明胶厌氧包装低温高剂量率辐照灭菌方法

摘要

本发明涉及明胶的灭菌方法。明胶厌氧包装低温高剂量率辐照灭菌方法，其特征是包括如下步骤：1)采用低温烘干；2)对步骤1)烘干后的明胶抽真空或厌氧包装，厌氧包装包括充入≧75％(体积)N2气体或≧75％(体积)CO2气体；3)步骤2)包装好的明胶在0?10℃温度下预冷6?12h后，采用保温盒外包装；4)照射，采用下述两种方法之一：①对步骤3)预冷外包装好的明胶采用剂量率大于200Gy/min的钴?60源射线照射，吸收剂量范围4?8kGy；②或者对步骤3)预冷外包装好的明胶采用剂量率大于10000Gy/min电子束照射，吸收剂量范围4?8kGy，得到辐照灭菌后的明胶。该方法可解决明胶辐照后凝胶强度、黏度大幅度下降，由此降低或失去应用价值的问题。

权利要求

1.明胶厌氧包装低温高剂量率辐照灭菌方法，其特征是包括如下步骤：

1)采用低温烘干的方式，控制待辐照灭菌的明胶相对含水量在10％(质量)以下；

2)对步骤1)烘干后的明胶采用聚乙烯材料袋，抽真空或厌氧包装，厌氧包装包括充入≧75％(体积)N2气体或≧75％(体积)CO2气体；充气体积不超过聚乙烯材料袋体积的5％；

3)步骤2)包装好的明胶在0-10℃温度下预冷6-12h后，采用保温盒外包装；

4)照射，采用下述两种方法之一：

①对步骤3)预冷外包装好的明胶采用剂量率大于200Gy/min的钴-60源射线照射，吸收剂量范围4-8kGy；

②或者对步骤3)预冷外包装好的明胶采用剂量率大于10000Gy/min电子束照射，吸收剂量范围4-8kGy，得到辐照灭菌后的明胶。

2.根据权利要求1所述的明胶厌氧包装低温高剂量率辐照灭菌方法，其特征在于：步骤

1)低温为25-50℃。

3.根据权利要求1所述的明胶厌氧包装低温高剂量率辐照灭菌方法，其特征在于：控制待辐照灭菌的明胶相对含水量在0-5％(质量)。

4.根据权利要求1所述的明胶厌氧包装低温高剂量率辐照灭菌方法，其特征在于：厌氧包装包括充入100％(体积)N2气体或100％(体积)CO2气体。

5.根据权利要求1所述的明胶厌氧包装低温高剂量率辐照灭菌方法，其特征在于：步骤

4)照射完毕的明胶采用电子自旋共振仪检验是否经过辐照，辐照明胶ESR峰为2个独立单峰，自由基浓度为6000-10000a.u.，以此鉴别辐照与未辐照样品以及辐照剂量。

说明书

明胶厌氧包装低温高剂量率辐照灭菌方法

技术领域

[0001] 本发明属于农产品加工保鲜领域，涉及明胶的灭菌方法，具体涉及一种明胶厌氧包装低温高剂量率辐照灭菌方法。

背景技术

[0002] 辐照是一种利用电离射线与物质作用，产生的物理、化学和生物学效应，达到杀虫灭菌的目的。射线穿透力强和冷杀菌两个优点，尤其适合组织材料、医药、和医疗用品上的消毒灭菌，保证生物安全性和延长货架期。目前辐照作为明胶和胶囊灭菌应用已十分广泛。应用发现，辐照过程中常常产生负效应导致明胶粘度下降、胶囊易碎、溶胀性差的问题。当明胶的初始带菌量高、初始黏度低时，辐照后的明胶细菌含量符合要求，但黏度大幅度下降，由此降低或失去应用价值(GB6783-94(食品添加剂明胶)和GB13731-1992(药用明胶硬胶囊)对凝胶强度和粘度都有下限规定：明胶勃氏黏度大于1.8mPa·s，凝冻强度大于
100g)。改变辐照条件可在杀灭细菌、病毒等微生物的同时，保持较好的明胶应用性能，为明胶下游产品如胶囊、医药材料的安全供给建立一种新型高效的灭菌方式。

[0003] 本发明提供明胶厌氧包装低温高剂量率辐照灭菌方法，突破明胶企业的辐照灭菌中性能劣变的技术瓶颈，同时拓宽辐照企业的技术服务范围。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种明胶厌氧包装低温高剂量率辐照灭菌方法，该方法可解决明胶辐照后黏度大幅度下降、胶囊易碎，由此降低或失去应用价值的问题。

