CN112293643A - 一种食品光动力杀菌装置及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于食品杀菌的技术领域，公开了一种食品光动力杀菌装置及其应用。所述食品光动力杀菌装置包括中空的箱体，箱体的一侧面设有可开合的正门或门帘，箱体内的顶部设有多根LED灯管，各灯管串联连接，各灯管能够自由拆卸；所述装置还包括光敏剂；LED灯管为发出红光的LED灯管或发出蓝光的LED灯管；光敏剂为叶绿素镁钠盐或姜黄素中的一种以上。本发明的装置输出光强度稳定性好，装置内部同一水平面各处的光强度统一且均匀；装置中LED灯管能够自由拆卸，可选用不同发光强度的LED灯管。本发明的装置简易且成本较低。本发明的装置灭菌效率高，并且保证食品原有的风味、质构及营养不受到破坏。本发明的装置用于食品灭菌领域。
Description
技术领域
本发明属于食品安全领域，具体涉及一种食品光动力杀菌装置及其应用。
背景技术
目前食品行业的杀菌手段主要分为两类，一类是较为传统的热杀菌技术，另一类则是非热杀菌技术。热杀菌技术在食品行业中有应用早、技术成熟且杀菌彻底的特点，然而一般会对食品原有的风味、质构及营养造成破坏，因此，随着人们对生活水平要求的提高，一种杀菌彻底的同时也能保证食品原有的风味、质构及营养不受到破坏的杀菌技术逐渐成为研究热点，光动力杀菌技术就是非热杀菌技术的一种。目前由食源性致病菌引发的食品安全问题已受到了世界各国的高度重视，光动力杀菌技术作为食品非热杀菌技术具有一定的市场潜力。
光动力杀菌技术最早主要应用于医学领域，主要用于治疗眼疾、癌症等，已是医学领域中一种重要疾病治疗手段。而现有用于光动力学杀菌实验的装置普遍空间小、对应光敏剂波长单一、照射面积小，能够处理的样品少，实验效率低；并且装置中用于食品实验的光动力杀菌LED灯光光强度难以准确计算，可控光稳定的范围较小；同时没有调节温度和湿度的效果，无法探究温度及湿度对装置灭菌效率的影响；而且装置内部在进行实验前无法对装置内进行杀菌，对于灭菌实验来说，会影响实验的探究。
发明内容
为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种食品光动力杀菌装置。本发明的装置能够一次照射多个样品，照射的面积大，减少了样品因不同批次进行照射所导致的结果差异、提高效率；同时输出光强度稳定性好，装置内部同一水平面各处的光强度统一且均匀；而且装置中LED灯管能够自由拆卸，可以选用不同发光强度的LED灯管，并且可一次完成多个光敏剂的光动力杀菌实验，有利于提高实验效率。本发明的整个装置简易且成本较低，同时能满足一般实验室的要求。
本发明的另一目的在于提供上述光动力杀菌装置在食品领域中的应用。所述光动力杀菌装置在食品杀菌领域中的应用。本发明的装置灭菌效率高，并且保证食品原有的风味、质构及营养不受到破坏。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种食品光动力杀菌装置，包括中空的箱体，箱体的一侧面设有可开合的正门或门帘，箱体内的顶部设有多根LED灯管，各灯管串联连接，各灯管能够自由拆卸；所述装置还包括光敏剂，光敏剂附着在待处理样品的表面或者与待处理样品混合均匀或者待处理样品中含有光敏剂；
所述LED灯管为发出红光的LED灯管或发出蓝光的LED灯管。
所述LED灯管均匀分布在箱体内的顶部。
所述LED灯管优选为2根以上；所述LED灯管优选为48个灯珠的LED灯管。
所述LED灯管的电源开关线引出箱体外。
所述箱体为非透光的箱体。所述箱体中空腔的尺寸优选为40cm×30cm×30cm3。所述LED灯管的长度为0.28m，功率为6W，额定电压为Ac85-265v。
发出红色光的LED灯管的波长为600-630nm，蓝色LED灯管的波长为430-450nm。
所述光敏剂为叶绿素镁钠盐或姜黄素中的一种以上。
所述食品光动力杀菌装置中光敏剂为叶绿素镁钠盐时，LED灯管为发出红光的LED灯管，此时装置的杀菌效果最好；
所述食品光动力杀菌装置中光敏剂为姜黄素时，LED灯管为发出蓝光的LED灯管，此时装置的杀菌效果最好。
当给杀菌装置进行杀菌时，将光敏剂配成溶液，喷洒在装置的内壁上，打开LED灯进行杀菌。
所述食品光动力杀菌装置在食品灭菌领域的应用，特别是光动力杀灭食品中细菌中的应用。用作光动力食品杀菌装置。
