CN105285536A - 一种声动力灭活食品微生物的方法 - Google Patents

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许川山
梁荣能
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Abstract

本发明提供一种声动力灭活食品微生物的方法，包括以下步骤：（1）确定目标微生物；（2）选择一种安全无毒、在超声波作用下能产生活性氧物质的声敏活性单体或组合物作为声敏物质；（3）将所述声敏物质和带有目标微生物的食品放入一起，使声敏物质进入目标微生物；（4）用超声波照射所述目标微生物，使定位于目标微生物体内的声敏物质在超声波作用下发生声化学反应生成活性氧物质；（5）所述活性氧物质破坏目标微生物结构和功能，导致目标微生物死亡;本发明利用超声波作为激发源，可以有效地激活声敏剂，其发生声化学反应产生的活性氧物质能有效杀灭食品表面或内部的微生物，本发明为食品的消毒灭菌提供了一种安全、高效的新手段。

Description

一种声动力灭活食品微生物的方法
技术领域
本发明涉及一种食品灭菌方法，且特别涉及一种声动力灭活食品微生物的方法。
背景技术
传统的食品杀菌方法主要有加热杀菌、化学药剂杀菌和紫外线杀菌等。热处理易破坏食品原有的色、香、味、形，引起营养成分的流失。紫外线辐照能量有限、穿透力弱。化学药剂杀菌存在化学物质残留的不足，有致癌或致畸的风险。这迫切要求人们探寻安全、高效的灭活食源性致病菌的新方法。
光动力灭活作用(photodynamicinactivation,PDI)是一种安全、非产热性的、利用光化学反应杀灭微生物的有效方法。其基本原理是利用一种无毒的光敏剂在无害的光激活下产生具有强氧化性的活性氧物质，这些活性氧物质与靶细胞发生系列的化学反应，最终杀死微生物。众多的研究已证实光动力作用能显著杀灭细菌、真菌、病毒以及寄生虫。然而，光在生物组织中的穿透性是比较差的，这就严重限制了光动力灭活方法的实际应用，因此，这迫切要求人们寻找新的激发源或尝试更为高效的灭菌新方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对目前灭菌方法所存在的上述问题，提供一种利用超声波作为激发源的无创、安全、高效的适用于食品灭菌的新方法，即声动力灭活食品微生物方法。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种声动力灭活食品微生物的方法，包括以下步骤：
(1)、确定目标微生物；
(2)、选择一种安全无毒、在超声波作用下能产生活性氧物质的声敏活性单体或组合物作为声敏物质；
(3)、将所述声敏物质和带有目标微生物的食品放入一起，使声敏物质进入目标微生物；
(4)、用超声波照射所述目标微生物，使定位于目标微生物体内的声敏物质在超声波作用下发生声化学反应生成活性氧物质；
(5)、所述活性氧物质破坏目标微生物结构和功能，导致目标微生物死亡。
作为优选方式，所述的声敏活性单体为姜黄素、核黄素、大黄素、氧化钛(TiO2)、芦荟大黄素、金丝桃素、假金丝桃素、卟啉及其衍生物、酞菁及其衍生物、竹红菌素及其衍生物、藻胆蛋白及其衍生物、叶绿素及其衍生物之中任何一种或任何几种。
作为优选方式，所述的声敏活性组合物为包含有姜黄素、核黄素、大黄素、氧化钛(TiO2)、芦荟大黄素、金丝桃素、假金丝桃素、卟啉及其衍生物、酞菁及其衍生物、竹红菌素及其衍生物、藻胆蛋白及其衍生物、叶绿素及其衍生物之中任何一种或任何几种的混合物或聚合物。