[0005] 为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：明胶厌氧包装低温高剂量率辐照灭菌方法，其特征是包括如下步骤：

[0006] 1)采用低温(25-50℃)烘干的方式，控制待辐照灭菌的明胶相对含水量在10％(质量)以下；

[0007] 2)对步骤1)烘干后的明胶采用聚乙烯材料袋，抽真空或厌氧包装，厌氧包装包括充入≧75％(体积)N2气体或≧75％(体积)CO2气体；充气体积不超过聚乙烯材料袋(袋子)体积的5％；

[0008] 3)步骤2)包装好的明胶在0-10℃温度下预冷6-12h后，采用保温盒(泡沫盒)外包装；

[0009] 4)照射，采用下述两种方法之一：

[0010] ①对步骤3)预冷外包装好的明胶采用剂量率大于200Gy/min的钴-60源射线照射，吸收剂量范围4-8kGy；

[0011] ②或者对步骤3)预冷外包装好的明胶采用剂量率大于10000Gy/min电子束照射，吸收剂量范围4-8kGy，得到辐照灭菌后的明胶。

[0012] 按上述技术方案，控制待辐照灭菌的明胶相对含水量在0-5％(质量)。

[0013] 按上述技术方案，厌氧包装包括充入100％(体积)N2气体或100％(体积)CO2气体。

[0014] 步骤4)照射完毕的明胶采用电子自旋共振仪(ESR)检验是否经过辐照，辐照明胶ESR峰为2个独立单峰，自由基浓度为6000-10000a.u.，以此鉴别辐照与未辐照样品以及辐照剂量。

[0015] 该工艺尤其适宜于胶囊用明胶的辐照灭菌工艺。

[0016] 步骤1)中的明胶中水分含量控制在10％(质量)以内，为了减少辐照造成的蛋白损失(水分子辐射产生各种自由基，引起明胶分子间或分子内的交联反应，导致蛋白溶解性差)。

[0017] 步骤2)中的采用无氧包装，为了减少辐照造成的蛋白损失(氧分子辐射产生氧自由基，引起明胶分子间或分子内的分解反应，导致的蛋白分子量下降)；充气体积控制5％以内，减少袋内气体对预冷效果的影响，节省冷气成本。

[0018] 步骤3)中的明胶预冷可保证辐照温度较低，减少高温造成的蛋白辐照损失(高温加速各种辐射活性粒子的运动速度和反应速度，反应产物增加)。

[0019] 步骤4)中采用钴-60剂量率高于200Gy/min的辐照或电子束剂量率高于10000Gy/min的辐照，提高高剂量率对微生物的致死率，从而减少总有效剂量。

[0020] 步骤5)界定辐照明胶电子自旋共振图谱的峰型和信号值，判别辐照与否和辐照后的吸收剂量。

[0021] 本发明对现有工艺的几处改进为：1)待辐照明胶的含水量控制在10％(质量)以内，减少辐射水自由基引起的蛋白损失；2)采用无氧包装待辐照明胶：真空，或者充入100％(体积)二氧化碳，或者充入100％(体积)氮气，减少辐射氧自由基引起的蛋白损失；3)对包装后明胶进行低温预冷，减少高温引起的蛋白损失；4)高剂量率辐照明胶，提高微生物的致死率，从而减少总有效剂量；5)提供明胶辐照自由基的电子自旋共振图谱的峰型和峰高，鉴别明胶吸收剂量，掌握微生物杀灭程度。

[0022] 本发明的有益效果是：该辐照工艺的建立，解决了包括明胶在内的固体蛋白质产品辐照灭菌的同时蛋白质损失问题(分解或者交联变性)，对明胶辐照前处理(水分含量、包装方式、预冷处理)和辐照条件(辐照源、剂量率、剂量)以及鉴别方法(电子自旋共振图谱峰型和峰高)进行详细的规定，使明胶粘度下降率低于13.4％，凝胶强度下降率低于7.6％(胶囊强度好，不易碎)；本发明溶胀性好。本发明可应用于电子束和钴源辐照企业，指导蛋白质类产品的辐照工艺，用于扩大服务范围；应用于明胶生产企业对明胶原料的微生物含量控制，从而保证合格的产品进入医药材料领域。

[0023] 本发明采用厌氧包装【包括充入100％(体积)N2气体或100％(体积)CO2气体】+低温高剂量率辐照，胶粘度下降率低于7.3％，凝胶强度下降率低于2.9％；效果非常显著。

