[发明专利]一种壳聚糖与微波复合杀菌方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及杀菌方法。

背景技术

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。

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。

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。

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。

微波是指频率３００兆赫至３００千兆赫的电磁波，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２４５０兆赫，就会出现每秒２４亿5千万次交变，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。 

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Ｎa-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（ＲＮＡ）和脱氧核糖核酸（ＤＮＡ）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

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。

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。

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。

为了达到更好的技术效果壳聚糖溶液的浓度为0. 1%~2%。

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。

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。

微波加热处理使物料温度到达65-100℃。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。

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。