TW201507630A - 飲料及其他食物之生物保存方法 - Google Patents

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Abstract

本發明的數個實施例一般涉及使用非致病性微生物(non-pathogenic microorganisms)以防止致病性微生物(pathogenic microorganisms)在食品中的生長和/或活性。更具體地來說，幾個實施例涉及以非制病性微生物(non-pathogenic microorganisms)運用弱酸食物的pH值，以產生一個不利致病性微生物(pathogenic microorganisms)的局部環境。

Description

飲料及其他食物之生物保存方法
本申請案主張於2013年06月27日所申請，編號為61/840,332的美國發明專利暫時申請案的權益，並且藉由參照而將其全部內容合併於本申請案中。
本發明的幾個實施例係有關於改善某些將企圖以冷凍保存，但可能暴露在熱失控(thermal abuse)下之食品的安全之方法。尤其是，本發明的幾個實施例涉及使用外源性微生物(exogenous microorganisms)以降低腐敗(spoilage)、降低不被需要的微生物之生長或活動、增加保存期限，以及/或賦予pH值高過4.6以上飲料的其他有益效益。
食品保鮮之目的是防止致病性微生物(pathogenic microorganisms)之生長以防止食物的污染、食物的酸敗(rancidity)，以及增加食物的保存期限。
許多消費者渴望新鮮調理的食物(prepared foods)，如新鮮調理的果汁，不僅是為他們的口味，亦為其營養品質。然而，新鮮經調理過食物通常需要冷藏，以避免有害的微生物生長，如腐敗細菌或其他微生物，如經食用，可能導致不利的影響。雖然許多新鮮經調理過的食物經適當的存儲，食用時並無問題，惟若新鮮的食物在溫失控(temperature abuse)下，經食用後可能會導致不良的後果。因此，在此提供使用非致病性微生物(non-pathogenic microorganisms)，以控制致病性微生物(pathogenic microorganisms)的生長，提高可能會受到溫失控(temperature abuse)的新鮮經調理過的食物之安全性的方法。在幾個實施例中，提供了一種於含弱酸食品上控制致病性微生物(pathogenic microorganisms)生長的的方法，包括提供pH值高於4.5的含弱酸食品，將此食品接種(inoculating)一群酪蛋白乳酸桿菌(Lactobacillus casei)以產生接種食品(inoculated food product)，其中所述接種的結果產生每公克食品介於10至107個菌落形成單位(CFU)濃度的微生物，以高壓處理(HPP)該接種食品(inoculated food product)以產生穩定的食品，其中，經高壓處理(HPP)後，仍有一部分的微生物保持存活，其中該穩定的食品承受一段時間的溫失控(temperature abuse)，包括該穩定食品之溫度提升至高於40℉，其中，反映溫失控(temperature abuse)，該接種微生物(inoculated microorganisms)將穩定食品的pH值減少至小於4.5，其中，pH值的降低抑制致病性微生物(pathogenic microorganisms)的存活性(viability)和/或代謝性(metabolic activity)，由此控制致病性微生物(pathogenic microorganisms)的生長。
在幾個實施例中，提供控制含弱酸食物致病性微生物(pathogenic microorganisms)生長的方法，如弱酸果汁，包括將pH值大於4.6(如，約4.7、約4.8、約4.9、約5.0，或更高)的含弱酸果汁接種(inoculating)產生乳酸的非致病性微生物(non-pathogenic lactic acid producing microorganism)，以產生接種果汁(inoculated juice)，以高壓處理(HPP)該接種果汁(inoculated juice)以產生穩定的果汁，經高壓處理後，仍有一部分的產生乳酸的非致病性微生物(non-pathogenic lactic acid producing microorganism)保持存活，其中該穩定的果汁可承受一段時間的溫失控(temperature abuse)，包括該穩定果汁之溫度提升至高於40℉，其中，反映溫失控(temperature abuse)，該產生乳酸的非致病性微生物(non-pathogenic lactic acid producing microorganism)產生乳酸並將該穩定果汁的pH值減少至小於4.6。有利的是，pH值降低的結果，致病性微生物(pathogenic microorganisms)的存活性(viability)和/或代謝性(metabolic activity)亦被降低，防止又或抑制等方式，從而控制致病性微生物(pathogenic microorganisms)的生長。
另在此提供用於含弱酸食品上控制致病性微生物(pathogenic microorganisms)生長的方法，包括加工的水果，蔬菜，或它們的組合，以產生pH值大於4.5的含弱酸食品，將此含弱酸食品接種一群產生乳酸的微生物(lactic acid producing microorganisms)以產生接種食品，以高壓處理(HPP)該接種食 產生穩定的接種食品，其中，經高壓處理(HPP)後，仍有一部分產生乳酸的微生物(lactic acid producing microorganisms)保持存活，其中該穩定的食品可承受一段時間的溫失控(temperature abuse)，包括暴露於高於40℉的溫度下，其中，反映溫失控(temperature abuse)，該產生乳酸的微生物(lactic acid producing microorganisms)將穩定食品的pH值減少至小於4.5，其中，pH值降低的結果，致病性微生物(pathogenic microorganisms)的存活性(viability)和/或代謝性(metabolic activity)亦降低，從而控制致病性微生物(pathogenic microorganisms)的生長。
另外，在此亦提供了一種於含弱酸食品上控制致病性微生物(pathogenic microorganisms)生長的方法，包括加工的水果、蔬菜，或它們的組合，以產生pH值大於4.6的含弱酸食品，將此含弱酸性食品接種一群產生乳酸的微生物(lactic acid producing microorganisms)以產生接種果汁，以高壓處理(HPP)該接種果汁以產生穩定的果汁，經高壓處理後，仍有一部分產生乳酸的微生物(lactic acid producing microorganisms)保持存活，其中穩定的果汁可承受一段時間的溫失控(temperature abuse)，包括暴露於高於40℉的溫度下，其中，反映溫失控(temperature abuse)，該產生乳酸的微生物(lactic acid producing microorganisms)將該穩定果汁的pH值減少至小於4.6。其中，pH值之降低抑制致病性微生物(pathogenic microorganisms)的存活性(viability)和/或代謝性(metabolic activity)，從而控制致病性微生物(pathogenic microorganisms)的生長。在此亦提供了於含弱酸食品上控制致病性微生物(pathogenic microorganisms)生長的方法，包括提供pH值高於4.6的弱酸食品，將此食品接種一群每公克食品介於10至107個菌落形成單位(CFU)的產生乳酸的微生物(lactic acid producing microorganisms)以產生接種食品，將此接種食品暴露於高於約每平方英寸高於80,000磅(PSI)的壓力下約30到200秒之間，並將接種食品之溫度於小於15至20℉之間提升，從而產生穩定的食品，其中，反映穩定食品的溫度提升到高於40℉，接種的微生物降低穩定食品的pH值，以抑制致病性微生物(pathogenic microorganisms)的存活性(viability)和/或代謝性(metabolic activity)。
在幾個實施例中，產生乳酸的非致病性微生物(non-pathogenic lactic acid producing microorganism)被接種，使得微生物的濃度介於每公克果汁10到107個菌落形成單位(CFU)。在幾個實施例中，產生乳酸的非致病性微生 物(non-pathogenic lactic acid producing microorganism)為一群乳酸桿菌(Lactobacillus)。在一個實施例中，酪蛋白乳酸桿菌(Lactobacillus casei)包括由亞種(subspecies)R菌(rhamnosus)來的酪蛋白乳酸桿菌(Lactobacillus casei)。在一個實施例中，酪蛋白乳酸桿菌(Lactobacillus casei)包括由亞種R菌842(subspecies rhamnosus 842)來的酪蛋白乳酸桿菌(Lactobacillus casei)。根據不同的實施例，酪蛋白乳酸桿菌(Lactobacillus casei)可包括具有酪蛋白乳酸桿菌R菌842 NRRL-B-15972(Lactobacillus casei rhamnosus 842 NRRL-B-15972)所有特徵的酪蛋白乳酸桿菌(Lactobacillus casei)。
經高壓處理(HPP)後，至少有部分的經接種的非致病性的乳酸產生菌中形成至少部分不存活。然而，在幾個實施例中，經高壓處理(HPP)後，微生物濃度介於每公克果汁約10到約105個菌落形成單位(CFU)，包括每公克果汁約10至約102、約102至約103、約103至約104、約104至約105個菌落形成單位(CFU)，以及互相重疊的範圍。
在幾個實施例中，將溫失控(temperature abuse)包括將穩定果汁的溫度提升之約70℉或更高，至少6個小時。例如，於幾個實施例中，溫失控(temperature abuse)(如，將果汁或其他食物置於升高的溫度下以讓一種或多種類型的致病性微生物(pathogenic microorganisms)的生長或活動)發生於約6-12小時間，或約於12-24小時間、約於18-36小時間、約於24-48小時間、約於36-72小時間以及其區間，達到果汁溫度提升的情況。有利的是，然而，於此揭露的方法於溫失控(temperature abuse)開始約3到5天降低pH值(足以抑制，或至少部分抑致病原微生物的的生長或活動，如肉毒桿菌(clostridium botulinum)。根據不同的實施例(和果汁的溫度)，pH值約在溫失控(termperature abuse)開始後約8到12天間降低。在幾個實施例中，溫失控(termperature abuse)發生在當穩定果汁之溫度達到(或維持在)約45℉或更高。在幾個實施例中，溫失控(termperature abuse)發生在當穩定果汁之溫度達到(或維持在)約50℉到約55℉。在幾個實施例中，溫失控(termperature abuse)包括穩定食品(如果汁)之溫度提升至介於45℉到約60℉。
令人驚訝並有利的，如果穩定果汁在不暴露於溫度高於約40℉之下，該穩定的果汁的pH值基本上保持不變。例如，當果汁的溫度提高到高於 40℉，接種微生物將降低穩定果汁的pH值至4.6以下，且其中如果汁的溫度提高至高於42℉，該接種的微生物群不會降低果汁的pH值至4.6或以下。
