液體食品包裝袋輻射滅菌研究

李 娜 李昊鵬 燕 瑾 陳 堅 郝松松 薛 凱 陸永俊

液體食品包裝袋輻射滅菌研究

李 娜 李昊鵬 燕 瑾 陳 堅 郝松松 薛 凱 陸永俊

目的 確定液體食品包裝袋達到10-6無菌保障水品所需要的最低輻照劑量，以及此類產(chǎn)品的最高耐受劑量。方法 利用薄膜過濾法洗脫兩個廠家，6種不同規(guī)格液體食品包裝袋上的微生物［1-3］，對收集的菌落進行計數(shù)、分類、純化、增植，以0.5 kGy為遞增至3 kGy輻照相同濃度經(jīng)增植后菌懸液，對樣品的殘存菌數(shù)進行測定，確定D10值，利用公式SD=D10（logN0-logN）計算得出產(chǎn)品的最低輻照劑量；以產(chǎn)品達到10-6無菌保障水平的最低輻照劑量為起點遞增至70 kGy，進行物理性能測試，確定液體食品包裝袋的最高耐受劑量。結(jié)果 通過上述方法計算得出使產(chǎn)品達到10-6無菌保障水平的最低輻射滅菌劑量為24.75 kGy，通過物理性能的測試得出產(chǎn)品的最高耐受劑量為70 kGy。結(jié)論 該類液體食品包裝袋在日常的輻照滅菌中以24.75 kGy作為日常輻照劑量最為適宜，且最為經(jīng)濟；在日常輻照滅菌過程中滅菌劑量在70 kGy以內(nèi)都不會影響產(chǎn)品質(zhì)量。

液體食品包裝袋；無菌保障水平；最低劑量；耐受劑量

滅菌處理是食品包裝袋生產(chǎn)工藝中的一個重要環(huán)節(jié)，利用CO60γ射線滅菌成為必然趨勢。包裝袋作為食品的軟包裝容器，除了在衛(wèi)生學(xué)要求嚴格，在對其理化特性、密封性能、機械強度等也有特定要求，否則將直接影響到包裝內(nèi)容物的儲存期和質(zhì)量。目前國內(nèi)雖然沒有對食品包裝強制進行出廠無菌檢驗，但在使用廠家的角度考慮，液體食品包裝袋只有達到無菌水平才能有效的保證在長途運輸過程中內(nèi)容物不會漲袋變質(zhì)。

1 實驗材料和實驗方法

1.1 實驗材料

1.1.1 樣品 生產(chǎn)廠家一：液體食品包裝用塑料復(fù)合袋50 L、220 L各5件。生產(chǎn)廠家二：液體食品包裝袋10 L、20 L各5件。（注：提供樣品的生產(chǎn)廠家名稱不方便標明）

1.1.2 儀器 （1）冰箱（0℃～4℃）：海爾電器提供。（2）恒溫培養(yǎng)箱（32℃、24℃）：上海一恒科學(xué)儀器有限公司提供。（3）電子天平：0～1 000 g，精確至0.1 g。上海精密科學(xué)儀器有限公司提供。（4）座式自動電熱壓力蒸汽滅菌器：上海申安醫(yī)療器械生產(chǎn)廠提供。（5）電熱鼓風(fēng)干燥箱（10℃～250℃）：上海一恒科學(xué)儀器有限公司提供。

1.1.3 試劑 （1）平板計數(shù)培養(yǎng)基：北京陸橋技術(shù)有限責(zé)任公司提供。（2）0.85%滅菌生理鹽水。（3）滅菌蒸餾水。（4）95%乙醇。

1.2 實驗方法

1.2.1 第一個生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的液體食品包裝用塑料復(fù)合袋（50 L、220 L）在平板計數(shù)培養(yǎng)基中細菌輻射抗性的測定，每種規(guī)格產(chǎn)品分別取5件。利用薄膜過濾法測定10件產(chǎn)品初始污染含量，再對初檢后培養(yǎng)基上長出的菌進行斜面劃線培養(yǎng)，然后取2種經(jīng)劃線培養(yǎng)后純化較好的菌，做成菌懸液，將菌懸液分裝到7個試管中，其中1個做未輻照前的初始污染對照，其余的6支試管分別按照0.5 kGy、1 kGy、1.5 kGy、2 kGy、2.5 kGy、3 kGy的劑量去輻照。然后按照《中華人民共和國藥典2010版》的要求對樣品的殘存菌數(shù)進行測定［4］。具體方法如下：

