泡立てて、この間に水あめ、シラップ等を加え、さらに小麦粉とコ−ンスタ−チ等の粉末副材料を混合する。これに牛乳、水、バタ−、油脂類を加えて型に流してオ−ブンで約180℃で焼き上げる。Micrococcusはミキサ−で混合し型に流し入れる直前の生地で3.5×〜3.5×/gとなり、焼成直前で8.3×/g、焼成後で3.6×/gであった。次にスポンジをベ−スに用い、生クリ−ム、チョコレ−トバタ−クリ−ム、シラップ、ジャム、フル−ツを加えて仕上げが行われるが、この間にMicrococcusは増加して3.2×〜1.7×/gとなった。なお空中浮遊微生物は非常に多く、Micrococcusが中心であり、各工程で25〜38/5分間シャ−レ開放であった。特にスポンジ仕上げ台の上で多く、38/5分間シャ−レ開放であった。Micrococcus属細菌により変敗した洋生菓子を表4に示した。
表4 Micrococcus属細菌による洋生菓子の変敗
(4)生めん製造工場
 生めん製造工場の空中浮遊微生物を測定した結果を表5に示した。Micrococcusが最も優勢であり、次いでBacillus, Lactobacillus, Coryneform, 酵母、カビであった。製造工程における6月と12月の比較では6月に多い傾向が認められた。生めんは最終製品が無殺菌であるためこれらの菌が二次汚染されて製品に付着菌となる。特にMicrococcusは複合、圧延工程に多く検出された。
表5 生めん工場の空中浮遊微生物
(5)海苔佃煮製造工場
 海苔佃煮製造工場の空中浮遊微生物を測定した結果を表6に示した。Micrococcusが最も優勢であり、次いでBacillus, Weisella, Coryneform, 酵母、カビであった。製造工程における5月と11月の比較では5月に多い傾向が認められた。Micrococcusは海苔佃煮製造工場の空中浮遊菌の大部分を占め、冷却、瓶詰工程においては5月測定でそれぞれ30,24/5分間シャ−レ開放となった。海苔佃煮製品は最終製品が無殺菌であるためこれらの菌が二次汚染されて製品に付着菌となる。
表6 海苔佃煮工場の空中浮遊微生物
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