在幾個實施例中，乳酸產生微生物(lactic acid producing microorganisms)被選擇性的包覆(encapsulated)。在一些實施例中，乳酸產生微生物(lactic acid producing microorganisms)未被包覆。在一些實施例中，乳酸產生微生物(lactic acid producing microorganisms)包括乾燥的培養物(dry culture)。在幾個實施例中，乳酸產生微生物(lactic acid producing microorganisms)包括液體培養物(liquid culture)。液體與乾燥培養物的組合，和/或被包覆或未被包覆的培養物，可適用在某些特定的實施例。
在幾個實施例中，可導致不利影響的致病性微生物(pathogenic microorganism)，是由包括肉毒桿菌(C.botulinum)，丁酸梭菌(C.butyricum)，巴氏梭菌(C.baratii)，阿根廷梭菌(C.argentinense)，以及他們的組合中之群體中選出。在幾個實施例中，致病性微生物(pathogenic microorganism)進一步包含以下一種或多種微生物：來自沙門氏桿菌屬(genus Salmonella)之微生物，來自李司特菌屬(genus Lysteria)之微生物，來自檸檬酸菌屬(genus Leuconostoc)，來自小球菌屬(genus Pediococcus)及/和大腸桿菌(E.Coli)的微生物。
在幾個實施例中，含弱酸食品包含弱酸的果汁。在幾個實施例中，弱酸果汁包括胡蘿蔔汁。在幾個實施例中，水果和/或蔬菜的組合經在此揭露的生物控制方法處理。例如，在一些實施例中，弱酸果汁包括一種或多種的汁胡蘿蔔、芹菜(celery)、甜菜(beet)、生薑(giner)、蘋果、檸檬、菠菜(spinach)和洋芹(parsley)的果汁液。在一些實施例中，弱酸的果汁液來自一種或多種的芹菜(celery)，黃瓜(cucumber)，洋芹(parsley)，檸檬，小麥草(wheat grass)、蘋果、菠菜、半結球萵苣生菜(romaine lettuce)和紅三葉草豆芽(clover sprouts)的果汁。在幾個實施例中，弱酸果汁包括由一種或多種的芹菜(celery)、菠菜、半結球萵苣生菜(romaine lettuce)、紅三葉草豆芽(clover sprouts)、黃瓜(cucumber)、小麥草(wheat grass)的果汁。根據不同的實施例，果汁可進一步選擇性的包含萊姆果汁(lime juice)。在幾個實施例中，弱酸果汁包括一種或多種果汁和/或一種或多種橘子、蘋果、覆盆子(raspberry)、綠藻(chlorella)、大麥草(barley grass)、芒果、鳳梨、螺旋藻(sprirulina)、小麥草(wheat grass)和食用紅藻(dulse)的果肉(pulp)。在幾個實施例中，含弱酸食品包括冰沙(smoothie)，可進一步選擇性包括水、牛 奶、維生素(vitamins)等等。例如，在一些實施例中，含弱酸食品進一步包括一種或多種的穀物(grains)、藻類(algae)、藍藻(cyanobacterium)，或其副產物或其組成分。
在幾個實施例中，含弱酸食品或果汁之最初之pH值介於約5.0至約6.5，例如，一個足以讓致病性微生物能夠生長或變得活躍的pH值，如果該果汁被置於在升高的溫度下足夠的一段時間(例如，取決於溫度，幾小時至幾天)。
在幾個實施例中，含弱酸的果汁尚未被熱巴氏消毒(thermally pasteurized)。有利的是，於此提供的方法造成些微(nominal)的溫度增加(由於高壓處理(HPP))，因此，果汁的口味不會受到不利的影響。在一些實施例中，經高壓處理(HPP)的結果導致穩定果汁的溫度於小於約10到20℉間增加。在一些實施例中，高壓處理(HPP)採用每平方英寸大於約80,000磅(PSI)，每平方英寸大於約85000磅(PSI)，每平方英寸大於約87000磅(PSI)或更多的壓力。處理時間(dwell time)(例如，食品或汁液經受高壓的時間)介於約20至約300秒，例如，約30秒、約90秒、或大於約180秒。
在有利的是，在幾個實施例中，不僅在此揭露的方法產生對抗致病性原微生物的生物控制(biotcontrol)，在幾個實施例中，產生的穩定果汁進一步防止了穩定果汁的腐敗(spoilage)(例如，增強了汁液的保質期)。
在此亦提供了依據所揭露的方法之一處理之飲料。例如，提供了一種被配置介於約35℉到約42℉的冷藏溫度中處理、配送以及存儲的液體食品產品，包括由水果，蔬菜，或它們的組合物而來的弱酸果汁，以及包括經接種的乳酸產生菌(lactice acid producingbacteria)群，其中該弱酸果汁液之pH值高於約4.6，其中該弱酸果汁經由高壓處理(HPP)配置於至少將選自包含大腸桿菌(E.coli)，沙門氏桿菌種(Salmonella sp.)、單核细胞增生性李斯特菌(Lysteria monocytogenes)以及其組合的群體之病源菌(pathogens)之數量減少至原來的10的5次方(5 log reduction)，其中至少有部分的經接種的乳酸產生菌(lactic acid producing bacteria)群體於高壓處理(HPP)後仍存活並將(1)降低弱酸汁果的pH值至低於約4.6，如該汁液被暴露於高於約42℉的溫度下，或(2)不會降低弱酸果汁的pH值至約4.6或更低，如該汁液不被暴露於高於約42℉的溫度下。
另亦提供一種飲料包括由水果，蔬菜，或它們的組合製成的弱酸果汁以及經接種的乳酸產生菌之群體，其中該弱酸果汁的pH值大於約4.6，其中該接種群體降低弱酸果汁之pH值至低於約4.6，如果該果汁被暴露於高於約42℉之溫度下，且其中該接種的群體不會降低弱酸果汁的pH值至約4.6或以下，如果該果汁不暴露於溫度高於約42℉之下。
還提供了一種弱酸弱酸果汁包括由水果，蔬菜，或它們的組合而來的果汁，以及乳酸產生菌群體包括酪蛋白乳酸桿菌(Lactobacillus casei)。
以上簡述之方法以及以下進一步詳細說明第一方所採取的某些動作，然而，應當理解的是，它們還可以包括經由另一方所指示的動作。因此，動作如「將一食品與一微生物群體接種」包含「指示將一食品與一微生物群體接種。」
110‧‧‧果汁研磨/產生
120‧‧‧果汁萃取
125‧‧‧加入生物控制微生物
130‧‧‧果汁混合/儲存
140‧‧‧瓶裝
150‧‧‧金屬探測
160‧‧‧高壓處理
165‧‧‧37度C/100度F生物控制檢測
170‧‧‧冷藏
圖1顯示有關某種乳酸產生菌(lactic acid producing bacteria)於溫度為介於約70-72℉間降低弱酸果汁的pH值之速率的數據。
圖2顯示有關某種乳酸產生菌(lactic acid producing bacteria)於溫度為介於約50-52℉間降低弱酸果汁的pH值之速率的數據。
圖3顯示在當低弱酸果汁維持在溫度70-72℉下之五個單項試驗的pH值下降之摘要數據。
圖4顯示於當弱酸果汁維持在70-72℉下後，在一個單項試驗中取自每一次評估pH下降的複製數據點。
圖5顯示於當弱酸果汁維持在70-72℉下後，在一個單項試驗(試驗4之圖式3)中取自每一次評估pH下降的複製數據點。
圖6顯示於溫失控(temperature abuse)前將弱酸果汁維持在40℉經28天後再將其溫度提升至70-72℉之五個單項試驗的pH下降值之摘要數據。
圖7顯示於將弱酸果汁維持於50-52℉後，在一個單項試驗中取自每一次評估pH下降的複製數據點。
圖8顯示於將弱酸果汁維持於44-46°後，在一個單項試驗中取自每一次評估pH下降的複製數據點。
圖9為依據在此所揭露的幾個實施例中的以生物控制處理果汁之示意圖。
一般
新鮮、美味和營養的食物為市場眾多消費者所感興趣的。在許多情況下，消費者也尋求不含防腐劑的食物。防腐劑經常改變食物的味道，減少營養品質，或以其它方式改變最終產品的味道。如果消費者不當的將該食物置於控溫失當(temperature abuse)下，新鮮且不含防腐劑的食物可能受到腐壞或污染，食物將變為難吃或造成其它不被期待的效果。
冷藏、防腐劑和以加熱殺菌法(巴氏殺菌法)(heat-based pasteurization)是常見的用以減少或防止腐壞或污染的方法，例如該敗壞或污染是由某些微生物所導致。然而，每一種方法，於新鮮以及不含防腐劑的食物時皆有某些缺點。
雖然當某些微生物出現在食物中會產生不良的影響，其它非致病性微生物卻能對食物的提供有益的效果，並幫助解決冷藏，防腐劑和/或热巴氏殺菌(heat-based pasteurization)的缺點。在此揭露的幾個實施例方法中，非致病性微生物被放入到新鮮的食品中且非致病性微生物和/或其製造的代謝物可控制、抑制，又或(or otherwiase)減少食品中致病性或產生毒素的微生物的不良影響。因此，在此揭露的方法，在幾個實施例中，針對食品保存和/或消費者的安全使用外源性微生物(exogenous microorganism)。這樣的實施例作為一個有利的替代性食品保存系統，特別適合保存新鮮食品，如含有水果和/或蔬菜的飲料。
食物保存方法
如下所述，有各種食品保存方法存在，例如，巴氏殺菌法(pasteurization)，冷藏(refrigeration)，防腐劑(preservatives)，乾燥(drying)，冷凍(freezing)，醃製(curing)(鹽和/或糖)，燻製(smoking)，醃漬(pickling)，輻射(irridation)等。
巴氏殺菌法(pasteurization)
巴氏殺菌法(pasteurization)是指食品的加熱，通常是液體，將之提升至一個特定的溫度下，保持在該升高的溫度下於預定的時間後立即冷卻。雖然不同的溫度被使用，依據被巴氏殺菌的食物，，食物一般是被加熱到約145℉和280℉之間。 當溫度增加時，維持在該溫度的時間將減少。例如，瞬間巴氏殺菌(flash pasteurization)使用溫度介於約160℉至165℉約15至30秒。相對的，槽中巴氏殺菌(vat pasteurization)使用溫度約145℉約30分鐘。某些巴氏殺菌法(pasteurization)過程是昂貴的，因為它們必須結合使用無菌處理技術來瓶/包裝食物。此外，巴氏殺菌法(pasteurization)中使用的提升溫度會導致某些維生素和礦物質含量的流失、分解食物中某些有益的營養成分，和/或對食物的口味或口感產生不利的影響。
巴氏殺菌法(pasteurization)通常不以殺死食物中所有的微生物為目的，相反的，其目的是減少致病性微生物的存活數量，使它們不易對食物引起腐壞。然而，此前提是在食物是依據建議被保存且於保存期限期滿前被吃完的假設下。
此外，某些致病性微生物是以特別能對抗巴氏殺菌法(pasteurization)之溫度的孢子(spores)形式存在。經巴氏殺菌法(pasteurization)的食物也經常以無氧或些微氧氣的形式被包裝，以減少經巴氏殺菌法(pasteurization)的食物被氧化。然而，這些可形成孢子的微生物通常為絕對厭氧性(obligate anaerobic)或功能厭氧性(functional anaerobes)，因此，此種微生物可以於低氧環境中生存(甚至茁壯)。儘管經巴氏殺菌法(pasteurization)的食品看似處於不良環境條件下，當食品暴露於改變的條件下(例如，打開食品包裝，暴露於非冷藏溫度等)，致病性微生物的生長或活動可導致食物腐壞和/或其他不良影響(如，產生毒素)。
