JPS61500533A - 振動磁界による微生物の不活性化 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 振動磁界による微生物の不活性化 技術分野 本発明は微生物の不活性化方法に関し、特に非導電性材料、例えば食品及び食料 品容器内の微生物の破壊方法多くの微生物は利用され人間に有効であるが、人間 は長い間軸の微生物又は微生物の存在が望ましくない又は有害な環境内の微生物 を破壊する試みを紐けてきた。

食品保存の必要性に応答して人間は各種の方法を考案し、食料品を保存するため の食品及び又は容器内の微生物を殺し又は微生物が食品内で生長を絖けるだめの 環境でなくする。有史前の時代から使用される食品保存方法には加熱（料理）、 煙蔵、塩づけ、乾燥が含まれる。近代の方法では例えばマイクロ波料理は古い方 法即ち加熱を行なう新しい方法に過ぎない。他の近年開発された滅菌方法は新し い方法で微生物を破壊する。米国特許３８７６３７３号は材料をプラズマに露出 して滅菌する。

米国特許１８６３２２２号では食品等の材料を高周波電気回路の導電径路内に置 いて滅菌する。他の食品保存方法は材料に各種の放射、例えば紫外線を作用させ る。

微生物を不活性化するだめの食品処理方法の大部分は食品の事態を著しく変化さ せる。多くの場合に食品に対する過程の効果は望ましいものである。他の場合、 特に新しい技法の一部は処理過程によって食品に対して多数の人が望ましくない と思う特性を附与する。

食品を変敗させる微生物の破壊以外には食品の何の変化も生ぜずに食品を保存す ることが望ましい場合が多い。

例えば牛乳を香の変化なく低温殺菌することは望ましい。

通常の熱的低温殺回には香の変化全停い、近年導入された超低温殺菌の場合には 更に望ましくない香の変化を痒う。同様にして、料理前の肉を冷凍することなく 長期間の変敗を防ぐことが望ましい。他の食料品、例えばチーズ又はビールは微 生物が製造間重要な役割を行なう。しかし、るる段階後は微生物の連成増殖は食 品に有害でるる。このため、チーズはるる程度の熟成で食べる必要がるり、ビー ルは長期の瓶詰のためには低温殺菌さ几ることが多い。これらの食料品の棚ざら し寿命及び／又は風味保存性を改良するには、生産に使用した微生物を製品の変 化を生ぜずに不活性化する方法がある。

ある種の食品処理段階１て組合せて磁界が使用さ几てきた。例えば米国籍許＋０ ４２３２５号では磁界を使用してレーザー生成プラズマを保つ。勿論マイクロ波 調理は食物に磁界を作用させる。しかし、上述の通り、誘起熱効果が微生物を殺 し、同時に食物の特性を著しく変化させる。

発明の開示 本発明者は中間周波数高強度磁界をり用してはソ非導電江環境内の微生物を破壊 又は不活性化し得ることを発見した。食品内の微生物の扱項は食品に振動磁界を 作用した時に極めて短時間で行なわれ、この間食品内に著しい温度上昇に検出さ れない。食品の滅菌は特性の検出可能の変化なく、プラズマを生ずる０となく、 化合物全添加することなく行なわれろ。

極めて導電性の低い材料、例えば食品に高強度、中周波数の振動磁界を極めて短 時間作用させ、この露出間に微生物は破壊さｎ又は再生理性が不活性化される。

ごの短時間、材料が振動磁界を受ける間に材料の加熱は最小であり、微生物の破 壊以外には材料は実質的に変化しない。特に食料品内の微生物のカウントは画期 的に減少し、食品の床は変化しない。

図面の簡単な説明 図は電磁コイル内に置いた食料品の説明図とコイルに接続してコイル内に振動磁 界を生ずるための簡単てした回路の図でるる。

の振動磁界に極めて短時間曝して材料内及び材料内の微生物の大部分を殺し又は 不活性として材料自体を変化させることなく実質上の滅菌を行なう。微生物の大 部分を破壊又は不活性とすることを本明細筈では滅菌と称する。

存在する微生物の全部が破壊されることはないが生産物を技術的に又は完全に滅 菌するためのｌ・要条件となる。

微生物とは通常の分類で真歯、力・び、芽胞、ビールス、原虫及び藻類等の生物 を称する。食品又は食品産物容器の処理に関しては、バクテリア、芽胞、かび力 ；重要でｂる。

食料品を周＆数約５ＫＨｚ、強度約５テスラの１回の振動磁界減衰時間に曝すこ とにより食料品内のは生物の数は２桁の減少となる。磁界の別のパルスに食料品 金曝せば、はｙ完全な滅菌となる。各パルスの持続時間は短く、最大１００パル スであり、食料品自体の温度を上昇させることなく、食料品を温度上昇なしに滅 菌でき、面及び内部の温度上昇は５℃以下、標準として２℃以下である。