所述细菌为沙门氏菌中一种以上，如：肠炎沙门氏菌和伤寒沙门氏菌。
所述应用，包括以下步骤：
将食品与食品级光敏剂混合，然后放入上述实验室光动力杀菌装置中，接通电源，进行LED灯照射，灭菌。
所述食品包括水产品，汤品等。若是食品中含有食品级光敏剂，直接将其置于光动力杀菌装置中进行照射杀菌。
所述食品级光敏剂以溶液的形式使用。浓度为0.1μmol/L～5mmol/L。照射的时间≥1h。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
本发明的装置能够一次照射多个样品，照射的面积大，减少了样品因不同批次进行照射所导致的结果差异、提高效率；同时输出光强度稳定性好，装置内部同一水平面各处的光强度统一且均匀；而且装置中LED灯管能够自由拆卸，可以选用不同发光强度的LED灯管。本发明的整个装置简易且成本较低，同时能满足一般实验室的要求。本发明的装置灭菌效率高，并且保证食品原有的风味、质构及营养不受到破坏。
附图说明
图1为本发明的光动力杀菌装置的示意图；1-用于串联两个LED灯管的转角线/连接线，2-LED灯管，3-可开合的正门或门帘，4-提供LED电源的开关电线以及方便开关电线伸出的洞口，5-底板，6-中空箱体。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
本发明的光动力杀菌装置的示意图如图1所示，包括中空的箱体6，箱体的一侧面设有可开合的正门或门帘3，箱体内的顶部设有多根LED灯管2，各灯管串联连接，各灯管能够自由拆卸；所述装置还包括光敏剂，光敏剂附着在待处理样品的表面或者与待处理样品混合均匀或者待处理样品中含有光敏剂。所述灯管串联连接通过转角线/连接线1连接。所述箱体6的侧壁上设有孔洞(即洞口)4，LED灯管的电源开关线从洞口引出。所述箱体6的底部可以为底板5。
所述LED灯管为发出红光的LED灯管(红光光源)或发出蓝光的LED灯管(蓝光光源)。所述LED灯管均匀分布在箱体内的顶部。所述LED灯管平行均匀分布在箱体内的顶部。所述LED灯管优选为2根以上，优选为2根；所述LED灯管优选为48个灯珠的LED灯管。所述箱体中空腔的尺寸优选为40cm(长)×30cm(宽)×30(高)cm3。所述LED灯管的长度为0.28m，功率为6W，额定电压为Ac85-265v。
本发明的灯管可自由拆卸满足不同实验的需求；将多个灯管串联，能够保证输出光强度足够稳定充满整个空间；本发明将灯管的开关线通过孔洞引出装置外，能够通过在装置外部的开关控制LED灯管的启动，杜绝光动力学灭菌实验外部灯光对实验的影响；所述箱体中空腔的尺寸优选为40cm(长)×30cm(宽)×30(高)cm3满足实验样品放置空间的大小，一次可放置多个光动力杀菌实验样品，提高效率。
实验时，检查装置内部的电线连接是否正确，将电源插头插上电源，打开门，将实验样品放入，打开电源开关，样品到光源之间的距离为同一定值，光照一个小时后关闭装置电源，进行灭菌率计算。
本装置为一种利用光动力学杀菌理论进行杀菌的仪器，为食品领域细菌的光动力实验提供了有效、简单的实验设备。
实施例1
将上述装置进行光动力杀菌实验：
(1)化学试剂与仪器：
肠炎沙门氏菌(Salmonella enteritidis)、鼠伤寒沙门氏菌(Salmonellatyphimurium)、食品级叶绿素镁钠盐、食品级姜黄素、氯化钠、自制光动力杀菌装置、酶标仪、胰酪大豆胨液体培养基(TSB)、亚硫酸铋琼脂(BS)、恒温培养箱、恒温振荡摇床、生物安全柜、涂布棒、一次性培养皿。
(2)菌种的制备
本实验所采用的菌种为肠炎沙门氏菌(编号CM1.345)和鼠伤寒沙门氏菌(编号CM1.237)，购自广东省微生物菌种保藏中心)的混合菌种，冻存于甘油管中。实验前，将储存在-80℃冰箱中的混合菌种，放置于4℃冰箱中解冻后取出100μL于9ml TSB增菌液中混合摇匀，放置于37℃、120r/min恒温振荡培养箱中培养8±2h。在OD600 nm下测其吸光值，根据吸光值选择合适的稀释倍数制备菌悬液。
(3)光敏剂母液的配制：称取适量的叶绿素镁钠盐(或姜黄素)并用无菌生理盐水溶解，配置成10-3mol/L的母液，放置于棕色瓶中保存备用。
(4)菌种的光动力杀菌处理
