DE2338032A1

DE2338032A1 - Verfahren zur sterilisierung von nahrungsmitteln und getraenken, welche sporentragende mikroorganismen enthalten

Info

Publication number: DE2338032A1
Application number: DE19732338032
Authority: DE
Inventors: Yuji Nagano; Iwao Sato
Original assignee: Kyowa Hakko Kogyo Co Ltd
Current assignee: KH Neochem Co Ltd
Priority date: 1972-07-27
Filing date: 1973-07-26
Publication date: 1974-03-07
Also published as: DE2338032C3; FR2194378A1; JPS5516634B2; JPS4931838A; GB1438560A; FR2194378B1; DE2338032B2; CA996808A; US3852476A

Description

Andrejewski, Honke & Gesthuysen Patentanwälte Anwaltsakte: 42 l65/Pm-th Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski Diplom-Ingenieur Dr.-lng. Manfred Honke Diplom-Ingenieur Hans Dieter Gesthuysen

4300 Essen, den 23.JuIi 1973 Theaterplatz 3

Patentanmeldung

KYOWA HAKKO -KOGYO KABUSHIKI KAISHA
No. 6-1, 1-chome, Ohte-machi,
Chyoda-ku, Tokyo-to, Japan

Verfahren zur Sterilisierung von Nahrungsmitteln und Getränken, welche sporentragende Mikroorganismen enthalten.

Um Nahrungsmittel und Getränke über eine lange Zeitspanne hinweg lagern zu können, werden sie im allgemeinen durch Erhitzung sterilisiert. So werden beispielsweise in Behälter abgefüllte Nahrungsmittel und Getränke auf eine Temperatur von etwa 120⁰C erhitzt, um Fäulnis erregende Mikroorganismen völlig abzutöten. Derart sterilisierte Nahrungsmittel und Getränke können dann allerdings sehr lange gelagert werden, doch können unter der Erhitzung auf derart hohe Temperaturen der Geschmack und die Qualität des Nahrungsmittels oder Getränkes leiden.

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Andererseits werden zur Sterilisierung von in Beuteln oder dgl. abgefüllten Nahrungsmittel und Getränken bereits relativ niedrige Temperaturen von etwa 70 bis 9O⁰C verwendet. Bei einer derartigen Tieftemperatur-Sterilisierung lassen sich zwar Nahrungsmittel und Getränke über eine gewisse Zeit hinweg frisch halten, doch ist infolge der nicht völligen Abtötung der Fäulnis erregenden Mikroorganismen eine Langzeitlagerung der Nahrungsmittel nicht möglich. Bei den nach einer Erwärmung auf eine relativ niedrige Temperatur noch lebenden Fäulnis erregenden Mikroorganismen handelt es sich um sporentragende Mikroorganismen.

Bekannt ist bereits, daß die Hitzebeständigkeit von sporentragenden Mikroorganismen vor der Keimung höher ist als nach der Keimung. Um die Mikroorganismen vor der Keimung völlig entkeimen oder sterilisieren zu können, müssen sie daher auf eine hohe Temperatur erhitzt werden. Darunter leiden aber der Geschmack und die Qualität der auf diese V/eise behandelten Nahrungsmittel und Getränke.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Sterilisierung von Nahrungsmitteln und Getränken, welche sporentragende Mikroorganismen enthalten, anzugeben, mittels welchem die den bisherigen Sterilisierungsverfahren anhaftenden vorgenannten Nachteile behoben werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Sterilisierung von Nahrungsmitteln und Getränken, welche sporentragende Organismen enthalten, durch Anwendung relativ niedriger Sterilisierungstemperaturen im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß

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dem Behandlungsgut vor der Sterilisierung bei relativ niedriger Temperatur die Keimung der sporentragenden Mikroorganismen beschleunigende Enzyme und/oder die Hitzebeständigkeit der Sporen während einer Behandlungsperiode herabsetzende Enzyme zugesetzt werden.

Auf diese Weise laßt sich das Behändlungsgut bei relativ niedrigen Temperaturen, d.h . bei Temperaturen unter 100⁰C, vorzugsweise bei 75 bis 95°C, ohne Beeinträchtigung der Qualität, des Geschmacks und der Frische derart sterilisieren, daß es sehr lange lagerfähig bleibt. Die Sterilisierungszeit beträgt JO bis 60 min, vorzugsweise 10 bis 20 min.