冷藏
冷藏通常用來存儲經巴氏殺菌(pasteurization)的食物。冷藏的較低的溫度減少微生物(無論致病或非致病性)的生長，因微生物通常在升高的溫度(例如，室溫下，接近體溫)下較具有代謝活性。然而，如上所討論，冷藏一個經巴氏殺菌(pasteurization)食物的價值受限於食物可能在生產、處理、儲存或運送等間被處理不當。換句話說，如果被預計冷藏的食物受到一段期間的升高溫度中(稱為熱失控(thermal abuse)或溫失控(temperature abuse))，微生物可能可以繁殖。不幸的是，某些致病性微生物的繁殖發生在缺乏容易被發現食物腐敗的食物上，增加消費者攝取含有被活性致病性微生物汙染的食品的機會。
防腐劑
雖然有多種天然的防腐劑存在(例如：鹽、醋等)，多種不同的防腐劑食品添加劑(preservative food additives)被廣泛使用在消費食品上。防腐劑既可以用作抗微生物防腐劑(antimicrobial preservatives)(例如，抑制微生物、真菌(fungi)或黴菌(mold)的生長)或抗氧化劑防腐劑(antixodiants preservatives)(例如，脫氧劑(oxygen absorbers)，其作用是抑制食物成分的氧化)。常見使用的抗微生物防腐劑(antimicrobial preservatives)是山梨酸(sorbic acid)、安息香酸(benzoic acid)、丙酸鈣(calcium propionate)、亞硝酸鈉(sodium nitrite)、亞硫酸鈉(sodium sulfites)(二氧化硫(sulfur dioxide)、亞硫酸氫鈉(sodium bisulfite)、亞硫酸氫鉀(potassium hydrogen sulfite)等)以及乙二胺四乙酸二鈉(disodium EDTA)及其他。常見的抗氧化劑包括丁基羥基甲氧苯(butylated hydroxyanisole(BHA))、二丁(基)羥基甲苯(butylated hydroxytoluene(BHT))，抗壞血酸(ascorbic acid)和生育酚(tocopherols)，及其他。
某些防腐劑會對一些食物的味道產生不利影響。此外，許多消費者基於期待攝取經過較少處理且營養的新鮮食物而尋求不含防腐劑的食物。
氣態條件的改變
另一個限制某些致病性和/或腐敗微生物的生長和/或活動的方式是改變可能存在致病性和/或腐敗微生物環境的氣體含量(如，二氧化碳或氧氣的濃度)。然而，該方式之效能非常窄，因為許多制致病和/或腐敗微生物是需氧的(aerobic)以及其它許多是厭氧的(anaeriobic)。因此，藉由減少氧以限制的一種類型的生長可能有利於另一種類型的生長。
高壓處理(HPP)
高壓處理(HPP)使用增加顯著的壓力以降低食物中的微生物，而不是用熱(如巴氏殺菌(pasteurization))。依據待被處理的食物，HPP使用壓力範圍從約每平方英寸60,000磅至約每平方英寸90,000磅。而HPP會導致適度的溫度上升(約15-20℉；例如，從約35℉的冷藏溫度至在高壓下約50到55℉之溫度)，所造成的溫度可能不足以對微生物產生不利影響。相反的，在高壓力作用下之食物中之微生物因以下原因之一死亡或停止活動：i)改變微生物細胞壁的滲透性(permeability)(造成微生物死亡)，ii)在功能上改變酶(Enzyme)或酶或受體(receptors)的的活性位置(active sites)(因代謝功能障礙造成死亡)，iii)促使微生物DNA結構的改變或iv)或其組合或其他機制。取決於被處理的食物，被暴露 於不同的升高壓力下，但期間可以從幾秒鐘到幾分鐘。雖然HPP不會殺死或停止所有微生物的活動(例如，某種孢子形成細菌(spore-forming bacteria)，以及一些非孢子形成非致病性細菌(non-pore forming non-pathogenic bacteria)於經過高壓處理(HPP)後仍然存活)，有利的是，藉由排除溫度除降(如發生在巴氏殺菌(pasteurization))而僅造成食物新鮮特性的微小變化。因此，在一些實施例中，經過高壓處理(HPP)的食品導致食品具有較新鮮的味道，並且具有較好的外觀、質地以及保留更多的營養成分。高壓處理(HPP)也減少了熱所導致的烹煮變味之風險，由其對特別特別對熱敏感的食物有利。經高壓處理(HPP)之食物得以改善食物口味以及營養價值使其受到許多消費者青睞。
溫失控(Temperature Abuse)
如上所討論，許多目的在被製造、加工、裝運和儲存在冷藏溫度下的食物如果將期暴露於升高的溫度下容易遭到腐敗(無論是經由微生物的生長或其他方式)和/或微生物的污染。在此所用的術語“冷藏”(“cold-storage”)應當給予其普通含義且應包括溫度介於約30至約40℉間，包括約30至約32℉、約32至約34℉、約34至約36℉、約36至約38℉、約38至約40℉，以及其重疊範圍。當食物被暴露於升高的溫度下一段非短暫(non-actue)時間，足以提高食物溫度至高於上述冷藏溫度的溫度下，該暴露可被視為溫失控(temperature abuse)。於此所用的術語“溫失控”(temperature abuse)和“熱失控”(thermal abuse)應當給予其普通含義，而且還應包括原目的為被保持在冷藏溫度下之食物，被暴露於升高的溫度下於一段足以使微生物生長的時間下。例如，如在此所討論，有2種肉毒桿菌(C.botulinum)，蛋白解酶菌株(proteolytic strain)以及非蛋白解酶菌株(non-proteolytic strain)。蛋白解酶菌株(proteolytic strain)可在溫度約70℉下生長，非蛋白解酶菌株(non-proteolytic strain)可在溫度為約42-55℉下生長。然而，蛋白解酶菌株(proteolytic strain)於pH值低於約4.6容易受到影響，而非蛋白解酶於pH值為約5或更少下容易受到影響(例如，不能生長)。因此，在幾個實施例中溫失控(temperature abuse)可發生在食物(例如，弱酸弱酸果汁)被暴露於可導致食物溫度擔到約42℉或更高的溫度下。而短暫暴露(acute exposure)可能不構成不當溫失控(temperature abuse)(如食物的溫度的增加不足以影響致病性微生物的生長/活性)，在一些實施例中，溫失控(temperature abuse)可發生在約2至約4小時、約4至約6小時、約6至約12小時、約12至約24小時、約24至約48小時、 約48至約72小時、約92至約96小時或更長的時間。食物暴露在越高的溫度下，造成溫失控(temperature abuse)所需的暴露時間越少。在幾個實施例中，溫失控(temperature abuse)包括將食品(例如果汁)暴露在溫度高於約40至約50℉間超過6小時、12小時、24小時或48小時。在幾個實施例中，溫失控(temperature abuse)包括將食品(例如果汁)暴露在足以將腐敗生物的數量由溫失控(temperature abuse)前的數量增加至少10倍的溫度以及時間下。
生物控制(Biocontrol)
生物控制，如在此討論的，通常涉及促進食品安全的方法，藉由協助所選擇微生物的生長和代謝來防止有害(例如，致病性)微生物的生長。更具體地，幾個實施例是針對使用非致病性微生物來控制(例如，降低、最小化或防止)病原性微生物的生長、存活和/或其於食物中之活動，特別在失控溫度(temperature abuse)的情況下。在幾個實施例中，生物控制與食物保存方法一起使用，如面討論的那些方法。例如，在一些實施例中生物控制與高壓處理(HPP)結合，從而善用高壓處理(HPP)對於保持食物的新鮮度以及營養價值之有利特質，同時還利用該非致病性微生物的特性，以減少病源菌生長或活動的風險。在一些實施例中，高壓處理(HPP)被配置成減少食物中某些致病性微生物的數量至至少10的5次方(5-log)。然而，在一些實施例中，生物控制之使用未額外加入的食物保存技術。在幾個實施例中，生物技術僅與冷藏組合使用。
幾個結合生物控制及高壓處理(HPP)的保存方法實施例特別對保
護對抗食物熱失控(thermal abuse)有利。如上面所討論，食物到達消費者時之品質，新鮮度，以及安全性取決於食物在其生命週期的各個階段(例如，準備到被食用掉)被保存在適合的儲存條件下。雖然可能的食物的熱失控可以透過加入，例如防腐劑，如在此討論的，無防腐劑的食物為許多消費者的期待。如在下文中更詳細之討論，於此所揭露的生物控制方法中的一些實施例降低或避免防腐劑之需要並保護對抗致病性微生物的生長或活動，結果為食品仍具有所期待的口味，並且可以安全食用，即使在溫失控的情況下。
非致病性微生物
如上所討論，某些致病性微生物可導致某些食物的腐敗，如這些食物被這些病原微生物污染。然而，根據在此揭露的方法，加入某些非致病性微生物結合一種或多種上面所討論的食物保存技術可降低當食物遭受致病性微生物感染之食 物被食用時的不良反應風險。取決於實施例，非致病性微生物可以包括細菌(bacteria)，酵母(yeast)，真菌(fungi)，或它們的組合。在幾個實施例中，非致病性微生物是自然的，而在其它實施例中，非致病性微生物被選擇性的經基因改造。在幾個實施例中，細菌被用作非致病性微生物。根據不同的實施例中，細菌可以是革蘭氏陽性(gram-positive)或革蘭氏陰性(gram-negative)。革蘭氏陽性和革蘭氏陰性細菌的組合也用於某些實施例。在一些實施例中，被囊細菌(encapsulated bacteria)被使用。然而，在某些實施例中無被囊細菌(non-encapsulated bacteria)被使用。在幾個實施例中，乳酸產生菌(lactic acid producing bacteria)被使用。在幾個實施方例中，對高壓處理(HPP)有對抗性(至少部分)的乳酸產生菌被使用。
例如，來自乳桿菌(Lactobacilli)屬(genus)的微生物為同型發酵菌(homo-fermentative)(第1組)對高壓處理(HPP)有相對的抗性。因此，在一些實施例中，同型發酵菌(homo-fermentative)細菌被使用。如在此所用的術語同型發酵菌(homo-fermentative)應當給予其普通含義並且也應包括通過代謝糖而僅產生乳酸的細菌。同型發酵菌乳酸桿菌(homo-fermentative lactobacillu)的一個非侷限性的例子是嗜酸乳桿菌(Lactobacillus acidophilus)(也被認為是益生菌(probiotic))。組1的乳桿菌(Lactobacilli)的其它非侷限性的例子包括嗜酸乳桿菌(L.acidophilus)，戴白氏乳酸桿菌(L.delbrueckii)，瑞士乳桿菌(L.helveticus,)，唾液乳酸桿菌(L.salivarius)，以及其他等。然而，如在下文中更詳細地討論，令人驚訝的發現，乳酸細菌的分組(例如，分類為同型醱酵(homo-fermentative)或異型醱酵(hetero-fermentive)，分類為occi(occi)或rod(rod))並不一定為可於高壓處理(HPP)後生存微生物之可能性特徵(而在此揭露之發明中是非常有用)。因此，意料外的，傳統的分類方法不一定能用來識別微生物在所主張的方法中是有效的。因此，在一些實施例中，其他類型的乳桿菌(Lactobacilli)(例如，異型醱酵(hetero-fermentive))被用於在數個實施例。異型醱酵(hetero-fermentive)，如在此所使用，應當給予其普通含義，而且還應包括通過代謝糖產生乙醇或乳酸的細菌。
