CN1325120C - 常温加压二氧化碳灭菌方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种常温加压二氧化碳灭菌方法。它是通入二氧化碳赶走高压釜内的残留空气，再将待灭菌液加入釜内，待灭菌液加入量不超过高压釜容积的75%，高压釜在25-45℃温度的水浴中平衡10-15min后，向高压釜内通入2-8MPa压力，25-45℃温度的二氧化碳，并保压5-120min即可。本方法灭菌范围广，能够有效杀灭Gram+细菌、Gram-细菌、酵母菌和霉菌等多种微生物；常温下操作，适用于热敏性物质的灭菌，并且易于保持食品风味；降低压力，延长保压时间，可以在保证灭菌效果的前提下尽量减小酶和蛋白质等物质的失活水解；通过加入搅拌，添加少量乙醇，可以提高加压二氧化碳的灭菌效果，节省能源和操作时间，乙醇无毒并且易挥发；设备简单，操作方便，条件温和，易于推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种常温加压二氧化碳灭菌方法。
背景技术
在食品工业和生物技术领域中，常常需要对目标体系进行灭菌处理。现在最常用的灭菌方法是加热灭菌，该方法的最大不足是易使蛋白质、氨基酸以及酶等不耐热物质失活，也影响一些食品的风味，因此需要开发常温灭菌方法。现在已有或者正在开发的常温灭菌方法有紫外线灭菌法、化学灭菌法、超高压灭菌法、辐射或高能电子灭菌法、振荡磁场灭菌法等。Kamihira等在1987年发现一定压力下的二氧化碳具有使某些微生物致死的作用的现象，利用这种现象，使采用加压二氧化碳作为常温灭菌方法成为可能。该原理与加入常压的二氧化碳可以起到抑制好氧微生物的生长繁殖的作用不同，也与需要几百兆帕的超高压灭菌法来使微生物致死的原理不一样，加压二氧化碳具有特别的作用机制。
根据我们的研究以及相关的报道，加压二氧化碳对微生物的致死机理与二氧化碳在细胞内富集导致胞内物质失活及流失有关。在常压下二氧化碳在溶液中的溶解度很小，随着体系压力的增加，二氧化碳溶解度迅速增加，在进入液相后，通过传递接近细胞，再由细胞膜进入细胞，并富集于细胞内，当细胞内二氧化碳达到一定浓度后，细胞开始死亡。加压二氧化碳会导致细胞膜受到一定损伤，胞内物质少量外泄，细胞膜失去平衡细胞内外pH值的能力；在细胞内积累二氧化碳超过细胞缓冲能力后，致使胞内pH降低，胞内活性物质失活，细胞因而无法进行正常的生理活动而死亡。
采用加压二氧化碳作为常温灭菌方法至今在国内没有相关的研究报道。加压二氧化碳作为灭菌方法所需装置简单，操作方便，主要原料二氧化碳易得，条件温和，对微生物的致死效果良好，可以作为加热灭菌方法的有效补充。
发明内容
本发明的目的是提供一种常温加压二氧化碳灭菌方法。
常温加压二氧化碳灭菌方法是通入二氧化碳赶走高压釜内的残留空气，再将待灭菌液加入釜内，待灭菌液加入量不超过高压釜体积的75％，高压釜在25-45℃温度的水浴中平衡10-15min.然后向高压釜内通入2-8MPa，25-45℃的二氧化碳，并保压5-120分钟即可。
在高压釜内加入磁力转子，高压釜外的磁力搅拌器的转速为100-300rpm。待灭菌液中加入质量百分数为2-10％的乙醇作为辅助溶剂。
本方法的优点是
1)灭菌范围广，能够有效杀灭Gram+细菌、Gram-细菌、酵母菌和霉菌等多种微生物；
2)常温下操作，适用于热敏性物质的灭菌，并且易于保持食品风味；
3)降低压力，延长保压时间，可以在保证灭菌效果的前提下尽量减小酶和蛋白质等物质的失活水解；
4)通过加入搅拌，添加少量乙醇，可以提高加压二氧化碳的灭菌效果，节省能源和操作时间，乙醇无毒并且易挥发；
5)设备简单，操作方便，条件温和，易于推广。
附图说明
附图是本发明所采用的加压二氧化碳灭菌装置。
具体实施方式
如附图所示，常温加压二氧化碳灭菌装置依次连接有二氧化碳钢瓶1、柱塞泵2、气体预热器3、高压釜4、出料口10，高压釜4上设有精密压力表9、进料口7、高位进料槽8、放空阀11，高压釜4外设有恒温水浴5、磁力搅拌器6。
1.常温下无搅拌条件下加压二氧化碳灭菌
实施例1
