(57)【要約】【課題】 従来，食品産業の分野では細菌の殺菌や増殖抑制あるいは増殖停止のため，蒸気雰囲気，乾熱や煮沸処理，化学薬品添加，赤外線照射など各種の方法が採用されてきた．しかしこれらの方法はその処理過程において，食品の鮮度や品質の劣化をきたし，殺菌方法の使用上の制限や制約が存在していた．遠赤外線を利用した殺菌法は提案されているものの，遠赤外線の有効特定波長の特定に至っていない現状にあった．【解決手段】上記課題を解決するため，細菌を構成する特定タンパクの遠赤外領域における吸収波長を食品に照射することにより，細菌を死に至らしめあるいは非活性化．発育抑制を行う方法と手段を提供する．特定波長の遠赤外照射手段として，反射および透過板を必要に応じ選択あるいは合わせ使用する手段を有する.【選択図】 図  2【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定波長の遠赤外線を目的物体に照射する事により殺菌を行う方法および装置
【請求項２】
殺菌を行う方法において，物体に照射する遠赤外線の特定波長が３-１０マイクロメートルの範囲であることを特長とする方法および装置
【請求項３】
特定波長の遠赤外線が発熱手段，発熱温度制御手段，特定波長域反射板，物体照射設定手段で構成されることを特徴とする前記第一項乃至第二項に記載された方法および装置
【請求項４】
特定波長の遠赤外線が発熱手段，発熱温度制御手段，特定波長域透過板，物体照射設定手段で構成されることを特徴とする前記項第一項乃至第二項に記載された方法および装置
【請求項５】
発熱温度制御手段における設定温度条件と遠赤外線透過材料を組み合わせることによって，特定波長域の遠赤外線を放射させることを特徴とする前記請求項１乃至４に記載された方法および装置
【請求項６】
水蒸気を発生する装置を備えている前記請求項 l 乃至請求項5 に記戴された方法および装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，微生物特に細菌の殺菌の方法に関するものである．
【背景技術】
【０００２】
殺菌とは，滅菌が全ての細菌を死滅させることに対し，単に細菌を殺すことをいう．静菌とは細菌の増殖を阻害あるいは阻止することをいう．殺菌の方法は種々方法があり実用化されている．一般的には対象物を加熱処理することで殺菌処理をする方法が知られている．この場合の課題は対象物の温度上昇が避けがたく，食品等にあってはその鮮度や品質の劣化をもたらす事があった．また，滅菌や殺菌は医療機関での主要な業務の一つであるが，この場合には高圧滅菌，ガス滅菌，プラズマ滅菌，放射性滅菌など特殊な方法が採用されており，一般の食品等に使用するには困難な場合が多い．このため，食品等の殺菌においては加熱処理が採用されていた．加熱処理においては対象物を直接所定の温度まで上昇させ，一定時間保持することが通例である．調理における加熱は，調理本来の目的の他に食品の殺菌という処理も含む．
【０００３】
しかしながら，冷凍食品など連続的な殺菌処理を必要とするような場合には，連続的な殺菌処理が可能な方法が要望されており，一部赤外線加熱による処置も実用化されている．公表されている遠赤外線による食品殺菌法によれば，適応される波長は10-100マイクロメートルとし，特定の波長によるものかあるいは温度によるものかなど殺菌の作用機序については明されていないため，効率的に殺菌処理を行うことができないという欠点があった．「特開平
６−１３７７６３号」では遠赤外線放射球から３．６−６．５マイクロメートルの波長を得，殺菌対象物に照射していた．この結果、約２４時間後にはシャレーの中のコロニーは「０」になったことが確認されたという．
【０００４】
