專利名稱：常溫加壓二氧化碳滅菌方法
技術領域：
本發明涉及一種常溫加壓二氧化碳滅菌方法。
背景技術：
在食品工業和生物技術領域中，常常需要對目標體系進行滅菌處理。現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、氨基酸以及酶等不耐熱物質失活，也影響一些食品的風味，因此需要開發常溫滅菌方法。現在已有或者正在開發的常溫滅菌方法有紫外線滅菌法、化學滅菌法、超高壓滅菌法、輻射或高能電子滅菌法、振蕩磁場滅菌法等。Kamihira等在1987年發現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象，利用這種現象，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繁殖的作用不同，也與需要幾百兆帕的超高壓滅菌法來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制。
根據我們的研究以及相關的報道，加壓二氧化碳對微生物的致死機理與二氧化碳在細胞內富集導致胞內物質失活及流失有關。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，在進入液相后，通過傳遞接近細胞，再由細胞膜進入細胞，并富集于細胞內，當細胞內二氧化碳達到一定濃度后，細胞開始死亡。加壓二氧化碳會導致細胞膜受到一定損傷，胞內物質少量外泄，細胞膜失去平衡細胞內外pH值的能力；在細胞內積累二氧化碳超過細胞緩沖能力后，致使胞內pH降低，胞內活性物質失活，細胞因而無法進行正常的生理活動而死亡。
采用加壓二氧化碳作為常溫滅菌方法至今在國內沒有相關的研究報道。加壓二氧化碳作為滅菌方法所需裝置簡單，操作方便，主要原料二氧化碳易得，條件溫和，對微生物的致死效果良好，可以作為加熱滅菌方法的有效補充。
發明內容
本發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的殘留空氣，再將待滅菌液加入釜內，待滅菌液加入量不超過高壓釜體積的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。
在高壓釜內加入磁力轉子，高壓釜外的磁力攪拌器的轉速為100-300rpm。待滅菌液中加入質量百分數為2-10％的乙醇作為輔助溶劑。
本方法的優點是1)滅菌范圍廣，能夠有效殺滅Gram+細菌、Gram-細菌、酵母菌和霉菌等多種微生物；2)常溫下操作，適用于熱敏性物質的滅菌，并且易于保持食品風味；3)降低壓力，延長保壓時間，可以在保證滅菌效果的前提下盡量減小酶和蛋白質等物質的失活水解；4)通過加入攪拌，添加少量乙醇，可以提高加壓二氧化碳的滅菌效果，節省能源和操作時間，乙醇無毒并且易揮發；5)設備簡單，操作方便，條件溫和，易于推廣。
附圖是本發明所采用的加壓二氧化碳滅菌裝置。
具體實施例方式
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、氣體預熱器3、高壓釜4、出料口10，高壓釜4上設有精密壓力表9、進料口7、高位進料槽8、放空閥11，高壓釜4外設有恒溫水浴5、磁力攪拌器6。
1.常溫下無攪拌條件下加壓二氧化碳滅菌實施例1將Escherichia coli懸浮于含有0.85％(質量百分數)NaCl和0.1％(質量百分數)蛋白胨的溶液中制成菌懸液，置于高壓釜內，調整釜內溫度至35℃，通入7.8Mpa、35℃的二氧化碳后保壓。經過15min后活菌率(活菌率＝處理后微生物數/處理前微生物數)下降至10-1，經過30min后活菌率為10-2.4，經過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施例2將新鮮的Escherichia coli懸浮于含有0.85％(質量百分數)NaCl和0.1％(質量百分數)蛋白胨的溶液中制成菌懸液，置于高壓釜內，調整釜內溫度至35℃，磁力攪拌轉速為180rpm，通入7.8MPa、35℃的二氧化碳后保壓。經過15min后活菌率為10-1.8，經過30min后活菌率為10-4.1，經過60min后活菌率為10-7.8。比較實施例1和實施例2，可以看出采用攪拌可以提高加壓二氧化碳的滅菌效果。
實施例3
將新鮮的Escherichia coli懸浮于含有0.85％(質量百分數)NaCl和0.1％(質量百分數)蛋白胨的溶液中制成菌懸液，置于高壓釜內，調整釜內溫度至35℃，磁力攪拌轉速為180rpm，通入4.9MPa、35℃的二氧化碳后保壓。經過15min后活菌率為10-0.4，經過30min后活菌率為10-2.0，經過60min后活菌率為10-5.1，經過90min后活菌率為10-7.6。
實施例4將新鮮的Escherichia coli懸浮于含有0.85％(質量百分數)NaCl和0.1％(質量百分數)蛋白胨的溶液中制成菌懸液，置于高壓釜內，調整釜內溫度至35℃，磁力攪拌轉速為180rpm，通入2.0MPa、35℃的二氧化碳后保壓。經過15min后活菌率為10-0.1，經過30min后活菌率為10-0.8，經過60min后活菌率為10-2.5，經過90min后活菌率為10-3.9。比較實施例2、實施例3和實施例4，可以看出較高的壓力有利增強加壓二氧化碳的滅菌效果。
實施例5將新鮮的Escherichia coli懸浮于含有0.85％(質量百分數)NaCl和0.1％(質量百分數)蛋白胨的溶液中制成菌懸液，置于高壓釜內，調整釜內溫度至45℃，磁力攪拌轉速為180rpm，通入7.8MPa、45℃的二氧化碳后保壓。經過15min后活菌率為10-2.6，經過30min后活菌率為10-5.3，經過60min后活菌率為10-8.3。
實施例6將新鮮的Escherichia coli懸浮于含有0.85％(質量百分數)NaCl和0.1％(質量百分數)蛋白胨的溶液中制成菌懸液，置于高壓釜內，調整釜內溫度至25℃，磁力攪拌轉速為180rpm，通入7.8MPa、25℃的二氧化碳后保壓。經過15min后活菌率為10-1.2，經過30min后活菌率為10-3.0，經過60min后活菌率為10-5.3。比較實施例2、實施例5和實施例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。
實施例7將新鮮的Lactobacillus brevis懸浮于含有0.85％(質量百分數)NaCl和0.1％(質量百分數)蛋白胨的溶液中制成菌懸液，置于高壓釜內，調整釜內溫度至35℃，磁力攪拌轉速為180rpm，通入7.8MPa、35℃的二氧化碳后保壓。經過30min后活菌率為10-3.7，經過60min后活菌率為10-7.3。
實施例8將新鮮的Saccaromyces cerevisiae懸浮于含有0.85％(質量百分數)NaCl和0.1％(質量百分數)蛋白胨的溶液中制成菌懸液，置于高壓釜內，調整釜內溫度至35℃，磁力攪拌轉速為180rpm，通入7.8MPa、35℃的二氧化碳后保壓。經過30min后活菌率為10-4.6，經過60min后活菌率為10-8.8。
實施例9將新鮮的Absidia coerulea孢子懸浮于含有0.85％(質量百分數)NaCl和0.1％(質量百分數)蛋白胨的溶液中制成菌懸液，置于高壓釜內，調整釜內溫度至35℃，磁力攪拌轉速為180rpm，通入7.8MPa、35℃的二氧化碳后保壓。經過30min后活菌率為10-2.1，經過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施例10將新鮮的Escherichia coli懸浮于含有0.85％(質量百分數)NaCl和0.1％(質量百分數)蛋白胨的溶液中制成菌懸液，加入乙醇使其濃度達到10％(質量百分數)，混合，置于高壓釜內，調整釜內溫度至35℃，磁力攪拌轉速為180rpm，通入一定壓力的、35℃的二氧化碳后保壓5min。經過4.9MPa壓力的二氧化碳處理后活菌率為10-8.1，經過2.0MPa壓力的二氧化碳處理后活菌率為10-3.63。
實施例11將新鮮的Escherichia coli懸浮于含有0.85％(質量百分數)NaCl和0.1％(質量百分數)蛋白胨的溶液中制成菌懸液，加入乙醇使其濃度達到5％(質量百分數)，混合，置于高壓釜內，調整釜內溫度至35℃，磁力攪拌轉速為180rpm，通入一定壓力的、35℃的二氧化碳后保壓5min。經過7.8MPa壓力的二氧化碳處理后活菌率為10-8.4，經過4.9MPa壓力的二氧化碳處理后活菌率為10-4.7，經過2.0MPa壓力的二氧化碳處理后活菌率為10-0.6。
實施例12將新鮮的Escherichia coli懸浮于含有0.85％(質量百分數)NaCl和0.1％(質量百分數)蛋白胨的溶液中制成菌懸液，加入乙醇使其濃度達到2％(質量百分數)，混合，置于高壓釜內，調整釜內溫度至35℃，磁力攪拌轉速為180rpm，通入一定壓力的、35℃的二氧化碳后保壓5min。經過7.8MPa壓力的二氧化碳處理后活菌率為10-3.3，經過4.9MPa壓力的二氧化碳處理后活菌率為10-2.0，經過2.0MPa壓力的二氧化碳處理后活菌率為10-0.2。比較實施例2、實施例10、實施例11和實施例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，縮短保壓時間；加入的乙醇量越多，滅菌的效果也越好。
實施例13
將新鮮的Lactobacillus brevis、Saccaromyces cerevisiae和Absidia coerulea分別懸浮于含有0.85％(質量百分數)NaCl和0.1％(質量百分數)蛋白胨的溶液中制成菌懸液，加入乙醇使其濃度達到5％(質量百分數)，混合，置于高壓釜內，調整釜內溫度至35℃，磁力攪拌轉速為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牛奶和啤酒滅菌實施例14將新鮮的Escherichia coli懸浮于伊利純牛奶中，然后置于高壓釜內，調整釜內溫度至35℃，磁力攪拌轉速為180rpm，通入7.8MPa、35℃的二氧化碳后保壓。經過15min后活菌率為10-0.1，經過30min后活菌率為10-2.6，經過60min后活菌率為10-4.9，經過120min后活菌率為10-7.5，此時牛奶的蛋白質損失不超過20％。
實施例15將新鮮的Saccaromyces cerevisiae懸浮于錢江牌啤酒中，然后置于高壓釜內，調整釜內溫度至35℃，磁力攪拌轉速為180rpm，通入4.9MPa、35℃的二氧化碳后保壓。經過5min后活菌率為10-5.9，經過10min后活菌率＜10-9。
權利要求
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的殘留空氣，再將待滅菌液加入釜內，待滅菌液加入量不超過高壓釜體積的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.根據權利要求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加入磁力轉子，高壓釜外的磁力攪拌器的轉速為100-300rpm。
3.根據權利要求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量百分數為2-10％的乙醇作為輔助溶劑。
全文摘要
本發明公開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的殘留空氣，再將待滅菌液加入釜內，待滅菌液加入量不超過高壓釜容積的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A61L2/18GK1788795SQ20051006199
公開日2006年6月21日 申請日期2005年12月14日 優先權日2005年12月14日
發明者姚善涇, 吳垠, 關怡新, 林東強 申請人:浙江大學