專利名稱：常溫加壓二氧化碳滅菌方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種常溫加壓二氧化碳滅菌方法。
背景技術(shù)：
在食品工業(yè)和生物技術(shù)領(lǐng)域中，常常需要對(duì)目標(biāo)體系進(jìn)行滅菌處理?，F(xiàn)在最常用的滅菌方法是加熱滅菌，該方法的最大不足是易使蛋白質(zhì)、氨基酸以及酶等不耐熱物質(zhì)失活，也影響一些食品的風(fēng)味，因此需要開(kāi)發(fā)常溫滅菌方法?，F(xiàn)在已有或者正在開(kāi)發(fā)的常溫滅菌方法有紫外線滅菌法、化學(xué)滅菌法、超高壓滅菌法、輻射或高能電子滅菌法、振蕩磁場(chǎng)滅菌法等。Kamihira等在1987年發(fā)現(xiàn)一定壓力下的二氧化碳具有使某些微生物致死的作用的現(xiàn)象，利用這種現(xiàn)象，使采用加壓二氧化碳作為常溫滅菌方法成為可能。該原理與加入常壓的二氧化碳可以起到抑制好氧微生物的生長(zhǎng)繁殖的作用不同，也與需要幾百兆帕的超高壓滅菌法來(lái)使微生物致死的原理不一樣，加壓二氧化碳具有特別的作用機(jī)制。
根據(jù)我們的研究以及相關(guān)的報(bào)道，加壓二氧化碳對(duì)微生物的致死機(jī)理與二氧化碳在細(xì)胞內(nèi)富集導(dǎo)致胞內(nèi)物質(zhì)失活及流失有關(guān)。在常壓下二氧化碳在溶液中的溶解度很小，隨著體系壓力的增加，二氧化碳溶解度迅速增加，在進(jìn)入液相后，通過(guò)傳遞接近細(xì)胞，再由細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞，并富集于細(xì)胞內(nèi)，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)二氧化碳達(dá)到一定濃度后，細(xì)胞開(kāi)始死亡。加壓二氧化碳會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞膜受到一定損傷，胞內(nèi)物質(zhì)少量外泄，細(xì)胞膜失去平衡細(xì)胞內(nèi)外pH值的能力；在細(xì)胞內(nèi)積累二氧化碳超過(guò)細(xì)胞緩沖能力后，致使胞內(nèi)pH降低，胞內(nèi)活性物質(zhì)失活，細(xì)胞因而無(wú)法進(jìn)行正常的生理活動(dòng)而死亡。
采用加壓二氧化碳作為常溫滅菌方法至今在國(guó)內(nèi)沒(méi)有相關(guān)的研究報(bào)道。加壓二氧化碳作為滅菌方法所需裝置簡(jiǎn)單，操作方便，主要原料二氧化碳易得，條件溫和，對(duì)微生物的致死效果良好，可以作為加熱滅菌方法的有效補(bǔ)充。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種常溫加壓二氧化碳滅菌方法。
常溫加壓二氧化碳滅菌方法是通入二氧化碳趕走高壓釜內(nèi)的殘留空氣，再將待滅菌液加入釜內(nèi)，待滅菌液加入量不超過(guò)高壓釜體積的75％，高壓釜在25-45℃溫度的水浴中平衡10-15min，然后向高壓釜內(nèi)通入2-8MPa，25-45℃的二氧化碳，并保壓5-120分鐘即可。
在高壓釜內(nèi)加入磁力轉(zhuǎn)子，高壓釜外的磁力攪拌器的轉(zhuǎn)速為100-300rpm。待滅菌液中加入質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為2-10％的乙醇作為輔助溶劑。
本方法的優(yōu)點(diǎn)是1)滅菌范圍廣，能夠有效殺滅Gram+細(xì)菌、Gram-細(xì)菌、酵母菌和霉菌等多種微生物；2)常溫下操作，適用于熱敏性物質(zhì)的滅菌，并且易于保持食品風(fēng)味；3)降低壓力，延長(zhǎng)保壓時(shí)間，可以在保證滅菌效果的前提下盡量減小酶和蛋白質(zhì)等物質(zhì)的失活水解；4)通過(guò)加入攪拌，添加少量乙醇，可以提高加壓二氧化碳的滅菌效果，節(jié)省能源和操作時(shí)間，乙醇無(wú)毒并且易揮發(fā)；5)設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，條件溫和，易于推廣。


附圖是本發(fā)明所采用的加壓二氧化碳滅菌裝置。
具體實(shí)施例方式
如附圖所示，常溫加壓二氧化碳滅菌裝置依次連接有二氧化碳鋼瓶1、柱塞泵2、氣體預(yù)熱器3、高壓釜4、出料口10，高壓釜4上設(shè)有精密壓力表9、進(jìn)料口7、高位進(jìn)料槽8、放空閥11，高壓釜4外設(shè)有恒溫水浴5、磁力攪拌器6。