用无菌生理盐水将光敏剂稀释至实验浓度分别为10-3、10-4、10-5、10-6、10-7mol/L。向3块敞口96孔板中添加100μL混合菌液溶液，同时加入100μL不同浓度的光敏剂，分别放入3个不同的装置(红光光源的LED杀菌装置、蓝光光源的LED杀菌装置、绿光光源的LED杀菌装置)中照射1个小时，同时设置对照组(将混合菌液加无菌生理盐水避光保存1个小时)。一小时后，取100uL菌液用涂布棒涂布于BS培养基，涂布平板培养48h计算其菌落数。测试结果如表1和2所示。
光敏剂为叶绿素镁钠盐时，不同浓度的光敏剂在不同光照下的光动力杀菌效果如表1所示，由表1可以看出，在三种装置中，红光装置结合叶绿素镁钠盐对菌种的杀菌效果最好，蓝光次之，绿光最差。由此得知，光动力杀菌装置有效果且具有良好的杀菌效果，其对菌种最高可达到6.58个对数的杀菌效果且叶绿素镁钠盐的最适浓度为10-7mol/L。
表1不同浓度的叶绿素镁钠盐在不同光照下的光动力杀菌结果
注：ND表示未检出，N,N0分别表示对照组、光照后的微生物菌落数(CFU/mL)
光敏剂为姜黄素时，不同浓度的姜黄素在不同光照下的光动力杀菌结果，如表2所示，可以看出，在三种装置中，蓝光装置结合姜黄素对菌种的杀菌效果最好，红光次之，绿光最差。结合上面结论可知，绿光无法有效激发姜黄素及叶绿素镁钠盐两种光敏剂的光敏活性，从而导致绿光装置的杀菌效果低下，其对菌种最高可达到7.02个对数的杀菌效果且姜黄素的最适浓度为10-4mol/L。
表2不同浓度的姜黄素在不同光照下的光动力杀菌结果
注：ND表示未检出，N,N0分别表示对照组、光照后的微生物菌落数(CFU/mL)
从表1和2可知，使用两种光敏剂对混合沙门氏菌进行光动力杀菌时有各自不同的光照波长、最适浓度以及灭菌效率，其中，10-7mol/L的叶绿素镁钠盐在红光装置的作用下能减少6.58个对数的菌落数；10-4mol/L的姜黄素在蓝光装置的作用下能减少7.02个对数的菌落数。
应用实施例
向汤圆中喷洒0.1mmol/L的姜黄素溶液，然后置于上述光动力灭菌装置中，LED灯管为发出蓝光的LED灯管，照射1h。食品的风味、质构、营养未受到影响。
Claims (9)
1.一种食品光动力杀菌装置，其特征在于：包括中空的箱体，箱体的一侧面设有可开合的正门或门帘，箱体内的顶部设有多根LED灯管，各灯管串联连接，各灯管能够自由拆卸；所述装置还包括光敏剂，光敏剂附着在待处理样品的表面或者与待处理样品混合均匀或者待处理样品中含有光敏剂；
所述LED灯管为发出红光的LED灯管或发出蓝光的LED灯管；
所述LED灯管均匀分布在箱体内的顶部；
所述光敏剂为叶绿素镁钠盐或姜黄素中的一种以上。
2.根据权利要求1所述食品光动力杀菌装置，其特征在于：
所述LED灯管为2根以上；所述LED灯管为48个灯珠的LED灯管；
所述LED灯管的长度为0.28m，功率为6W，额定电压为Ac85-265v；
发出红色光的LED灯管的波长为600-630nm，蓝色LED灯管的波长为430-450nm。
3.根据权利要求1所述食品光动力杀菌装置，其特征在于：
所述实验室光动力杀菌装置中光敏剂为叶绿素镁钠盐时，LED灯管为发出红光的LED灯管；
所述实验室光动力杀菌装置中光敏剂为姜黄素时，LED灯管为发出蓝光的LED灯管。
4.根据权利要求1所述食品光动力杀菌装置，其特征在于：所述箱体为非透光的箱体；
所述箱体中空腔的尺寸为40cm×30cm×30cm3。
5.根据权利要求1所述食品光动力杀菌装置在食品灭菌领域的应用。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述食品灭菌领域中细菌为沙门氏菌中一种以上。
7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：包括以下步骤：
将食品与食品级光敏剂混合，然后放入上述实验室光动力杀菌装置中，接通电源，进行LED灯照射，灭菌。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述食品级光敏剂以溶液的形式使用，浓度为0.1μmol/L～5mmol/L。
9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：照射的时间≥1h。
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