KR20160022909A - 음료 및 다른 식품들을 위한 생물보존 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 몇몇 실시형태는 일반적으로 식품 제품에서 병원성 미생물의 성장 및/또는 활성을 방지하기 위한 비-병원성 미생물의 사용에 관한 것이다. 더 구체적으로, 몇몇 실시형태는 병원성 미생물에 좋지 않은 국소 환경을 생성하기 위한 비-병원성 미생물에 의한 저산도 식품의 pH의 조정에 관한 것이다.
Description
관련 출원
본 출원은 2013년 6월 27일자 제출된 미국 임시 출원 제61/840,332호의 이익을 주장하며, 이것의 전체 내용은 본원에 참고로 포함된다.
기술분야
본 발명의 몇몇 실시형태는 냉장 보관 하에 유지되도록 의도되지만 열 오용에 노출될 수 있는 특정 식품 제품의 안전성을 개선하기 위한 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 몇몇 실시형태는 부패 감소, 원치 않는 미생물의 성장 또는 활성 감소, 저장 수명 증가, 및/또는 약 4.6 이상의 pH를 가진 음료에 다른 유익한 효과 부여를 위한 외부 미생물의 사용에 관한 것이다.
식품 보존은 병원성 미생물의 성장을 방지하여 식품의 오염, 식품의 산패를 방지하고, 식품의 저장 수명을 증가시키려는 의도이다.
많은 소비자는 풍미는 물론 영양 품질 면에서 신선하게 제조된 주스와 같은 신선하게 제조된 식품을 원한다. 그러나, 신선하게 제조된 식품은 부패 박테리아 또는 소비되었을 경우 악영향을 가져올 수 있는 다른 미생물과 같은 안 좋은 미생물의 성장을 피하기 위해 종종 냉장 보관이 필요하다. 많은 신선하게 제조된 식품은 적절히 보관되어 문제 없이 소비되지만, 온도 오용을 겪는 신선 식품은 소비되었을 경우 안 좋은 결과를 야기할 수 있다. 따라서, 온도 오용을 겪을 수 있는 신선하게 제조된 식품의 안전성을 개선하기 위하여 병원성 미생물의 성장을 제어하기 위해 비-병원성 미생물을 사용하는 방법이 여기 제공된다. 몇몇 실시형태에서, 산 함량이 적은 식품 제품에서 병원성 미생물의 성장을 제어하는 방법이 제공되며, 이 방법은 pH가 4.5를 초과하는 산 함량이 적은 식품 제품을 제공하는 단계, 식품 제품에 미생물 락토바실루스 카세이(Lactobacillus casei)를 접종하여 접종된 식품 제품을 생성하며, 접종은 식품 제품 그램 당 10 내지 107 콜로니 형성 단위(CFU)의 범위의 미생물 농도를 가져오는 단계, 고압 가공(HPP)을 사용해서 접종된 식품 제품을 가공하여 안정한 식품 제품을 생성하는 단계를 포함하며, 미생물의 적어도 일부는 HPP 후 생육성을 유지하고, 안정한 식품 제품은 40℉를 초과하는 온도로 안정한 식품 제품의 온도 상승을 포함하는 온도 오용 기간에 민감하며, 온도 오용에 반응하여 접종된 미생물이 안정한 식품 제품의 pH를 4.5 미만으로 감소시키고, pH의 감소가 병원성 미생물의 생육성 및/또는 대사 활성을 억제하여 병원성 미생물의 성장을 제어한다.
몇몇 실시형태에서, 저산도 주스와 같은 산 함량이 적은 식품에서 병원성 미생물의 성장을 제어하기 위한 방법이 제공되며, 이것은 pH가 약 4.6을 초과하는(예를 들어, 약 4.7, 약 4.8, 약 4.9, 약 5.0, 또는 그 이상) 산 함량이 적은 주스에 비-병원성 락트산 생성 미생물을 접종하여 접종된 주스를 생성하는 단계, 고압 가공(HPP)을 사용해서 접종된 주스를 가공하여 안정한 주스를 생성하는 단계를 포함하며, 비-병원성 락트산 생성 미생물의 적어도 일부는 HPP 후 생육성을 유지하고, 안정한 주스는 약 40℉를 초과하는 온도로 안정한 주스의 온도 상승을 포함하는 온도 오용 기간에 민감하며, 온도 오용에 반응하여 비-병원성 락트산 생성 미생물이 락트산을 생성하고 안정한 주스의 pH를 약 4.6 미만으로 감소시킨다. 유익하게, pH 감소의 결과로서 병원성 미생물의 생육성 및/또는 대사 활성이 감소, 방지 또는 억제되고, 이로써 병원성 미생물의 성장을 제어한다.
산 함량이 적은 식품 제품에서 병원성 미생물의 성장을 제어하기 위한 방법이 추가로 본원에 제공되며, 이것은 과일, 야채 또는 이들의 조합을 가공하여 pH가 4.5를 초과하는 산 함량이 적은 식품을 생성하는 단계, 산 함량이 적은 식품에 락트산 생성 미생물의 집단을 접종하여 접종된 식품 제품을 생성하는 단계, 고압 가공(HPP)을 사용해서 접종된 식품 제품을 가공하여 안정한 식품 제품을 생성하는 단계를 포함하고, 이때 락트산 생성 미생물의 적어도 일부는 HPP 후 생육성을 유지하며, 안정한 식품 제품은 40℉ 초과 온도에 노출을 포함하는 온도 오용 기간에 민감하고, 온도 오용에 반응하여 생육성 락트산 생성 미생물이 안정한 식품 제품의 pH를 4.5 미만으로 감소시키며, pH 감소는 병원성 미생물의 생육성 및/또는 대사 활성을 억제하여 병원성 미생물의 성장을 제어한다.
더 나아가, 산 함량이 적은 식품 제품에서 병원성 미생물의 성장을 제어하기 위한 방법이 본원에 또한 제공되며, 이것은 과일, 야채, 또는 이들의 조합을 가공하여 pH가 4.6을 초과하는 산 함량이 적은 식품을 생성하는 단계, 산 함량이 적은 식품에 락트산 생성 미생물의 집단을 접종하여 접종된 주스를 생성하는 단계, 고압 가공(HPP)을 사용해서 접종된 주스를 가공하여 안정한 주스를 생성하는 단계를 포함하고, 이때 락트산 생성 미생물의 적어도 일부는 HPP 후 생육성을 유지하며, 안정한 주스는 약 40℉ 초과 온도에 노출을 포함하는 온도 오용 기간에 민감하고, 온도 오용에 반응하여 생육성 락트산 생성 미생물이 안정한 주스의 pH를 약 4.6 미만으로 감소시키며, pH 감소는 병원성 미생물의 생육성 및/또는 대사 활성을 억제하여 병원성 미생물의 성장을 제어한다. 또한, 산 함량이 적은 식품에서 병원성 미생물의 성장을 제어하는 것에 관한 방법이 본원에 제공되며, 이것은 pH가 4.6을 초과하는 산 함량이 적은 식품을 제공하는 단계, 락트산 생성 미생물의 집단을 10 내지 107 콜로니 형성 단위(CFU)/식품 제품 g으로 식품 제품에 접종하여 접종된 식품 제품을 생성하는 단계, 접종된 식품 제품을 30초 내지 200초 동안 약 80,000 파운드/제곱인치(PSI)를 초과하는 압력에 노출하되, 접종된 식품 제품의 온도 증가는 15 내지 20℉ 미만인 단계를 포함하고, 이로써 안정한 식품 제품을 생성하며, 40℉를 초과하는 온도로 안정한 식품 제품의 온도 상승에 반응하여 접종된 미생물이 안정한 식품 제품의 pH를 감소시켜 병원성 미생물의 생육성 및/또는 대사 활성을 억제한다.
몇몇 실시형태에서, 비-병원성 락트산 생성 미생물은 미생물의 농도가 약 10 to 약 107 콜로니 형성 단위(CFU)/주스 g의 범위이도록 접종된다. 몇몇 실시형태에서, 비-병원성 락트산 생성 미생물은 미생물 락토바실루스(Lactobacillus)의 집단이다. 한 실시형태에서, 락토바실루스 카세이(Lactobacillus casei)는 아종 람노수스(rhamnosus)로부터의 락토바실루스 카세이를 포함한다. 한 실시형태에서, 락토바실루스 카세이는 아종 람노수스 842로부터의 락토바실루스 카세이를 포함한다. 실시형태에 따라서, 락토바실루스 카세이는 또한 락토바실루스 카세이 람노수스 842 NRRL-B-15972의 모든 확인된 특징을 갖는 락토바실루스 카세이를 포함할 수 있다.
HPP 후, 접종된 비-병원성 락트산 생성 미생물의 적어도 일부 부분은 적어도 부분적으로 비-생육성으로 된다. 그러나, 몇몇 실시형태에서 미생물의 농도는 HPP 후, 약 10 내지 약 102, 약 102 내지 약 103, 약 103 내지 약 104, 약 104 내지 약 105 콜로니 형성 단위(CFU)/주스 g, 및 이들의 중복 범위를 포함하여, 약 10 내지 약 105 콜로니 형성 단위(CFU)/주스 g의 범위이다.
몇몇 실시형태에서, 온도 오용은 적어도 약 6시간 동안 안정한 주스의 온도가 약 70℉ 이상의 온도까지 상승하는 것을 포함한다. 예를 들어, 몇몇 실시형태에서 온도 오용(예를 들어, 주스 또는 다른 식품이 병원성 미생물의 하나 이상의 종류의 성장이나 활성을 허용하는 상승된 온도에서 유지되는 것)은 주스가 상승된 온도에 도달하고 약 6-12시간 이내에, 또는 약 12-24시간, 약 18-36시간, 약 24-48시간, 약 36-72시간, 및 이들 사이의 시간 이내에 일어난다. 그러나, 유익하게 본원에 개시된 방법은 온도 오용 개시로부터 약 3일 내지 약 5일 이내에 pH 감소(클로스트리디움 보툴리넘(clostridium botulinum)과 같은 병원성 미생물의 성장이나 활성을 적어도 부분적으로 억제하기에 충분한)를 가져온다. 실시형태 (및 주스의 온도)에 따라서, pH 감소는 온도 오용의 개시로부터 약 8일 내지 약 12일 이내에 일어난다. 몇몇 실시형태에서, 온도 오용은 안정한 주스의 온도가 약 45℉ 이상의 온도에 도달할 때(그리고 거기서 유지될 때) 일어난다. 몇몇 실시형태에서, 온도 오용은 안정한 주스의 온도가 약 50℉ 내지 약 55℉의 온도에 도달할 때(그리고 거기서 유지될 때) 일어난다. 몇몇 실시형태에서, 온도 오용은 안정한 식품 제품(예를 들어, 안정한 주스)의 온도가 45℉ 내지 60℉의 온도까지 상승하는 것을 포함한다.
놀랍게도 그리고 유익하게, 안정한 주스의 pH는 안정한 주스가 약 40℉를 초과하는 온도에 노출되지 않는다면 실질적으로 그대로 유지된다. 예를 들어, 접종된 미생물은 40℉ 이상까지 주스의 온도 상승시 4.6 이하로 안정한 주스의 pH를 감소시키며, 접종된 집단은 주스의 온도가 42℉ 이상까지 상승된다면 4.6 이하로 주스의 pH를 감소시키지 않는다.
몇몇 실시형태에서 락트산 생성 미생물은 선택적으로 캡슐화된다. 몇몇 실시형태에서 락트산 생성 미생물은 캡슐화되지 않는다. 몇몇 실시형태에서 락트산 생성 미생물은 건조 배양물을 포함한다. 몇몇 실시형태에서 락트산 생성 미생물은 액체 배양물을 포함한다. 또한, 액체와 건조된 배양물의 조합, 및/또는 캡슐화/비-캡슐화된 배양물의 조합이 특정 실시형태에서 사용될 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 부작용을 야기할 수 있는 병원성 미생물들은 씨. 보툴리넘(C. botulinum ), 씨. 부티리쿰(C. butyricum ), 씨. 바라티(C. baratii ), 씨. 아르겐티넨스(C. argentinense ), 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택된다. 몇몇 실시형태에서, 병원성 미생물은 다음의 미생물 중 하나 이상을 더 포함한다: 살모넬라(Salmonella) 속의 미생물, 리스테리아(Lysteria ) 속의 미생물, 류코노스톡(Leuconostoc) 속의 미생물, 페디오코쿠스(Pediococcus ) 속의 미생물, 및/또는 이. 콜리(E. Coli ).
몇몇 실시형태에서, 저산도 식품 제품은 저-산도 주스를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 저산도 주스는 당근 주스를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 과일 및/또는 야채의 조합이 본원에 개시된 생물제어 방법으로 처리된다. 예를 들어, 몇몇 실시형태에서 저산도 주스는 당근, 셀러리, 비트, 생강, 당근, 레몬, 시금치 및 파슬리 중 하나 이상으로부터의 주스를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 저산도 주스는 셀러리, 오이, 파슬리, 레몬, 휘트그래스, 사과, 시금치, 로메인 상추, 및 클로버 새싹 중 하나 이상으로부터의 주스이다. 몇몇 실시형태에서, 저산도 주스는 셀러리, 시금치, 로메인 상추, 클로버 새싹, 오이 및 휘트그래스 중 하나 이상으로부터의 주스를 포함한다. 실시형태에 따라서, 주스는 선택적으로 라임 주스를 더 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 저산도 주스는 하나 이상의 오렌지, 사과, 라즈베리, 클로렐라, 보리풀, 망고, 파인애플, 스피룰리나, 휘트그래스 및 덜스의 주스 및/또는 과육 중 하나 이상으로부터의 주스를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 산 함량이 적은 식품은 스무디를 포함하며, 이것은 선택적으로 물, 밀크, 비타민 등을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시형태에서 산 함량이 적은 식품은 곡물, 해조류, 시아노박테리움, 또는 이들의 부산물이나 성분들 중 하나 이상을 더 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 산 함량이 적은 식품 제품 또는 주스는 약 5.0 내지 약 6.5의 초기 pH, 예를 들어 주스가 충분한 시간 기간 동안(예를 들어, 온도에 따라서 수 시간 내지 수 일) 상승된 온도에 노출되었을 경우 병원성 미생물이 성장하거나 활성이 될 수 있는 충분히 높은 pH를 가진다.
몇몇 실시형태에서 산 함량이 적은 주스는 열적으로 저온살균되지 않은 것이다. 유익하게, 본원에 제공된 방법은 명목상의 온도 증가를 가져오며(HPP의 압력으로 인해), 따라서 주스의 풍미 프로파일에 부정적인 영향을 미치지 않는다. 몇몇 실시형태에서 HPP 가공은 약 10 내지 약 20℉ 미만의 안정한 주스의 온도 증가를 가져온다. 몇몇 실시형태에서 HPP는 약 80,000 파운드/제곱인치(PSI) 초과, 약 85,000 PSI 초과, 약 87,000 PSI 초과, 또는 그 이상의 압력을 이용한다. 체류 시간(예를 들어, 식품 또는 주스가 고압에 노출되는 시간)은 약 20초 내지 약 300초, 예컨대 예를 들어 약 30초, 약 90초, 또는 약 180초 초과의 범위이다.
