壳聚糖及壳聚糖衍生物的灭菌方法

摘要

本发明涉及一种壳聚糖及壳聚糖衍生物的灭菌方法，包括：将水与乙醇按照质量比为1：0.05至1：20混合得到水－乙醇混合液；将所述水－乙醇混合液按加入到壳聚糖或壳聚糖衍生物中搅拌均匀，装耐高温袋；将所述耐高温袋置于在温度为101℃～108℃，压力为1.10MPa～1.15MPa下,保压保温灭菌30分钟～60分钟；待温度降至50℃以下，取出所述耐高温袋。本发明壳聚糖及壳聚糖衍生物的灭菌方法通过加入水-乙醇混合液与高温高压湿热灭菌相结合，大大提高了灭菌的效率。由于加入了水-乙醇混合液，提高了高压蒸汽的穿透力和效率，传热速度加快，使产品颗粒内部的细菌也能被快速杀灭。

说明书

技术领域

本发明涉及一种灭菌方法，尤其涉及一种壳聚糖及壳聚糖衍生物的灭菌 方法。

背景技术

壳聚糖又名壳多糖、脱乙酰甲壳素、几丁聚糖、聚葡萄糖胺、壳糖胺、 甲壳胺、甲壳多聚糖、氨基多糖等，英文名称Chitosan,分子结构式为：

化学名称：聚葡萄糖胺﹙1-4)-2-氨基-β-D葡萄糖

壳聚糖是甲壳质经脱乙酰反应后制得的产品，壳聚糖具有提高免疫、活 化细胞、预防癌症、降血脂、降血压、抗衰老、调节机体环境等作用，可用 于医药、保健、食品领域。壳聚糖可用于污水处理、蛋白回收、水净化等。 功能材料领域，壳聚糖可用于膜材料、载体、吸附剂、纤维、医用材料等。 在轻纺领域，壳聚糖可用于织物整理、保健内衣、造纸助剂等。在农业领域， 可用于饲料添加、种子处理、土壤改良、水果保鲜等。在烟草领域，壳聚糖 是性能良好的烟草薄片胶，而且具有改善口感，燃烧无异味等特点。

目前壳聚糖主要是从虾壳、蟹壳、家蝇、蚕蛹和微生物等中提取，工艺 一般是经酸脱钙，碱脱脂和蛋白质而加工成甲壳素，再由甲壳素加碱脱去乙 酰基而成壳聚糖。由于在整个生产过程中要用大量的水清洗，而壳聚糖本身 是一种线性多糖，这就为各种微生物和细菌创造了的适宜的生长环境，经检 测，没有经过灭菌的高密度壳聚糖细菌总数可达2×10⁵CFU/g,这么高的细菌 数量是无法用于食品领域的，更不能用于医药领域，所以在使用前必需经过 灭菌处理。普通的高温高压湿热灭菌是121℃下灭菌15分钟，这对于壳聚糖 这样的线性多糖是不适宜的，因为壳聚糖在这样的高温下会大量分解和被氧 化，颜色也由类白色变为红褐色，产品已经变性，无法使用。而降低灭菌温 度，细菌又不能彻底杀灭。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种壳聚糖及壳聚糖衍生物 的灭菌方法，可以在不破坏所要灭菌的壳聚糖及壳聚糖衍生物分子结构的情 况下，既保证了产品的使用安全性同时可以有效杀灭细菌。

为实现上述目的，本发明提供了一种壳聚糖及壳聚糖衍生物的灭菌方法， 所述方法包括以下步骤：

步骤1，将水与乙醇按照质量比为1：0.05至1：20混合得到水－乙醇混 合液；

步骤2，将所述水－乙醇混合液按加入到壳聚糖或壳聚糖衍生物中搅拌均 匀，装耐高温袋；所述水－乙醇混合液占总物料的百分比为20％～50％(w/w)；

步骤3，将所述耐高温袋置于在温度为101℃～108℃，压力为1.10MPa～ 1.15MPa下,保压保温灭菌30分钟～60分钟；

步骤4，待温度降至50℃以下，取出所述耐高温袋。

进一步的，所述步骤1之前还包括：通过甲壳类动物制得低密度壳聚糖， 堆积密度为0.2g/ml～0.4g/ml；将所述低密度壳聚糖处理而制得高密度壳聚 糖，堆积密度大于0.4g/ml。