1.常溫下無(wú)攪拌條件下加壓二氧化碳滅菌實(shí)施例1將Escherichia coli懸浮于含有0.85％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))NaCl和0.1％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))蛋白胨的溶液中制成菌懸液，置于高壓釜內(nèi)，調(diào)整釜內(nèi)溫度至35℃，通入7.8Mpa、35℃的二氧化碳后保壓。經(jīng)過(guò)15min后活菌率(活菌率＝處理后微生物數(shù)/處理前微生物數(shù))下降至10-1，經(jīng)過(guò)30min后活菌率為10-2.4，經(jīng)過(guò)60min后活菌率為10-4.2。
2.采用180rpm攪拌的加壓二氧化碳滅菌實(shí)施例2將新鮮的Escherichia coli懸浮于含有0.85％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))NaCl和0.1％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))蛋白胨的溶液中制成菌懸液，置于高壓釜內(nèi)，調(diào)整釜內(nèi)溫度至35℃，磁力攪拌轉(zhuǎn)速為180rpm，通入7.8MPa、35℃的二氧化碳后保壓。經(jīng)過(guò)15min后活菌率為10-1.8，經(jīng)過(guò)30min后活菌率為10-4.1，經(jīng)過(guò)60min后活菌率為10-7.8。比較實(shí)施例1和實(shí)施例2，可以看出采用攪拌可以提高加壓二氧化碳的滅菌效果。
實(shí)施例3
將新鮮的Escherichia coli懸浮于含有0.85％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))NaCl和0.1％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))蛋白胨的溶液中制成菌懸液，置于高壓釜內(nèi)，調(diào)整釜內(nèi)溫度至35℃，磁力攪拌轉(zhuǎn)速為180rpm，通入4.9MPa、35℃的二氧化碳后保壓。經(jīng)過(guò)15min后活菌率為10-0.4，經(jīng)過(guò)30min后活菌率為10-2.0，經(jīng)過(guò)60min后活菌率為10-5.1，經(jīng)過(guò)90min后活菌率為10-7.6。
實(shí)施例4將新鮮的Escherichia coli懸浮于含有0.85％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))NaCl和0.1％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))蛋白胨的溶液中制成菌懸液，置于高壓釜內(nèi)，調(diào)整釜內(nèi)溫度至35℃，磁力攪拌轉(zhuǎn)速為180rpm，通入2.0MPa、35℃的二氧化碳后保壓。經(jīng)過(guò)15min后活菌率為10-0.1，經(jīng)過(guò)30min后活菌率為10-0.8，經(jīng)過(guò)60min后活菌率為10-2.5，經(jīng)過(guò)90min后活菌率為10-3.9。比較實(shí)施例2、實(shí)施例3和實(shí)施例4，可以看出較高的壓力有利增強(qiáng)加壓二氧化碳的滅菌效果。
實(shí)施例5將新鮮的Escherichia coli懸浮于含有0.85％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))NaCl和0.1％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))蛋白胨的溶液中制成菌懸液，置于高壓釜內(nèi)，調(diào)整釜內(nèi)溫度至45℃，磁力攪拌轉(zhuǎn)速為180rpm，通入7.8MPa、45℃的二氧化碳后保壓。經(jīng)過(guò)15min后活菌率為10-2.6，經(jīng)過(guò)30min后活菌率為10-5.3，經(jīng)過(guò)60min后活菌率為10-8.3。
實(shí)施例6將新鮮的Escherichia coli懸浮于含有0.85％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))NaCl和0.1％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))蛋白胨的溶液中制成菌懸液，置于高壓釜內(nèi)，調(diào)整釜內(nèi)溫度至25℃，磁力攪拌轉(zhuǎn)速為180rpm，通入7.8MPa、25℃的二氧化碳后保壓。經(jīng)過(guò)15min后活菌率為10-1.2，經(jīng)過(guò)30min后活菌率為10-3.0，經(jīng)過(guò)60min后活菌率為10-5.3。比較實(shí)施例2、實(shí)施例5和實(shí)施例6，可以看出較高的溫度有利于提高加壓二氧化碳的滅菌效果。