유익하게, 몇몇 실시형태에서, 본원에 개시된 방법은 병원성 미생물에 대한 생물제어를 가져오며, 뿐만 아니라 몇몇 실시형태에서 안정한 주스의 생성은 안정한 주스의 부패를 더 방지한다(예를 들어, 주스의 저장 수명을 증진시킨다).
또한, 개시된 방법 중 어느 하나에 따라서 처리된 음료가 본원에 제공된다. 예를 들어, 과일, 야채, 또는 이들의 조합으로 제조된 저산도 주스를 포함하고, 락트산 생성 박테리아의 접종된 집단을 포함하는, 약 35℉ 내지 약 42℉의 냉장 보관 온도에서 가공, 유통 및 보관을 위하여 구성된 액체 식품 제품이 제공되며, 여기서 저산도 주스는 약 4.6을 초과하는 pH를 가지고, 저산도 주스는 이. 콜리, 살모넬라 종, 리스테리아 모노사이토게네스(Lysteria monocytogenes) 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택된 병원균의 적어도 5 log 감소를 위하여 구성된 고압 가공(HPP)으로 가공되었으며, 락트산 생성 박테리아의 접종된 집단의 적어도 일부는 HPP에서 생존하고, (i) 주스가 약 42℉ 이상의 온도에 노출될 경우 약 4.6 이하의 pH로 저산도 주스의 pH를 감소시키거나, 또는 (ii) 주스가 약 42℉ 이상의 온도에 노출되지 않을 경우 약 4.6 이하의 pH로 저산도 주스의 pH를 감소시키지 않을 것이다.
또한, 과일, 야채 또는 이들의 조합으로부터 제조된 저산도 주스 및 락트산 생성 박테리아의 접종된 집단을 포함하는 음료가 제공되며, 여기서 저산도 주스는 약 4.6을 초과하는 pH를 가지고, 접종된 집단은 주스가 약 42℉ 이상의 온도에 노출될 경우 약 4.6 이하의 pH로 저산도 주스의 pH를 감소시키며, 접종된 집단은 주스가 약 42℉ 이상의 온도에 노출되지 않을 경우 약 4.6 이하의 pH로 저산도 주스의 pH를 감소시키지 않는다.
또한, 과일, 야채 또는 이들의 조합으로부터의 주스, 및 락토바실루스 카세이를 포함하는 락트산 생성 박테리아의 집단을 포함하는 저산도 주스가 제공된다.
상기 요약되며 아래 더 상세히 제시된 방법은 제1 당사자에 의한 특정 행위를 설명한다. 그러나, 이들은 또한 다른 당사자에 의한 이들 행위의 지시를 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, "식품 제품에 미생물의 집단을 접종하는"과 같은 행위는 "미생물의 집단으로 식품 제품을 접종하는 것을 지시하는"을 포함한다.
도 1은 특정한 락트산 생성 박테리아가 주스의 온도가 약 70-72℉일 때 저산도 주스의 pH를 감소시키는 속도와 관련된 데이터를 나타낸다.
도 2는 특정한 락트산 생성 박테리아가 주스의 온도가 약 50-52℉일 때 저산도 주스의 pH를 감소시키는 속도와 관련된 데이터를 나타낸다.
도 3은 저산도 주스가 70-72℉의 온도에서 유지되었을 때 5회의 개별 시험에서 pH 감소에 대한 요약 데이터를 나타낸다.
도 4는 주스가 70-72℉의 온도에서 유지된 후 pH 저하를 평가하는 1회의 개별 시험에서 각 시간 지점에서 취해진 반복 데이터 포인트를 나타낸다.
도 5는 주스가 70-72℉의 온도에서 유지된 후 pH 저하를 평가하는 1회의 개별 시험(도 3의 시험 #4)에서 각 시간 지점에서 취해진 반복 데이터 포인트를 나타낸다.
도 6은 주스가 온도 오용 전에 28일 동안 40℉에서 유지된 후 70-72℉의 온도까지 상승된 저산도 주스를 사용한 5회의 개별 시험에서 pH 감소에 대한 요약 데이터를 나타낸다.
도 7은 저산도 주스가 50-52℉의 온도에서 유지된 후 pH 저하를 평가하는 1회의 개별 시험에서 각 시간 지점에서 취해진 반복 데이터 포인트를 나타낸다.
도 8은 저산도 주스가 44-46℉의 온도에서 유지된 후 pH 저하를 평가하는 1회의 개별 시험에서 각 시간 지점에서 취해진 반복 데이터 포인트를 나타낸다.
도 9는 본원에 개시된 몇몇 실시형태에 따른 주스의 생물제어 가공을 나타낸 도해이다.
도 2는 특정한 락트산 생성 박테리아가 주스의 온도가 약 50-52℉일 때 저산도 주스의 pH를 감소시키는 속도와 관련된 데이터를 나타낸다.
도 3은 저산도 주스가 70-72℉의 온도에서 유지되었을 때 5회의 개별 시험에서 pH 감소에 대한 요약 데이터를 나타낸다.
도 4는 주스가 70-72℉의 온도에서 유지된 후 pH 저하를 평가하는 1회의 개별 시험에서 각 시간 지점에서 취해진 반복 데이터 포인트를 나타낸다.
도 5는 주스가 70-72℉의 온도에서 유지된 후 pH 저하를 평가하는 1회의 개별 시험(도 3의 시험 #4)에서 각 시간 지점에서 취해진 반복 데이터 포인트를 나타낸다.
도 6은 주스가 온도 오용 전에 28일 동안 40℉에서 유지된 후 70-72℉의 온도까지 상승된 저산도 주스를 사용한 5회의 개별 시험에서 pH 감소에 대한 요약 데이터를 나타낸다.
도 7은 저산도 주스가 50-52℉의 온도에서 유지된 후 pH 저하를 평가하는 1회의 개별 시험에서 각 시간 지점에서 취해진 반복 데이터 포인트를 나타낸다.
도 8은 저산도 주스가 44-46℉의 온도에서 유지된 후 pH 저하를 평가하는 1회의 개별 시험에서 각 시간 지점에서 취해진 반복 데이터 포인트를 나타낸다.
도 9는 본원에 개시된 몇몇 실시형태에 따른 주스의 생물제어 가공을 나타낸 도해이다.
신선하며 풍미와 영양이 풍부한 식품은 시장의 많은 소비자들에게 관심을 받고 있다. 많은 경우 소비자들은 또한 보존제가 없는 식품을 찾는다. 보존제는 종종 식품의 풍미를 변화시키고 영양소의 질을 감소시키며, 또는 최종 제품의 식미를 바꾼다. 신선하며 보존제가 없는 식품은 잠재적으로 부패나 오염에 노출되어 식미가 나쁜 식품을 가져오거나, 또는 소비자가 그 식품을 부적절한 온도 오용에 노출시킨 경우 다른 바람직하지 않은 효과를 야기할 수 있다.
냉장, 보존제 및 열-기반 저온살균이 특정 미생물에 의해서 야기되는 것 같은 부패나 오염을 감소시키거나 방지하기 위한 통상적인 방식이다. 그러나, 이들 각 방법은 신선하며 보존제 없는 식품을 생성할 때 역할을 하는 특정한 단점을 가진다.
특정 미생물은 식품에 존재할 때 부정적인 효과를 제공하지만, 다른 비병원성 미생물은 식품에 유익한 효과를 부여하고, 냉장, 보존제 및/또는 열-기반 저온살균의 단점을 다루는데 도움이 될 수 있다. 본원에 개시된 방법의 몇몇 실시형태에서 비병원성 미생물이 신선한 식품 제품에 도입되며, 이 비병원성 미생물 및/또는 이들이 생성한 대사 산물이 식품 제품에서 병원성 또는 독소-생성 미생물의 부정적인 효과를 제어, 억제, 또는 감소시키는 작용을 한다. 따라서, 몇몇 실시형태에서 본원에 개시된 방법은 외부 미생물의 사용을 통한 식품 보존 및/또는 소비자 안전에 관련된다. 이러한 실시형태는 과일 및/또는 야채를 함유하는 음료와 같은 신선한 식품의 보존에 특히 적합한 유익한 대안의 식품 보존 시스템으로 작용한다.
식품 보존 방법
아래 설명되는 대로, 저온살균, 냉장, 보존제, 건조, 냉동, 절임(염 및/또는 설탕), 훈연, 피클링, 식품조사 등과 같은 여러 가지 식품 보존 방법이 존재한다.
저온살균
저온살균은 식품 제품, 주로 액체를 특정한 상승된 온도까지 가열, 식품 제품을 상승된 온도에서 유지, 그다음 정해진 시간 기간 직후 냉각시키는 것을 말한다. 저온살균될 식품에 따라서 다양한 온도가 사용되지만, 식품 제품은 일반적으로 약 145℉ 내지 280℉의 온도까지 가열된다. 온도가 증가됨에 따라 유지 시간은 감소된다. 예를 들어, 신선 저온살균은 약 15 내지 30초 동안 약 160℉ 내지 165℉의 온도를 이용한다. 반면에 통 저온살균은 약 30분 동안 약 145℉의 온도를 사용한다. 특정한 저온살균 과정은 식품을 병입/포장하는 멸균 가공 기술과 함께 사용되어야 하므로 비용이 많이 든다. 더욱이, 저온살균에 사용된 상승된 온도는 일부 비타민과 미네랄 함량의 상실을 야기하고, 식품의 특정한 유익한 영양소 성분을 파괴할 수 있으며, 및/또는 식품의 풍미나 식미에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
전형적으로 저온살균은 식품에 존재하는 모든 미생물을 죽이기 위해서 수행되는 것은 아니며, 생육성 병원성 미생물의 수를 감소시켜 이들이 부패를 일으키기 어렵게 하려는 의도이다. 그러나, 이것은 식품 이 그것의 저장 수명 만료 전에 권장된 대로 보관되고 소비된다는 가정하에 이루어진다.
더욱이, 특정한 병원성 미생물은 저온살균 온도에 특히 내성인 포자의 형태로 존재한다. 또한, 저온살균된 식품은 저온살균된 식품의 산화를 감소시키기 위하여 종종 산소 없이 또는 최소한의 산소만 존재한 채로 포장된다. 그러나, 이들 포자-형성 미생물은 종종 절대 혐기성 또는 기능적 혐기균이며, 따라서 이러한 미생물은 저 산소 환경에서 생존할 수 있다(또는 심지어 성장할 수 있다). 저온살균된 식품 제품에서 겉보기에 부정적인 환경 조건에도 불구하고 식품 제품이 변화된 조건(예를 들어, 식품 포장 개봉, 비-냉장-보관 온도에 노출 등)에 노출되었을 때 병원성 미생물의 성장이나 활성은 식품 부패 및/또는 다른 원치않는 효과(예를 들어, 독소 생성)를 야기하는 결과를 가져올 수 있다.
냉장 보관
전형적으로 냉장 보관은 저온살균된 식품을 보관하기 위해 사용된다. 미생물은 전형적으로 상승된 온도(예를 들어, 실온, 체온 근처)에서 더욱 대사 활성이므로 (병원성이든 비-병원성이든) 냉장 보관 온도가 낮을수록 미생물의 성장이 감소된다. 그러나, 상기 논의된 대로, 저온살균된 식품의 냉장 보관의 가치는 생산, 가공, 보관, 선적 등 동안 식품이 잘못 취급될 가능성에 의해 제한된다. 다시 말해서, 냉장 보관으로 유지되어야 하는 식품 제품이 상승된 온도에 일정 기간 노출된다면(열 오용 또는 온도 오용으로 알려짐) 미생물이 증식될 수 있다. 불행하게도 특정한 병원성 미생물의 증식은 식품의 부패에 대한 쉽게 검출가능한 징후의 부재시 소비자가 활성 병원성 미생물로 오염된 식품을 섭취할 기회를 증가시킨다.
보존제
많은 자연 발생 보존제가 존재하지만(예를 들어, 소금, 식초 등), 여러 가지 보존적 식품 첨가제가 소비자 식품 제품에 흔히 사용된다. 보존제는 항균성 보존제(예를 들어, 미생물, 진균 또는 곰팡이의 성장을 억제하는 작용을 하는 것들) 또는 항산화성 보존제(예를 들어, 식품 성분의 산화를 억제하는 작용을 하는 산소 흡수제)의 기능을 할 수 있다. 흔히 사용되는 항균성 보존제는 특히 소르브산, 벤조산, 칼슘 프로피오네이트, 아질산나트륨, 아황산나트륨(이산화황, 아황산수소나트륨, 아황산수소칼륨 등), 및 이나트륨 EDTA가 있다. 흔한 항산화제는 특히 부틸화 하이드록시아니솔(BHA), 부틸화 하이드록시톨루엔(BHT), 아스코르브산 및 토코페롤을 포함한다.
특정한 보존제는 일부 식품의 풍미에 악영향을 미칠 수 있다. 더욱이, 많은 소비자는 덜 가공되고 영양은 풍부한 신선한 식품을 소비하고자 하는 열망에 기초하여 보존제가 없는 식품을 추구한다.
기체 조건의 변화
특정한 병원성 및/또는 부패 미생물의 성장 및/또는 활성을 제한하기 위해서 이용되는 다른 접근법은 병원성 및/또는 부패 미생물이 앞으로 노출될 환경의 기체 함량(예를 들어, CO2 또는 O2 농도)를 변화시키는 것이다. 그러나, 이 접근법은 그것의 효능이 꽤 좁은데, 많은 병원성 및/또는 부패 미생물은 호기성이고, 많은 다른 것들은 혐기성이기 때문이다. 따라서, 한 가지 종류의 성장을 제한하기 위하여 산소를 감소시키는 것은 다른 종류의 성장에는 유리할 수 있다.