図に示す装置はｔ磁コイルＩＯと、中周波数、高強度の磁気パルスを発生する回 路を示す。図示の一般形の装置は金２礪成形用に使用される。装置の例として、 マックスウェル・ラボラトリ−社の商品名マグネフオームがるる。コイル内に金 属＠坏を置き、強い磁気パルスを磁束線１ｚで示すように作用さ一！：ｆ′Ｌば 、強い半径方向応力を受けて半径１同に物体は変形する。非磁性材料をｄ気コイ ル内：（置き、材料に中周波数高強度の磁界を作用させた時に材料上及び内部の 微生物が不活性になることを発見した。

コイル内の磁界はコンデンサ１壬の放電によって発生する。コンデンサは電源１ ６で光電し、スイッチ１６を閉とすればコンデンサとコイルを含む回路が完成し 、振動電流が板とコンデンサとの間に発生する。振動電流は振動磁界を生じ、磁 界はコイルの限定する部分２θ内に集中する。振動磁界の周波数はコンデンサの キャパシタンスと電流の抵抗とインダクタンスとによって定まり、主として抵抗 ２ｚとコイル１０のインダクタンスによって定まる。スイッチを閉とした直後に 強い磁界が−１に流れる電流によって生ずる。電流が方向を震えれば磁界は面性 を変える。振動電流、これによる振動磁界は急速に減衰し、磁界の強さ１２約１ ０振動の後に始めの強さの数％に低下する。磁界の強さとは最初のピークの頂さ に関して表現する。

本発明は広範囲の材料内の微生物を殺す。主要件はこの材料が導電性が小さく、 即ち電気抵抗性が大きく、材料内部がコイル発生磁界を誘起渦電流によって遮蔽 しないことである。本発明においては材料の抵抗性は少なくとも１０オーム・口 であり、好適な例で少なくとも約２５オーム・口とする。はとんどすべての食料 品は液体も固体も抵抗性は好適範囲にろる。例えばオレンジジュースの抵抗性は 約８θオーム・儒でるり、他の大部分の食料品より低い抵抗性である。同様に大 部分の生物試料の電気抵抗性は好適範囲内（（ある。このため、本発明の方法は 生物試料の処理に特に好適でろり、微生物を殺し又は不活性として試料を原条件 に保持し、研究所の試験を行なうことを可能とする。多くの合成樹脂材料は同様 に滅菌でき、このため、本発明は医７■用等の目的のための合成樹脂初品の滅菌 用として特に好適である。

なお、厚紙又は合成樹脂等の材料で食料品包装用のものは抵抗性が所要範囲内に ある。食料品は非導電容器内に包装して容器内で滅菌できる。予じめ包装した食 品の大きな制限として金属容器、金Ｉ！４箔カニあるが、金属は磁界の効果から 物品を遮蔽し、金属は強い磁界によって変形することによる。

滅菌すべき材料は磁界を作用させる前の特別の準備は必要としない。化学的添加 物の必要はない。プラズマが生じないため特別な雰囲気も必要がない。本発明は その雰囲気が液体、ガスに拘らず滅菌し、材料は通常は大気圧、製品の安定に必 要とする温度で滅菌する。

標準的に、物品は呈温で滅菌するが温度範囲は０℃以下でも５０℃以上でもよい 。多くの場合、材料は所要容器内に予じめシールし、滅菌後に材料を汚染に曝す ことのないようにする。第１図に示す食料品３２は合成樹脂の袋８０内にシール し、磁気コイル１０の中央に置く。

使用する磁界の強さは最世約２テスラ最高約１００テスラとし、好適な汐りで磁 界強度約５〜５０テスラとする。

使用磁界の実際の強さは滅菌する材料の特性、即ち材料の抵抗性と厚さ等によっ て定まり、抵抗性の低い、厚さの大きい材料は高強度を使用する。強度と材料の 形式との間には直接関係は見出されていない。十分な微生物の破壊のために他の パラメータ例えば露出時間の調製を行なう。上述の型の＠置では露出時間はパル ス数の関数で゛ろる。

周波収約５〜５００　ＫＨｚ　の範囲の周波数とした振動磁界を１更用すれば微 生物の破壊は最も有効でるる。この周波数範囲を本明細書で中周波数と称する。

これに比較して、マイクロ波の周波数は数桁大きく、メガヘルツ、ギガヘルツの 範囲である。５００ＡＢｚ以上の周波数は微生物の振動磁界による不活性化に効 果が少なく、材料を側熱する傾同を生ずる。