作为优选方式，所述的聚合物为纳米级和微米级的颗粒、乳剂、水剂或喷雾剂。
作为优选方式，所述的活性氧物质为自由基或单态氧。
作为优选方式，所述超声波为聚焦或不聚焦的超声波。
作为优选方式，所述超声波为连续波或脉冲波，其频率为20KHz～3MHz,声强为0.25～25W/cm2，作用时间为5秒～60分钟。优选5-10分钟。
作为优选方式，所述的目标微生物为存在于食品表面或内部的微生物。
作为优选方式，所述的微生物为细菌、病毒、真菌和寄生虫及其形成的生物膜。
作为优选方式，所述细菌为金黄色葡萄球菌。
与现有技术比较，本发明利用超声波作为一种机械波，对生物组织有较强的穿透力，且超声波亦可激活声敏物质发生声化学效应产生活性氧物质，在此基础上，利用超声波作为激发源，可以有效地激活声敏剂，其发生声化学反应产生的活性氧物质能有效杀灭食品表面或内部的微生物，本发明为食品的消毒灭菌提供了一种安全、高效的新手段。
附图说明
图1为本发明实施例1的声动力灭活食品微生物方法的流程图；
图2为超声波激活声敏剂发生声化学反应生成活性氧物质的示意图；
图3为声动力灭活金黄色葡萄球菌效果图；
图3中：A为空白对照组，此组中的金黄色葡萄球菌既没有用声敏物质姜黄素处理，也没有用超声波处理；B为单纯声敏物质处理组，该组金黄色葡萄球菌仅用声敏物质姜黄素处理，但没有用超声波照射处理；C为单纯超声波处理组，该组金黄色葡萄球菌仅用超声波照射处理，但没有用声敏物质姜黄素处理；D为声动力处理组，该组金黄色葡萄球菌既被姜黄素处理，又被超声波照射处理。
图4为声动力灭活食品中微生物方法的流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
实施例1
请参阅图1。首先，于步骤S11，培养目标微生物：选择污染食品的常见菌-金黄色葡萄球菌，用Luria-Bertani培养液常规培养于37℃培养箱中；接着，于步骤S12取对数生长期的目标微生物106个细胞，加入声敏物质S(如姜黄素)于37℃培养箱中孵育1小时；然后，于步骤S13,应用超声波照射目标微生物。在超声照射作用下(超声波参数：连续波，频率为1MHz,声强为1.56W/cm2，作用时间为5秒)，声敏物质S姜黄素发生声化学反应生成活性氧物质(如图2所示)，导致目标微生物被灭活(如图3中D所示)。
图3为对处理各样本进行5次10倍稀释后采用平板计数法评价灭菌效果，a:对照组，b:单纯药物处理组，c:单纯超声处理组，d:声动力处理组。图3示单纯药物和单纯超声处理对目标微生物的灭活作用与对照组没有明显差异，但声动力处理对目标微生物灭活作用十分明显，菌数计数结果显示声动力作用后目标微生物减少了5个数量级。
实施例2
本实施例为声动力作用对目标微生物污染食品的灭活方法，具体是按照图4所示的步骤进行的。
(1)、首先，于步骤S41，确定目标微生物为蜡样芽孢杆菌；选择目标微生物接种于食品的表面，然后在培养液中常规培养；
(2)、于步骤S42，选择声敏物质为姜黄素，该声敏物质是一种安全无毒、在超声波作用下能产生活性氧物质的声敏活性单体；所述的活性氧物质为自由基或单态氧。
(3)、于步骤S43，将声敏物质姜黄素加入目标微生物污染的食品中，使声敏物质姜黄素进入目标微生物；
(4)、于步骤S44，用超声波照射目标微生物，使定位于目标微生物体内的声敏物质在超声波作用下发生声化学反应生成活性氧物质；所述超声波为聚焦的超声波。所述超声波为连续波，其频率为20KHz,声强为0.25W/cm2，作用时间为5秒。