殺菌効果を遠赤外線によると想定したものであっても，その適用波長は１−３０マイクロメートルあるいは１−１００マイクロメートルと広範囲であり，従って，発熱帯の温度制御範囲，あるいは発生する遠赤外線の最適波長も規定できないのが現状であった．この点を補うため，食品流通課程における殺菌や細菌の増殖抑制の目的で各種食品添加物が食品，加工品に加える対応も実施されていたが以下のような問題点が存在する．食品添加物の生体に与える有害な作用，また食品添加物の使用制限から食品に付着する細菌の繁殖が促進され，食物の可食期間の短縮などが社会問題になりつつある．現在，食品添加物以外でこれらに対処する為，熱あるいは紫外光による殺菌法や滅菌法が強化されている．しかし熱や紫外光を反復して食品に負荷することは前述したように食品の鮮度や品質の劣化をもたらす課題がある．
【特許文献１】特開昭５６-１６４７７５号
【特許文献２】特公平８-１５４２０号
【特許文献３】特開平６-１３７７６３号
【非特許文献１】高麗寛紀著「抗菌のすべて」繊維社，１９９７年
【非特許文献２】横山・田中編「殺菌・除菌実用便覧」サイエンスフォーラム，１９９７年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者は，このような従来解明されていなかった効果について，各種実験を行った結果，遠赤外線による殺菌効果が確認され，本発明を完成するに至ったものである．
【０００６】
本発明は遠赤外線照射による細菌の殺菌，非活性化，発育抑制技術を明らかにし，装置の実用化をはかるものである．背景技術で詳細に説明したように，食品に食品添加物を混入，付加することなしに，あるいは食品の劣化を招くような熱の負荷や紫外線を照射することなしに，殺菌する方法が求められている．換言すれば本発明は，
第一に，外気に曝される加工および非加工食品の魚類，肉類，野菜類などに付着し，腐敗や食中毒等の原因となる細菌の発育を抑制する従来の衛生管理方法に加えて，食品の安全性をより高める方法を提供する．第二に，包装材等により被覆された食品に対し包装操作前に細菌の殺菌，非活性化，発育抑制を行うこと，あるいは包装操作中に殺菌を免れたあるいは被覆された食品中で再び増殖した細菌の殺菌，非活性化，発育抑制を目的とする新たな方法を提供するものである．
【課題を解決するための手段】
【０００７】
近年，生体の組織や細胞あるいは細菌に対する赤外分光法の進歩が本発明の特質をもたらした．また本発明は従来の殺菌法の問題点を解決するため，特定波長の遠赤外光を照射することにより，少ないエネルギーで細菌に変成を惹起させる点に特徴を有する．従来法においては，作用機序が明確でないため殺菌対象に対し広範囲な遠赤外線照射量や作用量などが必要であり，このために過度の作用が生じるという課題があった．
【０００８】
本発明の特徴とその実施についての具体的説明は，要約すれば，殺菌を必要とする食品等の対象物に特定波長域の遠赤外線を照射することにより，即ち，対象物に付着する細菌等の特定構成分子の吸収波長に一致する遠赤外線を照射することにより，少ないエネルギーで細菌に変性効果を惹起せしめ，食品等の対象物に好ましくない温度上昇，変性や傷害作用の少ない殺菌，非活性化，発育抑制法を提供することである．
【０００９】
しかしながら，細菌の殺菌，非活性化，発育抑制法については確定的な作用機序が理論的に解析ができていないために，実験的に確認する必要がある．従来の報告では，細菌の殺滅に関連する損傷は，ＤＮＡ合成阻害，ＲＮＡポリメラーゼ阻害，タンパク合成阻害，細胞膜合成阻害に分類できるという．細胞膜に存在するタンパクは，物質の輸送体，細胞内のアクチンフィラメントと細胞外マトリックスをつなぐ連結体，細胞外のシグナルを細胞内に伝える受容体又は細胞外のシグナルに呼応し細胞内酵素生産を触媒する等の機能を有する．遠赤外線を照射された細菌の損傷はＲＮＡポリメラーゼとリボソームにおけるタンパク合成阻害により引き起こされたのではないかと示唆する報告がある．
【特許文献４】特開平 ６-１３７７６号
【非特許文献３】Journal of Chemical Engineering of Japan, Vol 28, No 3, 294-299 pages,1995
【００１０】