附图说明

[0024] 图1是本发明明胶的水分含量对凝胶强度和特性粘度的影响图。

[0025] 图2是本发明辐照温度对明胶SDS-PAGE图的影响图。

[0026] 图3是本发明辐照剂量率对明胶自由基含量的影响图。

具体实施方式

[0027] 为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

[0028] 实施例1(水分控制)：

[0029] 明胶厌氧包装低温高剂量率辐照灭菌方法，包括如下步骤：

[0030] 1)在真空干燥器内底分别放置MgCl2、NH4NO3、KNO3的过饱和溶液，在隔板上放置明胶，平衡48h后，用水分测定仪测得明胶的含水量分别为4.64％(质量)(本发明的样品)，8.64％(质量)(本发明的样品)，18.22％(质量)(对比实施例的样品)。采取明胶与水不同比例直接快速混合的方式获得含水量为33％，50％，66％和80％(质量)的明胶(共计5份对比实施例的明胶，控制不同水分)。

[0031] 另取一份明胶在50℃鼓风烘干至恒重，得到了含水量0％(质量)的样品(本发明的样品)。

[0032] 2)对步骤1)的明胶取每份100克，采用聚乙烯材料袋，抽真空包装；

[0033] 3)步骤2)包装好的明胶在4℃温度下预冷6h后，采用保温盒外包装；

[0034] 4)对步骤3)预冷外包装好的明胶采用剂量率200Gy/min的钴-60源射线照射，吸收剂量6kGy。

[0035] 5)步骤4)照射完毕的明胶采用电子自旋共振仪检验是否经过辐照，辐照明胶ESR峰为2个独立单峰，自由基浓度为6000-10000a.u.，以此鉴别辐照与未辐照样品以及辐照剂量，本实施例经过辐照。

[0036] 上述步骤4)中照射后的明胶配成6.67％(质量)明胶-水溶液，取30毫升装入称量瓶，4℃度冰箱过夜，在质构仪上测定凝胶强度，并进行特性粘度的测定。

[0037] 凝胶强度结果：由图1可见，明胶相对含水量为0％、4.64％和8.64％的三个本发明样品辐照后，其凝胶强度分别为537g、523g和517g，与未辐照样品(554g)相比，下降率分别为3.1％、5.6％和6.7％。明胶相对含水量为18.22％、33％，50％，66％和80％共5份对比实施例样品辐照后，其凝胶强度分别为435g、301g、280g、176g和154g，与未辐照样品(554g)相比，下降率分别为21.4％、45.7％、49.5％、68.3％和72.3％。可见，明胶的水分含量明显影响辐照后凝胶强度和特性粘度。本实验明胶原料10％以内含水量凝胶强度下降率在6.7％以内。

[0038] 特性粘度结果：由图1可见，明胶相对含水量为0％、4.64％和8.64％的三个本发明样品辐照后，其特性粘度分别为48ml.g-1、51ml.g-1、52.5ml.g-1，与未辐照样品(55.4ml.g-1)相比，下降率分别为13.4％、8％和7.9％。明胶相对含水量为18.22％、33％，50％，66％和80％共5份对比实施例样品辐照后，下降率分别为14.3、18.2、31.1％、26.2％和34.1％。本实验明胶原料10％以内含水量特性粘度下降率在13.4％以内。

[0039] 实施例2(低温预处理)：

[0040] 明胶厌氧包装低温高剂量率辐照灭菌方法，包括如下步骤：

[0041] 1)明胶在50℃鼓风烘干，得到了含水量10％(质量)的样品，共三份；

[0042] 2)对步骤1)的明胶采用聚乙烯材料袋，抽真空；

[0043] 3)步骤2)包装好的明胶分别在0℃(本发明的样品)、10℃(本发明的样品)和常温(25℃，对比实施例)下预冷6h后，采用保温盒外包装；

[0044] 4)对步骤3)预冷外包装好的明胶采用剂量率200Gy/min的钴-60源射线照射，吸收剂量6kGy。

[0045] 5)步骤4)照射完毕的明胶采用电子自旋共振仪检验是否经过辐照，辐照明胶ESR峰为2个独立单峰，自由基浓度为6000-10000a.u.，以此鉴别辐照与未辐照样品以及辐照剂量。

[0046] 上述步骤4)中照后的明胶配制成5毫克/毫升的溶液，进行聚丙烯酰胺凝胶电泳分析和凝胶强度的测定。

[0047] SDS-PAGE结果：由图2可见，明胶预冷处理温度为0℃和10℃的2个本发明样品辐照后，经SDS-PAGE电泳蛋白条带较深，说明蛋白含量多，而常温25℃对比实施例样品辐照后，经SDS-PAGE电泳蛋白条带较浅，说明蛋白含量少。本实验明胶经10℃以下预冷处理蛋白损失少。