将Escherichia coli悬浮于含有0.85％(质量百分数)NaCl和0.1％(质量百分数)蛋白胨的溶液中制成菌悬液，置于高压釜内，调整釜内温度至35℃，通入7.8Mpa、35℃的二氧化碳后保压。经过15min后活菌率(活菌率＝处理后微生物数/处理前微生物数)下降至10-1，经过30min后活菌率为10-2.4，经过60min后活菌率为10-4.2。
2.采用180rpm搅拌的加压二氧化碳灭菌
实施例2
将新鲜的Escherichia coli悬浮于含有0.85％(质量百分数)NaCl和0.1％(质量百分数)蛋白胨的溶液中制成菌悬液，置于高压釜内，调整釜内温度至35℃，磁力搅拌转速为180rpm，通入7.8MPa、35℃的二氧化碳后保压。经过15min后活菌率为10-1.8，经过30min后活菌率为10-4.1，经过60min后活菌率为10-7.8。比较实施例1和实施例2，可以看出采用搅拌可以提高加压二氧化碳的灭菌效果。
实施例3
将新鲜的Escherichia coli悬浮于含有0.85％(质量百分数)NaCl和0.1％(质量百分数)蛋白胨的溶液中制成菌悬液，置于高压釜内，调整釜内温度至35℃，磁力搅拌转速为180rpm，通入4.9MPa、35℃的二氧化碳后保压。经过15min后活菌率为10-0.4，经过30min后活菌率为10-2.0，经过60min后活菌率为10-5.1，经过90min后活菌率为10-7.6。
实施例4
将新鲜的Escherichia coli悬浮于含有0.85％(质量百分数)NaCl和0.1％(质量百分数)蛋白胨的溶液中制成菌悬液，置于高压釜内，调整釜内温度至35℃，磁力搅拌转速为180rpm，通入2.0MPa、35℃的二氧化碳后保压。经过15min后活菌率为10-0.1，经过30min后活菌率为10-0.8，经过60min后活菌率为10-2.5，经过90min后活菌率为10-3.9。比较实施例2、实施例3和实施例4，可以看出较高的压力有利增强加压二氧化碳的灭菌效果。
实施例5
将新鲜的Escherichia coli悬浮于含有0.85％(质量百分数)NaCl和0.1％(质量百分数)蛋白胨的溶液中制成菌悬液，置于高压釜内，调整釜内温度至45℃，磁力搅拌转速为180rpm，通入7.8MPa、45℃的二氧化碳后保压。经过15min后活菌率为10-2.6，经过30min后活菌率为10-5.3，经过60min后活菌率为10-8.3。
实施例6
将新鲜的Escherichia coli悬浮于含有0.85％(质量百分数)NaCl和0.1％(质量百分数)蛋白胨的溶液中制成菌悬液，置于高压釜内，调整釜内温度至25℃，磁力搅拌转速为180rpm，通入7.8MPa、25℃的二氧化碳后保压。经过15min后活菌率为10-1.2，经过30min后活菌率为10-3.0，经过60min后活菌率为10-5.3。比较实施例2、实施例5和实施例6，可以看出较高的温度有利于提高加压二氧化碳的灭菌效果。
实施例7
将新鲜的Lactobacillus brevis悬浮于含有0.85％(质量百分数)NaCl和0.1％(质量百分数)蛋白胨的溶液中制成菌悬液，置于高压釜内，调整釜内温度至35℃，磁力搅拌转速为180rpm，通入7.8MPa、35℃的二氧化碳后保压。经过30min后活菌率为10-3.7，经过60min后活菌率为10-7.3。
实施例8
将新鲜的Saccaromyces cerevisiae悬浮于含有0.85％(质量百分数)NaCl和0.1％(质量百分数)蛋白胨的溶液中制成菌悬液，置于高压釜内，调整釜内温度至35℃，磁力搅拌转速为180rpm，通入7.8MPa、35℃的二氧化碳后保压。经过30min后活菌率为10-4.6，经过60min后活菌率为10-8.8。
实施例9
将新鲜的Absidia coerulea孢子悬浮于含有0.85％(质量百分数)NaCl和0.1％(质量百分数)蛋白胨的溶液中制成菌悬液，置于高压釜内，调整釜内温度至35℃，磁力搅拌转速为180rpm，通入7.8MPa、35℃的二氧化碳后保压。经过30min后活菌率为10-2.1，经过60min后活菌率为10-5.2。
3.加入乙醇作为夹带剂的加压二氧化碳灭菌