本発明の作用を仮説的に述べると，特定波長域の遠赤外線照射により細菌の膜表面に存在する種々微細小突起を構成するタンパク，糖鎖などの分子構造を修飾・変性させ，その機能を低減，あるいは破綻させることで細菌の機能を無力化したり，あるいは死滅に導くというものである．
【００１１】
輻射温度とその輻射スペクトルの中心波長はプランクの放射法則として公知であり，輻射体の温度が下がれば，輻射中心波長は長波長側にシフトする．従って，遠赤外線を放射する発熱体温度をどのような温度にするかによって，輻射の中心波長は自動的にきまる．従って，一般の分子構造に基づく振動は赤外域に存在することも公知であるために，本発明者は効果が予想できる波長範囲として３マイクロメートル以上の遠赤外線を選択した．
【００１２】
一方，遠赤外線の水の共鳴波長はそれぞれ２．７４，２．６６，６．２７マイクロメートルと理論的に求められている．しかし実際にはかなり広い幅を有す．また遠赤外線の吸収率は水の層厚と深い関係を持ち，層厚３マイクロメートルまでは３及び６マイクロメートル付近の吸収が大きいが，層厚が増すにつれ吸収が大きくなり１ｍｍ
以上になると３マイクロメータより長い遠赤外線は全て吸収され，波長依存性が無くなる．特定波長域の遠赤外線照射により細菌の殺菌，非活性化，発育抑制が強くなれば，（００１０項）で記述したような細菌が含有するあるいは細菌の周辺に存在する僅かな水分による吸収とその結果としての発熱作用によることが明らかになる．しかしながら，後述するように10マイクロメートルより長波長の遠赤外線では細菌の死滅割合は低く，別の機構によることを示唆している．
【００１３】
光の対象物への作用は光のエネルギー量，光強度および作用時間によって規定される．一方，（００１１項）において記載したように，発熱体の温度が低くなれば，そのときの輻射中心波長は長波長側にシフトする．そしてそれに応じて全体の発熱量が低下し，作用強さが低減することになる．したがって，肝要な点は特定波長域の光のエネルギー量，強度を必要にして十分な作用効果が確認できる程度に確保する手段であり，単純に中心波長を特定波長域に設定することではない．同時に対象物が過熱されることによる品質低下を防ぐ程度に光のエネルギー量，強度を制御する必要がある．また対象物への照射が不十分なため細菌が遠赤外線に対し耐性を獲得しないように光のエネルギー量，強度を制御する必要がある．
【非特許文献４】実用遠赤外線，人間と歴史社, １９９９年
【発明の効果】
【００１４】
以上のように請求項１記載の発明による特定波長域の遠赤外線照射により，実施例で述べるように殺菌を必要とする対象物の表面温度を４０℃付近に保ちながら細菌のコロニー増殖を抑制あるいは停止させることが可能であった．殺菌対象物を冷却しても，あるいは低温状態の殺菌対象物においても，本発明による殺菌が可能と考えられる．また，食品工場などにおける殺菌工程における消毒薬の添加や加温操作から解放された品質の高い食品の提供が可能となる．
【００１５】
請求項３乃至６の発明によれば遠赤外線の照射方法が選択でき殺菌対象に応じて最適な方法を選択することが可能である． 
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
かかる適切な照射条件を確保する手段として，発熱手段として，例えば，遠赤外線ヒータ，セラミック発熱体，ランプ光源など通常公知となる熱源と，その発熱体の温度を一定に保持できる発熱温度制御手段を組み合わせ，発熱体の表面温度を一定に保持する．この結果，前記のプランクの放射法則に従い，輻射スペクトルの中心波長が規定される．一定温度に保持された発熱体からの輻射スペクトルは広範囲な波長分布をしているので，特定波長域のみを取り出すためには，発熱体と被照射体部との間に，特定波長域のみを透過する特定波長域透過材を設置するか，あるいは発熱体からの輻射光が一旦特定波長域のみを反射する特定波長域反射板を介して，被照射部に照射される構造が要求される．
【００１７】