고압 가공
고압 가공(HPP)은 식품 제품의 미생물 부하를 감소시키기 위해 열(저온살균처럼)이 아니라 압력의 상당한 증가를 이용한다. 가공될 식품에 따라서, HPP는 제곱 인치 당 약 60,000 파운드에서 제곱 인치 당 약 90,000 파운드까지 범위의 압력을 이용한다. HPP는 적당한 온도 증가를 가져올 수 있지만(약 15-20℉; 예를 들어 약 35℉의 냉장 보관 온도에서 고압 하에 약 50 내지 55℉의 온도까지), 결과의 온도는 미생물에 대한 악영향을 갖기에 불충분할 수 있다. 반대로 식품에 발휘된 고압은 i) 미생물의 세포벽의 투과능을 변화시키거나(미생물의 사멸을 야기함), ii) 효소 또는 효소나 수용체의 활성 부위를 기능적으로 변화시키거나(대사 기능장애에 의한 사멸 또는 비활성을 야기함), iii) 미생물 DNA 구조에 변화를 유도하거나, 또는 iv) 이들의 조합 또는 다른 메커니즘에 의해 미생물을 죽이거나 비활성화할 수 있다. 상승된 압력에 노출은 가공될 식품에 따라서 다양하지만, 수 초 내지 수 분의 범위일 수 있다. HPP가 모든 미생물(예를 들어, 특정한 포자-형성 박테리아와 일부 비-포자 형성 비-병원성 박테리아는 HPP 후에도 여전히 생육성이다)을 죽이거나 비활성화하지 않지만, 유익하게 열 변성(저온살균에서 발생하는)을 제거함으로써 식품의 신선 특징에는 최소한의 변화만 야기한다. 따라서, 몇몇 실시형태에서 HPP는 맛이 더 신선하고 외관과 질감이 더 좋으며 영양소가 더 많이 보유된 식품을 가져온다. HPP는 또한 열 유도되는 조리시 풍미 상실의 위험을 감소시키며, 이것은 열-민감성 식품에 특히 유익하다. HPP 식품의 개선된 풍미 프로파일과 개선된 영양 가치는 많은 소비자로 하여금 HPP 가공된 식품을 찾도록 한다.
온도 오용
상기 논의된 대로, 제조, 가공, 선적, 및 냉장-보관 온도에서 보관되어야 하는 많은 식품은 이들이 상승된 온도에 노출될 경우 부패(미생물 성장이나 다른 수단을 통한) 및/또는 미생물 오염에 민감하다. 본원에서 사용된 용어 "냉장-보관"은 그것의 본래 의미로 주어지며, 또한 약 30 내지 약 32℉, 약 32 내지 약 34℉, 약 34 내지 약 36℉, 약 36 내지 약 38℉, 약 38 내지 약 40℉, 및 이들의 중복 범위를 포함하여 약 30 내지 약 40℉의 온도를 포함한다. 식품이 냉장 보관 온도 이상으로 식품의 온도를 상승시키기에 충분한 특정한 비-급성 시간 기간 동안 상승된 온도에 노출되었을 때 이 노출은 온도 오용이라고 간주될 수 있다. 본원에서 사용된 용어 "온도 오용" 및 "열 오용"은 그것의 본래 의미로 주어지며, 또한 미생물의 성장을 허용하기에 충분한 시간 기간 동안 상승된 온도에 노출된 냉장 보관 온도에서 유지되어야 하는 식품의 노출을 포함한다. 예를 들어, 본원에서 논의된 대로, 단백질분해 균주 및 비-단백질분해 균주의 씨. 보툴리넘의 두 가지 주 그룹이 있다. 단백질분해 균주는 약 70℉ 근처의 온도에서 성장할 수 있지만, 비-단백질분해 균주는 약 42-55℉의 온도에서 성장할 수 있다. 그러나, 단백질부해 균주는 약 4.6 미만의 pH에 민감하고, 비-단백질분해 균주는 약 5 이하의 pH에 민감하다(예를 들어, 성장할 수 없다). 따라서, 몇몇 실시형태에서, 온도 오용은 식품(예를 들어, 저산도 주스)이 식품의 온도를 약 42℉ 이상의 온도에 도달하도록 하는 온도에 노출되었을 때 일어날 수 있다. 급성 노출은 온도 오용을 구성하지 않을 수 있으며(식품의 온도가 병원성 미생물 성장/활성을 위해 충분히 증가하지 않으므로), 일부 실시형태에서 온도 오용은 약 2 내지 약 4시간, 약 4 내지 약 6시간, 약 6 내지 약 12시간, 약 12 내지 약 24시간, 약 24 내지 약 48시간, 약 48 내지 약 72시간, 약 92 내지 약 96시간 또는 그 이상의 시간 내에 일어난다. 식품 제품이 노출되는 온도가 높을수록 온도 오용이 발생하기 위해서 더 적은 노출 시간이 필요할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 온도 오용은 6시간, 12시간, 24시간 또는 48시간보다 긴 시간 동안 약 40 내지 약 50℉를 초과하는 온도에 식품 제품(예컨대 주스)의 노출을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 온도 오용은 온도 오용 전에 존재했던 것보다 적어도 10배 더 많이 부패 유기체의 수를 증가시키기에 충분한 시간 및 온도에 식품 제품(예컨대 주스)의 노출을 포함한다.
생물제어
본원에서 논의된 대로, 생물제어는 일반적으로 유해한(예를 들어, 병원성) 미생물의 성장을 방지하기 위하여 선택된 미생물의 성장 및 대사를 촉진함으로써 식품 안전성을 촉구하기 위한 방법을 말한다. 더 구체적으로, 몇몇 실시형태는 식품 제품에서, 특히 온도 오용의 경우, 병원성 미생물의 성장, 생육성 및/또는 활성을 제어(예를 들어, 감소, 최소화 또는 방지)하기 위한 비-병원성 미생물의 사용에 관한 것이다. 몇몇 실시형태에서, 생물제어는 상기 논의된 것들과 같이 식품 보존 방법과 함께 사용된다. 예를 들어, 몇몇 실시형태에서 생물제어는 HPP와 함께 이용되며, 이로써 식품의 선도 및 영양 가치를 유지하는 것과 관련하여 HPP의 유익한 성질을 이용하면서 또한 병원균의 성장이나 활성의 위험을 감소시키기 위해 비-병원성 미생물의 특징을 활용한다. 몇몇 실시형태에서, HPP는 적어도 약 5 log까지 식품 제품에 존재하는 특정 병원성 미생물의 양을 감소시키도록 구성된다. 그러나, 몇몇 실시형태에서 생물제어는 추가의 식품 보존 기술 없이 사용된다. 몇몇 실시형태에서, 생물제어는 단지 냉장 보관과 조합해서 사용된다.
생물제어와 HPP를 조합한 보존 방법의 몇몇 실시형태는 식품의 열 오용에 대한 보호에 특히 유익하다. 상기 논의된 대로, 소비자에게 도달하는 식품 제품의 품질, 선도 및 안전성은 그것의 수명 사이클(예를 들어, 제조에서 소비까지)의 모든 단계 동안 적절한 보관 조건 하에 식품을 유지하는 것에 따른다. 식품의 잠재적 열 오용은, 예를 들어 본원에서 논의된 대로 보존제의 첨가에 의해서 다뤄질 수 있지만, 보존제가 없는 식품이 많은 소비자에게 바람직하다. 아래 더 상세히 논의되는 대로, 본원에 개시된 생물제어 방법의 몇몇 실시형태는 보존제의 필요성을 감소시키거나 없애며, 병원성 미생물의 성장이나 활성에 대해 보호하여, 바람직한 풍미 프로파일을 가지며, 온도 오용의 경우에도 소비에 안전한 식품을 가져온다.
비-병원성 미생물
상기 논의된 대로, 특정 병원성 미생물은 이들 병원성 미생물로 오염된 특정 식품에 식품 부패를 초래할 수 있다. 그러나, 본원에 개시된 방법에 따라서, 상기 논의된 하나 이상의 식품 보존 기술과 함께 특정한 비-병원성 미생물의 첨가는 병원성 미생물로 오염된 식품이 소비될 때 악영향의 위험을 감소시킬 수 있다. 비-병원성 미생물은 실시형태에 따라서 박테리아, 효모, 진균, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 몇몇 실시형태에서 비-병원성 미생물은 자연 발생된 것고, 다른 실시형태에서 비-병원성 미생물은 선택적으로 유전자 변형된다. 몇몇 실시형태에서, 박테리아가 비-병원성 미생물로 사용된다. 실시형태에 따라서, 박테리아는 그람 양성 또는 그람 음성일 수 있다. 그람-양성과 그람-음성 박테리아의 조합이 또한 특정 실시형태에서 사용된다. 일부 실시형태에서, 캡슐화된 박테리아가 사용된다. 그러나, 특정 실시형태에서는 비-캡슐화된 박테리아가 사용된다. 몇몇 실시형태에서, 락트산 생성 박테리아가 사용된다. 몇몇 실시형태에서, HPP에 내성인 락트산 생성 박테리아가 사용된다.
예를 들어, 단-발효성인 락토바실리 속의 미생물(그룹 1)은 HPP에 상대적으로 내성이다. 따라서, 일부 실시형태에서 단-발효성 박테리아가 사용된다. 본원에서 사용된 용어 단-발효성은 본래 의미로 주어지며, 또한 당의 대사를 통해 락트산만을 생성하는 박테리아를 포함한다. 단-발효성 락토바실루스의 한 가지 비제한적 예는 락토바실루스 아시도필루스(Lactobacillus acidophilus)(프로바이오틱이라고도 한다)이다. 그룹 1 락토바실리의 다른 비제한적 예는 특히 엘. 아시도필루스(L. acidophilus), 엘. 델브루엑키(L. delbrueckii), 엘. 헬베티쿠스(L. helveticus), 엘. 살리바리우스(L. salivarius)를 포함한다. 그러나, 아래 더 상세히 논의되는 대로, 놀랍게도 락트산 박테리아 그룹화(예를 들어, 단- 또는 복합-발효성으로 분류; 코시 또는 로드로 분류)가 미생물이 HPP에서 생존할 가능성(및 본원에 개시된 발명의 방법에서 유용한지)을 반드시 특정하는 것은 아니라는 것이 발견되었다. 따라서, 놀랍게도 종래의 분류 방식이 청구된 방법에 효능 있는 미생물을 확인하는데 반드시 사용될 수 있는 것은 아니다. 따라서, 몇몇 실시형태에서 다른 종류의 락토바실리(예를 들어, 복합-발효성)도 사용된다. 본원에서 사용된 복합-발효성은 그것의 본래 의미로 주어지며, 또한 당의 대사를 통해서 알코올이나 락트산을 생성하는 박테리아를 포함한다.
일부 실시형태에서, 박테리아는 선택적 박테리아이다. 본원에서 사용된 용어 선택적은 본래의 의미로 주어지며, 또한 호기성, 산소결핍성, 및/또는 혐기성 조건에서 생존할 수 있는 박테리아를 포함한다. 일부 실시형태에서, 사용된 박테리아는 이러한 조건 중 하나에서만 생존할 수 있는 박테리아이다(예를 들어, 절대 혐기균).
락트산 생성 박테리아를 이용하는 실시형태에서는 실시형태에 따라서 여러 가지 상이한 종류의 락트산 박테리아가 사용될 수 있다. 예를 들어, 락트산 생성 박테리아는 락토바실루스(Lactobacillus), 바실루스(Bacillus), 류코노스톡(Leuconostoc), 페디오코쿠스(Pediococcus ), 락토코쿠스(Lactococcus ), 스트렙토코쿠스(Streptococcus), 에어로코쿠스(Aerococcus), 카노박테리움(Carnobacterium ), 엔테로코쿠스(Enterococcus ), 오에노쿠쿠스(Oenococcus ), 스포로락토바실루스(Sporolactobacillus), 테트라게노코쿠스(Tetragenococcus ), 바고코쿠스(Vagococcus), 및 웨이셀라(Weisella ) 속으로부터 선택될 수 있다. 본원에서 논의된 대로, 열거된 속 중 하나 이상에 속한 박테리아의 조합이 사용될 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 락토바실루스 속의 박테리아들이 사용된다. 실시형태에 따라서, 박테리아는 다음의 락토바실루스 종들 중 하나 이상으로부터 선택될 수 있다: 엘. 아세토톨레란스(L. acetotolerans), 엘. 아시디파리나에(L. acidifarinae), 엘. 아시디피스시스(L. acidipiscis), 엘. 아시도필루스(L. acidophilus), 엘. 아길리스(L. agilis), 엘. 알기두스(L. algidus), 엘. 알리멘타리우스(L. alimentarius), 엘. 아밀로리티쿠스(L. amylolyticus), 엘. 아밀로필루스(L. amylophilus), 엘. 아밀로트로피쿠스(L. amylotrophicus), 엘. 아밀로보루스(L. amylovorus), 엘. 아니말리스(L. animalis), 엘. 안트리(L. antri), 엘. 아포데미(L. apodemi), 엘. 아비아리에스(L. aviaries), 엘. 비페르멘탄스(L. bifermentans), 엘. 브레비스(L. brevis), 엘. 부치네리(L. buchneri), 엘. 카멜리아에(L. camelliae), 엘. 카세이(L. casei), 엘. 카세이 아종 람노수스(L. casei subsp. Rhamnosus), 락토바실루스 카세이 아종 람노수스 842(Lactobacillus casei subsp. rhamnosus 842), 엘. 카세이 DN-114001(L. casei DN-114001), 엘. 카세이 시로타(L. casei Shirota), 엘. 카테나포르미스(L. catenaformis), 엘. 세티(L. ceti), 엘. 콜레오호미니스(L. coleohominis), 엘. 콜리노이데스(L. collinoides), 엘. 컴포스티(L. composti), 엘. 콘카부스(L. concavus), 엘. 코리니포르미스(L. coryniformis), 엘. 크리스파투스(L. crispatus), 엘. 크루스토룸(L. crustorum), 엘. 쿠르바투스(L. curvatus), 엘. 델브루엑키 아종 델브루엑키(L. delbrueckii subsp . Delbrueckii), 엘. 델브루엑키 아종 불가리쿠스(L. delbrueckii subsp . Bulgaricus), 엘. 델브루엑키 아종 락티스(L. delbrueckii subsp . Lactis), 엘. 덱스트리니쿠스(L. dextrinicus), 엘. 디올리보란스(L. diolivorans), 엘. 에퀴(L. equi), 엘. 에퀴제네로시(L. equigenerosi), 엘. 파라기니스(L. farraginis), 엘. 파시미니스(L. farciminis), 엘. 페멘툼(L. fermentum), 엘. 포니칼리스(L. fornicalis), 엘. 프럭티보란스(L. fructivorans), 엘. 프루멘티(L. frumenti), 엘. 푸추엔시스(L. fuchuensis), 엘. 갈리나룸(L. gallinarum), 엘. 가세리(L. gasseri), 엘. 가스트리쿠스(L. gastricus), 엘. 가넨시스(L. ghanensis), 엘. 그라미니스(L. graminis), 엘. 하메시(L. hammesii), 엘. 함스테르(L. hamster), 엘. 하비넨시스(L. harbinensis), 엘. 하야키텐시스(L. hayakitensis), 엘. 헬베티쿠스(L. helveticus), 엘. 힐가르디(L. hilgardii), 엘. 호모히오치(L. homohiochii), 엘. 이네르스(L. iners), 엘. 인글루비에이(L. ingluviei), 엘. 인테스티날리스(L. intestinalis), 엘. 젠세니(L. jensenii), 엘. 존소니(L. johnsonii), 엘. 칼릭센시스(L. kalixensis), 엘. 케피라노파시엔스(L. kefiranofaciens), 엘. 케피리(L. kefiri), 엘. 킴치(L. kimchii), 엘. 키타사토니스(L. kitasatonis), 엘. 쿤케이(L. kunkeei), 엘. 레이치만니(L. leichmannii), 엘. 린드네리(L. lindneri), 엘. 말레페르멘탄스(L. malefermentans), 엘. 말리(L. mali, 엘. 만니호티보란스(L. manihotivorans), 엘. 민덴시스(L. mindensis), 엘. 무코사에(L. mucosae), 엘. 무리누스(L. murinus), 엘. 나젤리(L. nagelii), 엘. 나무렌시스(L. namurensis), 엘. 난텐시스(L. nantensis), 엘. 올리고페르멘탄스(L. oligofermentans), 엘. 오리스(L. oris), 엘. 파니스(L. panis), 엘. 판테리스(L. pantheris), 엘. 파라브레비스(L. parabrevis), 엘. 파라부치네리(L. parabuchneri, 엘. 파라카세이(L. paracasei), 엘. 파라콜리노이데스(L. paracollinoides), 엘. 파라파라기니스(L. parafarraginis), 엘. 파라케피리(L. parakefiri), 엘. 파랄리멘타리우스(L. paralimentarius), 엘. 파라플란타룸(L. paraplantarum), 엘. 펜토수스(L. pentosus), 엘. 페롤렌스(L. perolens), 엘. 플란타룸(L. plantarum), 엘. 폰티스(L. pontis), 엘. 프시타시(L. psittaci), 엘. 레니니(L. rennini), 엘. 류테리(L. reuteri), 엘. 람노수스(L. rhamnosus), 엘. 리마에(L. rimae), 엘. 로고사에(L. rogosae), 엘. 로시아에(L. rossiae), 엘. 루미니스(L. ruminis), 엘. 사에림네리(L. saerimneri), 엘. 사케이(L. sakei), 엘. 살리바리우스(L. salivarius), 엘. 산프란시스센시스(L. sanfranciscensis), 엘. 사트수멘시스(L. satsumensis), 엘. 세칼리필루스(L. secaliphilus), 엘. 사르페아에(L. sharpeae), 엘. 실리기니스(L. siliginis), 엘. 스피체리(L. spicheri), 엘. 수에비쿠스(L. suebicus), 엘. 타일란덴시스(L. thailandensis), 엘. 울투넨시스(L. ultunensis), 엘. 바시노스테르쿠스(L. vaccinostercus), 엘. 바지날리스(L. vaginalis), 엘. 베르스몰덴시스(L. versmoldensis), 엘. 비니(L. vini), 엘. 비툴리누스(L. vitulinus), 엘. 제아에(L. zeae), 및 엘. 지마에(L. zymae). 특정 실시형태에서, 이들 종들 및/또는 아종들 중 하나 이상의 조합이 사용된다.
