防止微生物生长的方法

专利名称：防止微生物生长的方法
技术领域：
本发明大概涉及 一 种防止微生物生长的方法，尤其是在如消费品 或包装材料的物品上。更详细地，它涉及通过利用乙醇醛来防止微生 物在食品和家庭以及个人护理产品(如肥皂条、化妆品和药物制剂) 中生长。
背景技术：
通常认为不希望微生物如细菌或霉菌在消费品或包装材料中生 长。食物腐败生物和病原体在食品中的存在是关系到食品加工业、政 府管理机构和食品消费者的重要问题。抗微生物试剂或防腐剂的应用 在目前的食品贮藏技术中起重要作用。
在食品工业中存在大量用作防腐剂的不同化合物。例如，如在稀 汁饮料中使用山梨酸酯(盐)、苯曱酸酯(盐)、有机酸及其组合来提供某 些程度的微生物抑制。在有效防止微生物生长的水平上，将一些防腐
剂加入稀汁饮料中可导致走味。山梨酸钾的可接受用量是在从大约200 到大约3,000ppm的范围之内。通常将山梨酸钾以远远超过有效的最低 量的水平加入稀汁饮料中来保证抗微生物活性。但是，在可接受用量 范围的较高端，山梨酸钾加入稀汁饮料中可导致走味。
另外，山梨酸钾对于某些可存在于饮料加工设备中的酵母无效。 特别涉及的是拜氏接合酵母(Zygo^cc/zaTOmycM 6^7〃 )。
已发现酵母和防霉剂如游霉素对于酵母如拜氏接合酵母 (Zyg画c由圃戸s 6az7")特别有效。参见Shirk & Clark, "The Effect of Pimaricin in Retarding the Spoilage of Fresh Orange Juice" ， Food Technology, 1963,第108页。游霉素对于各种其它的腐生和寄生真菌 以及酵母同样有效。也参见US-A-3 892 850。但是，当将游霉素用于溶 液时，其相当不稳定。在溶液或悬浮液中以最快的速度发生由光、过 氧化物或氧气导致的游霉素失活。例如，6mcg/ml的游霉素水溶液在暴 露于光二十四小时之后变为微生物惰性的。游霉素还对于重金属敏感， 并且在有这些重金属存在的情况下可在四或五小时内失去其效力的直
3至75%。另外，游霉素对于细菌无效。
还可使用或提出将二烷基二碳酸酯用作酒、即饮茶、果汁、蔬菜 制品、药剂、啤酒等中的酵母抑制剂。还参见US-A-3 979 524和US-A-2 910 400 (还称为"焦碳酸酯")。二烷基二碳酸酯提供了在刚配制的单
一浓度的饮料中非常有效地初步"杀死"所有微生物的方式。但是，二烷 基二碳酸酯在加入之后不久即迅速地被含水体系如稀汁饮料所水解。
随着二烷基二碳酸酯浓度的降低，其对于杀死可能在处理期间较晚进 入饮料的樣i生物很快变得无效了 。参见Ough, "Dimethyl-dicarbonate and Diethyldicarbonate，，, Antimicrobials in Foods,193， MarceDekker, 第343-368页。
现有技术教导了一些通常用于抑制真菌、细菌、霉菌等生长的不 同羧酸。例如，US-A-2 154 449教导了利用脂肪族C3-d2-羧酸及其盐作 为食品组合物中的防霉剂。
US-A-4 002 775教导了一种具有d2脂肪族脂肪酸作为其初级杀微 生物剂的单酯的食品级抗微生物组合物。US-A-1 772 975教导了利用乳 酸、乙酸或其组合作为在适当调节的pH水平的抗微生物剂。
其它参考文献还公开了通过利用脂肪酸来抑制真菌、细菌、霉菌 等。例如，Kabara, J. , Medium-chain Fatty Acids and Esters as Antimicrobial Agents, Cosmetic and Drug Preservation, 第275-304页， 1984，教导了利用C6-C22饱和与不饱和脂肪酸作为抗微生物剂。