特定波長域，特に遠赤外線を透過できる材料は公知のように非常に限られる．この理由は一般的な材料において材料構成分子の振動による分子振動吸収スペクトルがほぼ遠赤外線領域に限定されることによる．このため，通常使用できるガラス，石英ガラス，プラスチックなどの公知の材料は通常２マイクロメータ以上程度の遠赤外線を透過できない．現在知られている遠赤外線透過材料はＺｎＳｅ，ＺｎＳ，ＧａＡｓ，Ｇｅなど非常に高価な材料に限定される．従って，大掛かりな装置を構築する場合には特定波長域を得る手段に透過材を使用することは適切ではない．また，特定波長域のみを透過させるため上記材料表面に特定な光のみが透過できるように多層膜を形成することが必要であり，さらに高額となる欠点がある．
【００１８】
特定波長域を形成する他の手段として，特定波長域を反射できる反射板を使用することもある．この場合の利点としては反射用母材に特別な材料を必要としなく，表面での光散乱が生じない程度に研磨したステンレス，アルミニューム，銅，チタン，ガラス等の材料が使用できる．特定波長域で効率よく反射させるには公知のように多層膜を蒸着することで実現できる．
【００１９】
特定波長域を形成するその他の手段として，発熱温度制御手段における温度設定条件と赤外線透過材料との組み合わせによって実現するものがある．この場合には赤外線透過材料には特別な波長選択をする蒸着を必要としない利点がある．例えば，ＣａＦ２
結晶板は潮解性もなく，紫外域から遠赤外域まで透明な結晶であるが，この光学結晶の遠赤外域ではおよそ，６マイクロメートルより長波長側から徐々に透過率が低下しはじめ１０マイクロメートル近傍では１０%
程度まで低下する．この特性を生かして遠赤外線発熱体の温度をその放射スペクトルが７マイクロメートルから１０マイクロメートルに中心波長がくるように選択すれば，この光学結晶を透過した遠赤外線は波長中心が７マイクロメートルから８マイクロメートル程度であって，短波長側にプランクの放射スペクトルに対応するテイル部分をもち１０マイクロメートル以上はほとんど透過しないような光学的フィルターを構成することができる．
【非特許文献５】理科年表，光学結晶の透過率，丸善
【００２０】
同様な手段としてＬｉＦ２ 結晶による方法があるが，この場合には中心波長５-６マイクロメートルが必要な場合に対応する．更にサファイヤの使用により中心波長が３-５マイクロメートルが必要な場合に対応する．従って，特定波長帯域を構成するもっとも容易な手段として特定の結晶光学材と発熱体温度の制御による方法が提示されたことになる．
【００２１】
なお，遠赤外線の波長域については様々な定義があるが，ここでは財団法人遠赤外線協会の分類に従い３マイクロメートルから１ｍｍの波長範囲を遠赤外線と呼ぶこととした．
【実施例１】
【００２２】
図１は，この発明に係る１実施例の殺菌装置の方法および装置を説明するシステム図である．２は被照射体で一個あるいは複数個の遠赤外線放射装置１により一方向あるいは多方向から照射される場合もある．３は遠赤外線放射装置に電力を供給し，発熱温度を制御する手段である．１〜３は実施例２においても同様である.
【００２３】
図１
【００２４】
図２は遠赤外線放射装置本体１の断面図である．装置の支持体４はアルミニウム，銅，ガラス，合成樹脂部材などにより成形される．内部に多数の冷却管5を有し，支持体の加熱を防止する．７は遠赤外線放射発熱体，８は遠赤外線放射発熱体からの遠赤外線が直接被照射体に至らないように設置された遮蔽器である．この遮蔽器は内部に冷却管を備え，赤外線放射発熱体からの加熱により目的としない遠赤外線放射を防止する．６は支持体５の一部であり遠赤外線放射発熱体からの赤外線を集光および，あるいは特定の波長を反射する蒸着を施された構造を有する．９の表面を冷却するためのファンが５に
取り付けられている. １４は水蒸気発生装置で必要に応じ被照射体表面を湿潤化するために使用される．９は被覆を有するあるいは有しない被照射体で，必要に応じ多方面からの照射を受ける.