在一些實施例中，細菌是兼性菌(facultative)的細菌。如在此所用兼性菌(facultative)一詞應當給予其普通含義，而且還應包括可以生長在有氧、缺 氧，和/或厭氧條件下之細菌。在一些實施例中，所使用的細菌只能夠生活在上述的條件的一種狀況下(如專性厭氧菌(obligate anaerobes))。
在那些採用乳酸產生細菌之實施例，取決於實施例，可以使用各種不同類型的乳酸細菌。例如，乳酸產生菌可以選自以下的屬(genera)：乳桿菌屬(Lactobacillu)、芽孢桿菌(Bacillus)、白念珠球菌(Leuconostoc)、小球菌屬(Pediococcus)、乳酸球菌屬(Lactococcus)、鏈球菌(Streptococcus)、氣球菌屬(Aerococcus)、保加利亞菌屬(Carnobacterium)、腸球菌(Enterococcus)、酒球菌屬(Oenococcus)，孢子型乳酸菌(Sporolactobacillus)、四體球菌屬(Tetragenococcu)、徘徊球菌屬(Vagococcus)以及魏斯氏菌屬(Weisella)。如在此所討論，一種或多種由上述列出的屬中而來之細菌的組合可被使用。
在一些實施例中，來自乳酸桿菌屬(Lactobacillus genera)的細菌被使用。依據實施例，細菌可由下面乳酸桿菌(Lactobacillus)種(species)中選擇一個或多個：L.acetotolerans,L.acidifarinae,L.acidipiscis,L.acidophilus,L.agilis,L.algidus,L.alimentarius,L.amylolyticus,L.amylophilus,L.amylotrophicus,L.amylovorus,L.animalis,L.antri,L.apodemi,L.aviaries,L.bifermentans,L.brevis,L.buchneri,L.camelliae,L.casei,L.casei subsp.Rhamnosus,Lactobacillus casei subsp.rhamnosus 842,L.casei DN-114001,L.casei Shirota,L.catenaformis,L.ceti,L.coleohominis,L.collinoides,L.composti,L.concavus,L.coryniformis,L.crispatus,L.crustorum,L.curvatus,L.delbrueckii subsp.Delbrueckii,L.delbrueckii subsp.Bulgaricus,L.delbrueckii subsp.Lactis,L.dextrinicus,L.diolivorans,L.equi,L.equigenerosi,L.farraginis,L.farciminis,L.fermentum,L.fornicalis,L.fructivorans,L.fiumenti,L.fuchuensis,L.gallinarum,L.gasseri,L.gastricus,L.ghanensis,L.graminis,L.hammesii,L.hamster,L.harbinensis,L.hayakitensis,L.helveticus,L.hilgardii,L.homohiochii,L.iners,L.ingluviei,L.intestinalis,L.jensenii,L.johnsonii,L.kalixensis,L.kefiranofaciens,L.kefiri,L.kimchii,L.kitasatonis,L.kunkeei,L.leichmannii,L.lindneri,L.malefermentans,L.mali,L.manihotivorans,L.mindensis,L.mucosae,L.murinus,L.nagelii,L.namurensis,L.nantensis,L.oligofermentans,L.oris,L.panis,L.pantheris,L.parabrevis,L.parabuchneri,L.paracasei,L.paracollinoides,L.parafarraginis,L.parakefiri,L.paralimentarius,L.paraplantarum,L.pentosus,L.perolens,L.plantarum,L.pontis,L. psittaci,L.rennini,L.reuteri,L.rhamnosus,L.rimae,L.rogosae,L.rossiae,L.ruminis,L.saerimneri,L.sakei,L.salivarius,L.sanfranciscensis,L.satsumensis,L.secaliphilus,L.sharpeae,L.siliginis,L.spicheri,L.suebicus,L.thailandensis,L.ultunensis,L.vaccinostercus,L.vaginalis,L.versmoldensis,L.vini,L.vitulinus,L.zeae,and L.zymae.。在某些實施例，一個或多個上述種和或其亞種的組合被使用。
在一些實施例中，從小球菌屬(Pediococcus genera)來的細菌被使用。依據實施例，細菌可由選自下面一個或多個的小球菌屬(Pediococcus genera)：P.acidilactici,P.cellicola,P.claussenii,P.damnosus,P.ethanolidurans,P.inopinatus,P.parvulus,P.pentosaceus,and P.stilesii.。在某些實施例中，一個或多個上述種和或其亞種的組合被使用。
在幾個實施例中，非致病性微生物(或多種類型的微生物的組合)的初始量之範圍從每1克食物約1菌落形成單位(CFU)至約1 x 108菌落形成單位間。在幾個實施例中，接種非致病性微生物之範圍約由每克約1至約10菌落形成單位之間、每克約10至約100菌落形成單位之間、每克約100至約1000菌落形成單位之間、每克約1000至約1 x 104菌落形成單位之間、每克約104至約1 x 105菌落形成單位之間、每克約1 x 105和1 x 106菌落形成單位之間、每克約1 x 106和1 x 107菌落形成單位之間、每克約1 x 107和1 x 108菌落形成單位之間以及其重疊範圍。在特別容易受到致病原性微生物感染的食品且對酸敏感，更高的接種濃度可被使用。
在一些於此揭露的生物控制方法實施例中，部分所用的非致病性微生物容易被食物保存方法所消滅，但不會被該方法根除。例如，在一些實施例中，生物控制與高壓處理(HPP)結合使用。如上所討論的，高壓處理(HPP)消滅許多(但不是全部)的微生物。特別是，在一些實施例中採用接種到食物的非致病性微生物能於高壓處理(HPP)(或其它食品保藏方法)後生存足夠的量，在食物發生溫失控(temperature abuse)時，足夠的微生物產生乳酸，以防止或減少某些致病性微生物的生長和/或活動。因此，在一些實施例中，至少一部分(例如，約1%、約5%、約10%、15%、約20%、約25%或更高)的非致病性微生物能於高壓處理(HPP)後生存，特別是高壓處理(HPP)被配置成將少已知的病原菌(例如，最有可能存在於食物中之病原體)的量減少至至少10的5次方 (5-log)。有利的是，在幾個實施例中，如果食物沒有被暴露在一段溫失控的期間下，非致病性微生物不改變(或以其他方式不利的影響)食物的pH值。
致病性微生物(Pathogenitc Microorganisms)
各種不同的致病性微生物可存在於食品中。例如，如上面所討論的肉毒桿菌(C.Botulinum)能形成能夠抵抗許多食品加工方法的孢子(spores)和在適當的條件下，孢子萌發(germinate)成營養細胞(vegetative cells)後生長並產生肉毒毒素(botulinum toxin)。攝取由營養細胞產生的毒素，而不是攝取孢子本身，也許是不良效應的主要原因。其他可產生類似肉毒桿菌毒素(botulism toxins)的微生物包括，但不限於：酪酸桿菌(C.butyricum)，巴氏梭菌屬(C.baratii)以及阿根廷菌屬(C.argentinense)。還可能引起關注的是從屬沙門氏菌(Salmonella)屬，大腸桿菌屬(E.Coli)和/或李斯特菌屬(Lysteria)(例如，單核细胞增生性李斯特菌(Lysteria monocytogenes)))來的致病性微生物。食物被從白念珠球菌屬(Leuconosto)(例如，腸膜明串珠菌是乳酸菌(L.mesenteroides))，小球菌屬(Pediococcus)(例如戊糖片球菌(P.pentosaceus))以及其他致病性微生物汙染。結合上述一種或多種致病性微生物也可能導致食品經受溫失控的問題。
生物控制降低溫失控的不良反應
溫失控，取決於所涉及的食品，可能會或可能不會導致食物腐敗或食物中微生物的生長。食品對度失控的忍受度取決至少部分於食物是如何被保存(如果有的話)和食物的自然特性(例如，食物中的酸性)。降低、最小化或防止致病性微生物的生長是在此描述的幾個實施例方法中的一個焦點。根據不同的實施例，各種不同的食物可以經受在此所述的保存方法。一些實施例採用固體食物，半固體食物。例如，一些實施例的保存方法被用來保存乳酪、罐頭食物(如蔬菜、水果、麵食等)、乳製品、奶油等。在幾個實施例中，保存方法被應用到液體中，例如，糖漿、醋、補充水(supplemented waters)(如水注入水果(fruit infused waters))、葡萄酒、果汁等。在幾個實施例中，果汁是根據在此揭露的方法進行處理。在幾個實施例中，果汁是根據在此揭露的方法進行保存。在幾個實施例中，蔬菜汁是根據在此揭露的方法保存。在幾個實施例中，水果蔬菜組合的果汁是根據在此揭露的方法保存。
在一些實施例中，具有弱酸含量的(例如，pH值大於約5，例如，大於4.5、4.6、4.7、4.8、4.9等)果汁(不論水果，蔬菜或它們的組合)，特別 受益於在此揭露的保存方法。這是因為許多致病性微生物無法生長在低pH值，但可在較高的pH值存活、發芽，並產生腐敗的副產物(或毒素)。例如，如下更多的討論，肉毒桿菌(Clostridium botulinum)(一種形成芽孢的細菌)可於水果和蔬菜的表面上被發現，並因此可以在水果/蔬菜加工過程中被摻入果汁中。肉毒桿菌(Clostridium botulinum)，基於它可以以孢子的形式存在，能夠存活於多種類型的保存，包括高壓處理(HPP)。然而，某些肉毒桿菌(Clostridium botulinum)的菌株不能生長在pH值4.6以下(例如，蛋白解酶菌株(proteolytic strain))，酸性食物可能不容易受到活動或存活肉毒桿菌(Clostridium botulinum)生長(因所形成的毒素)的影響。然而，具有更高的pH值的食物能讓肉毒桿菌(Clostridium botulinum)生長。例如，食物(包含由以下一種或二種或更多組合之果汁)包含一種或多種洋薊(artichoke)、蘆筍(asparagus)、酪梨(avacoda)、香蕉、甜菜(beets)、甘藍(broccoli)、孢子甘藍(Brussels sprouts)、高麗菜(cabbage)、香瓜(cantaloupe)、胡蘿蔔、花椰菜、芹菜(celery)、胡荽葉(cilantro)、苜蓿芽(clovers sprouts)、椰子(新鮮或牛奶)、玉米、黃瓜、千年棗(dates)、茄子(eggplants)、茴香(fennel)、無花果(fig)、大蒜(garlic)、生薑(ginger)、人參(ginseng)、蔬菜(例如，混合蔬菜)、芥藍(kale)、韭蔥(leeks)、萵苣((例如，捲心萵苣(iceberg)、蘿蔓萵苣(remaine)、紅葉生菜(red)等)、芒果、蜜香瓜(honeydew melon)、秋葵(okra)、橄欖(olives)、木瓜、洋芹(parsley)、防風草(parsnips)、豌豆(peas)、蘿蔔(radish)、菠菜(spinach)、南瓜(squash)、葉用甜菜(Swiss chard)、蔓菁(turnip)、西瓜、小麥草(wheat grass)、和/或筍瓜(zucchini)其pH值可能大於約4.6，因此，得以允許肉毒桿菌(Clostridium botulinum)的生長。在幾個實施例中，食物還可以包括一種或多種穀物(grains)、藻類(algae)、藍綠菌(cyanobacterium)，或其副產物或組成分。在幾個實施例中，其他食物，例如，酪梨(avocado)，酪梨醬(guacamole)，豆芽(sprouts)(例如，苜蓿芽(alfalfa sprouts)，綠豆芽(bean sprouts)，熟食肉(deli meats)和/或熱狗(hot dogs)可以允許肉毒桿菌(Clostridium botulinum)的生長。正如上面所討論的，在這類食物受到溫失控下，肉毒桿菌(Clostridium botulinum)孢子發芽和細胞生長和產生毒素的風險增加。