Kenney , D. ， Cosmetic Formulas Preserved With Food-Grade Chemicals, Cosmetics and Toiletries,第l部分，第97巻，第71-76页(1982 ) 以及Kabara, J.和Wernette, C. ， Cosmetic Formulas Preserved with Food-Grade Chemicals, Cosmetics and Toiletries,第2部分,第97巻,第 77-84页(1982 )教导了单酸甘油酯乳化剂、食品级苯酚和螯合剂用于 化妆品的防腐。Kabara, J. ， A New Preservative System For Food, Journal of Food Safety,第4巻，第13-25页(1982)教导了使用甘油一月桂酸酯、 食品级苯酚和螯合剂作为用于食品防腐的抗微生物剂。Branan, A.和 Davison, P., Antimicrobials in Foods, Marcel Dekker, 纽约1983， 笫 109-140页教导了利用饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸和脂肪酸酯作为抗微 生物剂的用途，以及将这些化合物用于食品防腐的用途。Kabara, J.， Fatty Acids and Derivatives as Antimicrobial Agents-A Review, AOCS
4200680043985.X
说明书第3/9页
Monograph No.5,第l-14页(1978 )教导了利用饱和脂肪酸、不饱和脂 肪酸和脂肪酸酯作为抗微生物剂，以及将这些化合物用于渗入微生物 细胞膜来杀死微生物的用途。
最近提出当在稀汁饮料中以较低水平使用防腐剂时，利用某些食 品级多磷酸盐，特别是六聚偏磷酸钠可增强防腐剂(如山梨酸钾)的 效力。参见US-A-5 431 940,其公开了在具有相对低水硬度的稀汁饮料 中利用多磷酸盐(如六聚偏磷酸钠)与山梨酸盐防腐剂(如山梨酸钾)。 但是，包含这些多磷酸盐会在添加了钙或包含蛋白质，特别是牛乳蛋 白质(如酪素和白蛋白)的饮料中存在问题。包含足够增强防腐剂的 水平的多磷酸盐还将多价螯合存在的任何钙和牛乳蛋白质，并沉淀析 出产生的配合物。
但是，这些添加剂的加入具有一些缺点。抗纟效生物剂的加入可相 反地影响食品组合物的味道。就某些添加剂而言，可用于食品组合物 的添加剂的量可能受到政府规定的限制。并且当很多试剂用于某些环 境时，某些添加剂可具有窄谙的微生物活性以及其可使用的食品种类。
另外，在食品中致病生物的存在导致很多的产品召回、产品损耗 以及对于食品工业的相当大的负面名声。
US-A-5 573 800和US-A-5 573 801提供了 一种包括乳酸链球菌肽和 /或片球菌素(pediocin)以及螯合剂的抗樣i生物溶液，以及用于应用抗 微生物溶液通过将该组合物施加于食品的全部表面来处理食品表面的 方法。在某些具体实施方式
中，将抗微生物溶液包含在用于食品的包 装膜上。通过喷雾、浸渍、混合或通过浸透或将抗微生物剂涂到食品 包衣上来将抗孩i生物溶液沉淀在表面上。
因此，还需要防止微生物在如消费品或包装材料的物品上生长的 方法，所述方法是安全有效的，并且其克服了这些缺点。此外，想要 提供防止微生物生长的替代方法，因为这增加了可接受的方法可被用 于特定情况的可能性。
我们目前意外地发现可通过根据本发明的防止微生物生长的方法 来实现本发明的这些及其它目的，所述方法的特征在于用有效量的乙 醇醛处理物品。
本方法提供 一 种用于控制食品或其它消费品的微生物污染的简单 而显著高效的方法。此外，本发明的方法提供一种用于防止消费品的包装材料表面上微生物生长的筒单而有效的方法，特别是当包装材料 是波紋状板时。
已知乙醇醛在食品工业中是褐变试剂。WO-A-91/14379(联合利华) 公开了包含沉淀的乙醇醛的含水溶液，其用于褐变食品。 WO-A-01/97625 (联合利华)公开了 一种用于增强食品褐变的可喷雾乳 剂，其包含油相、水相和作为褐变试剂的乙醇酪，其特征在于乳剂是 水包油型乳剂，并且乳剂包含 -油相，以重量计5到80%的量； -水相，以重量计20到95%的量； -褐变试剂，在水相中分解或分散； -乳化剂。
