專利名稱:用于動植物收獲前后處理的抗微生物組合物的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種抗菌劑，特別是一種組合物，一種制備和使用該組合物用于抗微生物、抗細菌和食物收獲前后處理以抑止已知的污染人類食物鏈的病原體、指示菌和腐敗生物體的生長。
背景技術：
在人類食物鏈中的蛋白質源，如蛋、生肉、家禽、獵禽、牛奶和乳制品、魚、蝦、蛙腿等，帶來潛在的營養和潛在的疾病和死亡。人類飲食中的可食用植物，如水果、蔬菜、谷物在污染的環境中收獲和處理也會帶來潛在的疾病和死亡。熟知的病原體，如沙門氏菌、李斯特氏菌和大腸桿菌，以及指示菌(indicator)和腐敗生物體包括葡萄球菌，能夠在人類消費的生肉、水果和蔬菜或者半熟食或熟食、動物制品的處理或者收獲之前或過程中發現。
商業、旅游和通訊的全球化帶來了對設區和國家之間全球范圍內的交換，包括潛在的細菌生態系統的全球化關注的提高。在二十世紀四十年代中期，有害細菌曾經用抗生素如青霉酸控制過；但是，當抗生素抗性細菌在全球范圍內越來越多時，這種控制就不再存在了。例如，在1946年以前，大約90％在醫院分離的葡萄球菌奧里斯對青霉酸敏感，到了1952年，分離的75％的是青霉酸抗性。作為對人和獸藥的主要威脅，細菌對抗微生物試劑的抗性遍及全世界。對抗生素和抗微生物試劑的抗性以驚人的速率出現的原因有多種，如群集和擁擠過度，抗生素在動物培養和水產業的使用，老齡人數的增長，旅游的發展，抗生素的濫賣，抗生素自我治療，感染控制資源的匱乏，以及抗生素的不當使用。
因此，世界人口面臨獲得抗微生物抗性的食物和水源傳染危險升高。即使在最重要的病原體細菌中普遍存在的抗性的微小提高也會導致治療失敗和其它不利后果包括死亡可能性的增加。
在人體和可食用動物中適當的使用抗微生物試劑對于維持抗微生物有效性和減少抗性生物發展的可能性是必要的。雖然在可食用動物中治療使用抗微生物試劑對于提高動物健康和提供可消費的肉、奶和蛋是重要的，但關鍵是保持抗微生物試劑在人類藥品中的長期效果。本發明提供一種沒有已知的毒性和抗性并能用于保護公眾健康的抗微生物試劑加工助劑和食物添加劑。
在授予Cummins的5,989,595和6,242,011B1號美國專利中，公開了一種用于殺死腐敗食物如魚的微生物的酸性組合物。Cummins取得專利的該組合物還對治療皮膚的黑素瘤和其它病原體有用，并作為本發明的新的抗微生物試劑的前體。
授予Brinton等的美國專利5,997,911教導了一種能夠溶解于飲用水的簡單銅鹽、羥基羧酸和緩沖劑如銨鹽，以有效劑量用于火雞和豬止瀉藥。
授予Hei等的美國專利6,506,737B1公開了一種食品工業用抗微生物組合物，包括硫酸、硫酸鹽和鹵化銨鹽，提供一種在其他應用中進行表面清潔和消毒的凝膠狀化合物。鹵化物成分的使用限制了人或者動物的吸收用途，并且對機械、植物和其它植被有害。
授予Jones等的美國專利6,565,893B1描述了一種用于游泳池等水性消毒劑，其中五水硫酸銅、水、硫酸和硫酸銨在“冷加工法”中結合，該配方保持在40℉以上以保持金屬離子懸浮。
授予Cook等的美國專利公開號為2003/0118705A1描述了一種可吸收消毒劑，其可消除和控制植物、動物、人類、植物和動物制品以及感染病原體的物品的病原體；該消毒劑包括硫酸、水和金屬離子，特別是銅、銀和金。
總體而言，上述文獻沒有提供不含鹵素的組合物，其在較寬溫度和pH范圍內穩定，可吸收，并且對人類和其它動物消費的食物收獲前后的處理都有效。本發明的組合物在無數收獲前后的應用上安全有效，并且對環境安全。
發明內容