例如，胡蘿蔔汁的pH值約6.2，且在一些情況下，可能亦受到肉毒桿菌(Clostridium botulinum)的生長，例如，胡蘿蔔汁在溫失控的情況下，弱酸 度可能導致肉毒桿菌(Clostridium botulinum)孢子的發芽和或細胞生長以及產生毒素。
即使某些水果或蔬菜(或其組合)屬相對酸性，如果結合非酸性水果、蔬菜(或其組合)，可造成pH值高於約4.6的食品。例如，結合萊姆果汁(lime juice)與多種不同的其它弱酸性水果或蔬菜汁之組合可形成pH值大於4.6(依據由萊姆果汁稀釋出的酸性氫離子)的果汁。相反許多柑桔汁(citrus juices)具有相對高的酸含量(例如，低pH值)。其結果是某些柑橘汁較少受到不良細菌的生長。
在幾個實施例中，經在此揭露的方法處理過的食物包括胡蘿蔔汁。在幾個實施例中，經在此揭露的方法處理過的食物包括胡蘿蔔汁與一種或多種水果和/或蔬菜之組合其具有大於約4.6的pH值。
在幾個實施例中，經在此揭露的方法處理過的食物包括一種或多種胡蘿蔔，芹菜(celery)、甜菜(beets)、萊姆(lime)、人參、蘋果、檸檬，菠菜以及洋芹(parsley)而來的果汁。
在幾個實施例中，經在此揭露的方法處理過的食物包括一種或多種胡蘿蔔、芹菜、甜菜、生薑、蘋果、檸檬、菠菜以及洋芹而來的果汁。
在幾個實施例中，經在此揭露的方法處理過的食物包括一種或多種芹菜、黃瓜、洋芹、小麥草、蘋果、菠菜、蘿蔓萵苣(remaine lettuce)、萊姆以及三葉草而來的果汁。
在幾個實施例中，經在此揭露的方法處理過的食物包括一種或多種芹菜、黃瓜、洋芹、檸檬、小麥草、蘋果、菠菜、蘿蔓萵苣(remaine lettuce)以及三葉草而來的果汁。
在幾個實施例中，經在此揭露的方法處理過的食物包括一種或多種芹菜、菠菜、萝蔓莴苣(remaine lettuce)、三葉草、黃瓜、萊姆、以及小麥草而來的果汁。
在幾個實施例中，經在此揭露的方法處理過的食物包括一種或多種芹菜、菠菜、蘿蔓萵苣(remaine lettuce)、三葉草、黃瓜以及小麥草而來的果汁。
在幾個實施例中，經在此揭露的方法處理過的食物包括一種飲料其包括由一種或多種橘子、蘋果、覆盆子、綠球藻(chlorella)、大麥苗(barley grass)、芒果、鳳梨，螺旋藻(sprirulina)、小麥草和、食用紅藻(dulse)而來的果汁及/或果肉。
幾個實施例中，經在此揭露的方法處理過的食物包括一種飲料其包括由一種或多種橘子、蘋果、鳳梨、芒果而來的果汁及/或果肉。
幾個實施例中，經在此揭露的方法處理過的食物包括一種飲料其包括一種或多種由蘋果、藍莓、覆盆子、香蕉、芒果、草莓以及椰子而來的果汁及/或果肉。
幾個實施例中，經在此揭露的方法處理過的食物包括一種飲料其包括一種或多種由芒果、橘子、香蕉、蘋果以及椰子而來的果汁及/或果肉。
幾個實施例中，經在此揭露的方法處理過的食物包括一種或多種由鳳梨、人參以及椰子而來的果汁。
幾個實施例中，經在此揭露的方法處理過的食物包括由一種或多種橘子、胡蘿蔔以及芒果而來的果汁。
上述的果汁，以及其他在此所述的食物，在一些實施例中被處理，如下所示：(1)研磨新鮮水果，蔬菜和/或其他食物以釋放他們的果汁(或萃取物)；(2)萃取(例如，分離)水果和/或蔬菜的纖維部分的果汁(或液體部分)；(3)冷卻萃取的果汁至約38至42℉的溫度；(4)萃取的汁液被輸送到儲存/混合容器和生物控制的微生物(例如，酪蛋白乳酸桿菌(lactobacillus casei))，以在萃取的果汁內添加約接種濃度為1000菌落形成單位/克(CFU/克)至1,00,000,000菌落形成單位/克(CFU/克)，包括介於約1000菌落形成單位/克(CFU/克)至約5,000菌落形成單位/克(CFU/克)、約5000菌落形成單位/克(CFU/克)至約10,000菌落形成單位/克(CFU/克)、約10,000菌落形成單位/克(CFU/克)至約20,000菌落形成單位/克(CFU/克)、約20,000菌落形成單位/克(CFU/克)至約菌落形成單位/克(CFU/克)、約50,000菌落形成單位/克(CFU/克)至約菌落形成單位/克(CFU/克)、約100,000菌落形成單位/克(CFU/克)至約菌落形成單位/克(CFU/克)、約200,000菌落形成單位/克(CFU/克)至約300,000菌落形成單位/克(CFU/克)，約300,000菌落形成單位/克(CFU/克)至約500,000菌落形成單位/克 (CFU/克)、約500,000菌落形成單位/克(CFU/克)至約750,000菌落形成單位/克(CFU/克)、約750,000菌落形成單位/克(CFU/克)至約1,000,000菌落形成單位/克(CFU/克)、約1,000,000菌落形成單位/克(CFU/克)至約2,500,000菌落形成單位/克(CFU/克)、約2,500,000菌落形成單位/克(CFU/克)至約5,000,000菌落形成單位/克(CFU/克)、約5,000,000菌落形成單位/克(CFU/克)至約100,000,000菌落形成單位/克(CFU/克)，。(5)接種汁果液(inoculated juice)然後被裝瓶，並選擇性通過金屬探測器(以發現任何金屬汙染)；(6)接種果汁(inoculated juice)經由高壓處理(HPP)停留約30-200秒間(例如，大約180秒)，以及約55,000-150,000PSI的壓力下(例如大約87000PSI)；和(7)經加工的果汁然後移到冷藏的狀態下。
方法
在幾個實施例中，在此揭露之方法針對受到溫失控的食物藉由提供防止非致病性微生物以防止致病微生物的生長和/或活動。如上所討論，當引入遭致病性微生物污染的食物之非致病性微生物，以產生不利致病性微生物的條件的方式改變環境(例如，食物的酸鹼平衡)中。例如，在一些實施例中，非致病性微生物，憑藉其代謝功能，產生乳酸，降低食物的pH值(增加含酸量)和抑制某些致病性微生物的生長和/或活動(例如，肉毒桿菌(C.botulinum))。因此，此方法和在此揭露內容對某些天然具有弱酸含量(例如，較高的pH值)的飲料特別重要。
在幾個實施例中，如在此揭露的生物控制，單獨使用以控制致病性微生物的生長/或活動。在幾個實施例中，生物控制是與一種或多種食物保存方法並用，以控制致病性微生物的和生長/或活動。例如，在一些實施例中，生物控制與巴氏殺菌(pasteurization)一起使用。在幾個實施例中，生物控制與高壓處理(HPP)一起使用。在幾個實施例中，生物控制與冷藏和/或高壓處理(HPP)一起使用。
在幾個實施例中，在此揭露的方法導致pH值的降低至約低於4.6(可抑制肉毒桿菌(C.botulinum)的pH值)。根據被致病性微生物汙染的量，達到pH值4.6或約4.6也抑制某些致病微生物的生長或活動。例如，在一些實施 例中，pH值約為5.0導致至至少一些致病性微生物的抑制。在幾個實施例中，pH值約為4.9、約4.8、約4.7、約4.6(或更低，以及在所列出的pH值之間)適合抑制，至少部分地，某些致性病性微生物的生長和/或活動。
依據不同的實施例中，降低食物的pH值到足以減少和/或抑致病性微生物(例如，肉毒桿菌(C.botulinum))的生長和/活動的pH值範圍之目標時間是介於約1~25天左右之間(從溫失控開始)。根據不同的實施例，以及溫失控的程度，達到抑致致病性微生物的pH值範圍的目標時間為約1至約2天、約2至約3天、約3至約4天、約4及約6天、約6至約8天、在約8至約10天、約10至約15天、約15至約20天、約20至約25天、及其重疊範圍。再次，在特別容易受到致病性微生物污染的食品，非致病性微生物的初始接種可容易地被調節，以減少達到目標pH範圍內所需要的時間。
各種具有弱酸含量的水果和/或蔬菜亦具有相對高濃度的硝酸(nitrate)和/或亞硝酸(nitrite)之特徵。在適當的條件下，硝酸(nitrate)發生還原反應(reduction reaction)(用微生物催化，如某些在此揭露的非致病性微生物)，以生成亞硝酸(nitrite)，其為周知的對某些致病性微生物的活性和/或活動有抑制效應，例如，肉毒桿菌(C.botulinum)。因此，在某些實施例中，生物控制微生物降低pH值和亞硝酸(nitrite)含量的結合降低和/或抑制致病性微生物的活型和/或活動，如肉毒桿菌(C.botulinum)。在幾個實施例中，具有非常高(例如，~2000至2500毫克/千克(mg/kg)的新鮮蔬菜)硝酸(nitrate)和/或亞硝酸(nitrite)濃度的蔬菜存在於經由被在此揭露的生物控制方法處理之食品中，例如，甜菜根(beetroot)和甜菜根汁(beetroot juice)，芹菜、萵苣、香花草屬(十字花科)(rocket)、菠菜。在幾個實施例中，具有非常高(例如，~1000至2000年毫克/千克(mg/kg)的新鮮蔬菜)硝酸(nitrate)和/或亞硝酸(nitrite)濃度的蔬菜存在於經由被在此揭露的生物控制方法處理之食品中，例如，大白菜(Chinese cabbage)、跟芹菜(celeriac)、(捲葉)歐洲菊苣(endive)、韭菜(leek)、洋芹(parsley)、球莖甘藍(kohlrabi)。在幾個實施例中，中等(例如，~500至1000年毫克/千克(mg/kg)的新鮮蔬菜)硝酸(nitrate)和/或亞硝酸(nitrite)濃度的蔬菜存在於經由被在此揭露的生物控制方法處理之食品中，例如，高麗菜、小茴香(dill)、蕪菁(turnips)、胡蘿蔔。在幾個實施例中，具有低(例如，~200至500年毫克/千克(mg/kg)的新鮮蔬菜)硝酸(nitrate)和/或亞硝酸(nitrite)濃度的蔬菜存在於經由被在此揭露的生物 控制方法處理之食品中，例如，青花菜(broccoli)、花椰菜、黃瓜、南瓜。在幾個實施例中，具有非常低(例如，小於~200年毫克/千克(mg/kg)的新鮮蔬菜)硝酸(nitrate)和/或亞硝酸(nitrite)濃度的蔬菜存在於經由被在此揭露的生物控制方法處理之食品中，例如，蘆筍(asparagus)、洋薊(artichoke)、蠶豆(broad beans)、綠豆、豌豆(peas)、辣椒(capsicum)、番茄、西瓜、番茄、甘藷(sweetpotato)、馬鈴薯、大蒜、洋蔥、茄子、蘑菇，以及它們的組合。取決於實施例，蔬菜與具有不同程度的硝酸(nitrate)和/或亞硝酸(nitrite)的組合也被使用。因此，根據不同的實施例，經由非致病性微生物降弱酸度以及增加亞硝酸(nitrite)濃度組合之結合功能降低致病性微生物的生長和/或活性。然而，在一些實施例中，硝酸(nitrate)和/或亞硝酸(nitrite)的含量未被受到在此揭露的生物控制方法的食品內容中被考慮。
