DK150782B - Fremgangsmaade til forbedring af holdbarheden af maelk eller andre flydende maelkeprodukter samt apparat til udoevelse af fremgangsmaaden - Google Patents

Description

150782

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til forbedring af holdbarheden af mælk eller andre flydende mælkeprodukter, der kan virke som substrater for mikroorganismer, ved behandling med hydrogenperoxid.

Fremgangsmåder til behandling af navnlig mælk ved tilsætning af hydrogenperoxid for at forøge holdbarheden er foreslået adskillige gange, og efter visse kilder så tidligt som i 1881. Blandt de kemiske forbindelser, der kan sættes til fødevarer for at hæmme væksten af eller ødelægge mikroorganismer, er hydrogenperoxid den eneste, der er accepteret af eksperthold, der er organiseret af International Dairy Federation og FAO.

2 150782

Den eksakte natur af hydrogenperoxidets antibakterielle virkning er ikke kendt, men i de senere år har det vist sig (Oram, J.D. og Reiter B: The Inhibition of Streptococci by Lactoperoxidase, Thiocyanate and Hydrogen Peroxide, Biochem. J. 100 (1966) 373-381), at ud over en direkte toxisk virkning ved koncentrationer på over ca. 20 ppm kan hydrogenperoxid i lave koncentrationer også deltage i et antibakterielt system, der forekommer naturligt i mælk, og således virke på indirekte måde.

Fremgangsmåder, der involverer tilsætning af hydrogenperoxid, er imidlertid aldrig blevet en succes, og hovedårsagen er sandsynligvis den korte varighed af additivets virkning. Da hydrogenperoxid hurtigt nedbrydes f.eks. i mælk, falder koncentrationen af hydrogen-peroxidet hurtigt under det baktericide aktivitetsniveau. Yed de kendte hydrogenperoxidbehandlinger har det således været nødvendigt enten at anvende så høje begyndelseskoncentrationer, at koncentrationen har holdt sig over det kritiske niveau i tilstrækkelig lang tid, eller at anvende lavere begyndelseskoncentrationer, men gentage behandlingen med intervaller på få timer.

Ingen af disse to fremgangsmåder er imidlertid helt tilfredsstillende, eftersom hydrogenperoxidkoncentrationen i det første tilfælde, og i en vis udstrækning også i det andet tilfælde, på visse tidspunkter vil være så høj, at visse stoffer, f.eks. mælk, vil blive påvirket, somme tider ledsaget af et fald i næringsværdien. En tilsvarende skadelig virkning af den for høje hydrogenperoxidkoncentration vil sandsynligvis udøves på de stoffer i f.eks. mælk, der danner et naturligt forekommende antibakterielt system. Den anden fremgangsmåde forudsætter yderligere et doseringssystem, der er vanskeligt at etablere i praksis.

De ovenfor nævnte ulemper, der er knyttet til disse kendte fremgangsmåder til anvendelse af hydrogenperoxid for at forbedre holdbarheden af mælk og andre flydende mælkeprodukter, der kan virke som substrater for mikroorganismer, elimineres ved anvendelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, der er ejendommelig ved det i krav l’s kendetegnende del anførte. Det har således vist sig ved eksperimenter på mælk og mælkeprodukter, at man ved fremgangsmåden kan tilvejebringe sådanne betingelser, at hydrogenperoxidkoncentra-tionen efter en begyndende stigning fra nul forbliver på et i det 3 150782 væsentlige konstant niveau umiddelbart over det laveste niveau, der kræves for at inhibere bakterievækst ved den direkte eller indirekte virkning af hydrogenperoxid, idet dette niveau samtidig er så lavt, at det kun forårsager minimale og sandsynligvis helt negligerbare kemiske virkninger på det behandlede mælkeprodukt.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved at hydrogen-peroxidet dannes i det behandlede mælkeprodukt ad enzymatisk vej som anført i krav l’s kendetegnende del. Denne enzymatiske dannelse af hydrogenperoxid kan fremkaldes af en række enzymsystemer, kendt som oxidoreductaser / efter følgende princip: enzym

Substrat-*·

Opfindelsen illustreres i det følgende under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 og 2 er diagrammer, der viser udviklingen af bakteriefloraen i mælk i løbet af nogle dage ved og uden tilsætning af et enzymsystem ifølge opfindelsen, og fig. 3 skematisk viser et eksempel på et anlæg til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

