專利名稱：去污方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使充滿細(xì)菌的表面去污，特別是涉及能夠去除生物膜以適當(dāng)?shù)仄茐募?xì)菌的乳液制劑。
背景技術(shù)：
細(xì)菌是一組在顯微鏡下，缺乏明顯的核，通過細(xì)胞分裂再生的單細(xì)胞生物體。細(xì)菌通常的范圍是1到10微米并隨它們得到能量和營養(yǎng)的方式變化。約200個(gè)種類的細(xì)菌是致病的，致病原理在種類之間是變化的，并且依賴于種類的毒性和寄主生物體的情況。大腸桿菌0157:H7和沙門氏菌微生物有機(jī)體則是兩類最著名的致病細(xì)菌，它們可以導(dǎo)致人類死亡。
眾所周知，細(xì)菌參與了損壞食物，特別是肉，酒，蔬菜，牛奶和其它日用產(chǎn)品。細(xì)菌確實(shí)可以通過改變它們的組成使這些食物不可食用。細(xì)菌的生長(zhǎng)也可以導(dǎo)致食物中毒，如由肉毒梭狀芽孢桿菌或金黃色葡萄球菌引起的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)某些類型的細(xì)菌幾乎存在于所有的食物產(chǎn)品。
細(xì)菌可以是需氧菌或厭氧菌，并且能附著于任何表面。在某些條件下，特別是在食物加工過程中，細(xì)菌能很快地形成尋找具有生長(zhǎng)所需營養(yǎng)的固體表面的微生物。由于微生物生長(zhǎng)和擴(kuò)增，新形成的細(xì)胞相互附著以及附著于表面以形成連生的菌落。當(dāng)菌落變得足夠大，它誘捕碎片，養(yǎng)份和其它微生物，其中建立了微生物生物膜。生物膜包衣增強(qiáng)了細(xì)菌抵抗被除去和失活的能力。如果生物膜消除了致病細(xì)菌，結(jié)果可以導(dǎo)致疾病和死亡，如果后來細(xì)菌進(jìn)入了人類的話。
常識(shí)表明重點(diǎn)必須放在適當(dāng)?shù)那宄托l(wèi)生處理過程，特別是那些涉及食物加工系統(tǒng)的。進(jìn)入食物加工系統(tǒng)的細(xì)菌被公眾消耗的機(jī)會(huì)增加。如果完成了有效的衛(wèi)生處理程序，細(xì)菌在食物加工系統(tǒng)中是可控制的。為此，已知工業(yè)上有無數(shù)的各種效果水平的處理過程。
將作為氧的同素異型形式的臭氧用于純化水，滅菌空氣，和處理食物和制冰。在試圖控制類似于單核細(xì)胞增生利斯特氏菌的細(xì)菌時(shí)，通常將用臭氧制的冰用于儲(chǔ)藏魚和雞的軀體。但是，臭氧冰僅僅部分有效，因?yàn)樘烊淮嬖诘纳锬ぷ柚沽酸尫诺难趸瘎┰趦?chǔ)藏過程中與生物軀體物理接觸。另外，臭氧創(chuàng)造了腐蝕環(huán)境使它難于控制。
輻射是另一個(gè)在世界上許多地區(qū)使用的認(rèn)可度和效力水平有限的已知過程。目前存在的問題是用輻射處理的產(chǎn)品的殘留效力和消費(fèi)群體。由于許多應(yīng)用和某些材料的限制使用該過程也是昂貴的，使它變得不可行。在歐洲，要求在這些輻射處理的食物上放置特別標(biāo)記，美國也考慮了同樣的措施。
各種類型的酸用于控制細(xì)菌，都具有不同水平的效力。酸是腐蝕性的，控制起來危險(xiǎn)，并且接觸表面可以改變表面的特征。酸的效力是有限的，并且在內(nèi)臟切除術(shù)之前認(rèn)為是沒有效果的，因?yàn)檐|體表面有幾乎不可滲透的生物膜。另外，一些酸引起味道和顏色的降解，并且就環(huán)境而言不是讓人喜歡的，需要花費(fèi)許多精力來處理。應(yīng)該注意的是并不是所有酸都引起這樣的反應(yīng)，那些在任何可測(cè)量的程度上不是這樣的酸經(jīng)常指軟酸。但是，已知軟酸在內(nèi)臟切除術(shù)后大多數(shù)是有效的。目前乳酸用于去污情況，但是文獻(xiàn)教導(dǎo)該產(chǎn)品限于在生物膜形成之前破壞細(xì)菌。一旦生物膜形成了，該酸有限地用于噴灑或浸洗的方式。