實(shí)施例7將新鮮的Lactobacillus brevis懸浮于含有0.85％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))NaCl和0.1％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))蛋白胨的溶液中制成菌懸液，置于高壓釜內(nèi)，調(diào)整釜內(nèi)溫度至35℃，磁力攪拌轉(zhuǎn)速為180rpm，通入7.8MPa、35℃的二氧化碳后保壓。經(jīng)過(guò)30min后活菌率為10-3.7，經(jīng)過(guò)60min后活菌率為10-7.3。
實(shí)施例8將新鮮的Saccaromyces cerevisiae懸浮于含有0.85％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))NaCl和0.1％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))蛋白胨的溶液中制成菌懸液，置于高壓釜內(nèi)，調(diào)整釜內(nèi)溫度至35℃，磁力攪拌轉(zhuǎn)速為180rpm，通入7.8MPa、35℃的二氧化碳后保壓。經(jīng)過(guò)30min后活菌率為10-4.6，經(jīng)過(guò)60min后活菌率為10-8.8。
實(shí)施例9將新鮮的Absidia coerulea孢子懸浮于含有0.85％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))NaCl和0.1％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))蛋白胨的溶液中制成菌懸液，置于高壓釜內(nèi)，調(diào)整釜內(nèi)溫度至35℃，磁力攪拌轉(zhuǎn)速為180rpm，通入7.8MPa、35℃的二氧化碳后保壓。經(jīng)過(guò)30min后活菌率為10-2.1，經(jīng)過(guò)60min后活菌率為10-5.2。
3.加入乙醇作為夾帶劑的加壓二氧化碳滅菌實(shí)施例10將新鮮的Escherichia coli懸浮于含有0.85％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))NaCl和0.1％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))蛋白胨的溶液中制成菌懸液，加入乙醇使其濃度達(dá)到10％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，混合，置于高壓釜內(nèi)，調(diào)整釜內(nèi)溫度至35℃，磁力攪拌轉(zhuǎn)速為180rpm，通入一定壓力的、35℃的二氧化碳后保壓5min。經(jīng)過(guò)4.9MPa壓力的二氧化碳處理后活菌率為10-8.1，經(jīng)過(guò)2.0MPa壓力的二氧化碳處理后活菌率為10-3.63。
實(shí)施例11將新鮮的Escherichia coli懸浮于含有0.85％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))NaCl和0.1％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))蛋白胨的溶液中制成菌懸液，加入乙醇使其濃度達(dá)到5％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，混合，置于高壓釜內(nèi)，調(diào)整釜內(nèi)溫度至35℃，磁力攪拌轉(zhuǎn)速為180rpm，通入一定壓力的、35℃的二氧化碳后保壓5min。經(jīng)過(guò)7.8MPa壓力的二氧化碳處理后活菌率為10-8.4，經(jīng)過(guò)4.9MPa壓力的二氧化碳處理后活菌率為10-4.7，經(jīng)過(guò)2.0MPa壓力的二氧化碳處理后活菌率為10-0.6。
實(shí)施例12將新鮮的Escherichia coli懸浮于含有0.85％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))NaCl和0.1％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))蛋白胨的溶液中制成菌懸液，加入乙醇使其濃度達(dá)到2％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，混合，置于高壓釜內(nèi)，調(diào)整釜內(nèi)溫度至35℃，磁力攪拌轉(zhuǎn)速為180rpm，通入一定壓力的、35℃的二氧化碳后保壓5min。經(jīng)過(guò)7.8MPa壓力的二氧化碳處理后活菌率為10-3.3，經(jīng)過(guò)4.9MPa壓力的二氧化碳處理后活菌率為10-2.0，經(jīng)過(guò)2.0MPa壓力的二氧化碳處理后活菌率為10-0.2。比較實(shí)施例2、實(shí)施例10、實(shí)施例11和實(shí)施例12，可以看出加入少量的乙醇可以大大提高滅菌效果，并且可以降低加壓二氧化碳滅菌的操作壓力，縮短保壓時(shí)間；加入的乙醇量越多，滅菌的效果也越好。