jt匕夕卜,Holey禾口Patel ("improvement in shelf-life and safety of perishable foods by plant essential oils and smoke antimicrobials", Food Microbiology 21 (2005 ) 273-292 )公开了来自木材烟尘的芳香族和酚 类化合物用于安全延长易腐食品保质期的用途。本发明者发现乙醇醛 是某些类型的SmokezTM (人造烟熏香)的组分。
本发明的定义
第一方面，本发明涉及一种防止微生物生长的方法，凭借用有效 量的乙醇醛处理物品。
第二方面，本发明涉及乙醇醛作为消费品中抗微生物试剂的应用。 第三方面，本发明涉及包含乙醇醛和载体的抗微生物组合物。
本发明的详细i兌明 本发明的第一方面，用有效量的乙醇醛处理物品来防止微生物生 长。乙醇醛，其还可称为羟基乙醛或2-羟乙醛，是具有经验式(:211402 的小的有机分子。其具有60.052的分子量，并且其结构式是 HO-CH2-C=0 H
乙醇醛是一种具有97。C熔点的无色化合物。乙醇醛市售可得自精 细化学品供应商如FLUKA、 SIGMA等。
根据本发明处理的消费品包含乙醇醛。适当的消费品的实例是食品和家庭或个人护理产品。适当的食品例如饮品(如茶)，并且包括 乳制品、蔬菜等。适当的家庭或个人护理产品的实例是肥皂条、洗发 剂、除臭剂和香料。此外，可将乙醇醛用于处理包装材料，如波紋状 板，来防止微生物负载或使其最小化。
乙醇醛不仅能抑制很多微生物的生长，而且意外地发现其甚至可 以杀死一些形成芽胞的生物体。
还可以用乙醇醛防腐剂及其它防腐剂(如山梨酸盐防腐剂)的组 合来处理物品，所述组合物处在低于每种这些抗微生物剂的味觉阈值 但足以使该组合对于如食物腐败微生物有效的水平上。
乙醇醛抗微生物剂对于饮食品非常有用，所述饮食品包括乳制品 如奶酪、牛奶、酸性稀奶油、酸奶酪、黄油、人造黄油、水洪淋，饮 食品包含乳品或乳固体以及蛋白质如沙拉酱、奶油、即将涂抹的冷冻 制品、蛋黄酱、酒、果汁、浓汤、经处理的肉制品如香肠、热狗以及 未蒸煮的发酵肉制品。其还可用于其它的对食物腐败微生物敏感的酸
化饮食品(即具有小于大约4.6的pH)、高水活性(即大于大约0.85aw)等。
根据本发明，用粉末形式的乙醇醛或乙醇醛溶液形式处理物品， 优选用乙醇醛含水溶液的形式。
本发明进一步涉及一种用乙醇醛处理通常对食物腐败微生物敏感 的物品，尤其是食品如饮料的方法。该方法包含如下步骤
(a)制备饮料浓缩物，其包含通常对食物腐败微生物敏感的饮料 浓缩物；以及
(b )以足够提供单一浓度饮料的量将水源加入饮料浓缩物中； (c)将乙醇醛基本均匀地分散于单一浓度饮料中，其量足够提供 饮料的大约30到大约1%。
用乙醇醛处理的包括稀汁饮料的饮料、包含茶固体的饮料和包含 乳固体的饮料在环境温度下稳定防止微生物生长，并且对于常见食物 腐败酵母(包括拜氏接合酵母)的生长尤其有抗性。因为抗微生物剂 组合的各种组分以低于其味觉阈值的水平存在，所以该抗微生物剂组 合不会导致走味。还可以用钙或其它有营养的矿物质以及乳固体配制 用乙醇醛处理的饮料。用乙醇醛处理的饮料，特别是稀汁饮料也不需 要在运输和储存期间冷冻。如本文所用，"微生物繁衍"指在大约10cfu (集落形成单位)/ml的 初始污染水平之后在饮料中饮料腐败微生物的数目增加1 OO倍或更多。
除非另作说明，本文所用的所有量、份数、比例和百分比都是以 重量计。
为了提供对于微生物生长的抗性， 一般用从大约2到大约 10，000ppm,优选从大约l到大约l,000ppm,更优选从大约2到大约 100ppm的乙醇醛处理食品。
还可将本发明的抗微生物化合物乙醇醛与其它抗微生物化合物 (如弱酸山梨酸、苯甲酸、醋酸、乳酸、柠檬酸等)组合使用。还 可使用肽，如乳酸链球菌肽、游霉素等。