Als Enzym, welches die Keimung der sporentragenden Mikroorganismen beschleunigt, kann Zellulase verwendet werden. Dabei wird zweckmäßigerweise die Zellulase in Form eines Enzympräparates verwendet, welches außerdem eine geringe Menge an Glukanase, Xylanase, Pektinase, Dextranase, Amyläse, Protease und Substanzen enthält, welche für den praktischen Gebrauch mazerierende Wirkung haben.

Es wurde festgestellt, daß, wenn ein sporentragender Mikroorganismus mit Zellulase in Berührung kommt, seine Sporen sehr schnell keimen und er infolgedessen seine Hitzebeständigkeit verliert. Diese Erscheinung ist die Folge der Keimung der Sporen infolge der enzymatischen Wirkung der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zugesetzten Enzyme.

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Als Enzym, welches die Sporenwände der sporentragenden Mikroorganismen teilweise beschädigt, kann beispielsweise Lysozym verwendet werden, welches beispielsweise in Eiweiß vorhanden ist. Wenn sporentragende Mikroorganismen vor der Keimung mit Lysozym in Berührung kommen, wird ihre Hitzebeständigkeit bedeutend herabgesetzt, sodaß die anschließende Sterilisierung bei einer niedrigeren Temperatur unschwer durchgeführt werden kann. Diese Herabsetzung der Hitzebeständigkeit wird durch die teilweise Beschädigung der Sporenwände infolge der enzymatischen Wirkung verursacht, wobei die Sporen jedoch noch nicht abgetötet werden. Diese Hitzebeständigkeit kann beispielsweise mit dem sogenannten D-Wert angegeben werden, welcher der Zeit entspricht die erforderlich ist, um den Organismus zu 90$ ^zu zerstören, wie dies in "Modern Food Microbiology" von J.M. Jay, Seite 158-159 erläutert ist.

Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgenutzte Beschleunigung der Keimung der sporentragenden Organismen oder die Beschädigung der Sporenwände der Mikroorganismen, wodurch deren Hitzebeständigkeit herabgesetzt wird, erfolgt selbst dann, wenn die Enzymbehandlung in Wasser oder einer Pufferlösung ohne Nährmittel erfolgt. Die enzymatische Reaktion schreitet bei Nahrungsmitteln oder Getränken, welche Nährmittel enthalten, sehr schnell voran.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Enzymbehandlung des Behandlungsgutes gewöhnlich bei einer Temperatur zwischen 35 und 55°C bei einem pH-Wert zwischen 3,5 und 8,0. Vorzugsweise wird eine Enzymmenge von 0,05 bis 10$, vorzugsweise

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zwischen 0,1 und 0,5$j bezogen auf das Gewicht der Nahrungsmittel zugesetzt. Die Behandlungsdauer beträgt gewöhnlich 30-120 min, vorzugsweise βθ-90 min. Allerdings hängen die genauen Bedingungen für die enzymatische Behandlung wie der pH-Wert, die Temperatur, die Konzentration an Enzymen usw. von der Art der zu behandelnden Nahrungsmittel oder Getränken ab sowie von den Fäulnis erregenden Mikroorganismen und dem verwendeten Enzym. Die jeweils für das betreffende Behandlungsgut geeigneten- Behandlungsbedingungen müssen daher entsprechend ausgewählt werden.

Nachstehende Beispiele 1 und 2 zeigen die Sterilisierungswirkung der Enzyme auf einige typische sporentragende Mikroorganismen. Alle darin genannten ATCC-Zahlen beziehen sich auf Mikroorganismen, welche in der "American Type Culture Collection" niedergelegt und im Handel frei erhältlich sind.

Beispiel 1;

Sporen von Bacillus subtilis ATCC 6633 wurden in einer Phosphat-Pufferlösung suspendiert, welche dann filtriert wurde, um eine Sporensuspension herzustellen, welche 10 Sporen/ml enthielt. 10 ml einer 0,5^-igen Lösung von Driselase (Handelsbezeichnung für eine mikrobiologische Enzymmischung, bestehend aus Zellulase, Glukanase, Xylanase, Pektinase, Dextranase, Amylase, Protease und Substanzen mit mazerisierender Wirkung, hergestellt von der Kyowa Hakko Kogyo Kabushiki Kaisha, Japan) wurden 20 ml der Sporensuspension zugesetzt. Anschließend wurde bei ⁷ C 60 min lang die enzymatische Reaktion durchgeführt.