１０は遠赤外線放射装置本体と被照射体までの距離を変える機構で，この距離を変化させることにより被照射体の照射野や与える遠赤外線のエネルギーを変化させることができる．１１および１２は遠赤外線放射制御用センサーであり，６および１３の表面に装着してある．１３は被照射体を載せる台でコンベア式に移動可能な構造と下部からも照射可能な構造を有する．
【００２５】
図２
【実施例２】
【００２６】
図３は，他の遠赤外線照射状態を示す．図中一点鎖線を境に，図３で示した装置が被照射体に対し概略対象に位置し，遠赤外線を多方向より被照射体に照射する構造を形成する．
【００２７】
図３ 
【００２８】
次に本発明による殺菌効果の一例を示す．供試細菌は理化学研究所分譲の大腸菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ，ＪＭＣ１６４９）である．一晩培養した大腸菌を
0.85% 食塩水にて希釈した菌液をＬＢアガープレートに播種し遠赤外線照射を行った．遠赤外線のヒーター温度は７３０℃に保ち，窓材としてＣａＦ２ 窓材使用群と非使用群を比較した.
照射後，３７℃にて１８時間培養し，形成されたコロニー数をカウントした．遠赤外線照射中のアガープレートの表面温は４０℃であった．両群の形成コロニー数をカウントし，「照射群コロニー数／
非照射群コロニー数」の比を求めた結果を図 4 に示す．図中，実線はＣａＦ２ 窓材使用例を，点線は非使用例を示す．この結果から遠赤外線照射中のアガープレートの表面温が４０℃であるにも関わらず照射１８０
秒後には生存率が「０．１」になり，３００ 秒後ではほぼ「０ 」になった．大腸菌の死滅温は６０℃付近であることから，生存率低下の原因は遠赤外線の作用と考えられる.
またＣａＦ２ の窓材使用によっても大腸菌のコロニーが減少していることから，１０ - １２マイクロメートルより短波長の遠赤外線が細菌の殺傷に関与していると考えられる.
【００２９】
図４
【００３０】
本発明による他の殺菌の効果を示す例を示す．供試細菌および培養方法は前項（0028項）と同様である．照射中の雰囲気の湿度を図５に示すように相対湿度（ＲＨ）を２３．５，４３．５％に変化させ，生存割合を算出した．ＣａＦ２
は使用していない．湿度の増加に伴い生存率は低下した．このように適度な湿度，即ち極く薄い水の薄膜を被照射体表面に形成する方法によっても遠赤外線殺菌効果を高めることが明らかとなった．
【００３１】
図５
【産業上の利用可能性】
【００３２】
表面温度を上昇させることが望ましくない対象物の殺菌や細菌増殖を抑制あるいは停止させることが必要な分野，例えば，食品製造，食品加工，食品流通，食品保存分野等への応用．冷却あるいは低温状態の殺菌対象物における殺菌への応用．また，食品工場などにおける殺菌工程における消毒薬の添加や加温操作が好ましくない，品質の高い食品の提供が必要な分野においての応用．更には殺菌が必要な医療分野における応用も可能である.
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の遠赤外線殺菌装置の概略図
【図２】図１に示す遠赤外線放射装置の断面概略図（実施例１）
【図３】図１に示す他の遠赤外線放射装置の断面概略図（実施例２）
【図４】大腸菌に対する遠赤外線照射成績
【図５】大腸菌に対する遠赤外線照射時における湿度の効果
【符号の説明】
【００３４】
１ 遠赤外線放射装置
２ 被照射体  
３ 制御装置 
4 遠赤外線放射機の支持構成物
5 冷却管
6 特定波長域反射蒸着層
7 遠赤外放射ヒーター 
8 冷却管を内蔵する遮蔽器 
9 被照射体
10 距離可変機構 
11 遠赤外線放射制御用センサー
12 遠赤外線放射制御用センサー
13 載物台および被照射体移動装置
14 水蒸気発生装置
【図１】
2005040475.tif 000002
【図２】
2005040475.tif 000003
【図３】
2005040475.tif 000004
【図４】
2005040475.tif 000005
【図５】
2005040475.tif 000006