二烷基二碳酸酯(也称为"焦碳酸S旨")也适合用于本发明，并且建 议将其用作酒、即饮茶、果汁、蔬菜制品、药剂、啤酒等中的酵母抑 制剂。参见US-A-3 936 269和US-A-3 972 524。
特别优选山梨酸钾用于本发明，尤其是就需要水溶性好的稀汁饮 料及其它饮料产品而言。
乙醇醛对于抗酵母、真菌、革兰氏阴性和革兰氏阳性生物是有效 的。在制备过程中以任何方便的顺序将本发明组合物的关键组分乙醇 醛单独直接加入食品组合物、化妆品、药物等。在加入各组分之后， 充分混合这些物质以便将组合物均匀分布于物质中。 一旦组合物大体 均匀分布时，该材料将被增强以抗微生物特性。然而，可在向最终的 加工防腐食品、化妆品、药物等加入之前制备本发明的组合物作为添 加剂组合物。然后将该添加剂直接加到食品、药物等。
当包括茶固体时，本发明的饮料可包含以重量计从大约0.01到大约 1.2%,优选从大约0.05到大约0.8%的茶固体。本文所用的术语"茶固体" 指来自茶原料的固体提取物，所述茶原料包括从山茶属(包括C.w'"e朋^ 和C.a^"/mzca)中获得的茶原诗+,例如新收集的茶叶、在收集之后立 即干燥的鲜绿茶叶、在干燥之前进行热处理来钝化存在的所有酶的鲜 绿茶叶、未发酵茶、速溶绿茶以及部分发酵的茶叶。绿茶原料是茶叶、 茶树千及相关并且未经过实质发酵而产生黑色茶叶的其它植物原料。 还可以^吏用茶初于的叶下珠属(尸/^〃""f/z^ ) 、 C"&<^w Gaw&y和钩藤属 (t/恥aha)家族的成员。可4吏用未发酵和部分发酵的茶的混合物。
周围展示时间(ambient display time )相当于按照用食物腐败微生物以10cfu/ml接种后的食品例如饮品在20°C下能有效对抗微生物繁衍 的时限。本文所用的术语"微生物繁衍"指在大约10cfu/ml的初始接种水 平之后在食品中食物腐败微生物的数目增加100倍或更多。
可由以下方法确定食品的周围展示时间。用包含至少四个分离的 酵母隔离群(包括拜氏接合酵母(Zygayacc/^ramyces ^//"))的防腐 剂抗性酵母的混合群，以及用包括醋杆菌属物种(爿c^oZ^"w species ) 的防腐剂抗性耐酸细菌混合群接种食品。在接种中使用的全部酵母和 细菌都是预先分离自保存的果汁饮料的。将接种的食品在2(TC下维持 21天，定时进行有氧的平板培养。如the Compendium of Methods for the Microbiological Examinations of Foods,美国公共卫生协会，华盛顿特 区(C.Vanderzant和D.F.Splittstoesser编辑)所述进行酵母和细菌种群的 有氧平板计数。然后将这些平板计数用于鉴定接种饮料中微生物繁衍 的程度。
以上总结了本发明，而在未脱离如本文说明书和权利要求所述本 发明的范围和精神之下可进行的修饰、改变和取代对于本领域技术人 员来说是显而易见的。现在用以下非限制性实施例进一步说明本发明。
实施例l
在30。C在模型培养基中测试乙醇醛在各种浓度水平、3种不同的 pH、对抗各种微生物的抑制作用。
培养基是脑心浸液培养基(BHI)或麦芽水(Malt Water)。所测试 的是
在BHI中的枯草芽孢杆菌(5a"'〃w犯6〃7w ) 在BHI中的大肠杆菌(Ec/^nc/n力co") 在BHI中的金黄色葡萄球菌(^a/ 一/ococcz^ ) 在麦芽中的酉良酒酵母(Sacc/za尸omjvces cerev&z'eae ) 在麦芽水中的皮落青霉(尸em'c/〃z'wm cn^oswm )
分别在培养基中将培养基的pH设定为4.5、 5.0和6.0。乙醇醛浓度 是0、 0.0125、 0.025、 0.05、 0.1、 0.2和0.4%。用自动化吸光度读数器 (制造商BMG的NEPHELOstar Galaxy)记录生长。
用于不同微生物的MIC (最小抑制浓度)。/Q-ages是重量/体积) 如下表所示pH
枯草芽孢杆菌
大肠杆菌