以無菌操作，分別將450 ml、950 ml滅菌生理鹽水從袋口處加入到50 L、220 L不同規(guī)格液體食品包裝袋內(nèi)，震蕩30 min備用。用滅菌孔徑0.45微米直徑50 mm的微孔濾膜過濾浸泡實驗樣品的緩沖液，并用生理鹽水沖洗濾膜，將濾膜放到平板計數(shù)瓊脂培養(yǎng)基上進行培養(yǎng)，35℃培養(yǎng)2～4 d。對菌的種類和數(shù)量進行描述和計數(shù)，并對各種菌進行染色。然后，挑取培養(yǎng)基上的各種菌，分別在斜面培養(yǎng)基上進行劃線培養(yǎng)，并將斜面培養(yǎng)基放于培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h，培養(yǎng)后觀察斜面培養(yǎng)基。

仔細觀察所有的斜面培養(yǎng)基，由于這幾種樣品是廠家同一批生產(chǎn)的樣品，所以只要選取這批樣品中2種具有代表性的菌進行后面的實驗即可。因此選取2種劃線后純化較好且數(shù)量相對較多的菌，取名為A菌和B菌，然后將A、B兩種菌做成菌懸液。再將菌懸液進行處理后，對其進行微生物檢測。

最后，對于上述實驗得到的全部實驗結(jié)果即：得到的菌落數(shù)量，用SPSS軟件得出回歸方程y=Ax+B，線性系數(shù)，進行F檢驗，判斷出回歸方程是否有顯著性。再通過公式D10=1/-A，計算D10值（即：殺死90%的微生物所需的劑量）。對于另外一種菌也按照同樣操作方法進行實驗。

1.2.2 第二個生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的液體食品包裝用塑料復(fù)合袋（10 L、20 L）在平板計數(shù)培養(yǎng)基中細菌輻射抗性的測定，每種規(guī)格產(chǎn)品分別取五件。經(jīng)培養(yǎng)后，得到2種形態(tài)不同的菌，取名為C菌和D菌，挑取培養(yǎng)基上的這2種菌，分別在斜面培養(yǎng)基上進行劃線培養(yǎng)，并將斜面培養(yǎng)基放于培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h，培養(yǎng)后觀察斜面培養(yǎng)基。具體的實驗方法參照1.2.1。