材料の磁界への露出時間は最小でろり、２５マイクロ秒から最大約１θミリ秒の 範囲である。上述の装置の場合、露出時間はパルス数と各パルスの持続時間との 積である。パルス待伏時間は１θ振動とみなすことができ、この後の著しく減衰 した磁界はほとんど効果がない。１′固のパルスは通常は微生物の数を２桁減少 させる。しがし、別のパルス列を使用して高度の滅菌を行なうこともてき、食料 品には１θパルスと約１００パルス（７）　間全１’Ｆ用させる。

磁界の強さとパルス数と、の大きな制限は、材料が著しく加熱されないことが望 欲゛シい点である。食料品容器を処理する時は加熱は通常は問題でになく、通常 少なくとも５パルスを作用させる。食料品の調理結果となることは避ける必要が あり、５℃以下の加熱は避ける。好適な例では２℃以下とし、表面内部共に磁気 滅菌過程では加熱を小さくする。大部分の食料品は約５０テスラて１００パルス の場合に５℃以上は加熱されない。別のパルス列を食品に作用させる場合は食品 を予じめ冷却し、食品に影響する温度まで７１Ｉ］熱するの？防ぐ。通常は材料 に１（ＪＯパルス以上を作用させても特別な滅菌効果は生じない。

磁界１１低導電率材料の諸性質に著しい影響は生じない。

本発明による磁界を受けた食的の味は変化せず、熟伏した人が検出できない。同 様に低導電率容器の分子情造は磁界によって影響さｒＬない。

微生物が殺され又は再生産性的に不活性化する理由は確定されていない。振動磁 界が重要な大きな分子例えば微生物内のＤ　Ｎ　Ａ等の凪気能動性部分にエネル ギ結合を生ずると想像さ九る。強度範囲５〜５ｏテスラの場合、振動当り１１固 のダイポールに結合するエネルギーの量は１０−２〜１Ｏ−３ｅＶでろる。数回 の振動とダイポールの集成組合せとによって、コバレント結合ｋｔｉ！ＰＪし得 る局部的能動化を生じ、この結合は通常１ｅＶ附近のエネルギーを■する。同様 の結果がＶ、菌される材料内に午すると予期し得る。し力・し、死んだ材料の小 数の結合の不足の破壊は検出不可能でるり、材料のマイクロ特注に影響せず、微 生物の重要な大きな分子のある種の、結合の損傷が微生物を殺し又は再生産性的 な不活性化？生ずるものと想像される。

微生物が実際に殺されるか、単に不活性となるかは不確実である。標準礪カウン ト方法金使用して材料の高い滅菌を示す場合（・ζも、微生物が直に殺されたが 再生産しないのかは区別できない。一部の微生物は直に殺されるが、微生物カウ ントの原少の主原因は微生物力；弱くなつて再生産しないためと思われる。生存 バクテリアコロニーの様子（１健康なバクテリアコロニーとは著しく異なり、磁 界が細胞の発生材料１傷つけたことを示し、大部分の場合、この構造物は著しく 傷つけられ、細胞は再生理的に不活性となっている。

磁気滅菌方法の他の利点は実行上極めて安全な点でろる。この高強度磁界はコイ ル内でその近接近傍のみに存在する。コイルから極めて短い距離だけ離れると磁 界は著しく弱くなる。例えばコイルの生ずる磁界がコイル内で７テスラの場合、 コイル外約２ｍでは強度は７　Ｘ　１０′テスラに減少する。即ち、地磁気とは ソ同じになる。作業者が作動中のコイルからるる距離でろれば、作業者の組織の 細胞が影＃全受は微生物細胞と同様になることはない。従って作業は特別の遮蔽 なしで行ない得る。例外としてマイクロ波装置の場合と同様に、ペースメーカー 等の代用器具全装着した人員の存在する時に作業してはならない。

次に実施レリについて説明する。

実施例１゜ 低温殺画牛乳全９０℃に加熱して再殺菌し、厘に滅菌合成樹脂袋に移す。牛乳に 濃度２５０００バクテリア／ｃｍ３の連成球菌を接種する。貸金シールして振盪 し、試料全体にＭ全分散させる。

牛乳の温度を２３℃とし、牛乳の袋ｔ２０にジュールのマグネフオーム装置７０ ００ｆｆｉのコイル内に置く。牛乳に１２テスラ６ＫＨｚ振動磁界の１パルス全 作用させる。牛乳の一部を袋から抜出し、温度を測定した。２４℃であった。牛 乳の一部全標準のシャーレ上に注入した。