實(shí)施例13
將新鮮的Lactobacillus brevis、Saccaromyces cerevisiae和Absidia coerulea分別懸浮于含有0.85％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))NaCl和0.1％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))蛋白胨的溶液中制成菌懸液，加入乙醇使其濃度達(dá)到5％(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，混合，置于高壓釜內(nèi)，調(diào)整釜內(nèi)溫度至35℃，磁力攪拌轉(zhuǎn)速為180rpm，通入7.8MPa、35℃的二氧化碳后保壓5min。Lactobacillus brevis的活菌率為10-7.5，Saccaromycescerevisiae的活菌率為10-7.4，Absidia coerulea的活菌率為10-4.4。
4.采用加壓二氧化碳對(duì)牛奶和啤酒滅菌實(shí)施例14將新鮮的Escherichia coli懸浮于伊利純牛奶中，然后置于高壓釜內(nèi)，調(diào)整釜內(nèi)溫度至35℃，磁力攪拌轉(zhuǎn)速為180rpm，通入7.8MPa、35℃的二氧化碳后保壓。經(jīng)過(guò)15min后活菌率為10-0.1，經(jīng)過(guò)30min后活菌率為10-2.6，經(jīng)過(guò)60min后活菌率為10-4.9，經(jīng)過(guò)120min后活菌率為10-7.5，此時(shí)牛奶的蛋白質(zhì)損失不超過(guò)20％。
實(shí)施例15將新鮮的Saccaromyces cerevisiae懸浮于錢江牌啤酒中，然后置于高壓釜內(nèi)，調(diào)整釜內(nèi)溫度至35℃，磁力攪拌轉(zhuǎn)速為180rpm，通入4.9MPa、35℃的二氧化碳后保壓。經(jīng)過(guò)5min后活菌率為10-5.9，經(jīng)過(guò)10min后活菌率＜10-9。
權(quán)利要求
1.一種常溫加壓二氧化碳滅菌方法，其特征在于，通入二氧化碳趕走高壓釜內(nèi)的殘留空氣，再將待滅菌液加入釜內(nèi)，待滅菌液加入量不超過(guò)高壓釜體積的75％，高壓釜在25-45℃的水浴中平衡10-15分鐘，然后向高壓釜內(nèi)通入2-8MPa壓力，25-45℃溫度的二氧化碳，并保壓5-120min即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種常溫加壓二氧化碳滅菌方法，其特征在于所述的高壓釜內(nèi)加入磁力轉(zhuǎn)子，高壓釜外的磁力攪拌器的轉(zhuǎn)速為100-300rpm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種常溫加壓二氧化碳滅菌方法，其特征在于所述的待滅菌液中加入質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為2-10％的乙醇作為輔助溶劑。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種常溫加壓二氧化碳滅菌方法。它是通入二氧化碳趕走高壓釜內(nèi)的殘留空氣，再將待滅菌液加入釜內(nèi)，待滅菌液加入量不超過(guò)高壓釜容積的75％，高壓釜在25－45℃溫度的水浴中平衡10－15min后，向高壓釜內(nèi)通入2－8MPa壓力，25－45℃溫度的二氧化碳，并保壓5－120min即可。本方法滅菌范圍廣，能夠有效殺滅Gram
文檔編號(hào)A61L2/18GK1788795SQ20051006199
公開(kāi)日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2005年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月14日
發(fā)明者姚善涇, 吳垠, 關(guān)怡新, 林東強(qiáng) 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)