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Die Keiraungsrate der Sporen in der ReaKtionsmischung wurde periodisch durch mikroskopische Beobachtung unter Verwendung der Methylenblau-Farbmethode festgestellt» Die erzielten Resultate sind in nachstehender Tabelle A niedergelegt, aus welcher ersichtlich ist, daß nach 60 min etwa 99$ aller Sporen gekeimt haben. Jede periodisch bestimmte Reaktionsmiscnung wurde IC min lang auf 95^- erhitzt und dann die Anzahl der in der Reaktionsmischung noch lebenden Zellen gezählt. Wie nachstehende Tabelle A zeigt, nehmen die lebenden Zellen nach der Erhitzung umso stärker ab, je stärker die Zunahme der Keimungsrate ist. Nach einer Enzymbehandlung von 6θ min wurde die Sterilisierung bei 95⁰C über eine Zeit von ID min hindurch durchgeführt.

	Tabelle A	Anzahl der lebenden Zellen nach Erhitzung (Zellen/ml)
Dauer der Enzymb ehandlung (min)	Keimungsrate *{%)*	5,4 x 10³
0	0	3,2 χ 10³
10	18	2,8 χ 10²
30	68	0
60	99	0
90	99

Bei den Sporen von Bacillus subtills, weiche hitzebeständig sind, ist es normalerweise erforderlich, die Sporen zwecks Sterilisierung 20 min lang auf 120⁰C zu erhitzen. Da jedoch

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bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Sporen, wenn sie mit Driselase behandelt werden, keimen und infolgedessen ihre Hitzebeständigkeit verlieren, läßt sich nunmehr die Sterilisierung innerhalb von 10 min bei 95°C durchführen. Derartige Steriiisierungsbedingungen, d.h. eine Sterilisierung bei 95°C, helfen mit, die Qualität und Frische der sterilisierten Nahrungsmittel oder Getränke zu bewahren.

Beispiel 2:

Sporen von Clostridium thermosaccharolytioum werden in einem normalen Medium mit einem pH-Wert von 7*0 suspendiert, welches 2,'j g Hefeextrakt, 5*0 g Polypepton und 1,0 g Glukose pro Liter des Mediums enthielt. Diesem Medium wurde Eiweiß-Lys©zym in einer Konzentration bis zu 0,05 Gew.-% zugesetzt. Anschließend wurde die Mischung bei 37°C 60 min lang zur Reaktion gebracht und dann 10 min lang auf 9O⁰C erhitzt. In der erhitzten Reaktionsmischung wurden anschließend keinerlei lebende Zellen mehr beobachtet. Nach Abschluß der enzymatischen Behandlung wurde keinerlei Keimung oder Abtötung von Sporen beobachtet. Es stellt sich heraus, daß die Sporen von Clostridium thermosaccharolyticum teilweise durch die Lysοzym-Behändlung beschädigt wurden, sodaß ihre Hitzebeständigkeit vermindert wurde, sodaß anschliessend die Sterilisierung bei 95°C durchgeführt werden konnte.

Die Erfindung soll nachstehend anhand weiterer Durchführungsbeispiele ohne jederlei einschränkenden Charakter erläutert werden.

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233Θ032

Beispiel ~$:

Einer Fleisch- und Gemüsesuppe wurden 0,3 Gew.-^ Driselase zugesetzt, und das Ganze dann einwandfrei gemischt. Jeweils 100 g dieser Mischung wurden dann in. Schläuche aus einer metallisierten Kunststoffolie eingefüllt und die Schläuche alsdann in vacuo versiegelt. Nach einer Lagerzeit von 30 min bei einer Temperatur von 30⁰C wurden diese Proben dann 20 min lang in einem Autoklaven auf 120°C bezw. 90°C bezw. 70⁰C erhitzt.

Nachstehende Tabelle B zeigt die Anzahl der Zellen, welche in den einzelnen Proben nach der enzymatischen und der Wärmebehandlung noch am Leben waren.

	Tabelle B	Anzahl der lebenden Zellen	Nach Zusatz von Driselase (Zellen/mil)
		Ohne Enzym- zusatz (Zellen/mil)	0 0 3,3 χ 1O⁴
Probe	Sterilisierungs- Temperatur (nach der enzymat.Beh.) (°c)	0 1,4 χ 10² 1,2 χ 10⁶
A B C	120 90 70

Wie obige Tabelle zeigt, wurde die Suppe bei 120⁰C mit und ohne Enzymzusatz sterilisiert. Ohne Enzymbehandlung der Suppe waren

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INSPECTED

nach einer Erhitzung auf eine Temperatur unter 90 C noch lebende Zellen in der Suppe vorhanden und diese Suppe schimmelte nach 2 oder 3 Tagen, wenn sie bei Raumtemperatur gelagert wurde.