物理除去也被選擇用于控制細(xì)菌。但是，通過整理有效的區(qū)域如軀體，物理除去可見的污染，產(chǎn)生了傳播污染的危險(xiǎn)。
根據(jù)Characklis和Cooksel在1983年發(fā)表的，進(jìn)一步由Characklis在1984年補(bǔ)充的工業(yè)出版物，食物技術(shù)，1994年7月，48卷，No.7的文章中陳述，認(rèn)為生物膜是由物理，化學(xué)和生物現(xiàn)象導(dǎo)致的五個(gè)階段的過程，并鑒定如下運(yùn)輸營養(yǎng)，無機(jī)，有機(jī)物質(zhì)到固體表面；含有無機(jī)或有機(jī)營養(yǎng)的調(diào)整膠片的吸收；在生長(zhǎng)的開始將微生物細(xì)胞附著于潮濕的表面；在生物膜內(nèi)的細(xì)菌代謝；和從生物膜分解和分離細(xì)胞。
為此，不斷地努力尋找經(jīng)濟(jì)的和安全破壞細(xì)菌的方法。問題是生物膜制造的保護(hù)性包衣需要足夠強(qiáng)的處理以致能穿透生物膜，破壞下層的細(xì)菌，但不損壞或改變處理的產(chǎn)品。
本領(lǐng)域所缺乏的是環(huán)境安全并且特異性地涉及除去生物膜，允許隨后處理下層細(xì)菌的方法。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及在制劑內(nèi)使用皂苷的膠體乳液，當(dāng)在某些條件下使用時(shí)，給乳液能夠降低生物膜的表面張力，允許除去和控制下層細(xì)菌。特別是，使用了三萜皂苷，它是非甾類和商業(yè)可得的。皂苷的作用是作為泡沫劑，乳化劑，并提供能夠松弛生物膜的降低的表面張力。當(dāng)將三萜皂苷放置于溶液中，并用于與軟酸優(yōu)選地乳酸鈉的接合，生物膜被除去了，乳酸殺死了細(xì)菌。
當(dāng)乳酸鈉和三萜皂苷結(jié)合時(shí)，可以通過機(jī)械裝置使用，其中乳液以每分鐘一加侖水的速度流動(dòng)的水的體積分別以1％和2％分散。由于三萜皂苷的分子結(jié)構(gòu)是膠質(zhì)的，它不滲透過待處理的物質(zhì)的表面。在制劑使用于軀體的處理的情況中，三萜皂苷將不滲透過軀體的底物，但將滲透進(jìn)底物。
三萜皂苷是pH在4和5之間的輕微的酸性。已經(jīng)觀察到通過允許使用降低量的乳酸，制造乳液時(shí)發(fā)生了增效作用，并且獲得了穩(wěn)定的，可控制的酸與細(xì)菌接觸。在同時(shí)，松弛或剝離生物膜也是可能的。另外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)增加溶液的溫度超過1000°F將進(jìn)一步增強(qiáng)該過程。
優(yōu)選地該制劑可以通過機(jī)械裝置使用，該裝置根據(jù)用于產(chǎn)生覆蓋整個(gè)待處理的表面的泡沫的乳液制劑校正。含有乳液的泡沫在預(yù)定的時(shí)期保留固定于待處理的產(chǎn)品的表面，然后在軀體內(nèi)臟切除術(shù)之前噴灑浸洗。當(dāng)乳液引入加壓容器，或當(dāng)通過文丘里管系統(tǒng)使用時(shí)，結(jié)果是乳液釋放濃重的天然的泡沫。當(dāng)用于表面如軀體，并保留在表面30秒到1小時(shí)時(shí)，根據(jù)需要接觸的時(shí)間，含有乳液的泡沫開始松弛或剝離生物膜。因?yàn)樯锬こチ?，允許軟酸直接接觸定位于生物膜上以及生物膜下的相關(guān)的細(xì)菌，提供了破壞細(xì)菌的接觸時(shí)間。接觸時(shí)間是至關(guān)重要的，因?yàn)樗嵝枰行У仄茐募?xì)菌的接觸時(shí)間。所需要的接觸時(shí)間的量依賴于待處理的細(xì)菌的類型。乳液在超過一小時(shí)的時(shí)期可以保持固定狀態(tài)。