몇몇 실시형태에서, 페디오코쿠스 속의 박테리아들이 사용된다. 실시형태에 따라서, 박테리아는 다음의 페디오코쿠스 종들 중 하나 이상으로부터 선택될 수 있다: 피. 아시딜락티시(P. acidilactici), 피. 셀리콜라(P. cellicola), 피. 클라우세니(P. claussenii), 피. 담노수스(P. damnosus), 피. 에탄올리두란스(P. ethanolidurans), 피. 이노피나투스(P. inopinatus), 피. 파불루스(P. parvulus), 피. 펜토사세우스(P. pentosaceus), 및 피. 스틸레시(P. stilesii). 특정 실시형태에서, 이들 종들 및/또는 아종들 중 하나 이상의 조합이 사용된다.
몇몇 실시형태에서, 비-병원성 미생물(또는 여러 종류의 미생물의 조합)의 초기 양은 식품 g 당 약 1 콜로니 형성 단위(CFU) 내지 식품 g 당 약 1 x 108 CFU의 범위이다. 몇몇 실시형태에서, 비-병원성 미생물(들)의 접종물은 약 1 내지 약 10 CFU/g, 약 10 내지 100 CFU/g, 약 100 내지 약 1000 CFU/g, 약 1000 내지 약 1 x 104 CFU/g, 약 1 x 104 내지 약 1 x 105 CFU/g, 약 1 x 105 내지 1 x 106 CFU/g, 약 1 x 106 내지 1 x 107 CFU/g, 약 1 x 107 내지 1 x 108 CFU/g 및 이들의 중복 범위의 범위이다. 산-감응성인 병원성 미생물 오염에 특히 민감할 수 있는 식품에서는 더 많은 접종물이 사용될 수 있다.
본원에 개시된 생물제어 방법의 몇몇 실시형태에서, 사용된 비-병원성 미생물은 식품 보존 방법에 의한 제거에 부분적으로 민감하지만, 그 방법에 의해서 근절되는 것은 아니다. 예를 들어, 몇몇 실시형태에서 생물제어가 HPP와 함께 사용된다. 상기 논의된 대로, HPP는 많은(전부는 아니지만) 미생물을 제어하는 작용을 한다. 특히, 몇몇 실시형태는 HPP(또는 다른 식품 보존 방법)에서 생존하는 식품에 접종된 비-병원성 미생물을 충분한 양으로 이용하며, 이것은 식품의 온도 오용이 발생할 경우 락트산을 생성하고, 특정한 병원성 미생물의 성장 및/또는 활성을 방지하거나 감소시키기에 충분한 양이다. 따라서, 몇몇 실시형태에서, 비-병원성 미생물의 적어도 일부(예를 들어, 약 1%, 약 5%, 약 10%, 15%, 약 20%, 약 25% 또는 그 이상)가 HPP, 특히 공지된 병원균(예를 들어, 식품 제품에 존재할 가능성이 큰 것)의 양을 적어도 5 log까지 감소시키도록 구성된 HPP 과정에서 생존한다. 유익하게, 몇몇 실시형태에서 식품이 일정 기간의 온도 오용에 노출되지 않았다면 비-병원성 미생물은 식품의 pH를 변화시키지 않는다(또는 부정적인 영향을 미치지 않는다).
병원성 미생물
여러 가지 상이한 병원성 미생물이 식품 제품에 존재할 수 있다. 예를 들어, 상기 논의된 대로 씨. 보툴리넘은 많은 식품 가공 방법에 내성인 포자를 형성할 수 있고, 조건이 맞으면 포자가 영양 세포로 발아한 다음 성장하여 보툴리넘 독소를 생성한다. 포자 자체의 섭취보다 영양 세포에 의해 생성된 독소의 섭취가 원치않는 효과의 주요 원인일 수 있다. 유사한 보툴리넘 중독을 야기할 수 있는 다른 미생물은 제한은 아니지만 씨. 부티리쿰, 씨. 바라티 및 씨. 아르겐티넨스를 포함한다. 또한, 살모넬라, 이. 콜리 및/또는 리스테리아(예를 들어, 리스테리아 모노사이토게네스) 속의 병원성 미생물이 잠재적 관심대상이다. 식품은 특히 류코노스톡(예를 들어, 엘. 메센테로이데스) 및 페디오코쿠스(예를 들어, 피. 펜토사세우스) 속의 병원성 미생물로 오염된다. 이들 병원성 미생물 중 하나 이상의 조합이 또한 온도 오용에 노출된 식품 제품에서 문제를 야기할 수 있다.
온도 오용의 부정적인 효과를 감소시키기 위한 생물제어
온도 오용은 포함된 식품에 따라서 식품의 부패 및/또는 식품의 미생물의 성장을 초래할 수도 있고 초래하지 않을 수도 있다. 온도 오용에 대한 식품의 민감성은 식품이 보존되는 방식(적어도)과 식품의 자연적 특질에 적어도 일부분 의존한다. 병원성 미생물 성장의 감소, 최소화 또는 방지가 본원에 설명된 방법의 몇몇 실시형태의 한 가지 초점이다. 실시형태에 따라서, 여러 가지 상이한 식품이 본원에 설명된 보존 방법에 노출될 수 있다. 일부 실시형태는 고형 식품, 반고형 식품을 이용한다. 예를 들어, 보존 방법의 일부 실시형태는 치즈, 캔에 든 식품(예를 들어, 야채, 과일, 파스타 등), 유제품, 버터 등을 보존하기 위해 사용된다. 몇몇 실시형태에서, 보존 방법은, 예를 들어 시럽, 식초, 강화수(예를 들어, 과일주입수), 와인, 주스 등과 같은 액체에 적용된다. 몇몇 실시형태에서, 과일 주스가 본원에 개시된 방법에 따라서 가공된다. 몇몇 실시형태에서, 과일 주스는 본원에 개시된 방법에 따라서 보존된다. 몇몇 실시형태에서, 야채 주스가 본원에 개시된 방법에 따라서 보존된다. 몇몇 실시형태에서, 과일-야채 조합 주스가 본원에 개시된 방법에 따라서 보존된다.
일부 실시형태에서, 산 함량이 적은(예를 들어, pH가 약 5를 초과, 예를 들어 4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9 등을 초과하는) 주스(과일, 야채 또는 이들의 조합 어느 것이든)가 본원에 개시된 보존 방법으로부터 특히 이익을 얻는다. 이것은 많은 병원성 미생물이 낮은 pH에서는 성장할 수 없지만, 높은 pH에서는 생육성이고, 발아하며, 부패 부산물(또는 독소)을 생성하기 때문이다. 예를 들어, 아래 더 논의되는 대로, 클로스트리디움 보툴리넘(포자-형성 박테리아)이 과일과 야채의 표면에서 발견될 수 있고, 따라서 과일/야채 가공 동안 주스에 포함될 수 있다. 씨. 보툴리넘은 포자로서 존재하는 그것의 능력 때문에 HPP를 포함하는 몇몇 종류의 보존에서 생존할 수 있다. 씨. 보툴리넘의 특정 균주는 약 4.6의 pH 이하에서는 성장할 수 없지만(예를 들어, 단백질분해 균주), 산성 식품은 활성 또는 생육성 씨. 보툴리넘의 성장에 민감하지 않을 수 있다(결과의 독소 형성으로서). 그러나, 더 높은 pH를 가진 식품은 씨. 보툴리넘 성장을 허용할 수 있다. 예를 들어, 아티초크, 아스파라거스, 아보카도, 바나나, 비트, 브로콜리, 방울 양배추, 양배추, 칸탈루프, 당근, 콜리플라워, 셀러리, 고수잎, 클로버 새싹, 코코넛(과육 및 밀크), 옥수수, 오이, 대추, 가지, 회향, 무화과, 마늘, 생강, 인삼, 푸른 채소(예를 들어, 혼합된 푸른 채소), 케일, 부추, 상추(예를 들어, 아이스버그, 로메인, 레드 등), 망고, 감로 멜론, 오크라, 올리브, 파파야, 파슬리, 파스닙, 완두콩, 무, 시금치, 호박, 근대, 순무, 수박, 휘트그래스 및/또는 주키니 중 하나 이상으로 제조된 식품(다음 중 어느 것으로 제조된 주스 또는 다음 중 둘 이상의 조합으로 제조된 주스를 포함함)이 약 4.6을 초과하는 pH를 가질 수 있으며, 이로써 씨. 보툴리넘의 성장을 허용할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 식품은 곡물, 해조류, 시아노박테리움, 또는 이들의 부산물이나 성분들 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 예를 들어 아보카도, 구와카몰, 새싹(예를 들어, 알파파 새싹, 콩 새싹), 가공육 및/또는 핫도그와 같은 다른 식품들도 씨. 보툴리넘의 성장을 허용할 수 있다. 상기 논의된 대로, 이러한 식품의 온도 오용시 씨. 보툴리넘 포자 발아 및 세포 성장과 독소 생성의 위험이 증가된다.
예를 들어, 당근 주스는 약 6.2의 pH를 가지며, 일부 경우에는 씨. 보툴리넘의 성장에 민감할 수 있는데, 예를 들어 당근 주스의 온도 오용시 낮은 산도가 씨. 보툴리넘 포자 발아 및/또는 세포 성장과 독소 생성을 가져올 수 있다.
비교적 산성인 심지어 특정한 과일 또는 야채(또는 이들의 조합)는 비-산성 과일, 야채(또는 이들의 조합)과 조합된다면 pH가 4.6을 초과하는 식품 제품을 가져올 수 있다. 예를 들어, 여러 가지 다른 저산도 과일 또는 야채 주스와 라임 주스의 조합은 pH가 4.6을 초과하는 주스를 가져올 수 있다(라임 주스로부터 산성 수소 이온의 희석에 기초하여). 반면에 많은 감귤류 주스는 비교적 높은 산 함량(예를 들어, 낮은 pH)을 가진다. 결과적으로, 특정한 감귤류 주스는 안 좋은 박테리아 성장에 덜 민감하다.
몇몇 실시형태에서, 본원에 개시된 방법으로 처리된 식품은 당근 주스를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 본원에 개시된 방법으로 처리된 식품은 pH가 4.6을 초과하는 하나 이상의 과일 및/또는 야채와 조합된 당근 주스를 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 본원에 개시된 방법으로 처리된 식품은 당근, 셀러리, 비트, 라임, 생강, 사과, 레몬, 시금치, 및 파슬리 중 하나 이상으로부터의 주스를 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 본원에 개시된 방법으로 처리된 식품은 당근, 셀러리, 비트, 생강, 사과, 레몬, 시금치, 및 파슬리 중 하나 이상으로부터의 주스를 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 본원에 개시된 방법으로 처리된 식품은 셀러리, 오이, 파슬리, 레몬, 휘트그래스, 사과, 시금치, 로메인 상추, 라임 및 클로버 중 하나 이상으로부터의 주스를 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 본원에 개시된 방법으로 처리된 식품은 셀러리, 오이, 파슬리, 레몬, 휘트그래스, 사과, 시금치, 로메인 상추 및 클로버 중 하나 이상으로부터의 주스를 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 본원에 개시된 방법으로 처리된 식품은 셀러리, 시금치, 로메인 상추, 클로버, 오이, 라임 및 휘트그래스 중 하나 이상으로부터의 주스를 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 본원에 개시된 방법으로 처리된 식품은 셀러리, 시금치, 로메인 상추, 클로버, 오이 및 휘트그래스 중 하나 이상으로부터의 주스를 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 본원에 개시된 방법으로 처리된 식품은 오렌지, 사과, 라즈베리, 클로렐라, 보리풀, 망고, 파인애플, 스피룰리나, 휘트그래스 및 덜스 중 하나 이상의 주스 및/또는 과육을 포함하는 음료를 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 본원에 개시된 방법으로 처리된 식품은 오렌지, 사과, 파인애플 및 망고 하나 이상의 주스 및/또는 과육을 포함하는 음료를 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 본원에 개시된 방법으로 처리된 식품은 사과, 블루베리, 라즈베리, 바나나, 망고, 스트로베리 및 코코넛 중 하나 이상의 주스 및/또는 과육을 포함하는 음료를 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 본원에 개시된 방법으로 처리된 식품은 망고, 오렌지, 바나나, 사과, 및 코코넛 중 하나 이상의 주스 및/또는 과육을 포함하는 음료를 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 본원에 개시된 방법으로 처리된 식품은 파인애플, 생강 및 오이 중 하나 이상으로부터의 주스를 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 본원에 개시된 방법으로 처리된 식품은 오렌지, 당근, 및 망고 중 하나 이상으로부터 제조된 주스를 포함한다.