[0048] 凝胶强度结果：明胶预冷处理温度为0℃和10℃的2个本发明样品辐照后，凝胶强度分别为511g，509g，与未辐照相比(551g)下降率为7.3％和7.6％，而常温25℃对比实施例样品辐照后，凝胶强度为189g，下降率为65.7％。这说明，当明胶制品含水量高时，尤其需要采用0-10℃温度下低温预处理后，才能进行辐照灭菌，以保证较好的性能。

[0049] 特性粘度结果：明胶预冷处理温度为0℃和10℃的2个本发明样品辐照后，特性粘度分别为50.7和49.7ml.g-1，与未辐照样品的特性粘度(52.0ml.g-1)相比下降率为2.5％和-14.5％；常温处理的1个对比实施例明胶辐照后，特性粘度为48.0ml.g ，与未辐照样品相比下降率为7.7％。这说明，当明胶制品含水量高时，尤其需要采用0-10℃温度下低温预处理后，才能进行辐照灭菌，以保证较好的性能。

[0050] 实施例3(高剂量率辐照)：

[0051] 明胶厌氧包装低温高剂量率辐照灭菌方法，包括如下步骤：

[0052] 1)采用低温(25℃)烘干的方式，控制待辐照灭菌的明胶相对含水量为0％；

[0053] 2)对步骤1)的明胶采用聚乙烯材料袋，抽真空；

[0054] 3)步骤2)包装好的明胶在0℃下预冷6h后，采用保温盒外包装。

[0055] 4)对步骤3)预冷外包装好的明胶分别采用剂量率60(对比实施例)、200Gy/min的钴-60源射线(本发明的样品)和10000Gy/min剂量率电子束照射(本发明的样品)，吸收剂量均为8kGy；

[0056] 5)步骤4)照射完毕的明胶采用电子自旋共振仪检验自由基特性。

[0057] 上述步骤5)中照后的明胶保持常温干燥条件下立即进行电子自旋共振(ESR)测定和特性粘度、凝胶强度的测定。

[0058] ESR结果：由图3可见，未辐照明胶的自由基信号很弱，且噪声较大。60Gy/min钴源(对比实施例样品)辐照的自由基信号强度最高，200Gy/min钴源和10000Gy/min电子束(本发明的样品)辐照后自由基信号强度较低，尤其是加速器辐照的最低，并且1份对比实施例和2份本发明样品ESR图谱均为典型的特征双吸收峰。图3说明明胶需采用剂量率大于200Gy/min的钴-60源射线照射，剂量率大于10000Gy/min电子束照射。

[0059] 凝胶强度结果：由表1可见，60Gy/min钴源(对比实施例样品)辐照后的明胶凝胶强度为460.7g，与未辐照明胶(542.8g)相比下降率为15.1％。200Gy/min钴源和10000Gy/min电子束辐照(2份本发明的样品)后明胶凝胶强度分别为495.4g和506.7g，与未辐照明胶相比下降率为8.7％和6.6％。

[0060] 特性粘度结果：由表1可见，60Gy/min钴源(对比实施例样品)辐照后的明胶特性粘度为46.6ml.g-1，与未辐照明胶(52.5ml.g-1)相比下降率为11.2％。200Gy/min钴源和10000Gy/min电子束辐照(2份本发明的样品)后明胶特性粘度分别为48.6和49.0ml.g-1，与未辐照明胶相比下降率为7.4％和6.7％。

[0061] 这说明明胶需采用剂量率大于200Gy/min的钴-60源射线照射，或剂量率大于10000Gy/min电子束照射灭菌。

[0062] 表1

[0063]辐照方式 特性黏度/(mL·g－1) 凝胶强度/g
未辐照 52.5±0.5 542.8±3.5
60Gy/min 46.6±0.7 460.7±5.5
200Gy/min 48.6±0.5 495.4±0.5
10000Gy/min 49.0±0.4 506.7±0.4

[0064] 实施例4(不同含量CO2包装试验)

[0065] 明胶厌氧包装低温高剂量率辐照灭菌方法，包括如下步骤：

[0066] 1)采用低温(25℃)烘干的方式，控制待辐照灭菌的明胶相对含水量在5％(质量)，明胶样品共5份；

[0067] 2)对步骤1)烘干后的5份明胶采用聚乙烯材料袋，分别充入100％CO2气体(本发明的样品)1份和25％空气和75％CO2混合气体(对比实施例)、50％空气和50％CO2混合气体(对比实施例)、75％空气和25％CO2(对比实施例)、100％空气(对比实施例)共4份对比实施例；