本發明的第一個目的是提供一種抑止病源性生物體細胞生長的組合物及其制備方法。
本發明的第二個目的是提供一種抑止指示菌和腐敗生物體細胞生長的組合物及其制備方法。
本發明的第三個目的是提供一種用于熱燙池水浸泡禽類和其他動物畜體的組合物及其制備方法。
本發明的第四個目的是提供一種用于肉類生產線，包括但不限于噴淋、最后沖洗和激冷水池中水處理工藝的組合物及其制備方法。
本發明的第五個目的是提供一種用于廢水處理的組合物及其制備方法。
本發明的第六個目的是提供一種用于動物飼料和水處理的組合物及其制備方法。
本發明的第七個目的是提供一種用于抗人類、植物和動物疾病以及在收獲前或后植物和植物表面最小化疾病生長和傳播的組合物及其制備方法。
本發明的第八個目的是提供一種用作醫院、家庭和其它確實需要硬表面殺菌區域的表面殺菌劑的組合物。
本發明的第九個目的是提供一種抑止具有抗生素抗性的病原體、指示菌和腐敗生物體的組合物。
本發明的第十個目的是提供一種用于制冰機的組合物，以便用在食物收獲后的處理工藝并具有額外的抗微生物功能。
本發明的另一個目的是提供一種抗微生物助劑，用于減少食物如奶、禽類、蛋、紅肉、豬肉和海產品收獲前或收獲后、處理后過程中或處理后的微生物污染。
本發明的其它目的和優點，通過優選實施方式并結合表格和
，更加詳細說明而顯而易見。
圖1是圖表，示出了PHB0020在病原體和腐敗菌隔離暴露2分鐘的效果。
圖2是圖表，示出了菌落對數水平的減少。
具體實施方式
在詳細解釋本發明的實施方式之前，應該理解本發明的應用不限于示出的特定安排的細節，因為本發明能夠用其它實施方式實現。此外，本文使用的術語的目的是描述而不是限定。
在討論組合物和其制備方法之前，討論本文中使用的某些詞語的含義和應用是有益的
收獲前—本文中的含義為動植物在出生或者種子發芽之后、停止生長和結束生命之前的任何時間。
收獲后—指的是動植物停止生長和結束生命之后的任何時間，包括非食物涉及處理和制備食物的硬表面。
PHB0020—五水硫酸銅和/或其它形式的銅離子，硫酸銀和/或其它形式的銀離子，加入到pHarlo用于本發明的抗微生物、抗菌添加劑。
PHB0028—作為動物飼料添加劑的配方。
PHB0128—用作廢水處理添加劑的配方。
pHarlo—授予Cummins的美國專利5,989,595和6,242,001B1中要求保護的組合物，引入本文作為參考并將在下文中詳細描述。
E-coli—大腸桿菌，指示菌
李斯特氏菌—單核細胞增多性李氏菌，一種病原體
假單胞菌—熒光假單胞菌，腐敗菌
沙門氏菌—鼠傷寒沙門氏菌，一種病原體
希瓦氏菌—腐敗希瓦氏菌，腐敗菌
葡萄球菌—金黃色葡萄球菌，一種病原體
本發明酸性組合物及其制備方法與美國專利5,989,595和6,242,001B1中描述的相似，引入本文作為參考。
首先，選擇一帶有冷卻套管且沒有電極裝置的壓力容器；但是，所優選的壓力容器配備有兩個電極，一個陽極一個陰極，以在容器底部上方1英尺處提供直流電(DC)。所述電極距離約三(3)英尺。
本發明的工藝步驟包括將純度約94％-99.9％的硫酸以1-2的容積比例與蒸餾水和硫酸銨結合提供混合物(I)，蒸餾水和硫酸銨的比例為2.77磅硫酸銨每加侖蒸餾水。混合物(I)在帶有兩個預先放置的電極，一個陽極一個陰極的壓力容器中結合。在加入硫酸銨的過程中，向混合物加直流電(DC)。直流電的強度范圍為約1安培-100安培，優選約1安培-5安培。然后將混合物在約高于大氣壓1-15磅每平方英寸(psi)的壓力下加熱。在約200℉-1200℉的范圍內加熱混合物，優選約800℉-900℉大約30分鐘。在上述特定的壓力和溫度下，本領域的熟練技術人員應該理解，明智的選擇溫度、時間和壓力是需要的，并且應該調整以維持安全的化學反應。