进一步的，所述步骤1之前还包括：是对壳聚糖分子结构进行修饰或改 性而制得的化合物。

进一步的，所述步骤1中水与乙醇的质量比为1：0.1至1：0.4。

进一步的，所述步骤2中壳聚糖或壳聚糖衍生物的水－乙醇混合液含量 的质量百分比为21％～27％。

进一步的，所述步骤3具体为，将所述耐高温袋置于盛料车托盘上，将 车置于高压灭菌设备的灭菌釜内，控制温度101℃～108℃，控制压力在 1.10MPa～1.15MPa,保压保温灭菌30分钟～60分钟。

进一步的，所述步骤3中温度为101℃～105℃，压力为1.11MPa～ 1.14MPa。

进一步的，所述步骤3中灭菌时间为45分钟～60分钟。

进一步的，所述步骤4具体为，关闭高压灭菌设备的蒸汽阀门，缓缓泄 压，待所述高压灭菌设备降温至50℃以下，取出所述耐高温袋。

进一步的，所述温度降至40℃。

本发明壳聚糖及壳聚糖衍生物的灭菌方法通过加入水-乙醇混合液与高 温高压湿热灭菌相结合，大大提高了灭菌的效率。由于加入了水-乙醇混合液， 提高了高压蒸汽的穿透力和效率，传热速度加快，使产品颗粒内部的细菌也 能被快速杀灭。

附图说明

图1为本发明壳聚糖及壳聚糖衍生物的灭菌方法的流程图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本发明壳聚糖及壳聚糖衍生物的灭菌方法的流程图，如图所示， 本发明具体包括如下步骤：

步骤101，将水与乙醇按照质量比为1：0.1至1：0.4混合得到水－乙醇 混合液；

另外，在步骤101之前还可以包括制备壳聚糖及壳聚糖衍生物的过程， 具体为：

制备壳聚糖是通过虾、蟹等甲壳类动物制得低密度壳聚糖，堆积密度为 0.2g/ml～0.4g/ml；将低密度壳聚糖处理而制得高密度壳聚糖，堆积密度大 于0.4g/ml。

而制备壳聚糖衍生物指的是对壳聚糖分子结构进行修饰或改性而制得的 各种化合物，如壳聚糖盐酸盐、壳聚糖醋酸盐、壳聚糖乳酸盐、壳聚糖季铵 盐、壳聚糖磷酸盐、壳聚糖柠檬酸盐、O—羧甲基壳聚糖、N，O—羧甲基壳聚 糖、壳聚糖硫酸酯、N—三甲基壳聚糖、N—马来酰化壳聚糖、羟丙基壳聚糖、 阿仑膦酸钠壳聚糖、β—环糊精接技壳聚糖、N，O—羟乙基壳聚糖等。

优选的，步骤101中水与乙醇的质量比为1：0.1至1：0.4。

步骤102，将水－乙醇混合液按加入到壳聚糖或壳聚糖衍生物中搅拌均 匀，装耐高温袋；

优选的，壳聚糖或壳聚糖衍生物的所述水－乙醇混合液占总物料的百分 比为20％～50％(w/w)。

步骤103，将耐高温袋置于在温度为101℃～108℃，压力为1.10MPa～ 1.15MPa下,保压保温灭菌30～60分钟；

具体的，将耐高温袋置于盛料车托盘上，将车置于高压灭菌设备的灭菌 釜内，控制温度101℃～108℃，控制压力在1.10MPa～1.15MPa,保压保温灭 菌30分钟～60分钟。

优选的，温度为101℃～105℃，压力为1.11MPa～1.14MPa。灭菌时间为 45分钟～60分钟。

步骤104，待温度降至50℃以下，取出耐高温袋。

具体的，关闭高压灭菌设备的蒸汽阀门，缓缓泄压，待高压灭菌设备降 温至50℃以下，取出耐高温袋。

优选的，温度降至40℃。

实施例1

步骤201，分别称取1公斤的水和0.1公斤的乙醇，将水与乙醇混合均匀， 得水-乙醇混合液；

步骤202，称取4公斤的壳聚糖(低密度)于盛料槽中，再将水-乙醇混 合液缓缓倒入盛料槽中，搅拌均匀，得到含水-乙醇混合液(1：0.1)21.57％ 的壳聚糖(低密度)湿料，然后再将此湿料装于耐高温布袋中，扎好袋口；

步骤203，将装有壳聚糖(低密度)的耐高温布袋置于盛料车托盘上，将 车推入高压灭菌设备的灭菌釜内，控制温度102℃～104℃，控制压力在 1.11MPa～1.14MPa,保压保温灭菌45分钟；

步骤204，灭菌完成后，关闭蒸汽阀门，缓缓泄压，待高压灭菌设备降温 至40℃以下，取出所述的耐高温袋，从袋中取出壳聚糖(低密度)，进行细 菌总数、霉菌和酵母总数的检测。