所以，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供能夠降低生物膜的表面張力以便隨后除去的乳液制劑的比目前簡(jiǎn)化的去污方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供經(jīng)濟(jì)的，使用簡(jiǎn)單的，對(duì)環(huán)境無影響的去污方法。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供需要最小的機(jī)械調(diào)整的方法，以在冷凍/包裝食物產(chǎn)品之前提供大量的現(xiàn)有的食物加工過程。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是通過使用持續(xù)的泡沫乳液允許殺死細(xì)菌必須的接觸時(shí)間而省略了浸洗桶的需求。
本發(fā)明的還有一個(gè)目的是提供在內(nèi)臟切除術(shù)之前使用的方法，其中流量維持了下層清除表面。
從下面的敘述中本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將是顯而易見的，其中提供圖解和實(shí)施例，陳述了本發(fā)明的某些實(shí)施方案。優(yōu)選的實(shí)施方案的詳細(xì)說明皂苷是天然存在的當(dāng)與水一起振搖時(shí)自由起泡沫的油類糖苷。它們?cè)诟鞣N各樣的植物種類中存在，包括金合歡，肥皂草，肥皂根，加里福尼亞莧屬植物，和許多其它種類。使用的三萜皂苷，通常指皂苷DepartumLevissium Q是非甾類的，和商業(yè)可得的。本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案涉及三萜皂苷，仍然對(duì)一個(gè)普通技術(shù)人員是顯而易見的是可以用各種類型的皂苷替代導(dǎo)致不同成功的水平。皂苷的獨(dú)特之處是它作為泡沫劑和乳化劑起作用，導(dǎo)致表面容量減弱。皂苷的人工再生是在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
已知生物膜具有表面張力，它以平行于邊界表面的方向其作用。具有強(qiáng)有力的分子內(nèi)吸引力的水，具有高的表面張力(在20℃時(shí)72.8達(dá)因/厘米)。當(dāng)溶解于水時(shí)，許多可溶的表面，如大部分有機(jī)物質(zhì)，降低了表面張力，甚至當(dāng)加入濃度很低。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)在5％的水溶液基礎(chǔ)上摻入三萜皂苷導(dǎo)致產(chǎn)生表面張力44.5達(dá)因/厘米。
本發(fā)明涉及使用能夠降低生物膜的表面張力允許除去和控制細(xì)菌的皂苷的膠質(zhì)乳液。利用對(duì)環(huán)境安全的非甾類化合物的三萜皂苷制備，該皂苷其著導(dǎo)致表面張力降低的發(fā)泡劑和乳化劑的作用，它沒有被覆蓋因而具有使生物膜松散的獨(dú)特特性。
認(rèn)識(shí)到生物膜內(nèi)部或本身的松散或剝落不會(huì)使產(chǎn)物完全沒有細(xì)菌，因此加入產(chǎn)物的優(yōu)選的添加劑是一種軟酸，例如乳酸。乳酸鈉是優(yōu)選的，因?yàn)楦鶕?jù)9 CFR 319.180，USDA允許在肉類和家禽產(chǎn)品中使用高達(dá)占制劑的2％的乳酸鈉。乳酸鈉60％食品級(jí)是可從商業(yè)途徑購買的乳酸，并且可以以一定的速率與皂苷結(jié)合，以便在該速率時(shí)，當(dāng)采用機(jī)械裝置應(yīng)用時(shí)該乳液分別以約1％和2％的水的體積分散，所述水以每分鐘一加侖水的速率流動(dòng)。如果上面提出的比例是優(yōu)選的，對(duì)本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員來說，可以滿足用于乳液的制劑中的產(chǎn)物和物質(zhì)的條件的偏差范圍是顯而易見的。