生物控制步驟流程
圖9呈現一個生物控制處理流程序的實施例的示意圖。並非所有的步驟皆需要被執行，也不需要依呈現的順序來執行所有的步驟。
在一些實施例中，步驟開始於水果、蔬菜、它們的組合(和可選擇性的包含一種或多種穀物(grains)、藻類(algae)、藍細菌(cyanobacteirum)，或其副產物或組成分)的選擇和處理(例如，研磨)。果汁從被處理的成分萃取出並送到儲存容器和/或混合容器中。在幾個實施例中，非致病性微生物於此階段被加入。果汁與得以使所加入的微生物的至少一部分於後續處理步驟後生存的量接種，例如，在一些實施例中，經高壓處理(HPP)後生存的範圍由公克食品約1 x 102到約1 x 104菌落形成單位(CFU)，其中包括約2 x 102、約6 x 102、約3 x 103個、約5 x 102、約7 x 103以及介於其間之濃度。取決於該實施例中，達到這些存活的濃度，採用之初始接種量約從每公克5 x 102到約1 x 108菌落形成單位(CFU)，其中包含，約5 x 102、約6 x 102、約7 x 102、約8 x 102、約9 x 102、約1 x 103、約2 x 103、約3 x 103、大約4 x 103個、約5 x 103、約6 x 103、約7 x 103、約8 x 103、約9 x 103、約1 x 104、約2 x 104、約4 x 104、約6 x 104、約8 x 104、約1 x 105、約2 x 105、約4 x 105、約6 x 105、約8 x 105、約1 x 106、約5 x 106、約1 x 107、約5x 107、約1x 108，以及介於其中之濃度。
在一些實施例中，接種果汁之後用已建立的方法被裝瓶且可選擇性的流過金屬檢測器(在高壓處理(HPP)之前)。
於加入乳酸產生微生物及裝瓶後，依據幾個實施例，將接種汁液施以高壓處理(HPP)。在一些實施例，HPP被配置為於食物中能減少至少10的5次方(5 log)的標靶微生物(例如，那些最有可能存在於食品，諸如大腸桿菌(E.coli)，沙門氏桿菌屬(Salmonella sp.)，單核细胞增生性李斯特菌(Lysteria monocytogenes)，及其組合)。在一些實施例中，高壓處理(HPP)採用之壓力範圍從約70,000PSI至約90,000PSI，包括約70,000PSI至約75,000PSI、約75,000PSI至80,000PSI、約80,000PSI至約85000PSI、約85000PSI至約87,000PSI、約87000PSI至約88,000PSI、約88,000PSI至約90,000PSI，以及其重疊範圍。取決於實施例，高壓處理(HPP)之處理時間(dwell time)(即壓力保持時間)是可變的。例如，在一些實施例中，停留時間為約30秒。在幾個實施例中，停留時間為約30秒至約90秒之間。然而，在幾個實施例中，停留時間為約180秒。在其他實施例中，停留時間從約30秒至約60秒、約60秒至約100秒、包括約100秒至約150秒、約150秒至約200秒、約200秒至約250秒、約250秒至約300秒，和其重疊範圍。
有利的是，高壓處理(HPP)賦予些微熱量傳遞到食品，從而得保持養分之穩定性和防止變味的副作用。在幾個實施例中，在此揭露的方法造成食品之溫度少於約15至約20℉之增加(例如，由接種後約32℉至於高壓處理(HPP)中約小於47至52℉)。因此，在一些實施例，食品的溫度於生物控制步驟流程中被保持在約32至約52℉，包括約32至約35℉、約35至約38℉、約38至約41℉、約41至43℉、約43至46℉、約46至49℉、約49至51℉以及其重疊範圍。
高壓處理(HPP)後，果汁可以有選擇性地為它的生物控制潛力做測試。在這種實施例中，將選自一果汁生產運轉(juice production run)的樣品置於100℉的溫失控下(例如，果汁的溫度被保持在100℉)和於48小時後量測pH值。通這此選擇性測試的門檻是於48小時內降低果汁的pH值至小於約pH4.6。於時間內達到pH值的降低代表此批果汁具有合適的生物控制的潛力。如未能於時間內達到降低pH值則可導致丟棄該批果汁或進一步分析該批果汁之生物控制潛能。
經高壓處理(HPP)後，果汁被存儲在冷藏條件下，例如在大約35至42℉(除了那些選擇性地被進行上述選擇性生物控制潛力的測試樣品)間。 有利的是，在此揭露的方法解決產業認知的控制致病性微生物生長和/或活性的需求，而且不使用外源性的汁液酸化或熱巴氏殺菌(heat pasteurization)，這兩者都會改變食物的味道和/或營養。
此外，在一些實施例中，其方法減少新鮮果汁的腐敗和增加保存期限，以及在一些情況下，給予食物有益消費者健康的益生菌(probiotic)(取決於實施例中所使用的特定微生物)。以及，出乎意料，在此所揭露的方法允許接種果汁被選擇性的(包括無意識的)冷凍並再解凍(rethawed)而不會對該果汁的生物控制潛力有顯著的降低。這是令人驚訝，因為冰凍解凍循環會損害許多微生物的存活力和/或代謝活性的損失。然而，在一些實施例中，新鮮的果汁可被選擇性的冷凍(例如，由消費者)以及一旦由冷凍溫度被取出，如果受到溫失控，仍可受到生物控制微生物的保護。這在許多情況下是有益的，例如，消費者可能希望於未來食用水果和/或蔬菜汁(例如，在當天晚些時候)，但知道沒有可冷藏的資源可用。因此，在這樣的情況下，水果和/或蔬菜汁可以被冷凍，從冷藏庫中取出，在非冷藏的條件下被運輸(因果汁需要先解凍，其溫度的上升會被延遲)。如果，在該非冷藏的期間內，果汁的溫度升高到所謂的溫失控，如在此所揭露，生物控制微生物會產生酸以及減少、防止或抑制可能已經存在於果汁中之致病性微生物(例如肉毒桿菌(C.Botulinum))的活性和/或活動。
範例
以下所提供的範例為本發明非侷制性的實施例。
例1-生物控制使用的非致病性乳酸產生微生物
生物控制微生物調查
在此揭露的一些方法實施例是針對使用非致病性微生物，用以防止或降低受到溫失控食品中之致病性微生物的生長和/或活動。特別是，某些食物具有弱酸含量是特別容易發生致病性微生物的生長和/或活動(例如，肉毒桿菌(C.Botulinum))。
下面的實驗評估了多種乳酸桿菌(Lactobacillus)菌種的特性，當其被加入到(例如)弱酸果汁如胡蘿蔔果汁或水果/蔬菜汁於受到高壓處理(HPP)(高壓處理(HPP)配置條件為達成降低致病性微生物如大腸桿菌(E coli,)，沙門氏菌菌種(Salmonella sp)，單核细胞增生性李斯特菌(Lysteria monocytogenes)至少10的 5次方(5 log reduction)前之pH值為高於約5，足夠的乳酸桿菌(Lactobacillus)數量仍存活；「足夠」***作地定義為：(i)若果汁在溫失控下(例如，暴露於溫度高於約40℉，存活的乳酸桿菌(Lactobacillus)在致病性肉毒桿菌(Clostridium botulinum)生長(例如，生物控制)前，有能力降低pH值低於約4.6；和(ii)若該產品不受到溫失控(例如，儲存在40℉或更低)，存活的乳酸桿菌(Lactobacillus)不生長以及食品維持不變(例如，相對於它的pH值)。
因此，符合這些標準(例如，生物控制和高壓處理(HPP)的組合)的細菌符合FDA的基準，確保證弱酸冷凍果汁於在溫失控下的安全性。有利的是，這在幾個實施例中被達成，且不需要外部調節pH值而對果汁的味道產生不利影響。
高壓處理，也被認知為HPP能有效殺死病源菌(pathogens)，如大腸桿菌(E coli)、沙門氏菌種(Salmonella sp)、單核细胞增生性李斯特菌(Lysteria monocytogenes)。HPP亦被了解相較於熱巴氏消毒(thermal pasteurized)對殺死不同微生物的類型(屬(genus)和/或種(species))具不同的有效性。換句話說，一些品種的微生物與其他相比對HPP有較大的抵抗性。如上所討論的，某些非致病性微生物(例如孢子)對高壓處理(HPP)有抵抗性。有利地，某些非致病性微生物被發現其高壓處理(HPP)具相對性的抵抗性。例如，某些來自乳酸桿菌(Lactobacilli)屬的微生物為同型發酵型(homo-fermentative)(第1組)對HPP具相對的抵抗性。同型發酵(homo-fermentative)乳酸桿菌(Lactobacilli)的一個非侷限制性的例子是嗜酸乳桿菌(Lactobacillus acidophilus)(也被認為是益生菌)。其他第1組乳酸桿菌(Lactobacilli)的非侷限性例子包括嗜酸乳桿菌(L.acidophilus)、戴白氏乳酸桿菌(L.delbrueckii)、瑞士乳桿菌(L.helveticus)、唾液乳酸桿菌((L.salivarius)等等。驚訝的是，並不是所有的同型發酵(homo-fermentative)乳酸細菌於存活於HPP後都同樣的健全，因而，在幾個實施例中，其他類型的乳酸桿菌(Lactobacillus)(例如，異型發酵(hetero-fermentive))在幾個實施例中被使用。
各種乳酸桿菌(Lactobacillus)菌株被評估其在各種HPP條件下之生存能力。每個經篩選的物種(species)特性、篩選的結果、以及所使用的HPP條件總結於表1中。
這些結果指出，一些微生物能存活於HPP(30-200秒，約87000psi)且與起始接種相比僅有些微或者沒有減少數目。例如，在90秒的停留時間，Pediococcus acidilactici(Pediococcus acidilactici)(一種球菌(cocci))顯示基本上沒有減少以及酪蛋白乳酸桿菌(Lactobacillus casei)(一種桿菌(rod))顯示只有一個對數遞減(1 log reduction)的減少。此外，出乎意料，除同型發酵(homo-fermentative)乳酸細菌外之微生物對高壓處理(HPP)具抵抗性。因此，在一些實施例中同型發酵型(homo-fermentative)乳酸細菌被使用，而在其它實施例中，異型發酵型(hetero-fermentive))乳酸細菌，令人驚訝的是對高壓處理(HPP)具抵抗性且被使用。這些數據亦指出，微被囊化(microencapsulated)對高壓處理(HPP)提供了一些額外的對抗性。因此，在一些實施例中，微被囊化(microencapsulated)的乳酸細菌可被選擇性的使用。
溫失控後生物控制微生物之效能
實驗被設計用來評估各種表現顯示對HPP具相對良好抵抗性之微生物菌株當被暴露於非冷藏溫度下降低弱酸果汁的pH值之功效。最初，幾瓶控制組的果汁和幾瓶接種果汁被存儲在~50℉和~70℉，以確定於HPP後測試果汁pH值之時間點。然而，於控制組果汁樣品被發現於HPP後存活內源性(endogenous)微生物，於約3天後，在70℉，產生氣體(二氧化碳(CO2))及降低pH值至小於4.6。DNA 的分析顯示該微生物是一個異型發酵(hetero-fermentive)乳酸細菌以及乳明串珠菌(Leuconostoc lactis))和丙酸桿菌(Propionibacterium)的混合物。