经过上述灭菌处理的壳聚糖(低密度)中的微生物数据如表1所示(其 中还列出了未经灭菌处理的壳聚糖(低密度)所含微生物的数据)。

表1

实施例2

步骤301，分别称取1公斤的水和0.3公斤的乙醇，将水与乙醇混合均匀， 得水-乙醇混合液；

步骤302，称取4.5公斤的壳聚糖(高密度)于盛料槽中，再将水-乙醇 混合液缓缓倒入盛料槽中，搅拌均匀，得到含水-乙醇混合液(1：0.4)22.41％ 的壳聚糖(高密度)湿料，然后再将此湿料装于耐高温布袋中，扎好袋口；

步骤303，将装有壳聚糖(高密度)的耐高温布袋置于盛料车托盘上，将 车推入高压灭菌设备的灭菌釜内，控制温度102℃～104℃，控制压力在 1.11MPa～1.14MPa,保压保温灭菌60分钟；

步骤304，灭菌完成后，关闭蒸汽阀门，缓缓泄压，待高压灭菌设备降温 至40℃以下，取出所述的耐高温袋，从袋中取出壳聚糖(高密度)，进行细 菌总数、霉菌和酵母总数的检测。

经过上述灭菌处理的壳聚糖(高密度)中的微生物数据如表2所示(其 中还列出了未经灭菌处理的壳聚糖(高密度)所含微生物的数据)。

表2

实施例3

步骤401，分别称取1公斤的水和0.3公斤的乙醇，将水与乙醇混合均匀， 得水-乙醇混合液；

步骤402，称取4.5公斤的壳聚糖盐酸盐于盛料槽中，再将水-乙醇混合 液缓缓倒入盛料槽中，搅拌均匀，得到含水-乙醇混合液(1：0.3)22.41％的 壳聚糖盐酸盐湿料，然后再将此湿料装于耐高温布袋中，扎好袋口；

步骤403，将装有壳聚糖盐酸盐的耐高温布袋置于盛料车托盘上，将车推 入高压灭菌设备的灭菌釜内，控制温度102℃～104℃，控制压力在1.11MPa～ 1.14MPa,保压保温灭菌45分钟；

步骤404，灭菌完成后，关闭蒸汽阀门，缓缓泄压，待高压灭菌设备降温 至40℃以下，取出所述的耐高温袋，从袋中取出壳聚糖盐酸盐，进行细菌总 数、霉菌和酵母总数的检测。

经过上述灭菌处理的壳聚糖盐酸盐中的微生物数据如表3所示(其中还 列出了未经灭菌处理的壳聚糖盐酸盐所含微生物的数据)。

表3

实施例4

步骤501，分别称取1公斤的水和0.4公斤的乙醇，将水与乙醇混合均匀， 得水-乙醇混合液；

步骤502，称取4.8公斤的O—羧甲基壳聚糖于盛料槽中，再将水-乙醇 混合液缓缓倒入盛料槽中，搅拌均匀，得到含水-乙醇混合液(1：0.4)22.58％ 的O—羧甲基壳聚糖湿料，然后再将此湿料装于耐高温布袋中，扎好袋口；

步骤503，将装有O—羧甲基壳聚糖的耐高温布袋置于盛料车托盘上，将 车推入高压灭菌设备的灭菌釜内，控制温度102℃～104℃，控制压力在 1.11MPa～1.14MPa,保压保温灭菌50分钟；

步骤504，灭菌完成后，关闭蒸汽阀门，缓缓泄压，待高压灭菌设备降温 至40℃以下，取出所述的耐高温袋，从袋中取出O—羧甲基壳聚糖，进行细 菌总数、霉菌和酵母总数的检测。

经过上述灭菌处理的O—羧甲基壳聚糖中的微生物数据如表4所示(其中 还列出了未经灭菌处理的O—羧甲基壳聚糖所含微生物的数据)。

表4

本发明的壳聚糖及壳聚糖衍生物的灭菌方法，为了不使产品变性，加入 水-乙醇混合液，降低温度，提高了高压蒸汽的穿透力和效率，最大限度地保 护了壳聚糖不被氧化分解，又能使细菌被彻底杀灭。这种灭菌方法的机理是 乙醇会使细菌蛋白质变性，而高压湿热灭菌会使细菌的蛋白质及核酸变形导 致其死亡。水-乙醇混合液加入不但使热传递加快，而且灭菌釜内充满水和乙 醇的混合蒸汽，氧气变少，避免了壳聚糖或壳聚糖衍生物被大量氧化变色， 而最大限度地保护了壳聚糖。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行 了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而 已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做 的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。