一种壳聚糖与微波复合杀菌方法及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及生物【技术领域】，通过用壳聚糖处理物料，再用微波进行杀菌，使在同样的微波功率和杀菌时间条件下，杀菌效率显著提高，可用于医药卫生和食品加工等行业的消毒杀菌，是一种绿色环保的杀菌方法，该方法用于植物类的枕芯填料的消毒杀菌具有高效率、低能耗、填料无热损伤及变质等优点。
【专利说明】一种壳聚糖与微波复合杀菌方法及其应用
【技术领域】
[0001]本发明属于生物【技术领域】，涉及杀菌方法。
【背景技术】
[0002]目前，市场上出现了许多用天然植物的种子、根、茎、叶、花和果实等来填充枕芯制作的枕头，此类产品利用植物中芳香物质的自然挥发，起到镇静安神，降血压，理气解郁等作用。尽管植物系列功能保健枕具有诸多的优点，然而，采用植物作为枕芯的填充物，有一个最大的缺陷就是天然植物中含有大量的细菌、霉菌。据有关部门调查，市场上许多植物枕芯填充物的细菌和霉菌的含量在4000~20000 cfu/g，部分产品还有长虫的现象。[0003]针对植物枕芯填充物杀菌的问题，若采用普通的干热法或微波加热法进行消毒杀菌，不仅存在能耗高的问题，且在高温或长时间的微波处理条件下，易使植物中的有效成份降解和挥发，并会使物料产生热损伤，从而影响植物的功效，这一问题成为制约该类产品发展的瓶颈。
[0004]壳聚糖(chitosan)是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖。由于它的大分子结构中存在大量氨基而带有大量的正电荷，因而对带负电荷的各类物质具有强大的吸附作用。这种天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注，具有控制胆固醇、抑制细菌、预防和控制高血压、吸附和排泄重金属、保持湿度、增强免疫等生理功效，在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的应用研究取得了重大进展。
[0005]壳聚糖能够抑制多种细菌的生长与活性。大量的实验表明，壳聚糖对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌等细菌有明显的抑制作用。研究发现，不同脱乙酰度的壳聚糖具有不同的抑菌浓度，脱乙酰度越高其抑菌效果越好。据研究壳聚糖通过渗入进细胞体内，吸附细胞体内带有阴离子的细胞质，并发生絮凝作用而扰乱细胞正常的生理活动，从而抑制细菌的生长。因此，壳聚糖在食品工业领域主要用于食品的保鲜和防腐。
[0006]微波是指频率3 O O兆赫至3 O O千兆赫的电磁波，在微波电磁场作用下，介质中的极性分子从原来的热运动状态转为跟随微波电磁场的交变而排列取向，例如，采用的微波频率为2 4 5 O兆赫，就会出现每秒2 4亿5千万次交变，产生激烈的磨擦而生热。在这一微观过程中，微波能量转化为介质内的热能，使介质温度呈现为宏观上的升高。
[0007]微波具有热效应和非热效应双重杀菌作用。微波热效应的杀菌机理是:生物细胞是由水、蛋白质，核酸，碳水化合物，脂肪和列机物等复杂化合物构成的一种凝聚态介质。该介质在强微波场的作用下，温度升高。其空间结构发生变化或破坏，蛋白质变性，影响其溶解度、粘度、膨胀性、稳定性，从而失去生物活性。微波非热效应的杀菌机理是:微波作用能改变生物性排列聚合状态及其运动规律，而且微波场感应的离子流，会影响细胞膜附近的电荷分布，导致膜的屏障作用受到损伤，影响N a- K泵的功能，产生膜功能障碍，从而干扰或破坏细胞的正常新陈代谢功能，导致细菌生长抑制、停止或死亡。其次，细胞中的核糖核酸(RN A)和脱氧核糖核酸(DN A)在微波场力作用下可导致氢键的松驰、断裂或重组。诱发基因突变或染色体畸变，从而影响其生物活性的改变，延缓或中断细胞的稳定遗传和增殖。