상기 설명된 주스, 및 본원에 설명된 다른 식품은 일부 실시형태에서 다음과 같이 처리된다:
(1) 신선한 과일, 야채 및/또는 다른 식품이 분쇄되어 주스를 방출한다(또는 추출한다);
(2) 다음에, 이 주스(또는 액체 부분)이 과일 및/또는 야채의 섬유질 부분으로부터 추출된다(예를 들어, 분리된다);
(3) 추출된 주스가 약 38 내지 42℉의 온도로 냉각된다;
(4) 용기에 보관/생물제어 미생물(예를 들어, 락토바실루스 카세이)과 혼합을 위해 이송된 추출된 주스가 약 1000 CFU/g 내지 약 5,000 CFU/g, 약 5,000 CFU/g 내지 약 10,000 CFU/g, 약 10,000 CFU/g 내지 약 20,000 CFU/g, 약 20,000 CFU/g 내지 약 50,000 CFU/g, 약 50,000 CFU/g 내지 약 100,000 CFU/g, 약 100,000 CFU/g 내지 약 200,000 CFU/g, 약 200,000 CFU/g 내지 약 300,000 CFU/g, 약 300,000 CFU/g 내지 약 500,000 CFU/g, 약 500,000 CFU/g 내지 약 750,000 CFU/g, 약 750,000 CFU/g 내지 약 1,000,000 CFU/g, 약 1,000,000 CFU/g 내지 약 2,500,000 CFU/g, 약 2,500,000 CFU/g 내지 약 5,000,000 CFU/g, 약 500,000, CFU/g 내지 약 1,000,000 CFU/g을 포함하여, 약 1000 CFU/g 내지 약 100,000,000 CFU/g의 접종 농도로 추출된 주스에 첨가된다.
(5) 다음에, 접종된 주스가 병입되고, 선택적으로 금속 검출기를 통과한다(어떤 금속성 오염물질을 확인하기 위해서);
(6) 접종된 주스가 약 30-200초(예를 들어, 약 180초)의 체류 시간 및 약 55,000-150,000 PSI(예를 들어, 약 87,000 PSI)의 압력으로 HPP 가공된다.
(7) 가공된 주스가 냉장 보관 조건으로 이동된다.
방법
몇몇 실시형태에서, 본원에 개시된 방법은 병원성 미생물의 성장 및/또는 활성을 방지하는 비-병원성 미생물을 제공함으로써 열 오용에 노출된 식품을 다룬다. 상기 논의된 대로, 비-병원성 미생물은 병원성 미생물로 오염된 식품 제품에 도입되었을 때 병원성 미생물에 불리한 조건을 생성하는 방식으로 환경을 변화시킨다(예를 들어, 식품의 산-염기 균형). 예를 들어, 몇몇 실시형태에서, 비-병원성 미생물은 이들의 대사 작용에 의해서 락트산을 생성하고, 이것은 식품의 pH를 감소시키고, 특정 병원성 미생물(예를 들어, 씨. 보툴리넘)의 성장 및/또는 활성을 억제한다. 따라서, 본원에 개시된 방법은 천연적으로 산 함량이 적은(예를 들어, 높은 pH) 특정 음료에서 특히 중요하다.
몇몇 실시형태에서, 본원에 개시된 생물제어는 병원성 미생물의 성장 및/또는 활성을 제어하기 위해 단독으로 사용된다. 몇몇 실시형태에서, 생물제어는 병원성 미생물의 성장 및/또는 활성을 제어하기 위해 하나 이상의 식품 보존 방법과 조합된다. 예를 들어, 몇몇 실시형태에서, 생물제어는 저온살균과 함께 사용된다. 몇몇 실시형태에서, 생물제어는 HPP와 함께 사용된다. 몇몇 실시형태에서, 생물제어는 냉장 보관 및/또는 HPP와 함께 사용된다.
몇몇 실시형태에서, 본원에 개시된 방법은 약 4.6 미만의 수준까지 pH의 감소를 가져온다(씨. 보툴리넘이 억제되는 pH). 병원성 미생물로 오염된 양에 따라서, 4.6 또는 그 근처의 pH를 달성하는 것은 또한 특정한 병원성 미생물의 성장이나 활성을 억제한다. 예를 들어, 몇몇 실시형태에서, 약 5.0의 pH는 병원성 미생물의 적어도 일부 억제를 가져온다. 몇몇 실시형태에서, 약 4.9, 약 4.8, 약 4.7, 약 4.6의 pH(또는 그 이하, 및 열거된 값들 사이의 pH 값)가 특정 병원성 미생물의 성장 및/또는 활성의 적어도 일부의 억제에 적합하다.
실시형태에 따라서, 병원성 미생물(예를 들어, 씨. 보툴리넘)의 성장 및/또는 활성을 감소 및/또는 억제하기에 충분한 pH 범위까지 식품의 pH의 감소를 위한 목표 시간은 약 1 내지 약 25일(온도 오용의 개시로부터 시작하여)이다. 실시형태 및 온도 오용 정도에 따라서, 병원성 미생물-억제 pH 범위까지의 목표 시간은 약 1 내지 약 2일, 약 2 내지 약 3일, 약 3 내지 약 4일, 약 4 내지 약 6일, 약 6 내지 약 8일, 약 8 내지 약 10일, 약 10 내지 약 15일, 약 15 내지 약 20일, 약 20 내지 약 25일, 및 이들의 중복 범위이다. 다시, 병원성 미생물로의 오염에 특히 민감할 수 있는 식품에서 비-병원성 미생물의 초기 접종물은 목표 pH 범위를 달성하는데 필요한 시간을 감소시키도록 쉽게 조정될 수 있다.
또한, 산 함량이 적은 여러 가지 과일 및/또는 야채는 비교적 높은 농도의 질산염 및/또는 아질산염을 갖는 것을 특징으로 한다. 적절한 조건에서 질산염은 환원 반응(본원에 개시된 특정한 비-병원성 미생물과 같은 미생물에 의해 촉매됨)을 거쳐서 아질산염을 생성하며, 이것은 예를 들어 씨. 보툴리넘과 같은 특정한 병원성 미생물의 생육성 및/또는 활성에 억제 효과를 갖는 것으로 알려져 있다. 따라서, 특정 실시형태에서 pH와 아질산염 함량에 있어 생물제어 미생물 감소의 조합은 씨. 보툴리넘과 같은 병원성 미생물의 생육성 및/또는 활성을 감소 및/또는 억제한다. 몇몇 실시형태에서, 예를 들어 비트뿌리 및 비트뿌리 주스, 셀러리, 상추, 겨자, 시금치 같은 질산염 및/또는 아질산염 농도가 매우 높은(예를 들어, 신선한 야채 kg 당 ~2000-2500mg) 야채가 본원에 개시된 생물제어 방법에 노출된 식품 제품에 존재한다. 몇몇 실시형태에서, 예를 들어 배추, 셀러리악, 꽃상추, 대파, 파슬리, 콜라비 같은 질산염 및/또는 아질산염 농도가 높은(예를 들어, 신선한 야채 kg 당 ~1000-2000mg) 야채가 본원에 개시된 생물제어 방법에 노출된 식품 제품에 존재한다. 몇몇 실시형태에서, 예를 들어 양배추, 딜, 순무, 당근 같은 질산염 및/또는 아질산염 농도가 중간인(예를 들어, 신선한 야채 kg 당 ~500-1000mg) 야채가 본원에 개시된 생물제어 방법에 노출된 식품 제품에 존재한다. 몇몇 실시형태에서, 예를 들어 브로콜리, 콜리플라워, 오이, 호박 같은 질산염 및/또는 아질산염 농도가 낮은(예를 들어, 신선한 야채 kg 당 ~200-500mg) 야채가 본원에 개시된 생물제어 방법에 노출된 식품 제품에 존재한다. 몇몇 실시형태에서, 예를 들어 아스파라거스, 아티초크, 누에콩, 껍질콩, 완두콩, 고추, 토마토, 수박, 토마토, 고구마, 감자, 마늘, 양파, 가지, 버섯 및 이들의 조합 같은 질산염 및/또는 아질산염 농도가 매우 낮은(예를 들어, 신선한 야채 kg 당 ~200mg 미만) 야채가 본원에 개시된 생물제어 방법에 노출된 식품 제품에 존재한다. 또한, 실시형태에 따라서 다양한 수준의 질산염 및/또는 아질산염을 가진 야채의 조합이 사용된다. 따라서, 실시형태에 따라서, 비-병원성 미생물에 의한 아질산염 농도 증가와 산 감소의 조합이 병원성 미생물의 성장 및/또는 활성을 감소시키기 위하여 조합하여 작용한다. 그러나, 몇몇 실시형태에서 질산염 및/또는 아질산염 함량은 본원에 개시된 생물제어 방법을 행하는 식품 제품의 내용물에서 고려대상이 아니다.
생물제어 과정 흐름
도 9는 생물제어 과정 흐름 프로토콜의 한 실시형태의 도해를 나타낸다. 모든 단계가 수행될 필요는 없으며, 모든 단계가 나타낸 순서로 수행될 필요도 없다.
몇몇 실시형태에서, 이 과정은 과일, 야채, 이들의 조합(및 선택적으로 곡물, 해조류, 시아노박테리움, 또는 이들의 부산물이나 성분들 중 하나 이상)의 선택 및 가공(예를 들어, 분쇄)에서 시작한다. 주스는 가공된 성분으로부터 추출되고, 보관 용기 및/또는 혼합 용기로 이송된다. 몇몇 실시형태에서, 비-병원성 생물제어 미생물이 이 단계에서 첨가된다. 첨가된 미생물의 적어도 일부가 이후 가공 단계에서 생존하는 양이 주스에 접종된다. 예를 들어, 몇몇 실시형태에서 이후 HPP 단계에서 생존한 집단은, 약 2 x 102, 약 6 x 102, 약 3 x 103, 약 5 x 102, 약 7 x 103 및 이들 사이의 농도를 포함하여, 약 1 x 102 내지 약 1 x 104 CFU/식품 제품 g의 범위이다. 이들 생존 농도의 달성은 실시형태에 따라서, 약 5 x 102, 약 6 x 102, 약 7 x 102, 약 8 x 102, 약 9 x 102, 약 1 x 103, 약 2 x 103, 약 3 x 103, 약 4 x 103, 약 5 x 103, 약 6 x 103, 약 7 x 103, 약 8 x 103, 약 9 x 103, 약 1 x 104, 약 2 x 104, 약 4 x 104, 약 6 x 104, 약 8 x 104, 약 1 x 105, 약 2 x 105, 약 4 x 105, 약 6 x 105, 약 8 x 105, 약 1 x 106, 약 5 x 106, 약 1 x 107, 약 5 x 107, 약 1 x 108 및 이들 사이의 농도를 포함하여, 약 5 x 102 내지 약 1 x 108 CFU/g의 초기 접종물을 이용한다.
몇몇 실시형태에서, 접종된 주스는 이후 확립된 방법을 사용하여 병입되고, 선택적으로 금속 검출기를 통과한다(HPP 전에).
락트산 생성 미생물의 첨가 및 병입 후, 접종된 주스는 몇몇 실시형태에 따라서 고압 가공(HPP)에 노출된다. HPP는 일부 실시형태에서 적어도 5 log까지 표적 미생물(예를 들어, 식품에 존재할 가능성이 큰 것들, 예컨대 이. 콜리, 살모넬라 종, 리스테리아 모노사이토게네스, 및 이들의 조합)을 감소시키도록 구성된다. 몇몇 실시형태에서, HPP는, 약 70,000 PSI 내지 약 75,000 PSI, 약 75,000 PSI 내지 약 80,000 PSI, 약 80,000 PSI 내지 약 85,000 PSI, 약 85,000 PSI 내지 약 87,000 PSI, 약 87,000 PSI 내지 약 88,000 PSI, 약 88,000 PSI 내지 약 90,000 PSI, 및 이들의 중복 범위를 포함하여, 약 70,000 PSI 내지 약 90,000 PSI의 범위의 압력을 이용한다. HPP의 체류 시간(압력이 유지되는 시간)은 실시형태에 따라서 가변적이다. 예를 들어, 몇몇 실시형태에서 체류 시간은 약 30초이다. 몇몇 실시형태에서, 체류 시간은 약 30초 내지 약 90초이다. 그러나, 몇몇 실시형태에서 체류 시간은 약 180초이다. 다른 실시형태에서, 체류 시간은 약 100초 내지 약 150초, 약 150초 내지 약 200초, 약 200초 내지 약 250초, 약 250초 내지 약 300초, 및 이들의 중복 범위를 포함하여, 약 30초 내지 약 60초의 범위이다.
유익하게, HPP는 식품 제품에 열 전달을 거의 부여하지 않으며, 이로써 영양소 안정성을 유지하고, 맛이 없어지는 부작용을 방지한다. 몇몇 실시형태에서, 본원의 방법은 식품 제품의 온도에서 약 15 내지 약 20℉ 증가 미만을 가져온다(예를 들어, 접종 후 약 32℉에서부터 HPP 동안 약 47 내지 52℉ 미만까지). 따라서, 몇몇 실시형태에서 생물제어 과정 흐름 동안 식품 제품의 온도는, 약 32 내지 약 35℉, 약 35 내지 약 38℉, 약 38 내지 약 41℉, 약 41 내지 약 43℉, 약 43 내지 약 46℉, 약 46 내지 약 49℉, 약 49 내지 약 51℉, 및 이들의 중복 범위를 포함하여, 약 32 내지 약 52℉에서 유지된다.
HPP 후, 주스는 선택적으로 그것의 생물제어 가능성에 대해 시험될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 주스 생성 과정으로부터 선택된 샘플이 100℉ 온도 오용에 노출되고(예를 들어, 주스의 온도가 100℉에서 유지된다), 약 48시간 후에 pH가 측정된다. 이 선택적인 시험의 역치 통과기준은 48시간 기간 내에 약 pH 4.6 미만까지 주스의 pH의 감소이다. 이 시간틀 내에 pH 감소를 달성하는 것은 주스의 배치가 적합한 생물제어 가능성을 가진다는 것을 나타낸다. 이 pH 감소의 달성 실패는 이 배치의 주스의 폐기, 또는 이 주스 배치의 생물제어 가능성의 추가의 분석을 가져올 수 있다.