(5)、于步骤S45，活性氧物质破坏目标微生物结构和功能，导致目标微生物死亡。
实施例3
本实施例为声动力作用对目标微生物污染食品的灭活方法，具体是按照图4所示的步骤进行的。
(1)、首先，于步骤S41，确定目标微生物为乙型肝炎病毒；选择目标微生物接种于食品的内部，然后在培养液中常规培养；
(2)、于步骤S42，选择声敏物质为核黄素、大黄素的混合物(摩尔比1:1)，该声敏物质是一种安全无毒、在超声波作用下能产生活性氧物质的声敏活性组合物；所述的活性氧物质为自由基或单态氧。
(3)、于步骤S43，将声敏物质加入目标微生物污染的食品中，使声敏物质进入目标微生物；
(4)、于步骤S44，用超声波照射目标微生物，使定位于目标微生物体内的声敏物质在超声波作用下发生声化学反应生成活性氧物质；所述超声波为聚焦的超声波。所述超声波为脉冲波，其频率为3MHz,声强为25W/cm2，作用时间为60分钟。
(5)、于步骤S45，活性氧物质破坏目标微生物结构和功能，导致目标微生物死亡。
实施例4
本实施例为声动力作用对目标微生物污染食品的灭活方法，具体是按照图4所示的步骤进行的。
(1)、首先，于步骤S41，确定目标微生物为乙型肝炎病毒；选择目标微生物接种于食品的表面，然后在培养液中常规培养；
(2)、于步骤S42，选择声敏物质为氧化钛(TiO2)，该声敏物质是一种安全无毒、在超声波作用下能产生活性氧物质的声敏活性单体；所述的活性氧物质为自由基或单态氧。
(3)、于步骤S43，将声敏物质加入目标微生物污染的食品中，使声敏物质进入目标微生物；
(4)、于步骤S44，用超声波照射目标微生物，使定位于目标微生物体内的声敏物质在超声波作用下发生声化学反应生成活性氧物质；所述超声波为不聚焦的超声波。所述超声波为连续波，其频率为1MHz,声强为5W/cm2，作用时间为1分钟。
(5)、于步骤S45，活性氧物质破坏目标微生物结构和功能，导致目标微生物死亡。
实施例5
本实施例为声动力作用对目标微生物污染食品的灭活方法，具体是按照图4所示的步骤进行的。
(1)、首先，于步骤S41，确定目标微生物为镰刀霉菌；选择目标微生物接种于食品的内部，然后在培养液中常规培养；
(2)、于步骤S42，选择声敏物质为芦荟大黄素、金丝桃素、假金丝桃素的混合物(摩尔比为1：1：1)，该声敏物质是一种安全无毒、在超声波作用下能产生活性氧物质的声敏活性组合物；
(3)、于步骤S43，将声敏物质加入目标微生物污染的食品中，使声敏物质进入目标微生物；
(4)、于步骤S44，用超声波照射目标微生物，使定位于目标微生物体内的声敏物质在超声波作用下发生声化学反应生成活性氧物质；所述超声波为聚焦的超声波。所述超声波为连续波，其频率为80KHz,声强为20W/cm2，作用时间为45分钟。
(5)、于步骤S45，活性氧物质破坏目标微生物结构和功能，导致目标微生物死亡。
实施例6
本实施例为声动力作用对目标微生物污染食品的灭活方法，具体是按照图4所示的步骤进行的。
(1)、首先，于步骤S41，确定目标微生物为蜡样芽孢杆菌；选择目标微生物接种于食品的表面，然后在培养液中常规培养；
(2)、于步骤S42，选择声敏物质为卟啉及其衍生物原卟啉IX的混合物(摩尔比为1:1)，该声敏物质是一种安全无毒、在超声波作用下能产生活性氧物质的声敏活性组合物；
(3)、于步骤S43，将声敏物质加入目标微生物污染的食品中，使声敏物质进入目标微生物；
(4)、于步骤S44，用超声波照射目标微生物，使定位于目标微生物体内的声敏物质在超声波作用下发生声化学反应生成活性氧物质；所述超声波为聚焦的超声波。所述超声波为连续波，其频率为2MHz,声强为10W/cm2，作用时间为55秒。