[0068] 3)步骤2)包装好的5份明胶在10℃温度下预冷12h后，采用保温盒(泡沫盒)外包装；

[0069] 4)对步骤3)预冷外包装好的明胶采用剂量率300Gy/min的钴-60源射线照射，吸收剂量范围6kGy；

[0070] 5)步骤4)照射完毕的明胶采用电子自旋共振仪鉴别辐照与未辐照样品以及辐照剂量。

[0071] 上述步骤5)中照后的明胶保持常温干燥条件下立即进行特性粘度和凝胶强度的测定。

[0072] 凝胶强度结果：100％CO2气体包装(本发明的样品)明胶辐照后凝胶强度为529.4g，与未辐照明胶凝胶强度(545g)相比，下降率为2.9％；25％空气和75％CO2混合气体(对比实施例)、50％空气和50％CO2混合气体(对比实施例)、75％空气和25％CO2(对比实施例)、100％空气(对比实施例)共4份对比实施例的凝胶强度分别为520.0、509.7、498和
490g，与未辐照明胶凝胶强度相比下降率分别为4.6％、6.4％、8.7％和10％。

[0073] 特性粘度结果：100％CO2气体包装(本发明的样品)明胶辐照后特性粘度为49.4ml.g-1，与未辐照明胶特性粘度(51.2ml.g-1)相比，下降率为3.5％。25％空气和75％CO2混合气体(对比实施例)、50％空气和50％CO2混合气体(对比实施例)、75％空气和25％CO2(对比实施例)、100％空气(对比实施例)共4份对比实施例的特性粘度分别为47.6、45.4、
44.1和43.5ml.g-1，与未辐照明胶特性粘度相比下降率分别为7.1％、11.3％、13.9％和
15％。这说明，明胶在辐照前需选用无氧包装中的一种，包括充入含量大于75％CO2的混合气体包装方式。这说明，明胶在辐照前需选用无氧包装中的一种，包括充入含量100％CO2气体的包装方式。

[0074] 实施例5(不同含量N2包装试验)

[0075] 明胶厌氧包装低温高剂量率辐照灭菌方法，包括如下步骤：

[0076] 1)采用低温(25℃)烘干的方式，控制待辐照灭菌的明胶相对含水量在5％(质量)，明胶样品共5份；

[0077] 2)对步骤1)烘干后的5份明胶采用聚乙烯材料袋，分别充入100％N2气体(本发明的样品)1份本发明的样品、25％空气和75％N2混合气体(对比实施例)、50％空气和50％N2混合气体(对比实施例)、75％空气和25％N2(对比实施例)、100％空气(对比实施例)共4份对比实施例样品；

[0078] 3)步骤2)包装好的5份明胶在10℃温度下预冷12h后，采用保温盒(泡沫盒)外包装；

[0079] 4)对步骤3)预冷外包装好的明胶采用剂量率300Gy/min的钴-60源射线照射，吸收剂量范围6kGy；

[0080] 5)步骤4)照射完毕的明胶采用电子自旋共振仪鉴别辐照与未辐照样品以及辐照剂量。

[0081] 上述步骤5)中照后的明胶保持常温干燥条件下立即进行特性粘度和凝胶强度的测定。

[0082] 凝胶强度结果：100％N2气体包装(本发明的样品)明胶辐照后凝胶强度为540g，与未辐照明胶凝胶强度(553.7g)相比，下降率为2.5％。25％空气和75％N2混合气体(对比实施例)、50％空气和50％N2混合气体(对比实施例)、75％空气和25％N2(对比实施例)、100％空气(对比实施例)共4份对比实施例的凝胶强度分别为530.5、521、507.4、490g，与未辐照明胶凝胶强度(553.7g)相比，下降率分别为4.2％、6.0％、8.4％和11.5％。这说明，明胶在辐照前需选用无氧包装中的一种，包括充入含量100％N2气体的包装方式。

[0083] 特性粘度结果：100％N2气体包装(本发明的样品)明胶辐照后特性粘度为48.4ml.g-1，与对照(52.2ml.g-1)相比下降率为7.3％。25％空气和75％N2混合气体(对比实施例)、50％空气和50％N2混合气体(对比实施例)、75％空气和25％N2(对比实施例)、100％空气(对比实施例)共4份对比实施例明胶辐照后特性粘度分别为48.0、46.9、45.8、
45.0ml.g-1，与未辐照明胶(52.2ml.g-1)相比分别下降了8.1％、10.2％、12.3％和13.8％。
这说明，明胶在辐照前需选用无氧包装中的一种，包括充入100％N2气体包装方式。