【发明内容】
[0008]本发明目的是提供一种通过壳聚糖、微波复合处理杀菌的方式。
[0009]针对现有技术中的杀菌方式缺陷，本发明人经过大量的试验发现，当物料用壳聚糖溶液处理后，物料中的细菌的细胞壁和细胞膜就会被带有大量的正电荷壳聚糖分子包围。在微波电磁场作用下，细菌不仅因电磁场的交变产生激烈的磨擦而生热(热效应)；并且，吸附了壳聚糖的细菌细胞壁和细胞膜的排列聚合状态及其运动规律发生了更剧烈的变化(非热效应)，使在同样的微波条件(功率和时间)下，杀菌效率大幅度提高，因而壳聚糖与微波具有良好的协同杀菌作用。
[0010]本发明具体技术方案如下:
一种壳聚糖与微波复合处理杀菌方法，将需杀菌的物料用壳聚糖处理后，再经微波加热处理，起到协同杀菌作用。
[0011]为了达到更好的技术效果壳聚糖溶液的浓度为0.1%~2%。
[0012]壳聚糖的脱乙酰度大于70%，可溶于有机酸如乳酸、盐酸等中或取1000克壳聚糖乳酸盐或盐酸盐等直接溶于水中。
[0013]壳聚糖溶液的pH值为3`.0-7.0。具体调节可以采用常用的酸碱调节方式来处理，比如氢氧化钠或碳酸氢钠调节pH。
[0014]微波加热处理使物料温度到达65-100°C。可以根据待杀菌物料的特性如挥发性、热耐受度等进行选择。
[0015]壳聚糖溶液与杀菌物料的比例为1:5~1:50 需杀菌的物料为枕头填料。
[0016]枕头填料为黍稷、麸皮、蔓荆子、荞麦壳、蚕沙、决明子、菊花、金银花、淡竹叶和夏枯草中的一种或几种。
[0017]本发明还涉及所述的方法在枕头填料灭菌中的应用。
[0018]本发明的有益效果:
(I)本发明通过用壳聚糖处理物料，再用微波进行加热，可使在同样的微波条件(功率和时间)下，杀菌效率显著提高；或使达到同样杀菌率时，所需微波的功率或作用时间比单独使用微波杀菌时显著降低，相应其达到的最高温度也显著降低，特别适合一些在高温下不稳定或不能长时间微波加热的物料。
[0019](2)本发明方法可用于医药卫生和食品加工等行业的消毒杀菌，是一种绿色环保的杀菌方法，该方法尤其适用于植物类的枕芯填料的消毒杀菌，具有高效率、低能耗、填料无热损伤及变质等优点。
[0020](3)本发明方法可减少植物有效成分的降解和挥发造成的功效下降。
[0021](4)本发明方法，壳聚糖本身又具有良好的抗菌抑菌功效，可使杀菌后的物料在今后的使用过程中持续发挥抗菌作用。【具体实施方式】
[0022]所用枕头填料:黍稷、麸皮、蔓荆子、荞麦壳、蚕沙、决明子、菊花、金银花、淡竹叶和夏枯草均为干燥药材。
[0023]实施例1
一种枕头填料(黍稷)的消毒杀菌方法
取脱乙酰度大于70%的壳聚糖1000克，溶于10%的乳酸中(或取1000克壳聚糖乳酸盐，溶于水中)，用0.1Mol/L的NaHCO3调溶液的pH值到3.0-6.5，总体积100升；
按重量比1:20的比例将壳聚糖溶液加于待处理的黍稷中，搅拌混合混匀；
将处理过的黍稷送入隧道式微波加热装置(功率20kW)，加热温度控制在70°C~95°C之间，处理6~8分钟；
收集处理过的黍稷，冷却后于洁净环境灌装于枕芯套中。
[0024]实施例2
一种枕头填料(蚕沙)的消毒杀菌方法
取脱乙酰度大于70%的壳聚糖1000克，溶于0.1-1.0 Mol/L的盐酸中(或取1000克壳聚糖盐酸盐，溶于水中)，用0.1Mol/L的NaHCO3调溶液的pH值到4.0~7.0，总体积50升；按重量比1:5的比例将壳聚糖溶液加于待处理的蚕沙中，搅拌混合混匀；
将处理过的蚕沙送入隧道式微波加热装置(功率20kW)，加热温度控制在85°C ^lOO0C之间，处理7、分钟；
收集微波处理过的蚕沙，冷却后于洁净环境灌装于枕芯套中。
[0025]实施例3
一种枕头填料(荞麦壳)的消毒杀菌方法