HPP 후, 주스는, 예를 들어 약 35 내지 42℉와 같은 냉장 보관 조건에서 보관된다(상기 설명된 선택적인 생물제어 가능성 시험에 선택적으로 노출된 샘플들을 제외하고). 유익하게, 본원에 개시된 방법은 병원성 미생물의 성장 및/또는 활성을 제어할 필요성이 인정된 산업을 다루지만, 주스의 외부 산성화 또는 열 저온살균의 사용 없이 이렇게 하는 것은 모두 식품의 맛 및/또는 영양소 프로파일을 변화시킨다.
더욱이, 몇몇 실시형태에서 이 방법은 신선한 주스의 부패를 감소시키고 저장 수명을 증가시키며, 일부 경우 식품 소비자에게 프로바이오틱적인 건강상의 이점을 부여한다(특정 구체예에서 이용된 미생물에 따라서). 또한, 예상외로 본원에 개시된 과정은 주스의 생물제어 가능성의 유의한 변성 없이 접종된 주스가 선택적으로 (우연한 것을 포함해서) 냉동되고 재해동되는 것을 허용한다. 냉동-해동 사이클은 많은 미생물의 생육성을 손상시키고 및/또는 대사 활성을 상실시킬 수 있으므로 이것은 놀라운 일이다. 그러나, 몇몇 실시형태에서 신선한 주스는 선택적으로 냉동될 수 있고(예를 들어, 소비자에 의해서), 일단 냉동 온도를 벗어나서 온도 오용에 노출되면 생물제어 미생물에 의해서 여전히 보호된다. 이것은, 예를 들어 소비자가 과일 및/또는 야채 주스를 앞으로 소비할 계획이 있을 수 있지만(예를 들어, 며칠 후), 냉장 출처가 이용될 수 없다는 것을 알고 있을 경우 등 많은 맥락에서 유익하다. 따라서, 이러한 상황에서 과일 및/또는 야채 주스는 냉동되고, 냉동고로부터 제거되고, 비-냉장 상태로 수송될 수 있다(주스의 온도 증가는 주스가 최초 해동시까지 지연될 것이다). 만일 비-냉장 시간 기간 동안 주스 온도가 고려된 온도 오용 수준까지 증가되었다면 생물제어 미생물이 본원에 개시된 대로 산을 생성하고, 주스에 존재하고 있을 수 있는 병원성 미생물(예를 들어, 씨. 보툴리넘)의 생육성 및/또는 활성을 감소, 방지, 또는 억제할 것이다.
실시예
아래 제공된 실시예들은 본 발명의 비제한적 실시형태이다.
실시예
1
생물제어에서 사용하기 위한 비-병원성 락트산-생성 미생물
생물제어 미생물의 조사
본원에 개시된 방법의 몇몇 실시형태는 온도 오용에 노출된 식품 제품에서 병원성 미생물의 성장 및/또는 활성을 방지하거나 감소시키기 위한 비-병원성 미생물의 사용에 관한 것이다. 특히, 산 함량이 적은 특정 식품이 병원성 미생물(예를 들어, 씨. 보툴리넘)의 성장 및 활성에 특히 민감할 수 있다.
아래 실험들은 (예를 들어) HPP(HPP 조건은 이. 콜리, 살모넬라 종, 리스테리아 모노사이토게네스와 같은 병원균의 적어도 5 log 감소를 달성하도록 구성된다) 전에 pH가 약 5를 초과하는 당근 주스 또는 과일/야채 주스와 같은 저산도 주스에 첨가되었을 때 락토바실루스의 충분한 양이 생육성을 유지하는 여러 가지 락토바실루스 종들의 특징을 평가했다; 충분하다는 것은 기능적으로 다음으로 정의된다:
(i) 주스가 온도 오용된다면(예를 들어, 약 40℉ 이상의 온도에 노출), 나머지 락토바실루스가 병원성 클로스트리디움 보툴리넘이 성장할 수 있기 전에 약 4.6 이하로 pH를 저하시키는 능력을 가진다(예를 들어, 생물제어); 및
(ii) 제품이 온도 오용되지 않는다면(예를 들어, 40℉ 이하에서 보관), 나머지 락토바실루스가 성장하지 않고 식품 제품은 그대로이다(예를 들어, 그것의 pH에 대해서)
따라서, 이들 기준(예를 들어, 생물제어와 HPP의 조합)을 만족하는 박테리아는 열 오용에 대한 냉장된 저산도 주스의 안전성을 보장하기 위한 FDA 가이드라인을 만족한다. 유익하게, 이것은 몇몇 실시형태에서 주스의 풍미에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 외부 pH 조정에 대한 필요 없이 달성된다.
HPP라고도 알려진 고압 가공은 이. 콜리, 살모넬라 종 및 리스테리아 모노사이토게네스와 같은 병원균을 죽이는데 효과적이다. 또한, HPP는 열 저온살균과 비교하여 미생물의 상이한 종류(속 및/또는 종)를 죽이는데 있어서 효능에 일부 차이를 갖는 것으로 알려져 있다. 다시 말해서, 미생물의 일부 변종은 다른 것들에 비해서 HPP에 더욱 내성이다. 상기 논의된 대로, 특정한 비-병원성 미생물(예를 들어, 포자)은 HPP에 내성이다. 유익하게, 특정한 비-병원성 미생물은 HPP에 상대적으로 내성인 것이 발견되었다. 예를 들어, 단-발효성 락토바실루스(그룹 1) 속의 특정 미생물은 HPP에 상대적으로 내성이다. 단-발효성 락토바실루스의 한 비제한적 예는 락토바실루스 아시도필루스(프로바이오틱이라고도 한다)이다. 그룹 1 락토바실리의 다른 비제한적 예는 특히 엘. 아시도필루스, 엘. 델브루엑키, 엘. 헬베티쿠스, 엘. 살비바리우스를 포함한다. 놀랍게도, 모든 단-발효성 락트산 박테리아가 HPP에 생존하는데 있어 똑같이 강한 것은 아니며, 따라서 몇몇 실시형태에서는 다른 종류의 락토바실리(예를 들어, 복합-발효성)이 사용된다.
다양한 락토바실루스 균주가 다양한 HPP 조건에서 생존하는 능력에 대해 평가되었다. 스크리닝된 각 종의 특징의 간단한 요약, 스크리닝 결과 및 사용된 HPP 조건이 표 1에 요약된다.
| 미생물 | 종류 | 주스 |
HPP
체류 시간 (초) |
HPP
압력
(PSI) |
Log 감소 |
| 대조군 | N/A | 야채 | 90 | 87K | 3.3 |
| 대조군 | N/A | 야채 | 180 | 87K | 1.8 |
| 락토바실루스 카세이 균주 1 | Fac 복합 | 야채 | 180 | 87K | 3.1 |
| 락토바실루스 카세이 균주 2 | Fac 복합 | 야채 | 180 | 87K | 1.0 |
| 페디오코쿠스 아시딜락티시 균주 #1 | 단일 | 야채 | 90 | 87K | -0.6 |
| 페디오코쿠스 아시딜락티시 #2 | 단일 | 야채 | 90 | 87K | -0.4 |
| 페디오코쿠스 아시딜락티시 #1 | 단일 | 야채 | 180 | 87K | 2.4 |
| 락토바실루스 람노수스 | 단일 | 야채 | 180 | 87K | 3.0 |
| 락토바실루스 파라카세이 | Fac 복합 | 야채 | 180 | 87K | 3.5 |
| 락토바실루스 파라카세이 | Fac 복합 | 야채 | 180 | 87K | 2.6 |
| 락토바실루스 아시도필루스 | 단일 | 야채 | 90 | 87K | 3.1 |
| 락토바실루스 락티스 락틱 | 단일 | 야채 | 90 | 87K | 6.5 |
| 락토바실루스 헬베티쿠스 균주 #1 | 단일 | 야채 | 90 | 87K | 0.4 |
| 락토바실루스 헬베티쿠스 균주 #2 | 단일 | 야채 | 90 | 87K | 3.0 |
| 락토바실루스 헬베티쿠스 균주 #3 (마이크로캡슐화) | 단일 | 야채 | 90 | 87K | 5.0 |
| 락토바실루스 헬베티쿠스 균주 #1 | 단일 | 야채 | 180 | 87K | 2.4 |
이들 결과는 몇몇 미생물은 초기 접종물과 비교하여 감소가 없거나 최소한의 감소 수로서 HPP에서 생존한다는 것을 나타냈다(약 87,000psi에서 30-200초). 예를 들어, 90초 체류 시간에서 페디오코쿠스 아시딜락티시(코시)는 본질적으로 감소를 전혀 나타내지 않았고, 락토바실루스 카세이(로드)는 1 log의 감소만을 나타냈다. 더욱이 예상외로 단-발효성 락트산 박테리아 이외의 다른 미생물도 HPP에 내성이었다. 따라서, 몇몇 실시형태에서 단-발효성 락트산 박테리아가 사용되며, 몇몇 실시형태에서는 복합-발효성 락트산 박테리아는 놀랍게도 HPP에 내성이고 사용된다. 이들 데이터는 또한 마이크로캡슐화가 HPP에 일부 추가의 내성을 제공했음을 나타냈다. 따라서, 몇몇 실시형태에서 마이크로캡슐화된 락트산 박테리아가 선택적으로 사용된다.
온도 오용 후 생물제어 미생물의 효능
비-냉장 온도에 노출되었을 때 저산도 주스의 pH가 감소하면서 HPP에 상대적으로 우수한 내성을 나타내는 미생물의 다양한 균주의 효능을 평가하기 위한 실험이 설계되었다. 초기에 대조군 주스의 몇 개 병과 접종된 주스의 몇 개 병을 ~50℉ 및 ~70℉에 보관하여 HPP 후 주스의 pH를 시험하기 위한 시간 지점을 결정했다. 그러나, 내부 미생물이 대조군 주스 샘플에 존재하며, HPP에서 생존하여 기체(CO2)를 생성하고, 70℉에서 약 3일 후에 pH를 4.6 미만으로 저하시켰음이 발견되었다. DNA 분석은 이 미생물이 복합-발효성 락트산 박테리아(류코노스톡 락티스)와 프로피오니박테리움(Propionibacterium)의 혼합물임을 나타냈다.
다양한 접종 수준에서 다양한 HPP 내성 미생물의 효능을 평가하기 위한 실험이 설계되었다. 생당근 주스가 이들 실험에서 저산도 주스로 사용되었지만, 상기 논의된 대로 생물제어는 여러 가지 다른 저산도 과일 및/또는 야채 주스를 가지고 사용될 수 있다. HPP에 우수한 내성을 나타낸 두 균주를 본원에 개시된 방법에 사용될 수 있는 것들의 예로서 선택했는데, 페디오코쿠스 아시딜락티시와 락토바실루스 카세이이다. 두 접종 수준(생물제어 미생물이 HPP 후에 주스에 존재할 수 있는 추정치)이 사용되었는데, 즉 5 x 102와 5 x 104 CFU/g이다. 총 미생물 계수를 HPP 전에 수행했고, 이후 HPP(87K PSI에서 90초)를 수행했고, 샘플을 70℉에서 시간에 따른 생물제어 미생물의 HPP 후 계수, pH 및 용존산소에 대해 분석했다. 이들 실험은 또한 효과가 내부 미생물로 인한 것인지 접종된 생물제어 미생물로 인한 것인지 구별하기 위하여 생물제어 미생물로 접종하기 전에 5분의 HPP에 노출된 당근 주스를 사용하여 수행되었다. 몇몇 실시형태에서, 본원에 개시된 방법은 저산도 주스(및 다른 식품들)의 안전성을 확보하기 위한 확실한 규제 단계를 만족하는데 특히 유용하다. 내부 미생물의 존재는 혹시 pH를 낮추는데(또는 병원균 성장을 억제하는데) 도움이 될 수 있다; 그러나, 본원에 개시된 외부 미생물의 사용은 저산도 식품, 특히 저산도 주스에서 안전성에 대한 특정한 규제 요건을 만족한다.
생당근 주스가 출발 물질로 사용되었을 때 대조군 샘플과 생물제어 미생물로 접종된 주스 샘플에서 산 생성(pH 저하)이 일어난 것으로 결정되었다(표 2 및 도 1 참조). pH가 실질적으로 영향을 받지 않는 약 1 내지 약 3일 또는 지연 시기가 있음에 주목한다. 지연 시기는 생물제어 미생물이 대사 활성이 되고 주스(또는 다른 식품)에 고유한 어떤 완충 효과를 극복하기에 충분한 락트산을 생성하기 위해서 필요한 시간의 결과이다. 몇몇 실시형태에서, 지연 시기는 주스(또는 다른 식품)의 온도에 기초하여 다양하다. 예를 들어, 식품이 약 70℉-72℉의 온도까지 상승된다면 지연 시기는 상대적으로 짧지만, 더 낮은 온도(예를 들어, 44-50℉)까지 상승된 식품은 더 긴 지연 시간을 가진다. 몇몇 실시형태에서, 유익하게 온도 오용이 더 심할수록 생물제어 미생물이 활성이 되는 것이 더 빠르며, 더 빨리 pH가 감소된다. 생물제어 미생물로 접종하기 전에 5분의 HPP에 노출된 당근 주스가 출발 물질로 사용되었을 때도 산 생성(pH 저하)이 대조군 샘플과 생물제어 미생물로 접종된 주스 샘플에서 일어난 것으로 결정되었다(표 3 및 도 1 참조). 용존산소 농도도 샘플에서 낮았으며(데이터 나타내지 않음), 이것은 씨. 보툴리넘의 포자화 조건이 존재함을 나타낸다(씨. 보툴리넘은 포자화 동안에만 신경독소를 생성할 수 있으며, 이것은 저-산소 및/또는 혐기성 환경에서만 일어날 수 있다).