Nach einer Behandlung der Suppe mit Driselase entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren (Probe B) und anschließender Sterilisierung durch Erhitzung auf 90⁰C ergab sich keine Schimmelbildung oder Gärung, und zwar nicht einmal nach einer Lagerung von über 6 Monaten. Außerdem war der Geschmack der Suppe der Probe B, welche auf 90⁰C erhitzt wurde, besser als der Geschmack der Probe A, welche auf 120°C erhitzt worden war.

Beispiel 4;

Aus b kg Schweinefleisch, 4 kg Rindfleisch und 1 kg Hammelfleisch wurden in der üblichen Weise Würste hergestellt, indem das Fleisch gekocht, geschnitten, geknetet, in Därme eingefüllt und Λθ min lang bei 80°C gerläuchert, dann in Wasser 20 min lang gekocht und abgekühlt wurde.

Beim Kneten wurde dem zerkleinerten Fleisch eine wässrige Lösung zugesetzt, welche Driselase enthielt, und zwar in den in nachstehender Tabelle C angegebenen Mengen.

Die fertigen Würste wurden dann in einem Behälter aufgehängt, dessen Temperatur auf j50 C bei einer relativen Feuchtigkeit von 90$ eingestellt wurde, wobei das Ausmaß der Fäulnis dieser Würste nach Ablauf der in nachstehender Tabelle angegebenen Lagerzeit festgestellt wurde.

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23380^2

- ίο -

Tabelle C

Menge des Festgestellter Enzym-Zusatzes Schaden
(Gew.# bezogen
auf Fleisch)

Lagerzeit (Tage) 1 2 3 ' 4 5

Schleimig
Fauliger Geruch

0,5

Schleimig
Fauliger Geruch

10

Schleimig
Fauliger Geruch

- Ohne

+ Vorhanden.

Wie vorstehende Tabelle zeigt, lassen sich durch Zusatz von Zellulase Würste herstellen, welche im Vergleich zu Würsten ohne Zellulasezusatz sehr lange ohne jeglichen Schaden gelagert werden können.

Wie vorstehende Beispiele zeigen, lassen sich mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens Nahrungsmittel und Getränke, welche sporentragende Mikroorganismen enthalten, selbst bei einer niedrigeren Temperatur als dies bisher üblich war vollständig sterilisieren, indem die Sporen zur Keimung gebracht werden und/oder teilweise beschädigt werden, um ihre Hitzebeständigkeit herabzusetzen und dadurch eine effektive Sterilisierung bei niedrigen Temperaturen zu ermöglichen.

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Ansprüche:

ORIGINAL INSPECTED

Claims

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Patentansprüche:

Verfahren zur Sterilisierung von Nahrungsmitteln und Getränken, Vielehe sporentragende Mikroorganismen enthalten, durch Anwendung relativ niedriger Sterilisierungstemperaturen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Behandlungsgut vor der Sterilisierung bei relativ niedriger Temperatur die Keimung der sporentragenden Mikroorganismen beschleunigende Enzyme und/oder die Hitzebeständigkeit der Sporen während einer Behandlungsperiode durch teilweise Beschädigung der Sporenwände herabsetzende Enzyme zugesetzt werden.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch geKennzeichnet·, daß als Enzym zur Beschleunigung der Keimung der sporentragenden Mikroorganismen Zellulase verwendet wird.
3) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Enzympräparat verwendet wird, welches außer Zeliulase geringere Mengen an Glukanase, Xylanase, Pektinase, Dextranase, Amyläse und Protease enthält.
4) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enzymbehandlung bei 35-55°C unter Einhaltung eines pH-Wertes von 3*5 bis δ,Ο 30 bis 120 min lang durchgeführt wird.
5) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Enzym zur teilweisen Beschädigung der Sporenwände ohne Abtötung der Sporen zur Herabsetzung ihrer Hitzebeständigkeit Lysozym verwendet wird.

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-■ 12 -
6) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sterilisierung bei unter 100°C durchgeführt wird.
7) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sterilisierung bei < lang durchgeführt wird.

die Sterilisierung bei einer Temperatur von 75-95°C 10-60 min

Patentanwalt.

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