实施例10
将新鲜的Escherichia coli悬浮于含有0.85％(质量百分数)NaCl和0.1％(质量百分数)蛋白胨的溶液中制成菌悬液，加入乙醇使其浓度达到10％(质量百分数)，混合，置于高压釜内，调整釜内温度至35℃，磁力搅拌转速为180rpm，通入一定压力的、35℃的二氧化碳后保压5min。经过4.9MPa压力的二氧化碳处理后活菌率为10-8.1，经过2.0MPa压力的二氧化碳处理后活菌率为10-3.63。
实施例11
将新鲜的Escherichia coli悬浮于含有0.85％(质量百分数)NaCl和0.1％(质量百分数)蛋白胨的溶液中制成菌悬液，加入乙醇使其浓度达到5％(质量百分数)，混合，置于高压釜内，调整釜内温度至35℃，磁力搅拌转速为180rpm，通入一定压力的、35℃的二氧化碳后保压5min。经过7.8MPa压力的二氧化碳处理后活菌率为10-8.4，经过4.9MPa压力的二氧化碳处理后活菌率为10-4.7，经过2.0MPa压力的二氧化碳处理后活菌率为10-0.6。
实施例12
将新鲜的Escherichia coli悬浮于含有0.85％(质量百分数)NaCl和0.1％(质量百分数)蛋白胨的溶液中制成菌悬液，加入乙醇使其浓度达到2％(质量百分数)，混合，置于高压釜内，调整釜内温度至35℃，磁力搅拌转速为180rpm，通入一定压力的、35℃的二氧化碳后保压5min。经过7.8MPa压力的二氧化碳处理后活菌率为10-3.3，经过4.9MPa压力的二氧化碳处理后活菌率为10-2.0，经过2.0MPa压力的二氧化碳处理后活菌率为10-0.2。比较实施例2、实施例10、实施例11和实施例12，可以看出加入少量的乙醇可以大大提高灭菌效果，并且可以降低加压二氧化碳灭菌的操作压力，缩短保压时间；加入的乙醇量越多，灭菌的效果也越好。
实施例13
将新鲜的Lactobacillus brevis、Saccaromyces cerevisiae和Absidia coerulea分别悬浮于含有0.85％(质量百分数)NaCl和0.1％(质量百分数)蛋白胨的溶液中制成菌悬液，加入乙醇使其浓度达到5％(质量百分数)，混合，置于高压釜内，调整釜内温度至35℃，磁力搅拌转速为180rpm，通入7.8MPa、35℃的二氧化碳后保压5min。Lactobacillus brevis的活菌率为10-7.5，Saccaromycescerevisiae的活菌率为10-7.4，Absidia coerulea的活菌率为10-4.4。
4.采用加压二氧化碳对牛奶和啤酒灭菌
实施例14
将新鲜的Escherichia coli悬浮于伊利纯牛奶中，然后置于高压釜内，调整釜内温度至35℃，磁力搅拌转速为180rpm，通入7.8MPa、35℃的二氧化碳后保压。经过15min后活菌率为10-0.1，经过30min后活菌率为10-2.6，经过60min后活菌率为10-4.9，经过120min后活菌率为10-7.5，此时牛奶的蛋白质损失不超过20％。
实施例15
将新鲜的Saccaromyces cerevisiae悬浮于钱江牌啤酒中，然后置于高压釜内，调整釜内温度至35℃，磁力搅拌转速为180rpm，通入4.9MPa、35℃的二氧化碳后保压。经过5min后活菌率为10-5.9，经过10min后活菌率＜10-9。
Claims (3)
1.一种常温加压二氧化碳灭菌方法，其特征在于，通入二氧化碳赶走高压釜内的残留空气，再将待灭菌液加入釜内，待灭菌液加入量不超过高压釜体积的75％，高压釜在25-45℃的水浴中平衡10-15分钟，然后向高压釜内通入2-8MPa压力，25-45℃温度的二氧化碳，并保压5-120min即可。
2.根据权利要求1所述的一种常温加压二氧化碳灭菌方法，其特征在于所述的高压釜内加入磁力转子，高压釜外的磁力搅拌器的转速为100-300rpm。
3.根据权利要求1所述的一种常温加压二氧化碳灭菌方法，其特征在于所述的待灭菌液中加入质量百分数为2-10％的乙醇作为辅助溶剂。
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