본 연구는 다양한 저온플라즈마를 이용하여 식품포장재 표면의 식중독 원인 미생물의 저감화 가능성을 확인하고 플라즈마가 식품포장재의 물성에 미치는 변화를 측정하여 저온플라즈마의 식품포장재 표면살균적용 가능성을 확인하고자 하였다.
식품포장재로 사용되는 유리, PP, LDPE, 나일론, 종이호일을 선정하여 저온플라즈마 처리 후 표면온도, 표면변화, 색도, 투과도와 같은 물성변화를 측정하였다. 저온플라즈마 처리에 따른 포장재 표면 온도를 측정한 결과 처리시간이 증가함에 따라 온도는 상승하였으며, 최대 온도상승량은 감압방전 플라즈마(low pressure discharge plasma; LPDP)처리장치에서 14.3℃, ...
본 연구는 다양한 저온플라즈마를 이용하여 식품포장재 표면의 식중독 원인 미생물의 저감화 가능성을 확인하고 플라즈마가 식품포장재의 물성에 미치는 변화를 측정하여 저온플라즈마의 식품포장재 표면살균적용 가능성을 확인하고자 하였다.
식품포장재로 사용되는 유리, PP, LDPE, 나일론, 종이호일을 선정하여 저온플라즈마 처리 후 표면온도, 표면변화, 색도, 투과도와 같은 물성변화를 측정하였다. 저온플라즈마 처리에 따른 포장재 표면 온도를 측정한 결과 처리시간이 증가함에 따라 온도는 상승하였으며, 최대 온도상승량은 감압방전 플라즈마(low pressure discharge plasma; LPDP)처리장치에서 14.3℃, 유전체장벽방전 플라즈마(dielectric barrier discharge plasma; DBDP)처리장치에서 19.3℃, 코로나방전 플라즈마젯 (corona discharge plasma jet; CDPJ)처리장치에서 25.4℃로 큰 변화는 없었다. 표면 확대경을 이용한 표면변화측정에서도 처리에 따른 식품포장재 표면의 변화는 없었다. 색도변화값(ΔE)은 LPDP 처리하였을 때 최대 3.12, DBDP에서 2.65, CDPJ에서 2.98로 큰 변화를 보이지 않으며 투과도 결과 역시 처리에 따른 변화는 없는 것으로 관측되어, 저온플라즈마처리가 식품포장재 물성의 변화를 일으키지 않는 것을 확인하였다.
저온플라즈마를 이용한 미생물 살균효과는 Escherichia coli O157:H7를 대상으로 확인한 결과 저온플라즈마 처리 초기에 살균 속도가 빠르게 나타났으며, 처리시간이 길어질수록 살균 속도는 감소하는 결과를 보였다. 이와 같은 결과를 살균모델에 적용하여 1차 살균패턴모델 분석으로 2단계 1차 반응으로 확인하였고 Singh & Heldman 모델분석으로는 단일반응으로 확인하였으며 결정계수가 모두 0.950이상의 값으로 적용하기에 적합한 모델로 확인하였다. 이를 바탕으로 초기살균속도상수(k1)와 D'값을 구하여 각각조건에서 발생시킨 저온플라즈마의 살균효과를 비교분석하였다.
식품포장재 표면에 식중독 원인 미생물을 처리하여 저온플라즈마의 살균 효과를 검토한 결과 LPDP처리장치에서는 플라즈마의 출력과 처리시간에 비례하여 살균효과가 우수하였고, 생성기체 압력변화에 따라서는 1.0 Torr에서 가장 양호한 살균효과를 보여주었지만 생성기체조성에 따른 유의적 차이는 없었다. 이를 바탕으로 최적의 살균조건인 공기조성 Air, 출력 100%, 압력 1 Torr이며 10분간 처리 시 살균효과는 최대 4.08로 나타났다. DBDP처리장치에서는 전류의 세기와 처리시간에 비례하여 최대출력인 1.25 A에서 살균효과가 높았으며, 전극과 시료간의 간격에 따른 살균효과는 2.65 mm에서 가장 우수하였다. 따라서 DBDP생성의 최적조건은 전류세기 1.25 A, 전극과 시료간격 2.65 mm으로 확인하였으며 10분간 처리하였을 때 3.87의 살균치를 보여주었다. CDPJ처리장치는 전류의 세기가 클수록 살균효과가 좋았으며 최대 1.50 A에서 가장 살균효과가 좋았고 처리시간에 길수록 살균효과가 높아졌다. 토출거리는 25 mm에서 최적의 살균효과를 보여주었으며 토출거리 25 mm를 벗어날 경우 살균효과가 낮아졌고, 이는 DBDP처리장치와 유사한 결과를 보였다. 이와 같이 CDPJ처리장치의 최적조건은 전류세기 1.50A, 토출거리 25 mm이며 2분 처리 후 5.43의 살균치를 보여주었다.
식중독 발생 미생물의 종류에 대한 살균효과는 Staphylococcus aureus와 Salmonella Typimurium보다 E. coli O157:H7이 플라즈마처리에 민감하게 반응하여 가장 우수한 살균효과를 보여 주였으며 포장재 재질간의 차이는 유리와 나일론에서 플라즈마의 살균효과가 다소 우수하였으나, 유의적 차이는 없었다. 저온플라즈마 종류에 따른 살균효과를 비교한 결과 CDPJ처리장치가 LPDP처리장치와 DBDP처리장치에 비해 매우 우수한 것으로 나타났으며, LPDP와 DBDP 처리장치 간의 유의적 차이는 나타나지 않았다.