冷卻混合物之后，加入穩定劑。在加熱之前該穩定劑是混合物(I)的一部分。穩定劑的用量約為混合物(I)總重量的10％重量。所得的酸性組合物的pH值為負三(-3)，對于消滅微生物有用。本發明的創造性步驟需要加入含有金屬離子的化合物以擴大本文討論的抗微生物特性。未稀釋時得到以下物理和化學特性。
pH＝-3，由非酸性氫質子計數，該數據經各種電極類型誤差校正，由EFE&H分析機構執行，EPA(美國環保署)認可的實驗室。
溶液中金屬離子的穩定性pH值約從0至9
金屬離子的溫度穩定性約從32℉至蒸發溫度或者約212℉。
各種其它帶有金屬離子的化合物可以替代五水硫酸銅。以下金屬鹽適宜于替代
硫酸銅、谷氨酸銅、氧化鋅、谷氨酸鋅、谷氨酸鎂、硫酸鎂、硫酸銀、氧化銀及其混合物。
對于pHarlo Blue 0020，以下稱作PHB0020，它是一種抗微生物、抗菌劑，其配方通常被美國食品及藥品管理局承認是安全的(GRAS)。PHB0020對于收獲前后的食品資源以及食品，包括但不限于植物、水果、蔬菜、蛋、禽類、海產品、肉和動物及豬肉制品的處理有用。組合物如下表A所列
表A
所述組分形成濃縮液，以少于0.10毫升(ml)的極少量與1加侖水結合形成PHB0020。
以下的實施例、圖和表提供PHB0020作為抗微生物試劑和食品添加劑更具體的應用和效果。
實施例1
在禽類和動物產品的加工廠，通常使用各種水處理工藝，如熱燙池、噴淋槽、最后沖洗及激冷水池。熱燙池用于在禽類褪毛之前浸泡；其它動物浸泡以除去外層覆蓋的毛發。熱燙處理允許交叉污染和傳播病原體。重要的是為了人類食品供應安全提供可在水處理中使用的添加劑，以抑止病原體和有害細菌的成長和傳播。理想的添加劑在沸點溫度不蒸發，不被高溫破壞，且不被有機物束縛，如血和糞以及無用的動物油脂。
PHB0020在病原體、指示菌和在用家禽熱燙水雞體鍋爐相關的腐敗菌種群的效果在本發明的一個實施例種確定。
首先，從商業禽類熱燙機的溢流或者進口端收集熱燙水。將水殺菌或者熱壓處理以消除所有群落的細菌和細菌孢子以避免在研究過程中干擾。熱壓熱燙機水進行化學評價并與原來的熱燙機水對比以保證所需的生和熱壓熱燙機水有機物質相似。
其次，準備多組試管通過加入9毫升(ml)殺菌熱燙水的給聚苯乙烯試管殺菌。加入9毫升殺菌熱燙水的一組作為控制組。一組加入殺菌熱燙水和PHB0020(消毒劑)直到pH值為2.2。
各菌種均暴露于約130℉(55℃)帶有PHB0020消毒劑的殺菌熱燙水約兩分鐘以模擬熱燙。
在暴露之后，例如可以利用有氧板計數法通過傾倒平板1毫升懸浮液，并在95℉(35℃)培養48小時。
下表I記錄了在熱燙水方案中微生物生長結果，其中殺菌水加熱到熱燙溫度，范圍約為120℉(490C)至140℉(60℃)熱燙溫度，優選到約130℉(55℃)。加入各種濃度的PHB0020，范圍在約0.4/1ppm(parts per million)至約0.8ppm，優選約0.6ppm，病原體、指示菌和腐敗菌菌落暴露于經處理的熱燙水。
表I—熱燙水方案
細菌鼠傷寒沙門氏菌
對照例
細菌金黃色葡萄球菌
對照例
細菌熒光假單胞菌
對照例
細菌單核細胞增多性李氏菌
對照例
細菌腐敗希瓦氏菌
對照例
細菌大腸桿菌
對照例
參考圖1，該圖表示出了由上表鑒定PHB0020在病原體和腐敗菌的效果。該圖表分為兩部分，左邊是對照例示出了各菌種菌落形成單位的對數，右邊是各菌種在暴露于經PHB0020處理的熱燙水兩分鐘的菌落形成單位。該圖表示出了李斯特氏菌，一種革蘭式陽性菌，很難被殺死，和增殖能力很強的大腸桿菌在2分鐘暴露后減少最多。