取脱乙酰度大于70%的壳聚糖500克，溶于0.3 Mol/L的乙酸中，用0.1 Mol/L的NaOH调溶液的PH值到3.0-6.4，总体积100升；
按重量比1:10的比例将壳聚糖溶液加于待处理的荞麦壳中，搅拌混合混匀；
将处理过的荞麦壳送入隧道式微波加热装置(功率20kW)，加热温度控制在75°C~90°C之间，处理5~7分钟；
收集荞麦壳，冷却后于洁净环境灌装于枕芯套中。
[0026]实施例4
一种枕头填料(决明子)的消毒杀菌方法
取脱乙酰度大于70%的壳聚糖200克，溶于0.5 Mol/L的盐酸中(或取500克壳聚糖盐酸盐，溶于水中)，用0.1N的NaOH或0.1Mol/L的NaHCO3调溶液的pH值到3.0-5.0,总体积100升；
按重量比1:10的比例将上述壳聚糖溶液加于待处理的决明子中，搅拌混合混匀；
将处理过的决明子送入隧道式微波加热装置(功率20kW)，加热温度控制在65°C~85°C之间，处理6~8分钟；
收集决明子，冷却后于洁净环境灌装于枕芯套中。
[0027]实施例5
一种枕头填料(黍稷、麸皮、蔓荆子、荞麦壳、蚕沙、决明子、菊花、金银花、淡竹叶和夏枯草的混合物)的消毒杀菌方法按一定的比例制备黍稷、麸皮、蔓荆子、荞麦壳、蚕沙、决明子、菊花、金银花、淡竹叶和夏枯草的混合物填料；
取脱乙酰度大于70%的壳聚糖200克，溶于0.5 Mol/L的盐酸中(或取500克壳聚糖盐酸盐，溶于水中)，用0.1N的NaOH或0.1Mol/L的NaHCO3调溶液的pH值到3.0~6.0,总体积100升；
按重量比1:20的比例将上述壳聚糖溶液加于待处理的枕头填料中，搅拌混合混匀；将处理过的枕头填料送入隧道式微波加热装置(功率20kW)，加热温度控制在750C~95°C之间，处理6~8分钟；
收集处理过的枕头填料，冷却后于洁净环境灌装于枕芯套中。
[0028]实施例6
壳聚糖微波复合处理杀菌方法、常规微波杀菌方法、单独使用壳聚糖和未杀菌处理对填料(黍稷)中细菌、霉菌和大肠菌群杀菌效率及物料最高温度的比较。
[0029]取脱乙酰度大于70%的壳聚糖500克，溶于0.5 Mol/L的盐酸中，用0.1Mol/L的NaHCO3调溶液的pH值到3.0,总体积100升。根据下表不同条件处理后，不同样品按国标方法(GB 4789.2-2010 ；GB4789.3-2010和GB 4789.15-2010)测定细菌总数、大肠菌群和霉菌数，并测定物料的最高温度。
【权利要求】
1.一种壳聚糖与微波复合处理杀菌方法，其特征是:将需杀菌的物料用壳聚糖处理后，再经微波加热处理，起到复合杀菌作用。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是:壳聚糖溶液的浓度为0.1%~2%。
3.如权利要求1所述的方法，其特征是:壳聚糖的脱乙酰度大于70%。
4.如权利要求1所述的方法，其特征是:壳聚糖溶液的PH值为3.0-7.0。
5.如权利要求1所述的方法，其特征是:微波加热处理使物料温度到达65~100°C。
6.如权利要求1所述的方法，其特征是:壳聚糖溶液与杀菌物料的比例为1:5~1:50。
7.如权利要求1所述的方法，其特征是需杀菌的物料为枕头填料。
8.如权利要求6所述的方法，其特征是枕头填料为黍稷、麸皮、蔓荆子、荞麦壳、蚕沙、决明子、菊花、金银花、淡竹叶和夏枯草药材中的一种或几种。
9.权利要求1所述 的方法在枕头填料杀菌中的应用。
【文档编号】A61L2/18GK103845748SQ201410062733
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2014年2月25日 优先权日:2014年2月25日
【发明者】朱立鑫, 刘仁荣, 李九华 申请人:南昌良良实业有限公司