シャーレのコロニーカウント：ま連状琢函の７１度９７０／ｃｒｎ３を示した。

食品処理の専問家のパネルは磁気り（菌牛乳と故急に再殺菌した牛乳の試料の区 別ができなかった。

この実験は食料品試料内の仮生物の大部分が食品に＝強度、中周波数の振動磁界 全作用させるＣとによって殺されるＣとを示す。この方法は食品温度に著しい影 響がなく、食品の味に変化がない。

実施例２゜ ワックス付き厚紙容器入すの３５０夕の半休４ん脂肪ヨーグルトの容器を開き、 酵母缶３５００バクテリア／。、ｆｉ　３を混入し７、完全に振盪した。対称物 として同様な容器入りの混入のないヨーグルトを同時に振盪した。カバーをして 試料を４℃に保った。

混入したヨーグルト入ジの容器を上述のコイルの中央に置き、４０テスラ、４１ ６　ＫＨｚ　の振＠磁界を１０パルス作用させた。ヨーグルト内に温度計を中央 部と上面附近に置き、磁界露出後共に６℃となった。ヨーグルトの試料を標準シ ャーレに置いた。培養物のカウントは潰度約２５酵母菌バクテリア／の３に減少 した。

熟練者の味検査では混入、磁気滅菌方法と、振盪だｌブの比較試料との区別はで きなかった。

実施例３゜ 再構成オレンジジュースに酵母菌を濃度２５０θ０バクテリア／　ｃｍ　３で混 入した。オレンジジュースを２０℃に保って合成樹脂容器に入れ、容器を上述の コイルの中央に置いた。オレンジジュースＫ　４０テスラ、４１６ＫＨｚ　振動 磁界を１パルス作用させた。オレンジジュースの製置測定値は２１℃となった。

オレンジジュースの試料を標準のシャーレに入れ、カウントは６バクテリア／ｃ Ｉｎ３　となった。

熟練者の味検査では磁界を受けたオレンジジュースと比較試料との区別はできな かった。

実施例４゜ 商品名ブラウンＮサーブロールとして販売される小麦粉製品を食品処理器でＡか く切断し、細かく切断した食品に刀１びの芽胞を３０ＯＯ芽胞／　ｃｍ　’の濃 度となるように完全に混合した。この製品を合成樹脂バッグに入れて上述のコイ ルの中央に１き、７．５テスラ、Ｆ３．５Ｋｉｉｚ　の振動磁界１パルスを作用 させた。試料を標準シャーレに入れ培養したカウントはかび芽胞Ａ度ｌ芽胞／　 ｃｍ　３となった。

切断した製品では味検査が正当にはできないため、食品を合成勺脂バッグに入れ て同様な１界処理を行った。

次（？−ロール２包装の指令通りに滉き、同じ包装力・ら比較試料を作った。熟 緯者の味倒査では磁界を受けたロールと比較ロールとの区別はでさなかった。

本発明を好適な実厖ダリについて説明したが、本発明は種々の変型が可能である 。例えば、滅菌は加熱又は化学的処理等の通常の滅菌過程を行なわないでもよい が、本発明による磁気滅菌に他の滅菌過程を組合せて使用すＳこともできる。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．電気抵抗率少なくとも約１０オーム・ｃｍを有する材料内に存在する微生物 を不活性化する方法であつて、強度約２〜約１００テスラの間、周波数約５〜約 ５００ＫＨｚの間を有する振動磁界の少なくとも１パルスを上記材料に作用させ ることを特徴とする材料内微生物を不活性化する方法。
2. ２．請求の範囲第１項記載の方法において、前記磁界の強度を約５〜約５０テス ラの間とすることを特徴とする不活性化方法。
3. ３．請求の範囲第１項記載の方法において、前記材料を約１〜約１００パルスの 間露出させることを特徴とする不活性化方法。
4. ４．請求の範囲第３項記載の方法において、前記パルスの数は材料を約５℃以上 加熱しないことを特徴とする不活性化方法。
5. ５．請求の範囲第１項記載の方法において、前記材料の電気抵抗率を少なくとも 約２５オーム・ｃｍとすることを特徴とする不活性化方法。
6. ６．請求の範囲第１項記載の方法において、前記処理する材料は閉鎖容器内に包 装した食料品とすることを特徴とする不活性化方法。
7. ７．請求の範囲第６項の方法によつて処理したことを特徴とする包装食品。
8. ８．請求の範囲第１項の方法によつて処理したことを特徴とする食料品。
9. ９．電気抵抗率少なくとも約２５オーム・ｃｍを有する食料品容器の滅菌方法で あつて、強度約２〜約１００テスラの間、周波数約５〜約５００ＫＨｚの間を有 する振動磁界の少なくとも５パルスを上記容器に作用させることを特徴とする容 器の滅菌方法。