實驗被設計用來評估各種對抗HPP微生物在不同的接種濃度之功效。生胡蘿蔔汁在這些實驗中被用作弱酸果汁，然如上所討論的，生物控制可以與各種其他弱酸的水果和/或蔬菜汁一起使用。兩種顯示具良好對抗高壓處理(HPP)的菌株由那些可以於在此揭露的方法使用的菌種中被選出當例子：Pediococcus acidilactic(Pediococcus acidilactici)以及酪蛋白乳酸桿菌(Lactobacillus casei.)。兩個接種濃度被使用(預估何種生物控制微生物於HPP後於果汁中存在)被使用，即，5 x 102 and 5 x 104CFU/克。總微生物於HPP進行前之計算，然後進行HPP(於87K PSI下90秒)，並且於HPP後分析樣本於70℉隨著時間之生物控制微生物之數量、pH值以及溶氧量。這樣的實驗還使用於經5分鐘HPP後與生物控制微生物接種的胡蘿蔔汁，以區分什麼是由內源性(endogenous)微生物以及什麼是由接種生物控制微生物而來的影響。在幾個實施例中，在此揭露的方法特別有利於滿足正向調節步驟(positive regulatory steps)以確保弱酸果汁(和其它食品)的安全性。內源性(endogenous)微生物存在的可能，依機會，有助於降低pH值(或以其他方式抑致病原菌的生長)；但如在此揭露的外源性微生物之使用滿足弱酸食品，特別是弱酸的果汁之某些安全性的法規要求。
當生胡蘿蔔汁被用作起始原料，酸產生(pH下降)被確定發生在對照組之樣品(見表2和圖1)以及與生物控制微生物接種果汁之樣品。須注意的是延遲期(lag phase)或介於約1至約3天期間之pH值基本上不受到影響。延遲期(lag phase)是生物控制微生物變成具有代謝活性所需的時間以及產生足夠的乳酸以克服任何果汁(或其它食物)先天性的緩衝作用(buffering effect)之結果。在一些實施例中，延遲期(lag phase)根據果汁(或其他食物)的溫度而變化。例如，如果食物的溫度被升高到大約70℉-72℉，其延遲期(lag phase)是比較短的，而食物的溫度被升高到較低的溫度(例如44-50℉)，其延遲期(lag phase)較長。在幾個實施例中，這是有利的，因為越嚴重的溫失控，生物控制微生物越快地對變得活躍，並且更快速地將降低pH值。當胡蘿蔔汁先經由5分鐘的高壓處理(HPP)後將之與生物控制微生物接種後，將之作為起始物質，酸產生(pH下降)被確定發生於對照組之樣品(見表3和圖1)以及與生物控制微生物接種果汁之 樣品。溶解的氧濃度在樣品中也是低的(數據未顯示)，這指出肉毒桿菌(C.botulinum)的芽孢(sporulation)形成條件存在(肉毒桿菌(C.botulinum)僅能在形成芽孢其間產生神經毒素(neurotoxin)，其僅發生在低氧和/或無氧(anerobic)環境下)。
這些數據指出，儘管一些內源性微生物存在於胡蘿蔔汁，暴露於5分鐘高壓處理(HPP)並未將胡蘿蔔汁消毒(如內源性微生物仍存在)。內源性微生物，以及接種的微生物降低pH值至<4.6，於~5日，在70℉(參見圖1)。然而，由於內源性微生物並非總是存在於胡蘿蔔汁，可能以不同程度存在於各個批次的胡蘿蔔汁(例如，不同的批次，不同的製造商，跨地理區域不同來源的胡蘿蔔)中，並且可能不存在於所有其他弱酸的果汁，接種生物控制微生物對消費者安全性仍然是重要的步驟。如表2和表3所示，生物控制微生物接種到胡蘿蔔汁不僅於高壓處理(HPP)後存活，當暴露在溫失控下(如嚴重的溫失控，70℉)，它們降低pH至小於4.6(參見圖1)。因此，在一些實施例中，產生乳 酸的微生物，無論是單獨的或與食品保存技術(例如，HPP)一起使用以降低天然弱酸果汁的pH值，當該果汁暴露於非冷藏溫度下。在幾個實施例中，P acidilactici(P acidilactici)被使用。在幾個實施例中，酪蛋白乳酸桿菌(L casei)被使用。取決於實施例，組合亦可被使用。此外，在一些實施例中，依據在此揭露的方法之接種生物控制(inoculated biocontrol)被用於補充某些內源性微生物(如它們應存在)。
不同溫度之溫失控後生物控制之效能
如上所討論的，溫失控發生時，當一種食物(例如，含弱酸果汁)的溫度升高到一定溫度，使某些致病性微生物生長。如上所討論的，肉毒桿菌(C.botulinum)的某些菌株可在較低的溫度下生長(例如，大約50℉)，而其它菌株生長在較高的溫度(例如，約70℉)。因此，以下描述的實驗被設計來進一步證實上述討論的結果，並找出於多各種溫度具有功能的非致病性生物控制微生物。
實驗一般依以上所述的執行(參見圖9的示意步驟流程)。簡單來說，果汁被準備和萃取(在這些實驗中的非侷限性的弱酸果汁由芹菜、黃瓜、菠菜、萊姆、長葉萵苣(romaine)，小麥草(wheat grass)、三葉草(closver)製成被使用)。經萃取後，各種非致病生物控制微生物被加入到濃度介於約100,000至5,000,000CFU/克的果汁。這些實驗使用(如用於生物控制的非侷限性的非致病性微生物的例子)酪蛋白乳酸桿菌(lactobacillus casei)(由不同供應商來的兩種菌株)和百得酸小球菌(pediococcus acidilactici)，因為這些微生物於高壓處理(HPP)後表現良好的存活結果以及降低胡蘿蔔汁之pH值(如以上數據顯示)。接種果汁然後被裝瓶並進行高壓處理(HPP)(停留180秒在87K PSI下；已知滿足FDA指導原則在特定目標病原菌降低5 log之條件)。如上所討論的，取決於實施例，各種其他的HPP配置都可以被使用。例如，非以下非侷限性的的HPP配置可被使用：壓力介於約75000-100,000PSI(例如大約87000PSI)和大約30-300秒的停留時間(例如180秒)。此外，在一些實施例中，其他食品保存技術，為除了或可代替HPP與生物控制一起使用。果汁(現在被瓶裝，如同他們在製造商那)分別存放在不同的溫度(70-72℉，50-52℉，或標準的儲存溫度~42℉)於不同的期間下。樣品在期間時間點(intervening time points)被收集，並檢測其pH值。
暴露在嚴酷的溫失控下(例如，果汁溫度70~72℉)之結果顯示於圖1。如顯示，果汁與酪蛋白乳酸桿菌(lactobacillus casei)或百得酸小球菌(pediococcus acidilactici)接種於約3天將pH值由約6.2的初始值(果汁的天然pH值)降低至小於約4.6。對照組樣品(無外源性細菌)也下降低了pH值，但在延遲的時間框架下(delayed time frame)。因此，在一些實施例中，於遭受暴露於溫失控下之果汁所使用之生物控制微生物於變為具代謝活性和降低pH值至使致病性微生物，如肉毒桿菌(C.botulinum)變為不活動(inactivated)(或使他們的活性和/或活動降低)之程度。據此，病原菌產生的毒素(或其它有害的物質)被減小、最小化和/或防止。
暴露於溫失控的結果(例如，果汁的溫度為50-52℉，25天)於圖2中所示。如顯示，與酪蛋白乳酸桿菌菌種1(Lactobacillus casei strain 1)接種之果汁將pH值由初始值約6.2(果汁的自然pH值)於約7天降低至大約為5，於約10天，至小於約4.6。其它乾酪蛋白乳酸桿菌菌種1(Lactobacillus casei strain 1)和百得酸小球菌(pediococcus acidilactici)於約20天達到降低pH值至約4.6。
存儲在典型的40-42℉的冷藏溫度後，果汁的樣品被評價其味道特徵和微生物含量。此實驗用於評估微生物在沒有溫失控下對果汁的效果(例如，生物控制對果汁保質期限的影響)。
對於所述的味道概況，儲存在40-42℉ 32天後之味道未被檢測到改變。苦味於第34天變為顯著，並且味道在第42天變為難吃。不過，如同經與酪蛋白乳酸桿菌(L.casei)或P.acidilactici(P.acidilactici)接種後之果汁證明隨著時間的推移相對穩定的pH值，基於身物控制微生物產生的酸，這種口味的變化不會出現。它可能代表了天然果汁的保存期。此外，穩定的pH值顯示出這些微生物，如那些用於生物控制的例子，在無溫失控時不降低pH值。
額外的實驗被進行以進一步闡明於各種溫失控條件下生物控制的功效和再現性。例如，在一項研究中，5個獨立的果汁生產運轉(production runs)被測試。每次運轉使用的不同的生物控制微生物之生產批次(production batch)(酪蛋白乳酸桿菌(L.casei))被用作生物控制微生物的一非侷限性例子)，在接種濃度~5,000,000CFU/公克的果汁下。以下的溫失控條件被(例如，果汁被維持在以下的溫度)測試：
1. 70-72℉
2. 70-72℉於維持在40℉ 3星期後
3. 50-52℉
4. 44-46℉
5個試驗中每個重複樣品(replicate samples)被量測pH值。另外，如上所述，一個標準的保存期限感應測試(sensory shelf-life test)，包含量測微生物的數量和儲存於42℉後之pH值。從試驗# 1的5個複製之摘要數據顯示在圖3中，一個複製試驗(5個試驗中4個代表)的各個複製數據顯示於圖4。5個單獨的如上溫失控條件1的複製試驗中的一個無法降低pH值至低於約4.6直到經過6天(參見圖5)。雖然pH值降低有發生，在一些實施例中，更迅速降低pH值是被期待的。這可能是由於批次間生物控制微生物(再次，每次試驗與一個獨立的生物控制微生物批次一起運轉)的不同。但如下面所討論，在一些實施例中，一個品質控制試驗，其中冷凍果汁受到溫失控在100℉與其目標於不到48小時降低pH值至約4.6。沒有通過該品質控制測試之果汁批次(lots)將不會被釋放，因試驗結果指出，在較不嚴峻的溫失控條件下，生物控制微生物是沒有足夠的活性來降低pH值。因此，在一些實施例中，即使其他溫失控條件暗示一特定的果汁生產運轉(production run)具有足夠的生物控制活動，一未通過100℉ 的溫失控品質控制測試之果汁生產運轉(production run)將不會被釋放。果汁的樣品導致圖5中所示的數據將有可能無法通過測試，並因此不會被釋放給消費者。
由上述溫度條件# 2至# 4個別試驗之數據顯示於圖6、圖7和圖8中。這些數據展現，無論溫失控為嚴重和立即(severe and immediate)(試驗條件# 1)，嚴重且經過一段正常儲存後(試驗條件# 2)，中度(試驗條件# 3)，或輕度(試驗條件# 4)，生物控制微生物在幾天之內有效降低pH值至低於4.6。
降低pH值所需時間與溫失控的嚴重性為負相關聯(例如，較不嚴重的溫失控需要更多的時間來降低pH值)。這可能是由於該生物控制微生物在溫度接近正常動冷凍下之活動較低。
生物控制和肉毒中毒(Botulism)的挑戰
如上所討論的，一個主要關注的致病性微生物是肉毒桿菌(C.botulinum)，因於弱酸果汁在溫失控條件下，肉毒桿菌毒素(botulinum toxin)可以被產生，導致不良反應。一個肉毒中毒(botulism)挑戰實驗被進行以確定在此揭露的生物控制方法防止產生毒素。
挑戰研究採用由11種肉毒桿菌(Clostridium botulinum)菌株之雞尾酒式混合孢子(spores)，其中包括蛋白解酶(proteolytic)以及非蛋白解酶(non-proteolytic)菌株，以及兩個從魚分離出來的F型菌株，其能夠生長在較低溫度下(如，果汁的溫度小於70~72℉。果汁與~1000孢子/克的果汁接種。酪蛋白乳酸桿菌(L.casei)被用作生物控制微生物。接種果汁被培養於約40、45、50、70或100℉。非接種果汁作為陰性對照組，而熱巴氏殺菌(heat pasteurized)(80℃，20分鐘，產生消毒的果汁)作為陽性對照組。保存期限試驗(存儲在40℉)以以上訂出的保存期限的1.5倍運行。果汁樣本被檢測肉毒毒素(botulinum toxin)的存在、pH值、乳酸細菌含量，厭氧(anaerobic)和好氧(aerobic)性之總計數和肉毒桿菌(C.botulinum)芽孢(spores)的數量。