如上文提到的，用于該乳液的制備中的皂苷是膠粒。因此，膠粒是處于中心懸浮液一方面和分子或離子溶液另一方面之間的中間體。由于三萜皂苷的分子結(jié)構(gòu)是膠體，它不能穿透待處理物質(zhì)的表面。例如當(dāng)該制劑用于處理生肉(軀體)時(shí)，三萜皂苷僅僅穿透軀體的底部。用于該乳液的三萜皂苷其pH為4和5之間，并且注意到通過使用允許的低量的乳酸在制備乳液時(shí)發(fā)生了增效作用，而在同時(shí)，盡可能使生物膜松散或剝落。
該方法通過應(yīng)用固定的機(jī)械裝置來使用所述制劑，該裝置根據(jù)乳液制劑產(chǎn)生的泡沫進(jìn)行自身的調(diào)整，所述泡沫覆蓋了待處理的整個(gè)表面。含有乳液的泡沫持續(xù)固定于待處理產(chǎn)品的表面預(yù)定的時(shí)間，然后噴涂(液體)浸洗以將其去除。對(duì)于生肉的例子，在去臟術(shù)之后，在冷凍之前重復(fù)該方法。以該方式，將整個(gè)屠宰加工過程的污染降低到最小，并為生物膜和相關(guān)的細(xì)菌問題提供了有效的解決手段。
當(dāng)將該乳液引入加壓的容器時(shí)，結(jié)果是乳液被釋放濃重的天然的泡沫。當(dāng)應(yīng)用到表面，根據(jù)所需的接觸時(shí)間保留于表面長(zhǎng)達(dá)一小時(shí)。含有乳液的泡沫開始使生物膜松散，允許軟酸直接與定位于生物膜以及生物膜下面的相關(guān)的細(xì)菌接觸。接觸時(shí)間是關(guān)鍵的，因?yàn)槿魏嗡岬哪芰π枰行е滤赖慕佑|時(shí)間，實(shí)際的時(shí)間取決于細(xì)菌的類型。大多數(shù)情況下，即使不是所有情況，接觸時(shí)間是在30秒和一小時(shí)之間。由Dema工程公司出售的Handi泡沫分散器，297型是已知的一種裝置，它利用該乳液有效地工作。
注意到現(xiàn)有的發(fā)泡系統(tǒng)被用于稱作為去污染的過程的情形。另外，殘留的泡沫連續(xù)地使生物膜懸浮。例如，在屠宰過程中，在噴霧浸洗軀體之后，去除的乳液連續(xù)地將微生物保留于懸浮狀態(tài)。由于溶液掉落到加工時(shí)的地板，被懸浮的狀態(tài)是連續(xù)的，并且在清潔地板或泡沫存在時(shí)乳液接觸的任何其它表面的過程中連續(xù)工作。這一操作過程降低了交叉污染的可能性，并且允許整個(gè)加工工作間保持清潔，不需要測(cè)試交叉去污染產(chǎn)品的相容性。
注意到為了使溶液中乳液保持其發(fā)泡特性，皂苷或其它發(fā)泡劑和酸之間的相容性必須在4-10的pH范圍內(nèi)。這允許使用各種各樣類型的發(fā)泡劑和清潔劑?？梢园凑杖缦滤?，測(cè)試用于研制所述乳液的關(guān)鍵物質(zhì)的相容性，利用該方法進(jìn)一步可用于測(cè)試候選物a．向?qū)嶒?yàn)室用燒杯加入300mm的自來水。應(yīng)該注意到自來水被認(rèn)為是可飲用的，其中氯或高溶解性的固體的異常水平將會(huì)對(duì)該乳液產(chǎn)生不利的影響。
b．向燒杯中加入5cc的乳酸鈉60％食品級(jí)。
c．向燒杯中加入10cc的三萜皂苷。
d．振蕩該溶液直到產(chǎn)生了濃重的泡沫，該溶液產(chǎn)生的泡沫接近于燒杯的頂部。然后未密封該燒杯，每隔15分鐘進(jìn)行觀察，共觀察1小時(shí)。泡沫將保持穩(wěn)定，僅僅在接近燒杯的頂部泡沫有微小的降低。以這種方式，測(cè)試乳酸鈉和三萜皂苷乳液的相容性以便獲得泡沫狀態(tài)的相容性。在沒有乳酸鈉情況下進(jìn)行的相同程序，提供了相同的發(fā)泡作用以便驗(yàn)證所使用的軟酸對(duì)三萜皂苷的能力沒有不利的影響。在食品加工領(lǐng)域，降低細(xì)菌的另一種形式是使用消毒水桶，其中在多次軀體的浸洗中使用相同的桶。眾所周知的是消毒水桶難于控制，因?yàn)楦鬈|體浸洗導(dǎo)致攜帶細(xì)菌的物質(zhì)置于該桶，在該桶中最終解決了連續(xù)制造細(xì)菌的問題。但是，消毒水桶需要正確的接觸時(shí)間，因?yàn)樗釃婌F液不會(huì)長(zhǎng)期吸附到軀體上以便足以提供所需要的接觸時(shí)間。在該實(shí)施例中，本發(fā)明去除了對(duì)消毒水桶的需求，因?yàn)樵撊橐禾峁┝撕线m地去除污染所需的接觸時(shí)間。