| 미생물 | 접종( CFU /g) | 초기 계수 |
HPP
시간(초) |
HPP 후 계수 | Log 감소 |
| 대조군 | n/a | 1.4 x 103 | 90 | 3.0 x 101 | 1.7 |
| 피. 아시딜락티시 균주 #1 | 5 x 102 | 1.2 x 103 | 90 | 2.3 x 102 | 0.7 |
| 피. 아시딜락티시 균주 #1 | 5 x 104 | 1.0 x 105 | 90 | 2.2 x 106 | -1.3 |
| 피. 아시딜락티시 균주 #2 | 5 x 102 | 1.4 x 103 | 90 | 2.2 x 102 | 0.8 |
| 피. 아시딜락티시 균주 #2 | 5 x 104 | > 1.0 x 105 | 90 | > 1.0 x 105 | ~0 |
| 엘. 카세이 균주 #1 | 5 x 102 | 1.6 x 103 | 90 | 2.0x 101 | 1.9 |
| 엘. 카세이 균주 #1 | 5 x 104 | > 1.0 x 105 | 90 | > 1.0 x 105 | ~0 |
| 엘. 카세이 균주 #2 | 5 x 102 | 1.1 x 103 | 90 | 9.7 x 101 | 1.0 |
| 엘. 카세이 균주 #2 | 5 x 104 | > 1.0 x 105 | 90 | > 1.0 x 105 | ~0 |
| 미생물 |
접종
( CFU /g) |
초기 계수 |
HPP
시간(초)
(접종 전/ 접종 후) |
HPP 후 계수 | Log 감소 |
| 대조군 | n/a | 1.2 x 103 | 300/90 | < 1.0 x 101 | > 2.1 |
| 피. 아시딜락티시 균주 #1 | 5 x 102 | 1.2 x 103 | 300/90 | 2.3 x 102 | 0.7 |
| 피. 아시딜락티시 균주 #1 | 5 x 104 | 1.0 x 105 | 300/90 | 2.2 x 106 | -1.3 |
| 엘. 카세이 균주 #2 | 5 x 102 | 4.3 x 102 | 300/90 | < 1.0 x 101 | 1.6 |
| 엘. 카세이 균주 #2 | 5 x 104 | > 1.0 x 105 | 300/90 | > 1.0 x 105 | ~0 |
이들 데이터는 일부 내부 미생물이 당근 주스에 존재할 경우 5분의 HPP 노출은 당근 주스를 멸균하지 않았음을 나타낸다(예를 들어, 내부 미생물이 유지된다). 내부 미생물뿐만 아니라 접종된 미생물은 70℉에서 ~5일 내에 pH를 <4.6로 감소시켰다. 그러나, 내부 미생물이 당근 주스에 항상 존재할 수 있는 게 아니고, 당근 주스의 다양한 배치에서 상이한 수준으로 존재할 수 있고(예를 들어, 배치별, 제조자별, 및/또는 당근의 출처가 되는 지리학적 지역의 가변성), 그리고 다른 저산도 주스에 모두 존재할 수 있는 게 아니므로, 생물제어 미생물의 접종은 소비자의 안전을 위해 여전히 중요한 과정이다. 표 2 및 3에 나타낸 대로, 당근 주스에 접종된 생물제어 미생물은 HPP에서 생존할 뿐만 아니라, 이들은 온도 오용(심한 온도 오용의 예로서, 70℉)에 노출되었을 때 pH를 4.6 미만으로 감소시킨다(도 1 참조). 따라서, 몇몇 실시형태에서 락트산 생성 미생물은 단독으로든 식품 보존 기술(예를 들어, HPP)과의 조합으로든 주스가 비-냉장 온도에 노출될 때 본래 저산도 주스의 pH를 감소시키기 위해서 사용된다. 몇몇 실시형태에서 피. 아시딜락티시가 사용된다. 몇몇 실시형태에서 엘. 카세이가 사용된다. 실시형태에 따라서 조합도 사용될 수 있다. 더욱이, 몇몇 실시형태에서 본원에 개시된 방법에 따라서 접종된 생물제어는 특정한 내부 미생물(이들이 존재한다면)을 보충하기 위해서 사용된다.
다양한 온도에서의 온도 오용 후 생물제어의 효능
상기 논의된 대로, 온도 오용은 식품(예를 들어, 산 함량이 적은 주스)의 온도가 특정한 병원성 미생물의 성장을 허용하는 온도까지 상승될 때 일어난다. 상기 논의된 대로, 씨. 보툴리넘의 특정 균주는 낮은 온도(예를 들어, 약 50℉)에서 성장할 수 있지만, 다른 균주는 더 높은 온도(예를 들어, 약 70℉)에서 성장한다. 따라서, 아래 설명되는 실험은 상기 논의된 결과를 더 확증하고, 여러 온도에 걸쳐서 작용하는 비-병원성 생물제어 미생물을 확인하기 위해 설계되었다.
실험은 상기 설명된 대로 일반적으로 수행되었다(도식적 공정 흐름은 도 9를 참조). 간단히 말해서 주스를 제조하고 추출했다(이들 실험에서는 셀러리, 오이, 시금치, 라임, 로메인, 휘트그래스 및 클로버로부터 제조된 저산도 주스의 비제한적 예가 사용되었다). 추출시 다양한 비-병원성 생물제어 미생물을 주스에 주스 g 당 약 100,000 내지 5,000,000 CFU의 농도로 첨가했다. 이들 실험은 락토바실룰스 카세이(상이한 공급자로부터의 2개 균주)와 페디오코쿠스 아시딜락티시을 이용했는데(생물제어에서 사용되는 비-병원성 미생물의 비제한적 예로서), 이들 미생물이 HPP에서 생존하는 것과 당근 주스에서 pH의 감소에 있어서 유망한 결과를 나타냈기 때문이다(상기 참조). 다음에, 접종된 주스를 병입하고 HPP에 노출시켰다(87K PSI에서 180초 체류 시간; 특정한 표적 병원균에서 5 log 감소에 대한 FDA 가이드라인을 만족하는 것으로 알려진 조건). 상기 논의된 대로, 다양한 다른 HPP 형태들이 실시형태에 따라서 사용될 수 있다. 예를 들어, 다음의 비제한적인 HPP 형태가 사용될 수 있다: 압력 대략 75,000 - 100,000 PSI(예를 들어, 약 87,000 PSI) 및 체류 시간 대략 30 - 300초(예를 들어, 180초). 더욱이, 몇몇 실시형태에서 다른 식품 보존 기술이 HPP에 더하여 또는 그것 대신에 생물제어와 함께 사용될 수 있다. 주스(제조자에게서 이제는 병입된)는 다양한 시간 기간 동안 다양한 온도에 보관되었다(70-72℉, 50-52℉, 또는 ~42℉의 표준 보관 온도). 중간 시간 지점에서 샘플을 수집해서 pH를 평가했다.
몇몇 온도 오용(예를 들어, 70-72℉의 주스 온도)에 노출된 결과가 도 1에 도시된다. 도시된 대로, 락토바실루스 카세이 또는 페디오코쿠스 아시딜락티시로 접종된 주스는 약 3일 이내에 pH가 약 6.2(주스의 천연 pH)의 초기값에서 약 4.6 미만의 pH로 감소했다. 대조군 샘플(외부 박테리아가 없는)도 pH가 저하했지만 시간틀은 지연된 상태였다. 따라서, 몇몇 실시형태에서 온도 오용에 노출된 주스에서 생물제어 미생물의 사용은 대사 활성이 되고, pH가 씨. 보툴리넘과 같은 병원성 미생물이 비활성화되는(또는 생육성 및/또는 활성이 감소되는) 수준 이하로 감소한다. 이와 같이, 병원균에 의해 생성되는 독소(또는 다른 해로운 생성물)의 생성이 감소, 최소화 및/또는 방지된다.
온도 오용(예를 들어, 25일 동안 50-52℉의 주스 온도)에 노출된 결과가 도 2에 도시된다. 도시된 대로, 락토바실루스 카세이 균주 #1로 접종된 주스는 대략 7일 이내에 pH가 약 6.2(주스의 천연 pH)의 초기값에서 약 5의 pH로, 대략 10일 이내에 약 4.6 미만으로 감소했다. 다른 락토바실루스 카세이 균주 및 페디오코쿠스 아시딜락티시는 대략 20일 후 약 4.6까지 pH의 감소를 달성했다.
40-42℉의 전형적인 냉장 보관 온도에서 보관 후, 주스 샘플을 맛 특징과 미생물 함량에 대해 평가했다. 이 실험은 온도 오용의 부재시 주스에 대한 미생물의 효과를 평가하기 위한 것이다(예를 들어, 주스의 저장 수명에 대한 생물제어의 영향). 표 4는 이 데이터를 요약한다.
| 엘. 카세이 | 피. 아시딜락티시 | |||
| 40-42℉에서 일수 | pH | 미생물 양 (CFU/g) | pH | 미생물 양 (CFU/g) |
| 3 | 6.1 | 2.0 x 102 | 6.1 | 2.7 x 104 |
| 11 | 6.1 | 1.0 x 102 | 6.1 | 4.4 x 103 |
| 13 | 6.0 | 1.0 x 102 | 5.9 | 3.7 x 103 |
| 18 | 6.1 | 1.0 x 102 | 6.1 | 3.7 x 103 |
| 20 | 6.0 | 1.0 x 102 | 6.0 | 2.0 x 103 |
| 25 | 6.0 | 2.0 x 102 | 6.0 | 1.2 x 103 |
| 27 | 6.0 | 2.0 x 102 | 6.0 | 1.2 x 103 |
| 32 | 5.9 | 5.3 x 103 | 5.9 | 1.1 x 103 |
| 34 | 6.1 | 4.3 x 104 | 6.0 | 6.0 x 102 |
| 41 | 6.2 | 2.2 x 103 | 6.2 | 3.0 x 104 |
| 46 | 5.8 | 3.0 x 104 | 5.9 | 5.0 x 102 |
풍미 프로파일에 대해서, 40-42℉에서 32일 보관 후 풍미에서 변화는 검출되지 않았다. 34일까지 쓴 맛을 알 수 있게 되었고, 42일째는 맛이 불쾌했다. 그러나, 엘. 카세이나 피. 아시딜락티시 중 어느 하나로 접종된 주스에서 시간에 따라 비교적 정체된 pH에 의해서 증명된 대로, 이런 맛의 변화는 생물제어 미생물에 의한 산 생성으로 인한 것으로 보이지 않는다. 이것은 주스의 천연 저장 수명을 나타낼 수 있다. 더욱이, 정체된 pH는 이들 미생물이 생물제어에 사용하기 위한 것들의 예로서 온도 오용의 부재시 pH를 감소시키지 않는다는 것을 증명한다.
다양한 온도 오용 조건 하에 생물제어의 효능 및 재현성을 더 확증하기 위해서 추가의 실험을 수행했다. 예를 들어, 5개의 독립적 주스 생성 과정이 시험되는 연구를 수행했다. 각 과정은 주스 g 당 ~5,000,000 CFU의 접종 농도로 생물제어 미생물(엘. 카세이가 생물제어 미생물의 비제한적 예로 사용되었다)의 분리된 생산 배치를 이용했다. 다음의 온도 오용 조건(예를 들어, 주스가 다음의 온도에 유지되었다)이 시험되었다:
1. 70 - 72℉
2. 40℉에서 3주 유지 후 70 - 72℉
3. 50 - 52℉
4. 44 - 46℉
5번의 시험 각각에 대해 복제 샘플에서 pH를 측정했다. 또한, 상기 설명된 대로, 42℉에 보관 후 미생물 집단 및 pH를 측정하는 것을 포함하는 표준 감각 저장 수명 시험이 수행되었다. 시험 #1의 5개 복제물로부터의 요약 데이터가 도 3에 도시되며, 한 번의 복제 시험(5번의 시험 중 4를 대표하는)에 대한 개별 복제 데이터는 도 4에 도시된다. 상기 온도 오용 조건 #1의 5번의 개별적 복제 시험 중 하나는 약 6일이 경과했을 때까지 pH를 약 4.6 이하로 감소시키는데 실패했다(도 5 참조). 일부 실시형태에서는 pH 감소가 일어났지만 pH의 더욱 빠른 감소가 바람직하다. 이것은 생물제어 미생물의 배치별 다양성으로 인한 것인 듯하다(다시 각 시험은 생물제어 미생물의 독립적 배치를 사용하여 수행되었다). 그러나, 아래 논의되는 대로, 몇몇 실시형태에서 냉장된 주스가 100℉에서 오용되며, 목표는 48시간 내에 ~4.6까지 pH 감소인 품질 제어 시험이 수행되었다. 이 품질 제어 시험을 통과하는데 실패한 주스 로트는 판매될 수 없었는데, 이 시험 결과가 생물제어 미생물이 덜 심한 온도 오용 조건 하에 pH를 감소시키는데 충분히 활성이 아님을 나타내기 때문이다. 따라서, 몇몇 실시형태에서 다른 온도 오용 조건이 특정 주스 생성 과정이 충분한 생물제어 활성을 가진다는 것을 시사할지라도 100℉ 온도 오용 품질 제어 시험에 실패한 주스 생산 과정은 판매될 수 없었다. 도 5에 도시된 데이터를 가져온 주스 샘플은 이 시험을 실패한 것 같았으며, 따라서 소비자에게 판매되지 않았다.
상기 온도 조건 #2-#4에 대한 개별 시험의 데이터가 각각 도 6, 도 7 및 도 8에 도시된다. 이들 데이터는 온도 오용이 심하고 즉각적인 경우(시험 조건 #1), 정상 보관 기간 후 심한 경우(시험 조건 #2), 중간인 경우(시험 조건 #3), 또는 경미한 경우(시험 조건 #4)에 생물제어 미생물이 수 일 이내에 4.6 이하의 수준으로 pH를 효과적으로 감소시킨다는 것을 증명한다.
pH를 감소시키는데 필요한 기간은 온도 오용의 심각성과 역으로 상관된다(예를 들어, 덜 심한 오용은 pH 감소까지 더 많은 시간을 요한다). 이것은 생물제어 미생물이 정상 냉장에 더 가까운 온도에서 덜 활성이기 때문인 듯하다.
생물제어 및
보툴리넘
중독 시험감염
상기 논의된 대로, 우려되는 주된 병원성 미생물은 씨. 보툴리넘인데, 저산도 주스에서는 온도 오용 조건 하에 보툴리넘 독소가 생성되어 부작용을 초래할 수 있기 때문이다. 본원에 개시된 생물제어 방법의 독소 생성을 방지하는 능력을 확립하기 위해 보툴리넘 중독 시험감염 실험을 수행했다.
시험감염 연구는 클로스트리디움 보툴리넘의 11개 균주로부터의 포자 칵테일을 이용했으며, 이것은 단백질분해 및 비-단백질분해 균주를 모두와 저온(예를 들어, 70-72℉ 미만의 주스 온도)에서 성장가능한 어류로부터 분리된 두 종류의 F 균주를 포함했다. 주스를 주스 g 당 ~1000 포자로 접종했다. 엘. 카세이가 생물제어 미생물로 사용되었다. 접종된 주스를 약 40, 45, 50, 70 또는 100℉에서 배양했다. 비-접종된 주스를 음성 대조군으로 사용했으며, 열 저온살균된(80℃ 20분, 멸균 주스를 생성) 것을 양성 대조군으로 사용했다. 저장 수명 시험(40℉에 보관)이 상기 결정된 저장 수명의 1.5배 동안 수행되었다. 주스 샘플을 보툴리넘 독소의 존재, pH, 락트산 박테리아 함량, 혐기성 및 호기성 총 계수, 및 씨. 보툴리넘 포자의 양에 대해 시험했다.