이상의 결과로 저온플라즈마처리장치는 식품포장재의 물성에 변화를 일으키지 않으며, 식중독 유래 미생물의 살균에 효과가 있음이 확인되어, 식품포장재의 적용 가능성을 확인할 수 있었다.
본 연구는 다양한 저온플라즈마를 이용하여 식품포장재 표면의 식중독 원인 미생물의 저감화 가능성을 확인하고 플라즈마가 식품포장재의 물성에 미치는 변화를 측정하여 저온플라즈마의 식품포장재 표면살균적용 가능성을 확인하고자 하였다.
식품포장재로 사용되는 유리, PP, LDPE, 나일론, 종이호일을 선정하여 저온플라즈마 처리 후 표면온도, 표면변화, 색도, 투과도와 같은 물성변화를 측정하였다. 저온플라즈마 처리에 따른 포장재 표면 온도를 측정한 결과 처리시간이 증가함에 따라 온도는 상승하였으며, 최대 온도상승량은 감압방전 플라즈마(low pressure discharge plasma; LPDP)처리장치에서 14.3℃, 유전체장벽방전 플라즈마(dielectric barrier discharge plasma; DBDP)처리장치에서 19.3℃, 코로나방전 플라즈마젯 (corona discharge plasma jet; CDPJ)처리장치에서 25.4℃로 큰 변화는 없었다. 표면 확대경을 이용한 표면변화측정에서도 처리에 따른 식품포장재 표면의 변화는 없었다. 색도변화값(ΔE)은 LPDP 처리하였을 때 최대 3.12, DBDP에서 2.65, CDPJ에서 2.98로 큰 변화를 보이지 않으며 투과도 결과 역시 처리에 따른 변화는 없는 것으로 관측되어, 저온플라즈마처리가 식품포장재 물성의 변화를 일으키지 않는 것을 확인하였다.
저온플라즈마를 이용한 미생물 살균효과는 Escherichia coli O157:H7를 대상으로 확인한 결과 저온플라즈마 처리 초기에 살균 속도가 빠르게 나타났으며, 처리시간이 길어질수록 살균 속도는 감소하는 결과를 보였다. 이와 같은 결과를 살균모델에 적용하여 1차 살균패턴모델 분석으로 2단계 1차 반응으로 확인하였고 Singh & Heldman 모델분석으로는 단일반응으로 확인하였으며 결정계수가 모두 0.950이상의 값으로 적용하기에 적합한 모델로 확인하였다. 이를 바탕으로 초기살균속도상수(k1)와 D'값을 구하여 각각조건에서 발생시킨 저온플라즈마의 살균효과를 비교분석하였다.
식품포장재 표면에 식중독 원인 미생물을 처리하여 저온플라즈마의 살균 효과를 검토한 결과 LPDP처리장치에서는 플라즈마의 출력과 처리시간에 비례하여 살균효과가 우수하였고, 생성기체 압력변화에 따라서는 1.0 Torr에서 가장 양호한 살균효과를 보여주었지만 생성기체조성에 따른 유의적 차이는 없었다. 이를 바탕으로 최적의 살균조건인 공기조성 Air, 출력 100%, 압력 1 Torr이며 10분간 처리 시 살균효과는 최대 4.08로 나타났다. DBDP처리장치에서는 전류의 세기와 처리시간에 비례하여 최대출력인 1.25 A에서 살균효과가 높았으며, 전극과 시료간의 간격에 따른 살균효과는 2.65 mm에서 가장 우수하였다. 따라서 DBDP생성의 최적조건은 전류세기 1.25 A, 전극과 시료간격 2.65 mm으로 확인하였으며 10분간 처리하였을 때 3.87의 살균치를 보여주었다. CDPJ처리장치는 전류의 세기가 클수록 살균효과가 좋았으며 최대 1.50 A에서 가장 살균효과가 좋았고 처리시간에 길수록 살균효과가 높아졌다. 토출거리는 25 mm에서 최적의 살균효과를 보여주었으며 토출거리 25 mm를 벗어날 경우 살균효과가 낮아졌고, 이는 DBDP처리장치와 유사한 결과를 보였다. 이와 같이 CDPJ처리장치의 최적조건은 전류세기 1.50A, 토출거리 25 mm이며 2분 처리 후 5.43의 살균치를 보여주었다.
식중독 발생 미생물의 종류에 대한 살균효과는 Staphylococcus aureus와 Salmonella Typimurium보다 E. coli O157:H7이 플라즈마처리에 민감하게 반응하여 가장 우수한 살균효과를 보여 주였으며 포장재 재질간의 차이는 유리와 나일론에서 플라즈마의 살균효과가 다소 우수하였으나, 유의적 차이는 없었다. 저온플라즈마 종류에 따른 살균효과를 비교한 결과 CDPJ처리장치가 LPDP처리장치와 DBDP처리장치에 비해 매우 우수한 것으로 나타났으며, LPDP와 DBDP 처리장치 간의 유의적 차이는 나타나지 않았다.
이상의 결과로 저온플라즈마처리장치는 식품포장재의 물성에 변화를 일으키지 않으며, 식중독 유래 미생물의 살균에 효과가 있음이 확인되어, 식품포장재의 적용 가능성을 확인할 수 있었다.
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