金黄色葡萄球菌 近平滑念珠菌 皮落青霉
4.5 5 6
0.1% 0.1% 0.1%
(图l)
0.1% 0.1% 0.1%
0.05% 0.05% 0.05%
0.2% 0.2%
0.1% 0.1%
很显然pH对于MIC值没有影响。
实施例2
在25。C下来测试乙醇醛在水茶中以各种浓度、2种不同的pH、对抗 2种微生物的抑制作用。所测试的是 拜氏接合酵母(Zygoracc/2an9myces Z)"z7〃 )
培养基是加入苹果汁的立顿水茶。分别将培养基的pH设定在4.5和 6.0。乙醇醛浓度是0、 0.0125、 0.025、 0.05、 0.1、 0.2、 0.4和0.8%。 用制造商BMG的自动化吸光度读数器NEPHELOstar Galaxy记录生长。 用于不同微生物的MIC (最小抑制浓度)是
pH 4.5 6
拜氏接合酵母0.8% 0.8%
r"/"ramyces frac/zj^/ ermws0.1% 0.1%
很显然就酵母和霉菌而言pH对于MIC值没有影响。已知霉菌和细菌的污染是波紋状板的严重问题。在生产期间将乙 醇醛加入波紋状板浆中来确定是否可生产出无霉菌的波紋状板。为了 证明无细菌的波紋状板的产生，进行下一个试验。
将300ml无菌水加入切割波紋状板的40克小块。混合形成浆。将浆 分成3部分，分别加入O、 0.5和2%乙醇醛。在20。C下培养该浆，在0、 2、 5和22小时之后测定每克浆中生物体的数目。衰减系数(在to时的cfu/ 在tn时的cfu)如下
细菌
话.醛 0 培养时间(小时)
2 0.5 5 0.4
0.5
3.8 4.1
2%
7.4 26.4
霉菌 0 0.
1.3 1.8
20 40
2%
〉40 〉40
22
0.25 25.:
>1.4e4
>40 〉40
4艮显然就细菌而言，无乙醇醛发生緩慢生长，0.5%和2%乙醇醛分 别发生緩慢和加快的衰亡。就霉菌而言，观察到类似的效果。然而， 由于to非常低的事实，所以在0.5%或2%乙醇醛上的衰减系数之间未发 现显著差异。
权利要求
1. 防止微生物生长的方法，凭借用有效量的乙醇醛处理物品。
2. 根据权利要求l所述的方法，其中所迷物品是消费品或包装材料。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中所述物品是食品。
4. 根据权利要求2所述的方法，其中所述物品是家庭或个人护理产品。
5. 根据权利要求2所述的方法，其中所述物品是包装纸箱。
6. 根据以上任一权利要求所述的方法，其中将以重量计0.01到5% 的乙醇醛溶液喷雾到该物品上。
7. 根据以上任一权利要求所述的方法，其中将2到10,000ppm量的 乙醇醛引入该产品中。
8. 乙醇醛作为抗樣i生物试剂的应用。
9. 根据权利要求8所述的应用，作为在消费品或包装材料中的抗 微生物试剂。
10. 根据权利要求8所述的应用，用在食品中。
11. 根据权利要求8所述的应用，用在家庭或个人护理产品中。
12. 贮存稳定的食品组合物，包含使用安全并且有效量的乙醇醛作 为防腐剂的食 品。
13. 包含乙醇醛和载体的抗微生物组合物，其中所述载体包含选自 由醇、水及其混合物所组成的组的至少一种组分。
14. 根据权利要求13所述的組合物，其中载体包含选自由丙二醇、 苯氧乙醇、乙醇和其混合物所组成的组的醇。
15. 根据权利要求13-14所述的组合物，其中载体另外包含食品级 表面活性剂。
16. 根据权利要求13-14所述的组合物，其中所述载体包括选自由 乳酸及其盐、多磷酸及其盐、EDTA、柠檬酸及其盐和它们的混合物所 组成的组的螯合剂。
全文摘要
提供了一种防止微生物在物品(例如消费品或包装材料)中生长的方法，凭借用有效量的乙醇醛处理所述物品。
文档编号A23L2/42GK101312666SQ200680043985
公开日2008年11月26日 申请日期2006年10月19日 优先权日2005年11月24日
发明者A·P·博斯, P·范登恩登 申请人:荷兰联合利华有限公司