I en udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen dannes hydrogenperoxidet ved at der til mælkeproduktet sættes et enzym og en forbindelse, der er i stand til at afgive hydrogenperoxid under indvirkning af enzymet·, idet mængderne af enzym og hydrogen-peroxidafgivende forbindelse afpasses således, at man får dannet den krævede koncentration af hydrogenperoxid, hvilket kan fastlægges ved forsøg. Et sådant system kan f.eks. omfatte glucose og glucoseoxidase, der i nærværelse af glucose frigiver hydrogenperoxid.

På fig. 1 viser ordinaten værdier for logaritmen af antallet af bakterier, der er tilstede i hver millimeter, og abscissen viser tiden i dage. Diagrammet viser udviklingen af bakteriefloraen i mælk, der var afkølet til en temperatur på 4°C og var blandet med 0,5 vægt-% glucose og 2 U glucoseoxidase pr. ml. Til sammenligning viser diagrammet også udviklingen i mælk, der var afkølet til 4°C, men som ikke var inkuberet med enzymsystemet.

4 150782

Det ses af diagrammet, at bakterietallet i løbet af den første dag falder til ca. 1/100 og holder sig på dette niveau i de 10 følgende dage i mælk, der er inkuberet med enzymsystemet, mens bakterietallet i ubehandlet mælk holder sig uforandret i løbet af den første dag og derpå udviser en stærk forøgelse i løbet af hver af de følgende dage.

Fig. 2 viser på tilsvarende måde udviklingen i to mælkeprøver, der også var holdt ved 4°C, men som var inkuberet med 1 U glucoseoxi-dase pr. ml sammen med henholdsvis 0,1 og 0,3 vægt-% glucose.

Som det ses af diagrammet, var faldet i bakterietallet mindre drastisk i løbet af den første dag end ved forsøget vist på fig. 1 og tallet holdt sig derpå konstant på et noget højere niveau end i det foregående forsøg, men kun i 6 dage for den prøve, der indeholdt 0,1 vægt-% glucose. Der opnås et bedre resultat med 0,3 vægt-% glucose.

Forsøgene viser, at mælk. uden vanskelighed kan beskyttes mod bakterievækst i adskillige dage ved fremgangsmåden i.følge opfindelsen. Dette gør det f.eks. muligt at lagre mælken på gården i en betragtelig tid, og derved reducere antallet af transporter til mejeriet og de deraf afledte omkostninger.

De mest hensigtsmæssige koncentrationer kan fastlægges ved forsøg, men de følgende koncentrationer anbefales, afhængigt af den tid, hvor den afkølede mælk skal beskyttes mod bakterievækst: 0,1 - 2 U glucoseoxidase pr. ml mælk 0,1 - 0,5 vægt-% glucose.

Et andet enzymsystem, der kan anvendes ved denne udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen, omfatter 20 U L-aminosyreoxidase pr. ml 0,5 vægt-% glycin.

Ved forsøgene beskrevet ovenfor afkøledes mælken til en temperatur på 4°C. Naturligvis er fremgangsmåden mere effektiv, når mælken holdes afkølet. Som vist på diagrammerne var bakterietallet 5 150782 ca. 100 gange lavere end i den originale mælk selv efter 10 dage. Fremgangsmåden kan imidlertid gennemføres ved en hvilken som helst temperatur, der anses for passende af økonomiske eller andre grunde. I sådanne tilfælde må den hensigtsmæssige koncentration og sammensætning af enzymsystemet fastlægges empirisk i forhold til den ønskede temperatur. Som eksempel kan nævnes, at mælk tilsat 2 U glucoseoxidase pr. ml og 0,5 vægt-% glucose kan holde sig i 2 dage ved 22 °c uden bakterievækst.