주스가 ~70℉에 유지되었을 때 엘. 카세이를 가진 샘플은 5일까지 4.22의 감소된 pH에 도달했다. 반대로 대조군 샘플(엘. 카세이를 첨가하지 않은)은 30일 동안 pH 4.6 이상을 유지했다. 엘. 카세이가 첨가되지 않은 안정화된 주스 샘플(80℃/20분)에서 pH는 30일째에 6.11로 측정되었다. 50℉에 유지되었을 때 엘. 카세이를 가진 주스는 14일까지 4.19의 감소된 pH 수준에 도달했다. 반대로 엘. 카세이를 첨가하지 않은 안정화된 주스는 28일 동안 정상 pH에 근접하여 유지되었다(28일째에 5.89의 pH). 엘. 카세이를 첨가하여 45℉의 온도에 유지된 주스는 40일까지 4.37의 감소된 pH를 가졌던 반면, 엘. 카세이를 첨가하지 않은 안정화된 주스는 20일 동안 정상 pH에 근접하여 유지되었다(28일째에 5.64의 pH). 따라서, 다양한 온도(주스의 온도, 및 주스가 유지된 환경)에서의 온도 오용에 반응하여, 엘. 카세이(생물제어에 사용되는 많은 가능한 락트산 생성 박테리아 중 하나를 대표)를 첨가한 주스는 씨. 보툴리넘을 억제하거나 죽이거나 또는 부정적으로 영향을 미치기에 충분한 감소된 pH를 나타내고, 이로써 보툴리넘 독소를 함유한 주스 섭취의 변화를 감소시킨다. 또한, ~40℉의 정상 냉장 보관 온도에서 배양되었을 때 엘. 카세이를 첨가한 주스는 40일째에 pH 6.01, 60일째에 pH 5.91을 유지했다. 이들 데이터는 생물제어 미생물의 첨가가 온도 오용의 결과로서 일어날 수 있는 씨. 보툴리넘의 생육성 및/또는 성장을 억제하는 작용을 할 뿐만 아니라, 주스가 적절한 냉장 보관 온도 조건 하에 보관될 때 주스의 pH를 감소시키지 않는다는 것을 확인한다.
본 발명의 실시형태는 특정한 실시형태와 실시예를 참조하여 개시되었지만, 본 발명(들)이 구체적으로 개시된 실시형태를 넘어 다른 대안적인 실시형태 및/또는 본 발명의 사용 및 그것의 명백한 변형 및 등가물까지 확장된다는 것이 이해될 것이다. 또한, 실시형태의 구체적인 특징 및 양태의 다양한 조합이나 하위조합이 이루어질 수 있고, 이들이 여전히 본 발명 중 하나 이상에 포함될 수 있다는 것이 고려된다. 더 나아가, 실시형태와 관련하여 어떤 특정한 특징, 양태, 방법, 특성, 특징, 품질, 속성, 요소 등의 개시는 본원에 제시된 모든 다른 실시형태에도 사용될 수 있다. 따라서, 개시된 실시형태의 다양한 특징 및 양태가 개시된 발명의 다양한 방식을 형성하기 위한 서로 조합되거나 치환될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 본원에 개시된 모든 실시형태에서 방법의 단계들은 순차적으로 수행되지 않아도 된다. 본원에 개시된 방법은 제1 당사자에 의한 특정 행위를 포함하지만, 이들은 또한 명백히 또는 암시적으로 이들 행위의 어떤 제3 자의 지시를 포함할 수 있다. 예를 들어, "식품 제품에 미생물의 집단을 접종하는"과 같은 행위는 "미생물의 집단으로 식품 제품을 접종하는 것을 지시하는"을 포함한다. 따라서, 본원에 개시된 본 발명(들)의 범위는 상기 설명된 특정한 개시된 실시형태에 의해서 제한되어서는 안되며, 반대로 본 발명(들)은 설명된 다양한 실시형태와 첨부된 청구항들의 정신 및 범위 내에 있는 모든 변형, 등가물 및 대안을 아울러야 한다.
특히 "할 수 있다", "할 수 있었다", "가능성이 있었다" 또는 "가능성이 있다"와 같은 조건적인 언어는 구체적으로 달리 언급되지 않는다면 특정 실시형태가 특정한 특징, 요소 및/또는 단계를 다른 실시형태는 그것을 포함하지 않는 상황에서 포함한다는 것을 전달하기 위해 일반적으로 사용되는 문맥으로 이해된다. 따라서, 이러한 조건적인 언어는 특징, 요소 및/또는 단계가 어떤 식으로도 하나 이상의 실시형태에 요구되거나, 또는 하나 이상의 실시형태가 사용자 입력이나 유도가 있든 없든 이들 특징, 요소 및/또는 단계가 어떤 특정한 실시형태에서 수행되어야 하거나 거기에 포함되는지의 여부를 결정하기 위한 논리를 반드시 포함한다는 것이 내포됨을 일반적으로 의도하지 않는다.
"X, Y 및 Z 중 적어도 하나의"라는 문구와 같은 접합적인 언어는 구체적으로 달리 언급되지 않는다면 항목, 용어 등이 X, Y 또는 Z 중 어느 하나일 수 있다는 것을 전달하기 위해 일반적으로 사용되는 문맥으로 이해된다. 따라서, 이러한 접합적인 언어는 특정 실시형태가 X 중 적어도 하나, Y 중 적어도 하나, 및 Z 중 적어도 하나가 각각 존재할 필요가 있다는 것이 내포됨을 일반적으로 의도하지 않는다.
본원에 개시된 범위는 또한 어떤 및 모든 중복 범위, 하위 범위, 및 이들의 조합을 포함한다. "이하", "적어도", "초과", "미만", "사이" 등의 언어는 인용된 수를 포함한다. "약" 또는 "대략"과 같은 용어가 앞에 있는 수는 인용된 수를 포함한다. 예를 들어, "약 10초"는 "10초"를 포함한다.
Claims (41)
- 산 함량이 적은 식품 제품에서 병원성 미생물의 성장을 제어하는 방법으로서,
pH가 4.5를 초과하는 산 함량이 적은 식품 제품을 제공하는 단계;
상기 식품 제품에 미생물 락토바실루스 카세이의 집단을 접종하여 접종된 식품 제품을 생성하되, 상기 접종이 상기 식품 제품 g 당 10 내지 107 콜로니 형성 단위(CFU) 범위의 상기 미생물의 농도를 가져오는 단계;
상기 접종된 식품 제품을 고압 가공(HPP)을 사용해서 가공하여 안정한 식품 제품을 생성하는 단계를 포함하며;
상기 미생물의 적어도 일부는 상기 HPP 후에도 생육성을 유지하며,
상기 안정한 식품 제품은 40℉를 초과하는 온도로 상기 안정한 식품 제품의 온도 상승을 포함하는 온도 오용 기간에 민감하고,
상기 온도 오용에 반응하여 상기 접종된 미생물이 상기 안정한 식품 제품의 pH를 4.5 미만으로 감소시키며,
pH의 상기 감소는 병원성 미생물의 생육성 및/또는 대사 활성을 억제함으로써 병원성 미생물의 성장을 제어하는 것인 방법. - 제 1 항에 있어서, 상기 락토바실루스 카세이는 아종 람노수스로부터의 락토바실루스 카세이를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 락토바실루스 카세이는 아종 람노수스 842로부터의 락토바실루스 카세이를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 락토바실루스 카세이는 락토바실루스 카세이 람노수스 842 NRRL-B-15972의 모든 확인된 특징을 갖는 락토바실루스 카세이를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 접종은 상기 HPP 후에 상기 식품 제품 g 당 10 내지 105 콜로니 형성 단위(CFU) 범위의 상기 미생물의 농도를 가져오는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 5 항에 있어서, 상기 접종은 상기 식품 제품 g 당 10 내지 102 콜로니 형성 단위(CFU) 범위의 상기 미생물의 농도를 가져오는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 온도 오용은 적어도 약 6시간 동안 70℉ 이상의 온도까지 상기 안정한 식품 제품의 온도 상승을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 7 항에 있어서, 상기 pH 감소는 상기 온도 오용의 개시로부터 3 내지 5일 이내에 일어나는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 온도 오용은 45℉ 내지 60℉의 온도까지 상기 안정한 식품 제품의 온도 상승을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 9 항에 있어서, 상기 온도 오용은 50℉ 내지 55℉의 온도까지 상기 안정한 식품 제품의 온도 상승을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 pH 감소는 상기 온도 오용의 개시로부터 약 8 내지 약 12일 이내에 일어나는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 안정한 식품 제품의 pH는 이 안정한 식품 제품이 약 40℉를 초과하는 온도에 노출되지 않는다면 실질적으로 변화없이 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 병원성 미생물은 씨. 보툴리넘, 씨. 부티리쿰, 씨. 바라티, 씨. 아르겐티넨스, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 13 항에 있어서, 상기 병원성 미생물은 살모넬라 속의 미생물, 리스테리아 속의 미생물, 류코노스톡 속의 미생물, 페디오코쿠스 속의 미생물, 및/또는 이. 콜리 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 락토바실루스 카세이는 선택적으로 캡슐화되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산 함량이 적은 식품 제품은 산 함량이 적은 주스를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 16 항에 있어서, 상기 산 함량이 적은 주스는 당근 주스를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산 함량이 적은 식품 제품은 당근, 셀러리, 비트, 라임, 생강, 사과, 레몬, 시금치 및 파슬리 중 하나 이상으로부터의 주스를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산 함량이 적은 식품 제품은 셀러리, 오이, 파슬리, 레몬, 휘트그래스, 사과, 시금치, 로메인 상추, 라임 및 클로버 새싹 중 하나 이상으로부터의 주스를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산 함량이 적은 식품 제품은 셀러리, 시금치, 로메인 상추, 클로버 새싹, 오이, 라임 및 휘트그래스 중 하나 이상으로부터의 주스를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산 함량이 적은 식품 제품은 하나 이상의 오렌지, 사과, 라즈베리, 클로렐라, 보리풀, 망고, 파인애플, 스피룰리나, 휘트그래스 및 덜스의 주스 및/또는 과육 중 하나 이상으로부터의 주스를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산 함량이 적은 식품 제품은 열적으로 저온살균되지 않은 것임을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산 함량이 적은 식품 제품은 5.0 내지 6.5의 pH를 갖는 주스를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 HPP는 80,000 파운드/제곱인치(PSI)를 초과하는 압력을 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 HPP는 85,000 파운드/제곱인치(PSI)를 초과하는 압력을 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 HPP는 87,000 파운드/제곱인치(PSI)를 초과하는 압력을 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 HPP는 30초의 체류 시간을 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 HPP는 90초의 체류 시간을 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 HPP는 180초를 초과하는 체류 시간을 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 HPP 가공은 상기 안정한 식품 제품의 온도 증가를 15 내지 20℉ 미만이 되게 하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안정한 식품 제품의 생성은 상기 안정한 식품 제품의 부패를 더 방지하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 산 함량이 적은 주스에서 병원성 미생물의 성장을 제어하는 방법으로서,
과일, 야채, 또는 이들의 조합을 가공하여 pH가 4.5를 초과하는 산 함량이 적은 주스를 생성하는 단계;
상기 산 함량이 적은 주스에 락트산 생성 미생물의 집단을 접종하여 접종된 주스를 생성하는 단계;
상기 접종된 주스를 고압 가공(HPP)을 사용해서 가공하여 안정한 주스를 생성하는 단계를 포함하며;
상기 락트산 생성 미생물의 적어도 일부는 상기 HPP 후에도 생육성을 유지하며,
상기 안정한 주스는 40℉를 초과하는 온도에 노출을 포함하는 온도 오용 기간에 민감하고,
상기 온도 오용에 반응하여 상기 생육성 락트산 생성 미생물이 상기 안정한 주스의 pH를 4.5 미만으로 감소시키며,
pH의 상기 감소는 병원성 미생물의 생육성 및/또는 대사 활성을 억제함으로써 병원성 미생물의 성장을 제어하는 것인 방법. - 제 32 항에 있어서, 상기 산 함량이 적은 주스는 스무디를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 32 항에 있어서, 상기 산 함량이 적은 식품은 곡물, 해조류, 시아노박테리움, 또는 이들의 부산물이나 성분들 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 32 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 락트산 생성 미생물은 락토바실루스 카세이를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 32 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 병원성 미생물은 씨. 보툴리넘, 씨. 부티리쿰, 씨. 바라티, 씨. 아르겐티넨스, 및 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 36 항에 설명된 방법 중 어느 하나에 따라서 처리된 음료.
- 과일, 야채, 또는 이들의 조합으로부터 제조되며, 락트산 생성 박테리아의 접종된 집단을 포함하는 저산도 주스를 포함하는, 35℉ 내지 42℉의 냉장된 온도에서 가공, 유통 및 보관을 위해 구성된 액체 식품 제품으로서,
저산도 주스는 4.6을 초과하는 pH를 가지며,
저산도 주스는 상기 저산도 주스 내부의 이. 콜리, 살모넬라 종, 리스테리아 모노사이토게네스 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택된 병원균의 적어도 5 log 감소를 위해 구성된 고압 가공(HPP)으로 가공되었고,
락트산 생성 박테리아의 접종된 집단의 적어도 일부는 상기 HPP에서 생존하며,
(i) 주스가 42℉ 초과의 온도에 노출될 경우 4.6 미만의 pH로 저산도 주스의 pH를 감소시키거나, 또는
(ii) 주스가 42℉ 초과의 온도에 노출되지 않을 경우 4.6 이하의 pH로 저산도 주스의 pH를 감소시키지 않는 액체 식품 제품. - 과일, 야채, 또는 이들의 조합으로부터 제조된 저산도 주스;
락트산 생성 박테리아의 접종된 집단을 포함하는 음료로서,
저산도 주스는 4.6을 초과하는 pH를 가지며,
접종된 집단은 주스가 42℉ 초과의 온도에 노출될 경우 4.6 미만의 pH로 저산도 주스의 pH를 감소시키고,
접종된 집단은 주스가 42℉ 초과의 온도에 노출되지 않을 경우 4.6 이하의 pH로 저산도 주스의 pH를 감소시키지 않는 음료. - 제 39 항에 있어서, 락트산 박테리아의 상기 접종된 집단을 포함하는 저산도 주스는 고압 가공이 수행되는 것을 특징으로 하는 음료.
- 과일, 야채, 또는 이들의 조합으로부터의 주스; 및
락토바실루스 카세이를 포함하는 락트산 생성 박테리아의 집단
을 포함하는 산 함량이 적은 주스.
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