將會(huì)認(rèn)識(shí)到在描述了發(fā)明的一定形式時(shí)，它不限于本文描述和顯示的特定的組成和應(yīng)用方法。在不脫離本發(fā)明范圍時(shí)可以進(jìn)行各種改變對(duì)本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員是顯而易見的。
權(quán)利要求
1．一種去污方法，該方法包括使生物膜的表面張力降低的降低手段；和保持所述降低手段抗生物膜的接觸手段。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的去污方法，其中所述的降低手段包括從皂苷和水形成乳液。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的去污方法，其中所述皂苷是非甾類化合物。
4．根據(jù)權(quán)利要求2所述的去污方法，其中所述皂苷是三萜。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的去污方法，包括殺菌劑。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的去污方法，其中所述殺菌劑是來自于限定為軟酸的一組酸。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的去污方法，其中所述的軟酸是乳酸。
8．用于去除生物膜的去污方法，包括下列步驟將水，皂苷和軟酸溶液混合以形成乳液；用所述乳液包被表面；以及允許所述乳液保留于所述表面至少30秒。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的使表面去污的方法，其中所述軟酸是乳酸鈉。
10．根據(jù)權(quán)利要求8所述的使表面去污的方法，其中所述乳液的pH為4和10之間。
11．根據(jù)權(quán)利要求8所述的使表面去污的方法，其中包括將所述的水加熱到100°F以上的步驟。
12．根據(jù)權(quán)利要求8所述的使表面去污的方法，其中所述皂苷是三萜。
13．根據(jù)權(quán)利要求8所述的使表面去污的方法，其中所述的混合溶液的步驟進(jìn)一步定義為將約2％皂苷和約1％的乳酸鈉60％食品級(jí)與水混合的含水處理。
14．用于降低生物膜的表面張力的去污溶液，包括將約2％的含水皂苷與約1％的乳酸鈉60％食品級(jí)溶液混合，再與水混合獲得的乳液。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于降低生物膜的表面張力,以允許除去生物膜和控制潛在的細(xì)菌的去污方法。涉及含有皂苷和軟酸如食品級(jí)乳酸鈉的溶液。皂苷的作用是作為使表面張力降低,從而能夠使生物膜松散的泡沫劑。該溶液優(yōu)選地采用一種機(jī)械裝置使用,通過將待處理的表面有效地包衣,使用低量的所使用的乳酸,使該酸與細(xì)菌接觸,而使剝離生物膜成為可能。
文檔編號(hào)A23B5/00GK1216009SQ97192335
公開日1999年5月5日 申請(qǐng)日期1997年2月11日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月15日
發(fā)明者杰克·G·維爾斯瑪 申請(qǐng)人:努沃技術(shù)公司