1.2.3 5kGy劑量遞增輻照液體食品包裝用塑料復(fù)合袋至70 kGy。對產(chǎn)品拉伸強度及密封性進行測試。

2 實驗結(jié)果

2.1 A、B、C、D四種菌菌落形態(tài)的描述

A菌是圓形、淺黃色、邊緣整齊、不透明、菌落表面呈中凹臺狀的細菌。

B菌是圓形、紫紅色、邊緣整齊、不透明、菌落表面呈擴展狀的細菌。

C菌是圓形、中間淺紅色周圍淺黃色、邊緣整齊、不透明、菌落表面呈擴展狀的細菌。

D菌是圓形、白色且上面長有白色毛、邊緣整齊、不透明、菌落表面呈擴展狀的細菌。

2.2 A、B、C、D四種菌未經(jīng)輻照前的初始污染的菌落計數(shù)N0

A、B、C、D四種菌在被做成菌懸液之前，進行的初始污染檢測得到的菌落數(shù)N0為：

A菌：N0=42；B菌：N0=40；C菌：N0=7；D菌：N0=1

2.3 第一個生產(chǎn)廠提供的人工關(guān)節(jié)中細菌的輻射抗性

2.3.1 A菌回歸方程的計算 A菌的菌懸液初檢結(jié)果為3.1×108，詳見表1。

表1 經(jīng)不同劑量輻照后A菌的殘存量及細菌殘存率

為便于計算A菌的殘存率的線性回歸方程，將殘存量取對數(shù)，得到結(jié)果見表2。

通過SPSS軟件，求A菌殘存率與輻照劑量之間的線性回歸方程：

表2 經(jīng)不同劑量輻照后B菌的殘存量及細菌殘存率

2.3.2 B菌回歸方程的計算 B菌的菌懸液初檢結(jié)果為5.1×108。

為便于計算B菌的殘存率的線性回歸方程，將殘存量取對數(shù)，得到結(jié)果見表2。

通過SPSS軟件，求B菌殘存率與輻照劑量之間的線性回歸方程：

2.4 第二個生產(chǎn)廠提供的人工關(guān)節(jié)中細菌的輻射抗性

2.4.1 C菌回歸方程的計算 C菌的菌懸液初檢結(jié)果為3.3×107，詳見表3。

表3 經(jīng)不同劑量輻照后C菌的殘存量及細菌殘存率

為便于計算C菌的殘存率的線性回歸方程，將殘存量取對數(shù)，得到結(jié)果見表2。

通過SPSS軟件，求C菌殘存率與輻照劑量之間的線性回歸方程：

2.4.2 D菌回歸方程的計算 D菌的菌懸液初檢結(jié)果為2.6×107，詳見表4。

表5 5次測試結(jié)果平均值

為便于計算D菌的殘存率的線性回歸方程，將殘存量取對數(shù)，得到結(jié)果見表2。

通過SPSS軟件，求D菌殘存率與輻照劑量之間的線性回歸方程：

2.5 兩個生產(chǎn)廠的樣品中細菌的D10值

2.5.1 第一個生產(chǎn)廠 A菌中的D10=1/-A=3.247 kGy（A=-0.308）；B菌中的D10=1/-A=1.057 kGy（A=-0.946）

2.5.2 第二個生產(chǎn)廠 C菌中的D10=1/-A=2.028 kGy（A=-0.493）；D菌中的D10=1/-A=2.410 kGy（A=-0.415）

2.6 5kGy劑量遞增輻照液體食品包裝袋至70 kGy

3 結(jié)果討論

3.1 對于實驗結(jié)果數(shù)據(jù)的分析

對于上述4種菌最后得到的菌的殘存率，基本上都符合正常的下降趨勢，即：菌的殘存率是隨著輻照劑量的增加而逐漸降低的。

3.2 兩個不同生產(chǎn)廠提供的人工關(guān)節(jié)樣品所適宜的輻照劑量

根據(jù)如下公式計算：

SD=D10（logN0-logN）（式1）

SD——消毒滅菌劑量；

D10——殺死微生物90%需要的輻照劑量；

N0——被輻射物初始微生物數(shù)；

N——滅菌后希望殘留微生物數(shù)。

3.2.1 第一個生產(chǎn)廠家的人工關(guān)節(jié)樣品中細菌需照射的消毒滅菌劑量 根據(jù)《中華人民共和國藥典》2015版中的微生物限度標準規(guī)定，液體食品包裝袋滅菌后希望殘留的微生物數(shù)為：細菌＜10-6cfu/件的無菌水平。

（1）A菌需照射的消毒滅菌劑量

A菌D10值為：3.247 kGy，N0=42 cfu/件，logN0=1.623，N=10-6cfu/件，logN=-6

SD=3.247×（1.623+6）=24.75 kGy

（2）B菌需照射的消毒滅菌劑量

B菌D10值為：1.057 kGy，N0=40 cfu/件，logN0=1.602，N=10-6cfu/件，logN=-6

SD=1.057×（1.602+6）=8.04 kGy

由于要找到符合廠家液體食品包裝袋樣品的最佳滅菌劑量，所以選用較高的SD值24.75 kGy作為第一個生產(chǎn)廠家的人工關(guān)節(jié)樣品需照射的消毒滅菌劑量。

3.2.2 第二個生產(chǎn)廠家的人工關(guān)節(jié)樣品中細菌需照射的消毒滅菌劑量 根據(jù)《中華人民共和國藥典》2015版中的微生物限度標準規(guī)定，人工關(guān)節(jié)滅菌后希望殘留的微生物數(shù)為：細菌＜10-6個/g的無菌水平。