當果汁被保持在~70℉，含有酪蛋白乳酸桿菌(L.casei)的樣品於第5天達到降低pH值至4.22。相反的，控制組(無添加酪蛋白乳酸桿菌(L.casei))樣品於30天間保持高於pH4.6。在無菌(sterilized)的果汁樣品(80℃/20分鐘)，不添加酪蛋白乳酸桿菌(L.casei)，於第30天之pH值被量測為6.11。當被保持在50℉，含酪蛋白乳酸桿菌(L.casei)的果汁於第14天達到降低pH值至4.19。相反的，無添加酪蛋白乳酸桿菌(L.casei)的無菌果汁於28 天維持在接近正常的pH值(pH值為5.89，在第28天)。被保持在45℉的果汁，含添加酪蛋白乳酸桿菌(L.casei)於第40天降低pH值至4.37，無添加酪蛋白乳酸桿菌(L.casei)的無菌果汁於28天保持接近正常pH值的5.64(pH5.64在第28天)。因此，反應在各種溫度下之溫失控(例如，果汁的溫度，而不僅僅是果汁被保存之環境)，果汁含添加酪蛋白乳酸桿菌(L.casei))(代表許多可能用於生物控制的乳酸產生菌中之其中一種)顯示出降低pH值，足以抑制、殺死或以其它方式對肉毒桿菌(C.botulinum)產生負面影響，因此降低含肉毒毒素(botulinum toxin)的果汁被攝取的機會。此外，當在正常的冷藏溫度~40℉下培養的果汁中含添加酪蛋白乳酸桿菌(L.casei)))保持在第40天pH值為6.01以及在第60天pH值為5.91。這些數據證實，生物控制微生物之添加不僅具有可抑制因溫失控而發生的肉毒桿菌(C.botulinum)之活性和/或生長，同時當果汁被保存在適當冷藏的溫度條件下，也不會降低果汁的pH值。
雖然發明的實施例已在某些實施例和範例中被揭露，但可被了解的是，本發明超出被具體揭露的實施例擴展到其它替代實施例和/或發明之使用以及明顯的改進和同等物。也可被設想，各種實施例特別之特色或各方面之組合或再組合可被創造，並且仍然落入一個或多個發明範圍。另外，在此揭露的與一個實施例有關的任何特定的特徵、方面、方法、屬性、特徵、品質、特性、元件或類似物可被在此揭露之所有其他實施例中使用。因此，應可被理解的，所揭露的實施例的各種特色和方面可以結合或互相替代以形成所揭露發明的不同模式。對於所有在此揭露的所有實施例，其方法步驟不需依順序執行。在此揭露的方法包括第一方所採取的某些動作；然而，他們也可以包括任何第三方針對這些動作所做的指示，不論為明示或暗示。例如，如「將食品與微生物群體接種」的動作包括「指示將食品與微生物群體接種」。因此，在此揭露的發明範圍應不被上述所揭露的特別實施例所限制，而是與此相反，本發明含蓋落入所揭露的各種實施例和附件請求項的精神和範圍內之所有修改、等同物和替代物。
條件式用語，例如，「能夠」(can)，「能夠「(could)，「也許」(may)或「可能」(might)等，除非另有特別聲明，否則在其上下文中應被理解為用於一般傳達某些實施例包括，而其它實施例未包括的某些特徵、元件和/或步驟。因此，此類條件式用語一般不旨在暗示特徵、元件和/或步驟對於一個或多 個實施例來說是無論如何被需要的，或者一個或多個實施例中不論有無使用者輸入或提示，一定要包括用來決定些特徵、元件和/或步驟是否在任何特定的實施例中被包含或被執行的必然結果。
連結詞用語如「X、Y和Z中的至少其中之一」，除非另有特別聲明，在其上下文中應被理解為用於一般傳達一個品項、用詞等如可能會是X,Y,或Z的任一個。因此，此類的連結詞用語通常不旨在暗示某些實施例都需要出現至少一個X，至少一個Y，以及至少一個Z。
在此公開的範圍還包括任何及所有重疊的範圍、子範圍(sub-ranges)以及它們的組合。語言如「高達」(up to)、「至少」(at least)、「大於」(greater than)、「小於」(less than)、「之間」(between)等包括所列舉的數字。數字前的用詞，如「約」(about)或「大約」(approximately)包括所列舉的數字。例如，「約10秒」包括「10秒」。
110‧‧‧研磨
120‧‧‧萃取
125‧‧‧加入生物控制微生物
130‧‧‧混合及儲存
140‧‧‧瓶裝
150‧‧‧金屬探測
160‧‧‧高壓處理
165‧‧‧生物控制檢測
170‧‧‧冷藏

Claims (22)

  1. 一種控制致病性微生物在含弱酸食品中生長的方法，包括：提供pH值大於4.5的一含弱酸食品；接種(inoculating)一群酪蛋白乳酸桿菌微生物(Lactobacillus casei)於該含弱食品，以產生一接種食品(inoculated food product)，其中，被接種於該含弱酸食品中之該群酪蛋白乳酸桿菌微生物之濃度介於每克10至107個菌落形成單位(CPU)，高壓處理(HPP)處理該接種果汁以產生一穩定食品，其中，至少有部分該群酪蛋白乳酸桿菌微生物於高壓處理(HPP)後仍存活，其中，該穩定食品於一段時間內，被置於溫失控(temperature abuse)下，包括將該穩定食品之溫度提高至高於40℉，其中，反映該溫失控，該接種微生物降低該穩定食品之pH值至小於4.5，其中，pH之降低抑制致病性微生物之存活及/或代謝活動，進而管制致病性微生物之生長。
  2. 如請求項1之控制致病性微生物在含弱酸食品中生長的方法，其中該酪蛋白乳酸桿菌(Lactobacillus casei)包括由亞種R菌(subspecies rhamnosus)來的酪蛋白乳酸桿菌(Lactobacillus casei)。
  3. 如請求項1之控制致病性微生物在含弱酸食品中生長的方法，其中該酪蛋白乳酸桿菌(Lactobacillus casei)包括由亞種R菌842(subspecies rhamnosus 842)來的酪蛋白乳酸桿菌(Lactobacillus casei)。
  4. 如請求項1之控制致病性微生物在含弱酸食品中生長的方法，其中該酪蛋白乳酸桿菌(Lactobacillus casei)包括所有酪蛋白乳酸桿菌R菌842 NRRL-B-15972(Lactobacilus casei rhamnosus 842 NRRL-B-15972)之識別特色之酪蛋白乳酸桿菌(Lactobacillus casei)。
  5. 如請求項1之控制致病性微生物在含弱酸食品中生長的方法，其中該溫失控包括將該穩定食品之溫度提升至70℉或更高至少6小時及其中該pH下降發生在自溫失控開時之3到5天內。
  6. 如請求項1之控制致病性微生物在含弱酸食品中生長的方法，其中該不當溫失控包括將該穩定食品之溫度提升至50°至55℉及該pH下降發生在自溫失控開時之8到12天間。
  7. 如請求項1之控制致病性微生物在含弱酸食品中生長的方法，如穩定產品不被暴露於高過40℉之溫度下，其中該穩定食品之pH值大致上保持不變。
  8. 如請求項1之控制致病性微生物在含弱酸食品中生長的方法，其中該酪蛋白乳酸桿菌(Lactobacillus casei)可選擇被被囊(encapsulated)。
  9. 如請求項1之控制致病性微生物在含弱酸食品中生長的方法，其中該致病性微生物選自包含肉毒桿菌(C.botulinum)、丁酸梭菌(C.butyricum)、巴氏梭菌(C.baratii)、阿根廷菌屬(C.argentinense)、來自沙門氏桿菌屬(genus Salmonella)之微生物、來自李司特菌菌屬(genus Lysteria)之微生物、來自來自小球菌屬(genus Pediococcus)之微生物，以及/或大腸桿菌(E.Coli)之群體微或它們的組合。
  10. 如請求項1至9中之任一控制致病性微生物在含弱酸食品中生長的方法，其中該弱酸食品包括一種弱酸果汁。
  11. 如請求項10之控制致病性微生物在含弱酸食品中生長的方法，其中該弱酸果汁包括由一個或多個由蘿蔔、芹菜、黃瓜、甜菜、萊母、生薑、蘋果、檸檬、菠菜、小麥草、半結球萵苣生菜(romaine lettuce)、紅三葉草豆芽(clover sprouts)、橘子、覆盆子、綠藻(chlorella)、大麥草、芒果、鳳梨、螺旋藻(spirulina)、食用紅藻(dulse)，和洋芹而來的果汁和/或果肉。
  12. 如請求項1至9中之任一控制致病性微生物在含弱酸食品中生長的方法，其中該含弱酸食品包括一含弱酸果汁，其中該含弱酸果汁為經由熱巴氏消毒(thermally pasteurized)，其中該含弱酸果汁之pH值介於約5.0至約6.5，其中該弱酸果汁包括含一種或多種由胡蘿蔔、芹菜、甜菜、萊姆、生薑、蘋果、檸檬、菠菜、洋芹汁之果汁，其中該高壓處理(HPP)之步驟係使用高於每平方英寸約80,000磅(PSI)的壓力，及其中該高壓處理(HPP)之步驟造成該穩定果汁之溫度小於15至20℉的增加。
  13. 如請求項1至9中之任一控制致病性微生物在含弱酸食品中生長的方法，其中所產生的該穩定的食品進一步防止該穩定食品的腐敗。
  14. 一種控制致病性微生物在含弱酸食品生長的方法，包括：處理水果、蔬菜、或它們的組合，以產生具pH值大於4.5的一含弱酸食物；接種一乳酸產生微生物群體接種於該含弱酸食物中，以產生一接種食品；高壓處理(HPP)處理該接種食品，以產生一穩定食品；其中，至少一部分的該乳酸產生微生物群體接種於高壓處理(HPP)後存活；其中，該穩定的食品受到一溫失控，包括暴露於溫度高於40℉下；其中，反映於該溫失控，存活的該乳酸產生微生物群體降低該穩定食品的pH值至小於4.5； 其中，pH值之降低抑制致病性微生物的活性和/或代謝性，由此控制致病性微生物的生長。
  15. 如請求項14之控制致病性微生物在含低酸弱酸食品生長的方法，其中該含弱酸食物包括果汁。
  16. 如請求項14之控制致病性微生物在含低酸弱酸食品生長的方法，其中該含弱酸食物包括冰砂。
  17. 如請求項14之控制致病性微生物在含低酸弱酸食品生長的方法，其中該含弱酸食物另包括一種或多種的穀物、藻類、藍藻(cyanobacterium)、或其副產物或其組成分。
  18. 如請求項14之控制致病性微生物在含低酸弱酸食品生長的方法，其中該乳酸產生微生物群體包括肉毒桿菌(C.botulinum)、丁酸梭菌(C.butyricum),巴氏梭菌(C.baratii)、阿根廷菌屬(C.argentinense)或其結合。
  19. 一種控制致病性微生物在含弱酸食品生長的方法，包括：提供具有pH大於4.6的一含弱酸食品；接種介於10至107菌落形成單位((CFU)/每公克的一乳酸產生微生物群於該含弱酸食品中，以產生一接種食品，暴露該接種食品於每平方英寸實質上80,000磅(PSI)的以上壓力下，約30到200秒間，伴隨實質上小於15至20℉的溫度間，增加接種食品的溫度，從而產生一穩定食品，其中，反映至該穩定食品的溫度提升至40℉以上，接種於該含弱酸食品的該乳酸產生微生物群降低該穩定食品的pH值，以抑制致病性微生物的活性和/或代謝活性。
  20. 如請求項19之控制致病性微生物在含弱酸食品生長的方法，其中該含弱酸食品包括一弱酸果汁，其中當該弱酸果汁的溫度提升至高於40℉，接種於該含弱酸食品的該乳酸產生微生物群降低該穩定食品的pH值至低於4.6，及其中，若該弱酸果汁的溫度未被提升至42℉以上，接種於於該含弱酸食品的該乳酸產生微生物群不會降低該弱酸果汁的pH值至4.6或更低。
  21. 如請求項19之控制致病性微生物在含弱酸食品生長的方法，其中乳酸產生微生物包括酪蛋白乳酸桿菌(Lactobacillus casei)。
  22. 一種飲料，其係依據請求項1-9之任一控制致病性微生物在含弱酸食品中生長的處理而成。
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