在圖表2中示出了各菌種細菌水平的對數減少。在絕大多數情況下，群落形成單元少于三，增殖最強的大腸桿菌的對數少于五。
因此，PHB0020具有抗微生物試劑、殺菌劑或者消毒劑的作用，并且在工業熱燙條件下極其有效地消除商業熱燙水中的病原體、指示菌和腐敗菌。PHB0020是一種控制熱燙水中細菌的有效方式并且可以用于控制熱燙過程中的交叉污染。家禽熱燙水殺菌是極其重要的因為它是工廠中禽類首先浸入的普通浴槽，并且細菌可以在禽類之間傳播。
作為抗微生物試劑的PHB0020的效果適宜于許多其它用途和一定量的范圍，在下表J中標識
表J
使用水平毫克每升(mg/L)
上表標識了本發明的某些應用；它是這種0.4-0.8新的可用于保護公眾健康的抗微生物組合物無數潛在商業用途的指示。
本發明的組合物的收獲前和非食品應用將進一步詳細討論。所述組合物通過稀釋水稀釋可以制成多種形式，如氣霧劑、細霧、蒸汽或霧以制備能夠在空氣中懸浮一段時間的微米粒子，并作用于與其接觸的空氣傳播的病原體。本發明的組合物能夠除去孵化場的氨水味，改進動物供水系統，和能夠用于洗滌液涂層以及其它殺菌食物在收獲前，如孵化場、乳制品和洗蛋。其它用途有乳牛的口腔護理和作為洗腳或者殺菌。可以預期，本發明組合物的許多非食品應用包括，有效控制微生物或者病原體種群，如食品制備設備、器具、計數器頂層、傳送帶、腳手沖浸槽、儲存設施、空氣循環系統、冷卻器、熱燙機、墻和底板等。
具體的動植物收獲后處理包括但不限于，植物、水果、蔬菜、動物副產品、魚和貝的水處理。所述處理包括沖洗、浸漬和清洗食品，本發明的組合物在熱燙池、沖洗和噴霧射流及激冷器有效。其最終結果是人類和其它動物的安全、健康的食品供應。
雖然本發明已經以實踐中假定的特定實施方式或者變形的不同的術語描述、公開、示例和示出，本發明的范圍既不被打算，也不被認為限于此，其它此類如通過本發明的教導的變形或實施方式特別是落入所附的權利要求
書范圍內的被特別保留。
權利要求
1.一種用于食物收獲前和收獲后處理的產品，以抑止已知的病原體、指示菌和腐敗菌的細胞生長，由以下工藝制備
(a)將純度約94％-99.9％的硫酸以1-2的容積比例與蒸餾水和硫酸銨結合提供混合物(I)，蒸餾水和硫酸銨的比為2.77磅硫酸銨每加侖蒸餾水；
(b)然后在高于大氣壓的壓力容器中處理混合物(I)并將混合物加熱到約200-1200至少30分鐘；
(c)冷卻混合物；
(d)加入穩定劑，該穩定劑是混合物(I)的一部分，并占約混合物(I)總重量的10％重量，并由此形成混合物(II)；然后
(e)向混合物(II)中加入含有金屬離子的化合物形成混合物(III)。
2.權利要求
1的工藝制備的產品，其中的金屬離子選自由銅離子、銀離子、鋅離子、鎂離子及其混合物組成的組。
3.權利要求
1的工藝制備的產品，其中含有金屬離子的化合物是至少選自硫酸銅、五水硫酸銅、谷氨酸銅、氧化鋅、谷氨酸鋅、谷氨酸鎂、硫酸鎂、氧化銀和硫酸銀中的一種。
4.權利要求
1的工藝制備的產品，進一步包括在添加硫酸銨的過程中向混合物(I)應用直流電(DC)的步驟。
5.權利要求
4的工藝制備的產品，其中DC電的范圍約為1-100安培。
6.權利要求
5的工藝制備的產品，其中DC電的范圍約為1-5安培。
7.權利要求
3的工藝制備的產品，其中含有金屬離子的化合物與蒸餾水結合形成溶液。
8.權利要求
4的工藝制備的產品，其中所述化合物的蒸餾水溶液含有金屬離子的量占混合物(III)總重量的范圍約為2％-75％重量。
9.權利要求