(5)、于步骤S45，活性氧物质破坏目标微生物结构和功能，导致目标微生物死亡。
实施例7
本实施例为声动力作用对目标微生物污染食品的灭活方法，具体是按照图4所示的步骤进行的。
(1)、首先，于步骤S41，确定目标微生物为隐孢子虫；选择目标微生物接种于食品的内部，然后在培养液中常规培养；
(2)、于步骤S42，选择声敏物质为姜黄素脂质聚合物，该声敏物质是一种安全无毒、在超声波作用下能产生活性氧物质的声敏活性组合物；所述的聚合物为纳米级的颗粒。
(3)、于步骤S43，将声敏物质加入目标微生物污染的食品中，使声敏物质进入目标微生物；
(4)、于步骤S44，用超声波照射目标微生物，使定位于目标微生物体内的声敏物质在超声波作用下发生声化学反应生成活性氧物质；所述超声波为聚焦的超声波。所述超声波为连续波，其频率为25KHz,声强为2W/cm2，作用时间为50分钟。
(5)、于步骤S45，活性氧物质破坏目标微生物结构和功能，导致目标微生物死亡。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种声动力灭活食品微生物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、确定目标微生物；
(2)、选择一种安全无毒、在超声波作用下能产生活性氧物质的声敏活性单体或组合物作为声敏物质；
(3)、将所述声敏物质和带有目标微生物的食品放入一起，使声敏物质进入目标微生物；
(4)、用超声波照射所述目标微生物，使定位于目标微生物体内的声敏物质在超声波作用下发生声化学反应生成活性氧物质；
(5)、所述活性氧物质破坏目标微生物结构和功能，导致目标微生物死亡。
2.根据权利要求1所述的声动力灭活食品微生物的方法，其特征在于：所述的声敏活性单体为姜黄素、核黄素、大黄素、氧化钛(TiO2)、芦荟大黄素、金丝桃素、假金丝桃素、卟啉及其衍生物、酞菁及其衍生物、竹红菌素及其衍生物、藻胆蛋白及其衍生物、叶绿素及其衍生物之中任何一种或任何几种。
3.根据权利要求1所述的声动力灭活食品微生物的方法，其特征在于：所述的声敏活性组合物为包含有姜黄素、核黄素、大黄素、氧化钛(TiO2)、芦荟大黄素、金丝桃素、假金丝桃素、卟啉及其衍生物、酞菁及其衍生物、竹红菌素及其衍生物、藻胆蛋白及其衍生物、叶绿素及其衍生物之中任何一种或任何几种的混合物或聚合物。
4.根据权利要求3所述的声动力灭活食品微生物的方法，其特征在于：所述的聚合物为纳米级和微米级的颗粒、乳剂、水剂或喷雾剂。
5.根据权利要求1所述的声动力灭活食品微生物的方法，其特征在于：所述的活性氧物质为自由基或单态氧。
6.根据权利要求1所述的声动力灭活食品微生物的方法，其特征在于：所述超声波为聚焦或不聚焦的超声波。
7.根据权利要求6所述的声动力灭活食品微生物的方法，其特征在于：所述超声波为连续波或脉冲波，其频率为20KHz～3MHz,声强为0.25～25W/cm2，作用时间为5秒～60分钟。
8.根据权利要求1所述的声动力灭活食品微生物的方法，其特征在于：所述的目标微生物为存在于食品表面或内部的微生物。
9.根据权利要求1至8任意一项所述的声动力灭活食品微生物的方法，其特征在于：所述的微生物为细菌、病毒、真菌和寄生虫及其形成的生物膜。
10.根据权利要求9所述的声动力灭活食品微生物的方法，其特征在于：所述细菌为金黄色葡萄球菌。
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