I den udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen, der illustreredes ved de ovennævnte forsøg, blandedes mælk med et enzym og en forbindelse, der afgiver hydrogenperoxid under indvirkning af enzymet. Især når det drejer sig om mælk, kan man med fordel anvende en anden udførelsesform, der består i tilsætning af et enzym, der er i stand til at afgive hydrogenperoxid i nærværelse af en forbindelse, der er tilstede i mælk. En forbindelse, der opfylder dette krav, er lactose, der afgiver hydrogenperoxid under indflydelse af enzymet galactoseoxidase. Den foreslåede koncentration er 0,1 - 2 U galactoseoxidase pr. ml mælk

Endnu bedre resultater kan opnås ved tilsætning af de to enzymer β-galactosidase og glucoseoxidase, hvor β-galactosidasen forårsager en spaltning af lactosen i mælken under dannelse af glucose, der derpå oxideres under indvirkning af glucoseoxidasen under afgivelse af hydrogenperoxid. De foreslåede koncentrationer er: 1 - 10 U β-galactosidase pr. ml mælk 0,1 - 2 U glucoseoxidase pr. ml mælk.

Denne udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen medfører naturligvis et forbrug af en del af lactosen i mælken, men da den totale mængde lactose er så meget som 5%, vil der i løbet af de få dages lagring kun dekomponeres en ringe mængde ved tilsætning af f.eks. galactoseoxidase.

En tredje udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen er baseret på udnyttelsen af et enzym, der normalt er til. stede i mælk, til dannelsen af hydrogenperoxid. Et sådant enzym er xanthin- 6 150782 oxidase, der -frigiver hydrogenperoxid i nærvær af hypoxanthin. En passende tilsætning ved denne udførelsesform er 0,5 vægt-% hypoxanthin .

De to førstnævnte udførelsesformer for fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan særligt hensigtsmæssigt gennemføres ved, at det eller de udvalgte enzymer bringes til at fæstne sig til en matrix, og at mælkeproduktet bringes til at strømme forbi matrixen, f.eks. ved cirkulationspumpning. Ved denne metode kan en given mængde enzym, der jo i princippet blot er en type katalysator, anvendes gentagne gange, hvilket naturligvis vil medføre en betragtelig sænkning af behandlingsprisen. Fremstillingen af matrixer med tilknyttede enzymer er beskrevet f.eks. hos Silman, I.H. og E. Katchalski: Water-Insoluble Derivatives of Enzymes, Antigenes and Antibodies. Ann. Rev. Biochem. 35, (1966), p. 873.

Ved udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen består den generelle procedure i at behandle mælkeproduktet med sådanne mængder af de anvendte reagenser, at der dannes hydrogenperoxid i en tilstrækkelig mængde pr. tidsenhed til at kompensere for nedbrydningen i mælken,og til at holde en tilstrækkelig, men ikke overdreven høj koncentration i en forud fastlagt tidsperiode. Disse mængder må bestemmes individuelt i hvert tilfælde ved forsøg, idet man tager højde for sådanne faktorer som temperaturbetingelserne, arten og resistensen af de tilstedeværende bakterier, følsomheden og funktionen af de forskellige komponenter i mælkeproduktet og naturligvis det ønskede formål. De ovenfor nævnte mængder og andre betingelser anses imidlertid for passende i standardtilfælde.

Opfindelsen kan også anvendes i forbindelse med forbedring af holdbarheden af flydende mælkeprodukter dannet ved genopløsning eller redispergering af faste eller halvfaste mælkeprodukter i f.eks. vand. I sådanne tilfælde blandes enzymer og/eller forbindelser, der danner hydrogenperoxid, med det faste eller halvfaste mælkeprodukt. Naturligvis vil de først begynde at reagere, når de produkter, hvormed de er blandet, sættes til og opløses eller dispergeres i f.eks. vand.

På fig. 3 af tegningen er vist et eksempel på et anlæg til lagring 7 150782 og konservering af mælk, der f.eks. kan installeres på en gård.

1 angiver et fødeorgan, der står i forbindelse med en ikke vist malkemaskine. Mælken pumpes ved hjælp af en pumpe 2 gennem røret 13 og en køler 3 til en stødpudetank 4, der er forsynet med en omrører 8. Fra stødpudetanken pumpes mælken af en pumpe 12 gennem et filter 5 til en beholder 6 og derfra til lagertanken 7. Beholderen 6 indeholder en matrix, hvortil der er fæstnet et eller flere enzymer, og mælken ledes gennem beholderen, således at den kommer i kontakt med enzymet eller enzymerne. Lagertanken 7 er forsynet med en omrører 9 og en kølespiral 10 til kontrol af mælkens temperatur under lagringen.