1的工藝制備的產品，用于抑止細胞增長的病原體選自由鼠傷寒沙門氏菌、單核細胞增多性李氏菌、熒光假單胞菌組成的組。
10.權利要求
1的工藝制備的產品，抑止生長的指示菌是大腸桿菌。
11.權利要求
1的工藝制備的產品，抑止生長的腐敗菌至少選自以下一種熒光假單胞菌和腐敗希瓦氏菌。
12.權利要求
1的工藝制備的產品，用作浸泡禽類的加工生產線中熱燙池水的添加劑。
13.權利要求
1的工藝制備的產品，用作生肉水處理工藝的添加劑，所述的處理工藝選自以下一種熱燙、噴淋、最后沖洗及激冷水。
14.權利要求
1的工藝制備的產品，用作廢水處理的添加劑。
15.權利要求
1的工藝制備的產品，用作以下至少一種的洗滌用水蛋、水果和蔬菜。
16.權利要求
1的工藝制備的產品，用作動物飼料添加劑。
17.權利要求
1的工藝制備的產品，用作禽類飼料添加劑。
18.權利要求
1的工藝制備的產品，用作冰產品的添加劑。
19.權利要求
1的工藝制備的產品，用作抗微生物助劑以減少食物微生物污染，所述食物至少選自以下一種禽類、紅肉、豬肉、鹿肉、海產品、蛋、牛奶和乳制品。
20.權利要求
1的工藝制備的產品，用于乳牛腳的洗滌和殺菌。
21.一種用于收獲前和收獲后的食物和非食物處理的抗微生物混合物的制備方法，包括步驟
(a)向第一容器中加入純度約94％的硫酸；
(b)在一個獨立容器中加熱兩倍于硫酸體積的蒸餾水至至少140；
(c)在熱水中以2.77磅每加侖水的比例結合硫酸銨形成混合物(I)；
(d)在一個獨立的壓力容器中同時注入硫酸、加熱的蒸餾水和硫酸銨(混合物I)結合；
(e)加熱壓力混合物至約200-1200約30分鐘形成混合物(II)；
(f)冷卻混合物(II)并向該冷卻的混合物中加入混合物(I)的穩定劑部分，該穩定劑是混合物(I)占混合物(II)總重量的約10％重量；
(g)加入含有金屬離子的化合物以形成穩定的懸浮液(混合物III)；
(h)稀釋金屬離子懸浮液以形成有效的抗微生物組合物；和
(I)向食物和非食物施應用該抗微生物組合物。
22.權利要求
21的方法，其中所述的金屬離子選自由銅離子、銀離子、鋅離子、鎂離子及其混合物組成的組。
23.權利要求
21的方法，其中所述的含有金屬離子的化合物至少選自以下一種硫酸銅、五水硫酸銅、谷氨酸銅、氧化鋅、谷氨酸鋅、谷氨酸鎂、硫酸鎂、氧化銀和硫酸銀組成的組。
24.一種穩定的抗微生物混合物，包括金屬離子、硫酸、硫酸銨和蒸餾水，其中金屬離子在pH值范圍為約0-9、溫度約為32-212的范圍內保持懸浮。
25.權利要求
24的抗微生物混合物，其中所述的金屬鹽至少選自以下一種化合物硫酸銅、五水硫酸銅、谷氨酸銅、氧化鋅、谷氨酸鋅、谷氨酸鎂、硫酸鎂、氧化銀和硫酸銀。
26.權利要求
25的抗微生物混合物，其中所述的金屬鹽含有的離子選自由銅離子、銀離子、鋅離子、鎂離子及其混合物組成的組。
專利摘要
本發明提供了一種抗微生物、抗菌工藝助劑，食物添加劑和食物組分以抑止已知的病原體、指示菌和腐敗生物體如沙門氏菌、葡萄球菌、李斯特氏菌、大腸桿菌等。本發明的抗微生物試劑用于動物飼料處理、食物收獲前后的處理、空氣傳播污染的熟食處理及其它需要殺菌和消毒的條件。所述的抗微生物試劑的一個主要優點是抑止具有抗生素抗性的細菌的生長。
文檔編號A23K1/00GKCN101076322SQ200480042850
公開日2007年11月21日 申請日期2004年8月20日
發明者巴里·W·卡明斯, 戴維·H·克里西 申請人:塔斯克制品知識產權控股公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan