JP2018086021A - 殺菌方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 耐熱性の細菌胞子に対して、従来と比べて温和な加熱条件で、効果的な殺菌効果が得られ、かつ、被殺菌物の品質への影響が小さい殺菌方法を提供することを課題とする。【解決手段】 胞子に対して損傷を付与することを主目的とする第１の加熱処理工程と、その後に、損傷を受けた胞子を不活性化することを主目的とする、第１の加熱処理工程より低い温度で処理する第２の加熱処理工程、を備える。【選択図】図１
Description
本発明は、殺菌方法に関する。より具体的には、耐熱性の高い細菌の胞子等を含有する被殺菌物の殺菌方法に関する。
食品産業の殺菌方法として、ほとんどの場合に、加熱に伴う微生物の死滅効果（熱的な作用）を利用している。このとき、胞子を形成する細菌では、一般的な微生物に比べて、死滅しにくいため、ＵＨＴ処理（１２０〜１５０℃、１〜３秒の加熱処理）やＨＴＳＴ処理（７２〜７５℃、１５秒以上）のように殺菌温度を高めたり、ＬＴＬＴ処理（６３〜６５℃、３０分の加熱処理）のように加温保持時間を延ばしたりして、加熱（殺菌）条件を厳しくする必要がある。
しかし、このように加熱条件を厳しくすると、有用な栄養成分（タンパク質、ビタミンなど）の変性や、風味・品質劣化の要因成分（フロシンなど、加熱臭）の生成を促進するなどの問題がある。この状況において、加熱条件（殺菌温度、加温保持時間）を穏やかにし、細菌類のうち特に胞子を形成する細菌や細菌胞子を効果的に殺菌する方法の開発が望まれており、様々な検討が実施されている。
例えば、特開平０６−３０３８９９号公報（特許文献１）には、ミルク等を原料とする液状製品を間接加熱により９０〜１２５℃の温度に予備加熱した後、製品中に直接蒸気を噴射して１４０〜１５０℃に加熱し、その後に間接冷却工程によって製品温度を９０〜１２０℃に冷却し、その後にフラッシュ冷却によって７０〜８５℃に冷却することを特徴とする液状製品の滅菌法が開示されている。この方法は、直接蒸気によりＵＨＴ処理を行った後、急速に間接冷却を行った後にフレッシュ冷却を行っているので、１４０〜１５０℃の高い温度からフラッシュ冷却を行う従来法に比べて品質の劣化が抑えられる。
特開２００３−１２５７０１号公報（特許文献２）には、９０℃以上１００℃以下の所定温度まで昇温して５分以上保持する第１の加熱処理を行い、次いで１１０℃以上１１５℃以下の所定温度まで昇温して２秒以上１５秒以下保持する第２の加熱処理を行い、冷却することを特徴とする発酵乳原料の殺菌方法が開示されている。本方法では、９０℃以上１００℃以下で第１の加熱処理を行っているので、ＵＨＴ処理における加熱温度よりも低い温度で芽胞形成菌の殺菌を行うことができる。このために、長時間発酵による風味の良い発酵乳を実用化させ得ると共に、短時間発酵や液状発酵乳等の製造においては、発酵乳原料の工程管理の作業負担を軽減でき、風味不良を防止できる。
特開平０５−２２７９２５号公報（特許文献３）には、被殺菌物の細菌芽胞を６０〜１００℃の加熱により発芽活性化処理し、続いて、１００〜１０００ＭＰａ、室温〜１００℃、数時間以内の高圧処理を行う細菌芽胞の殺菌方法が開示されている。この方法では、高圧処理のみで殺菌を行うことに比べ、短い処理時間や低い圧力など緩和な条件で殺菌できる。また、１００℃以下の加熱を行うことで、食品・医薬品等で衛生上又は品質保持上問題となり得る細菌芽胞を殺菌できることが示されている。
特開２００３−２３５５２８号公報（特許文献４）には、食品を高圧の二酸化炭素で処理し、細菌の胞子の耐性を低下させた後、殺菌処理を行うことを特徴とする食品の殺菌方法が開示されている。本方法では１００℃以下の温度で殺菌できるので、加熱による食品の品質劣化を最小限に抑えて、食品中の細菌胞子を死滅させることができる。
しかしながら、特許文献１に開示された方法は、直接加熱によるＵＨＴ処理により芽胞形成菌を殺菌している点で殺菌時の加熱条件が十分に緩和されているとは言えない。また、フロシンのような風味・品質劣化成分の生成・増加は加熱温度に比例してその生成速度が高くなる。従って、第２の加熱処理工程における温度が比較的高温である特許文献２に開示された方法では、風味・品質劣化成分が増加しやすい。
特許文献３や特許文献４に開示された方法は、１００℃以下の温度で加熱しているので風味・品質劣化成分の生成量は抑制されると推測されるが、それぞれ被殺菌物を高圧下に保持するための加圧装置が必要となる。従って、このための設備投資が必要となるだけでなく、温度と時間という２つの因子以外の圧力制御といった第３の因子を必要とする面倒な制御が必要となる。また、高圧下で処理するには連続工程を採用できず、作業効率が悪くなる。
本発明は、耐熱性の高い胞子を形成する細菌に対して、標準的な殺菌方法であるＵＨＴ処理やＬＴＬＴ処理と比べて温和な加熱条件で、効果的な殺菌効果が得られ、過剰な加熱（過熱）などに伴う各種の有用な栄養成分（タンパク質、ビタミンなど）の変性や、風味・品質劣化の要因成分（フロシンなど、加熱臭）の生成・増加を抑制した、細菌胞子の効果的な殺菌方法を提供することを課題とする。特に、標準的な殺菌方法であるＵＨＴ処理やＬＴＬＴ処理のように温度と時間の２つの因子で制御可能な殺菌方法を提供することを課題とする。
上記課題を解決するために、本発明者らは、胞子を形成する細菌に対して、温和な加熱条件で、良好な効果を得られる殺菌方法について検討したところ、加熱条件を変化させて多段階で加熱（殺菌）処理することとし、細菌胞子の耐熱性（熱安定性）を低下させた後に、それよりも低い温度で加熱処理を加えることで、標準的な殺菌方法に比べて穏やかな加熱条件（殺菌温度、加温保持時間）、つまり、標準的な殺菌方法に比べて緩やかな熱履歴で細菌胞子を効果的に殺菌できることを見出した。
すなわち、本発明の請求項１に記載の発明は、被殺菌物に対して第１の加熱処理工程と、その後に、第１の加熱処理工程より低い温度で処理する第２の加熱処理工程、を備えることを特徴とする殺菌方法、である。
請求項２に記載の発明は、第１の加熱処理工程の前に、予熱工程を備えることを特徴とする、請求項１に記載の殺菌方法、である。
請求項３に記載の発明は、第１の加熱処理工程の後に、冷却工程を備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の殺菌方法、である。
請求項４に記載の発明は、第１の加熱処理工程後の冷却工程は、第２の加熱処理工程における加熱処理温度よりも低いことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の殺菌方法、である。
請求項５に記載の発明は、第１の加熱処理工程が、第１の加熱処理工程のみで被殺菌物中の胞子形成菌及び細菌胞子を十分には不活性化できない加熱条件で行うことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の殺菌方法、である。
請求項６に記載の発明は、第１の加熱処理工程が、第１の加熱処理工程のみで被殺菌物中の胞子形成菌及び細菌胞子を十分に不活性化できる加熱条件で行うことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の殺菌方法、である。
請求項７に記載の発明は、第１の加熱処理工程が、被殺菌物の温度を１００℃〜１８０℃とし、その温度での保持時間を１秒以上６０秒以下とする工程である、請求項１から６のいずれか一項に記載の殺菌方法、である。
請求項８に記載の発明は、第１の加熱処理工程が、被殺菌物の温度を１００℃〜１８０℃とし、その温度での保持時間を１秒以上６０秒以下とする工程であり、第２の加熱処理工程が、被殺菌物の温度を４０℃〜１００℃とし、その温度での保持時間を５秒以上６０分以下とする工程である、請求項１から７のいずれか一項に記載の殺菌方法、である。
本発明では、第１の加熱処理工程と、それよりも低い温度で加熱処理する第２の加熱処理工程を組合せているので、同等の殺菌効果を得るとすれば、加熱処理に伴う熱履歴を低減できる。このため、各種の有用な栄養成分（タンパク質、ビタミンなど）の変性や、風味・品質劣化の要因成分（フロシンなど、加熱臭）の生成・増加を抑制しながら、細菌胞子を不活性化できる。より具体的には、第１の加熱処理工程において、胞子形成菌や細菌胞子を十分に不活性化できない加熱条件、例えば、胞子に対して損傷を付与できる程度の加熱条件で処理し、次いで、第２の加熱処理工程において、第１の加熱処理工程より低い温度での加熱条件で処理して損傷を受けた胞子を不活性化することができる。つまり、第１の加熱処理工程と第２の加熱処理工程を終えた際に、微生物の死滅効果を標準的な方法と同等（同程度）に設定すれば、より緩和な熱履歴で、従来よりも鮮度が高くて、風味が豊かな飲食品（果汁、牛乳、乳製品、豆乳、豆製品（豆腐）など）を製造できる。
また、第１の加熱処理工程において、胞子形成菌や細菌胞子を十分に不活性化できる加熱条件で、例えば、標準的なＵＨＴ処理における加熱条件で処理し、次いで、第２の加熱処理工程において、第１の加熱処理工程より低い温度での加熱条件で処理することもできる。つまり、熱履歴を標準的な方法と同等（同程度）若しくはそれ以上に設定すれば、従来よりも微生物の死滅効果が高くて、細菌汚染による危険性（リスク）を低減した殺菌方法として、賞味期限を延長できる。
また、本発明では高圧を加えることなく加熱処理できるので、既存の処理装置にわずかの変更を加えることで実施できる。
本発明の殺菌方法は、被殺菌物に対して第１の加熱処理工程と、その後に、第１の加熱処理工程より低い温度で処理する第２の加熱処理工程、を備える。必要に応じ、第１の加熱処理工程の前に、予熱工程を備える
。また、必要に応じ、第１の加熱処理工程の後に、冷却工程を備える。
。また、必要に応じ、第１の加熱処理工程の後に、冷却工程を備える。
予熱工程は、冷蔵もしくは室温で保管されている被殺菌物を加熱し、被殺菌物の温度が４０℃〜１００℃までの所定の温度になるまで加温する工程である。当該予熱工程は、ＵＨＴ処理やＨＴＳＴ処理のような公知の滅菌方法において行われる予熱工程と同じ目的で行われる工程である。
予熱工程に用いられる加熱装置は、１〜３０℃から、４０〜１００℃程度にまで加温可能な装置であれば良い。加熱方式は特に限定されないが、例えば間接加熱方式、直接加熱方式、電気加熱方式、マイクロ波加熱方式等が挙げられる。
この予熱工程は必須ではなく、必要に応じて省略できる。すなわち、第１の加熱処理工程から、本発明の方法を開始しても良い。
予熱工程の温度条件は第１の加熱処理工程における温度によっても異なるが、５０〜９５℃が好ましく、６０〜９０℃がより好ましく、７０〜８５℃ がさらに好ましく、７５〜８５℃が特に好ましい。
本発明の殺菌方法では、次に第１の加熱処理工程を備える。第１の加熱処理工程は、被殺菌物を加熱して高温にし、その温度で短時間保持する工程である。この工程は、被殺菌物中の細菌や胞子（芽胞とも言われる。）を不活性化するための第１の段階である。この工程では、当該工程のみで胞子形成菌や胞子を十分に不活性化できない加熱条件若しくは胞子形成菌や胞子を十分に不活性化できる加熱条件、何れの加熱条件も選択しえる。
すなわち、緩和な熱履歴で標準的な方法と同等の微生物の殺菌効果を得ようとすれば、当該工程のみで胞子形成菌や胞子を十分に不活性化できない加熱条件を選択すればよい。また、標準的な方法と同等又はそれ以上の微生物の殺菌効果を得ようとすれば、当該工程のみで胞子形成菌や胞子を十分に不活性化できる加熱条件を選択すればよい。言い換えると、第１の加熱処理工程は少なくとも細菌胞子への損傷付与を目的とする。そして、緩和な熱履歴にするためには、好ましくは一般細菌の殺菌と細菌胞子への損傷付与を目的として加熱条件を設定すれば良いし、細菌汚染によるリスクをより軽減するには、胞子形成菌や胞子の十分な不活性化を目的として、加熱条件を設定すればよい。なお、熱履歴は殺菌工程において加熱温度とその保持時間の積と比例して把握される指標であって、高い加熱温度で保持時間が長くなると熱履歴が大きくなると考えられている。また、本明細書において、胞子形成菌や胞子を十分に不活性化できない加熱条件とは、例えば、標準的な殺菌方法であるＵＨＴ処理やＨＴＳＴ処理よりも緩和な条件であって、当該工程のみでは細菌胞子の不活性化を達成できない条件を意味し、一般細菌が死滅する条件かどうかは問われない。
具体的には、この工程では、被殺菌物は１００℃〜１８０℃までの所定の温度になるように加温され、その温度で１秒以上６０秒以下の時間で保持される。第１の加熱処理工程に用いられる加熱装置は、４０℃〜１００℃程度から、１００℃〜１８０℃程度にまで加温可能な装置であれば良い。加熱方式は特に限定されないが、例えば間接加熱方式、直接加熱方式、電気加熱方式、マイクロ波加熱方式等が挙げられる。このとき、プレート式熱交換機、チューブ式熱交換機、スチームインジェクション式加熱機、スチームインフュージョン式加熱機、ジュール式加熱機などの連続式の装置や設備を適用できる。また、タンク、バットなどの回分式の装置や設備も適用できる。
加熱条件は、例えば、１１０〜１６０℃で１〜３０秒間の保持時間であり、１１０〜１５０℃で１〜２０秒間の保持時間であり、１１５〜１４５℃で１〜１５秒間の保持時間であり、１２０〜１４５℃で１〜１０秒間の保持時間であり、１００〜１２０℃で１〜１０秒間の保持時間であり、１００〜１１５℃で１〜１０秒間の保持時間であり、１１０〜１１５℃で１〜５秒間の保持時間であり得る。これらの条件の中で、緩和な熱履歴にするためには、好ましくは１００〜１２０℃で１〜１０秒間の保持時間であり、より好ましくは１１０〜１１５℃で１〜５秒間の保持時間である。また、標準的な方法と同等又はそれ以上の微生物の殺菌効果を得るには、好ましくは１１５〜１４５℃で１〜１５秒間の保持時間であり、より好ましくは１２０〜１４５℃で１〜１０秒間の保持時間である。後者の効果を得るためには、より具体的には、例えば超高温（ＵＨＴ）殺菌方法等における加熱温度及び保持時間が採用され得る。
本発明の殺菌方法では、第１の加熱処理工程の後、必要に応じ、冷却工程を備える。冷却工程は、高温で処理された被殺菌物をいったん低温に下げる工程である。例えば、設備上の理由や、第１の加熱処理工程で損傷を受けなかった胞子を不活性化しやすくするとの理由などから、第２の加熱処理工程に入る前に、いったん製品温度を下げることを目的として備えられる場合がある。この冷却工程では、被殺菌物は８０℃〜１℃までの所定の温度、好ましくは第２の加熱処理工程における保持温度よりも低温になるように冷却される。冷却工程に用いられる冷却装置は、１００℃〜１８０℃程度から、８０℃〜１℃程度にまで冷却可能な装置であれば良い。冷却方式は特に限定されないが、例えば間接冷却方式、真空冷却方式（急減圧沸騰冷却方式）、冷却水直接注入冷却方式等が挙げられる。
このとき、被殺菌物を７０〜１℃に冷却するのが好ましく、６０〜１℃に冷却するのがより好ましく、５０〜１℃に冷却するのがさらに好ましく、４０〜１℃に冷却するのが特に好ましい。この工程は任意の工程であり、第１の加熱処理が終わり次第、第２の加熱処理工程に移行してもよい。
次いで、本発明の殺菌方法は、第２の加熱処理工程を備える。第２の加熱処理工程は、被殺菌物を加熱し、その温度で保持し、必要に応じて冷却する工程である。第２の加熱処理工程では、第１の加熱処理工程の温度よりも低い温度が保持される。ここでは、第１の加熱処理工程での処理を補強する。つまり、一般細菌の殺菌と細胞胞子の不活性化を目的とし、第１の加熱処理工程で十分に不活性化できなかった細菌胞子を不活性化する。また、第１の加熱処理工程で殺菌されなかった一般細菌の殺菌も行う。第１の加熱処理工程により、被殺菌物中に含まれる耐熱性の高い細菌胞子等は、既に損傷を受けていることから、これらの細菌胞子等を殺菌するためには新たに大きな熱負荷（高い温度や長い時間）をかける必要はなく、低い温度や短い時間でも十分な殺菌効果が得られる。また、低い温度で加熱処理を行うことにより、第１の加熱処理工程で不活性化されなかった細菌胞子等が確実に不活性化される。そして、第１の加熱処理工程で細菌胞子等を十分に不活性化していた場合でも、さらに確実に細菌胞子等の不活性化が行われ、細菌汚染によるリスクが低減される。
この工程では、具体的には、被殺菌物は４０℃〜１００℃までの所定の温度になるように加温され、その温度で５秒間以上６０分間以下の時間で保持される。第２の加熱処理工程に用いられる加熱装置は、１℃〜８０℃程度から、４０℃〜１００℃程度にまで加温可能な装置であれば良い。加熱方式は特に限定されないが、例えば間接加熱方式、直接加熱方式、電気加熱方式、マイクロ波加熱方式等が挙げられる。このとき、プレート式熱交換機、チューブ式熱交換機、スチームインジェクション式加熱機、スチームインフュージョン式加熱機、ジュール式加熱機などの連続式の装置や設備だけでなく、タンク、バットなどの回分式の装置や設備も適用できる。
加熱処理の条件は、例えば５０〜１００℃程度で５秒〜３０分間の保持時間であり、６０〜１００℃程度で５秒〜２０分間の保持時間であり、７０〜１００℃程度で５秒〜１０分間の保持時間であり、８０〜１００℃程度で５秒〜１０分間の保持時間であり得る。より具体的には、例えば低温長時間（ＬＴＬＴ）殺菌方法や高温短時間（ＨＴＳＴ）殺菌方法（７２〜７５℃、１５秒以上）等における加熱条件を採用できる。
加熱処理後の冷却時の温度は、例えば３０〜１℃であり、２０〜１℃であり、１５〜１℃であり、１０〜１℃であり得る。
加熱処理後の冷却時の温度は、例えば３０〜１℃であり、２０〜１℃であり、１５〜１℃であり、１０〜１℃であり得る。
以上に述べた工程により本発明の殺菌方法が構成される。本発明の殺菌方法における、時間と温度の関係を図１に示した。図１では、Ａの区間が予熱工程、Ｂの区間が第１の加熱処理工程、Ｃの区間が冷却工程、ＤからＦの区間が第２の加熱処理工程を示している。
本発明の殺菌方法が適用される被殺菌物は、加熱によって殺菌可能なものであれば特に制約されないが、好ましくは、細菌汚染により衛生上問題が生じる恐れがあり、加熱により品質の変化が懸念される物である。被殺菌物は、例えば、飲食品であり、さらに具体的には、果汁、牛乳、乳製品、豆乳、豆製品（豆腐）、お茶などの清涼飲料水などであり得る。被殺菌物は、完成した製品（被殺菌品）であり、製造途中にある中間品であり、原材料でもあり得る。
以下、実施例に基づいて、本発明をより具体的に説明する。なお、この実施例は、本発明を限定するものではない。
細菌胞子を用いた殺菌実験を行った。用いた細菌胞子の耐熱性情報は表１に示した。ここで、Ｄ値とは、一定菌量の細菌・芽胞をある温度で加熱した際、菌数が１／１０に減少する、つまり菌数の９０％を死滅させるのに要する時間を示している。また、Ｚ値とは、Ｄ値を１／１０、もしくは１０倍にする温度変化幅を意味する（岸本、「レトルト食品」、株式会社光琳、ｐ３７−３８、１９９４年）。
Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｃｅｒｅｕｓ Ｂ−１６４（生乳由来）をトリプチケースソイブロスを用いて３０℃で１晩培養し、Ｓｃｈａｅｆｆｅｒ'ｓ ｓｐｏｒｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｄｉｕｍ ａｇｅｒ（ＤＳＭ、Ｄｉｆｃｏ ｓｐｏｒｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｄｉｕｍ）培地に塗抹して３０℃で７日間培養した。培養後、滅菌イオン交換水を加え、滅菌綿棒で培地表面のコロニーを掻き取った後、遠心分離管に回収し、遠心分離（３５００ｒｐｍ、１５分間）により集菌した。次いで、滅菌イオン交換水で３回遠心分離（３５００ｒｐｍ、１５分間）し、滅菌イオン交換水を加えた後、ヒートショック（８０℃１０分間）をかけ栄養細胞を死滅させた。処理後の菌液をすぐに冷却し、これを細菌胞子懸濁液とした。
調製した細菌胞子懸濁液を図２に示すブロックフローに従い殺菌を行った。調製した細菌胞子懸濁液をバランスタンク１に投入し、ポンプ２を介して所定流量（１００Ｌ／時間）にて殺菌装置（ＳＰＸ社ＳＰＰ型殺菌装置)に供給した。予熱工程として予熱プレート３を用い、２０℃の細菌胞子懸濁液を、７０℃まで加温（予熱）した。その後、第１の加熱処理工程として、細菌胞子懸濁液を加熱装置（スチームインフュージョンチャンバー）４に供給し、瞬間的に１１０℃まで加熱した。その温度で３秒間保持した後、真空蒸発冷却槽５にて急速に６４℃まで冷却した。次に、第２の加熱処理工程として、損傷胞子の不活性化のため、細菌胞子懸濁液を加熱プレート９により再度８０℃まで加熱し、温度保持コイル１０を用いて１０分間、８０℃で保持した。その後冷却プレート１１で３０℃まで冷却した。なお、図２において、７は細胞胞子懸濁液を加熱プレート９に供給するポンプ、６は真空蒸発冷却槽５において発生した蒸気を冷却する冷却装置、８は冷却装置６に冷却水を供給するポンプである。
本実施例において、（１）予熱工程の前、（２）第１の加熱処理工程の直後、（３）第２の加熱処理工程の後、にサンプリングを実施し、菌数を測定した。また、（４）別途、細菌胞子懸濁液を８０℃で１０分間保持し、菌数を測定した。本実施例の温度プロファイルを図３に、Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｃｅｒｅｕｓ Ｂ−１６４胞子の菌数測定結果を図４に示した。
図４に示した結果から、本発明の殺菌方法により、予熱工程前の５.４［ｌｏｇ ｃｆｕ／ｍＬ］の菌数が、第１の加熱処理工程後に３.３［ｌｏｇ ｃｆｕ／ｍＬ］にまで低下し、その後の緩和された加熱条件である第２の加熱処理工程の後に２.５［ｌｏｇ ｃｆｕ／ｍＬ］にまで低下した。この菌のＤ値(Ｄ１１０＝１３２秒)から考えると、理論的には第２の加熱処理工程の殺菌温度条件（８０℃、１０分間）では菌数は減らないはずである。また、図４の（４）に示したように、単に８０℃で１０分間保持しただけでは、菌の減少は見られなかった。つまり、第１の加熱処理工程による殺菌＋胞子への損傷付与効果と、第２の加熱処理工程による緩和された殺菌条件を組み合わせることで、耐熱性が高い細菌胞子に対しても効果的な殺菌結果を得ることができた。
なお、本実施例では第１の加熱処理工程での加熱に蒸気を用いたが、電気的な作用により細菌胞子に損傷を与える方法（電気パルス殺菌、交流高電界殺菌など）と組み合わせることで、より高い殺菌効果が得られると考えられる。
また、本発明で得られる殺菌効果と同等の殺菌効果を１回の加熱操作で得るために必要な加熱条件を計算し、その際に生成される加熱生成物質の量を推定して、本発明の加熱条件で発生する加熱生成物の生成量（推定値：第１の加熱処理工程における生成量と第２の加熱処理工程における生成量の合計量）と比較した。なお、加熱物質の生成量は文献（Ｃｌａｅｙｓ ＷＬ ｅｔ ａｌ．，Ｊ ＤａｉｒｙＲｅｓ，２００３，Ｆｅｂ；７（１），８５−９０）を参考にし、以下の数式１を用いて各種加熱生成物の生成量を推定した。
数式１において、Ｃは各種加熱生成物の濃度、Ｃｏは初期加熱生成物濃度、ｋｒｅｆは反応速度、Ｅａは活性化エネルギー［ｋＪ／ｍｏｌ］、Ｒは一般気体定数［Ｊ／（ｍｏｌ・Ｋ）］、Ｔｒｅｆは参照温度［Ｋ］、Ｔは処理温度［Ｋ］、ｔは処理時間［分］を示す。
ここでは、計算の対象の加熱生成物質として、ヒドロキシメチルフルフラール（ＨＭＦ）、ラクチュロース、フロシンを選択した。いずれの物質も、牛乳の加熱により生成することが知られている。牛乳におけるＨＭＦ、ラクチュロース、フロシンのｋｒｅｆ、Ｅａ、Ｔｒｅｆを表２に示した。
今回の実施例で得られた結果、及び表１の数値から、１１０℃において１回の殺菌で２.９［ｌｏｇ ｃｆｕ／ｍＬ］の殺菌効果を得るためには、１３２［秒／（ｌｏｇ ｃｆｕ／ｍＬ）］×２.９［ｌｏｇ ｃｆｕ／ｍＬ］＝３８２.８［秒］の保持が必要であると計算された。一方、１２０℃の場合、１回の殺菌で２.９［ｌｏｇ ｃｆｕ／ｍＬ］の殺菌効果を得るためには、１１.２［秒／（ｌｏｇ ｃｆｕ／ｍＬ）］×２.９［ｌｏｇ ｃｆｕ／ｍＬ］＝３２.５［秒］の保持が必要であると計算された。
これらの結果をもとに、本発明で２.９［ｌｏｇ ｃｆｕ／ｍＬ］の殺菌効果を得られる条件での各種加熱生成物の量と、１回の殺菌で２.９［ｌｏｇ ｃｆｕ／ｍＬ］の殺菌効果を得られる条件での各種加熱生成物の量を比較した結果を、表３に示した。
表３に示した結果より、本発明の殺菌方法における最高温度と同一の温度（１１０℃）で同等の殺菌効果を得るために必要な保持時間は３８３秒であり、この保持時間の間に各種加熱生成物は、ＨＭＦで１２.７倍、ラクチュロースで１０.８倍、フロシンで６.４倍、多く生成することが推定された。
同様に、本発明よりも高い殺菌温度（１２０℃）で同等の殺菌効果を得るために必要な保持時間は３２.５秒であり、この保持時間の間に各種加熱生成物は、ＨＭＦで２.７倍、ラクチュロースで２.２倍、フロシンで１.１倍、多く生成することが推定された。
以上より、本発明の殺菌方法は、同等の殺菌効果が得られる殺菌条件よりも緩和な条件で各種加熱生成物の量が少なく、より新鮮で風味の良い製品が得られることが推定された。また、１１０℃で１回の加熱処理を行った後や１２０℃で１回の加熱処理を行った後に、それよりも緩和な条件で第２の加熱処理を行った場合、１１０℃で３８３秒を越える加熱時間や１２０℃で３２.５秒を越える加熱時間による１回の加熱処理を行った場合よりも、各種加熱生成物の量が少なく、より新鮮で風味の良い製品が得られることが推定された。
本発明により、過剰な加熱（過熱）に伴う、各種の有用な栄養成分（タンパク質、ビタミン類など）の変性や、風味・品質劣化の要因成分（フロシンなど、加熱臭）の生成・増加を抑制する、細菌胞子の効果的な殺菌方法を開発できる。したがって、例えば食品分野において、加熱による品質劣化を抑制した製品の製造が可能となる。また、従来の殺菌方法と比べ、本発明を利用することで、より微生物学的なリスクを減じた製品の開発や製造が可能となり、例えばより長い賞味期限を持った製品の開発や製造が可能となる。
すなわち、本発明の請求項１に記載の発明は、第１の加熱処理を行う第１の加熱装置と、第２の加熱処理を行う第２の加熱装置と、冷却装置とを備え、前記冷却装置は第１の加熱装置と第２の加熱装置の間に配置され、前記第１の加熱装置と冷却装置の間及び冷却装置と第２の加熱装置の間はそれぞれ配管により連結された殺菌装置において被殺菌物を殺菌する方法であって、第１の加熱処理工程は、被殺菌物を急速加熱した後、その温度で１秒以上６０秒以下保持する工程であり、前記第２の加熱処理の処理温度は前記第１の加熱処理の処理温度よりも低く、前記冷却装置において前記第２の加熱処理の処理温度よりも低い温度に前記被殺菌物が急速冷却されることを特徴とする殺菌方法、である。
請求項２に記載の発明は、第１の加熱処理を行う工程における保持温度は１００℃〜１８０℃であることを特徴とする、請求項１に記載の殺菌方法、である。
請求項３に記載の発明は、第２の加熱処理工程が、被殺菌物の温度を４０℃〜１００℃とし、その温度での保持時間が５秒以上６０分以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の殺菌方法、である。
請求項４に記載の発明は、前記冷却装置において、８０℃〜１℃に冷却することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の殺菌方法、である。
請求項５に記載の発明は、第１の加熱処理工程の前に、予熱工程を備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の殺菌方法、である。
本発明の殺菌方法は、第１の加熱処理を行う第１の加熱装置と、第２の加熱処理を行う第２の加熱装置と、冷却装置とを備え、前記冷却装置は第１の加熱装置と第２の加熱装置の間に配置され、前記第１の加熱装置と冷却装置の間及び冷却装置と第２の加熱装置の間はそれぞれ配管により連結された殺菌装置において被殺菌物を殺菌する方法であって、第１の加熱処理工程は、被殺菌物を急速加熱した後、その温度で１秒以上６０秒以下保持する工程であり、前記第２の加熱処理の処理温度は前記第１の加熱処理の処理温度よりも低く、前記冷却装置において前記第２の加熱処理の処理温度よりも低い温度に前記被殺菌物が急速冷却される殺菌方法、である。必要に応じ、第１の加熱処理工程の前に、予熱工程を備える。
Claims (8)
- 被殺菌物に対して第１の加熱処理工程と、その後に、第１の加熱処理工程より低い温度で処理する第２の加熱処理工程、を備えることを特徴とする殺菌方法。
- 第１の加熱処理工程の前に、予熱工程を備えることを特徴とする、請求項１に記載の殺菌方法。
- 第１の加熱処理工程の後に、冷却工程を備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の殺菌方法。
- 第１の加熱処理工程後の冷却工程は、第２の加熱処理工程における加熱処理温度よりも低いことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の殺菌方法。
- 第１の加熱処理工程が、第１の加熱処理工程のみで被殺菌物中の胞子形成菌及び細菌胞子を十分には不活性化できない加熱条件で行うことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の殺菌方法。
- 第１の加熱処理工程が、第１の加熱処理工程のみで被殺菌物中の胞子形成菌及び細菌胞子を十分に不活性化できる加熱条件で行うことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の殺菌方法。
- 第１の加熱処理工程が、被殺菌物の温度を１００℃〜１８０℃とし、その温度での保持時間を１秒以上６０秒以下とする工程である、請求項１から６のいずれか一項に記載の殺菌方法。
- 第１の加熱処理工程が、被殺菌物の温度を１００℃〜１８０℃とし、その温度での保持時間を１秒以上６０秒以下とする工程であり、第２の加熱処理工程が、被殺菌物の温度を４０℃〜１００℃とし、その温度での保持時間を５秒以上６０分以下とする工程である、請求項１から７のいずれか一項に記載の殺菌方法。
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