（1）C菌需照射的消毒滅菌劑量

C菌D10值為：2.028 kGy，N0=7 cfu/件，logN0=0.845，N=10-6cfu/件，logN=-6

SD=2.028×（0.845+6）=13.88 kGy

（2）D菌需照射的消毒滅菌劑量

D菌D10值為：2.410 kGy，N0=1 cfu/件，logN0=0，N=10-6cfu/件，logN=-6

SD=2.410×（0+6）=14.46 kGy

由于要找到符合廠家液體食品包裝袋樣品的最佳滅菌劑量，所以選用較高的SD值16.57 kGy作為第二個生產(chǎn)廠家的人工關(guān)節(jié)樣品需照射的消毒滅菌劑量。

3.3 液體食品包裝袋耐輻射測試

3.3.1 5kGy劑量遞增輻照液體食品包裝用塑料復(fù)合袋至70 kGy后，密封強度測試結(jié)果，詳見表5。

3.3.2 5kGy劑量遞增輻照液體食品包裝用塑料復(fù)合袋至70 kGy后，外薄膜及內(nèi)薄膜拉伸強度測試結(jié)果，詳見表6。

表6 某廠家液體食品包裝袋拉伸強度

3.3.3 結(jié)果分析 內(nèi)層包裝（液體食品包裝袋）在30 kGy和50 kGy的拉伸強度最大。在遞增至70 kGy后液體食品包裝袋密封性不受影響。

4 結(jié)論

兩個生產(chǎn)廠家液體食品包裝袋樣品的輻照劑量都在正常范圍內(nèi)。第一個生產(chǎn)廠家的液體食品包裝袋樣品需照射的消毒滅菌劑量為：24.75 kGy；第二個生產(chǎn)廠家的液體食品包裝袋樣品需照射的消毒滅菌劑量為：16.57 kGy；用此劑量輻照后，可以滿足廠家要求的產(chǎn)品所要達到的衛(wèi)生學(xué)指標。如果廠家沒有改變產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，那么此輻照劑量就可以作為今后對此種產(chǎn)品進行輻照的參考值。

兩個生產(chǎn)廠家液體食品包裝袋樣品在經(jīng)過5 kGy遞增劑量輻照至70 kGy后，產(chǎn)品在內(nèi)、外層膜的拉伸強度以及密封性方面均無影響，在日常輻照滅菌過程中，若不考慮成本因素可以加大輻照劑量以達到更好的滅菌效果。

［1］ GB 4789.1. 食品微生物學(xué)檢驗［S］. 2010.

［2］ GB 4789.2. 食品微生物學(xué)檢驗：菌落總數(shù)測定［S］. 2010.

［3］ 李娜，陳堅，燕瑾，等. 液體食品包裝用塑料復(fù)合膜、袋微生物檢驗方法的研究［J］. 首都食品與醫(yī)藥，2016（8）：20-22.

［4］ 國家藥典委員會. 《中華人民共和國藥典》一部［M］. 北京：中國醫(yī)藥科技出版社，2010：附錄Ⅻ G ：98-102.

Radiation Sterilization Research of Liquid Food Packaging Bags

LI Na LI Haopeng YAN Jin CHEN Jian HAO Songsong XUE Kai LU Yongjun Ray Application Research Center of Beijing，Beijing 101113，China

【Abstract】

Objective To determine the lowest radiation dose to reach the 10-6 SAL and the highest tolerance dose for liquid food packages. Methods Microbes on the six models of liquid food packages from two companies were eluted by membrane-filter procedure，and they were counted，classified，purified and cultured to be made into suspensions in same concentration. The suspensions were radiated from 0 kGy to 3 kGy，and the dose was increased by 0.5 kGy. After the radiation，amount of the residual bacteria was tested，and the D10value was determined. The lowest radiation dose which could make liquid food packages to reach 10-6 SAL was calculated by SD=D10（logN0-logN）. Physical property test was done by being radiated from the lowest radiation dose to 70 kGy，which determined the highest tolerance dose of liquid food packages. Results According to the method above，for liquid food packages，the lowest radiation dose was 24.75 kGy， and the highest tolerance dose was 70 kGy. Conclusion If choose radiation as regular way to sterilise those kind of liquid food packages，the most appropriate and economical dose is 24.75 kGy. Product quality will not be affected in the regular sterilizing procedures when the radiation dose is below 70 kGy.

Liquid food packages，SAL，The lowest radiation dose，Tolerance dose

R155

A

1674-9316（2016）15-0004-04

10.3969/j.issn.1674-9316.2016.15.003

北京市射線應(yīng)用研究中心，北京 101113