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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 표면 살균 효과가 낮은 채소류에 대하여 수도수, 마이크로 버블, 전기분해수 및 마이크로버블-전기분해수의 세척수를 이용한 표면 세척 살균 효과를 비교 분석하고자 한다.
- 본 연구에서는 채소류의 표면에 인위적으로 균을 오염시킨 후 수도수, 마이크로버블수, 전기분해수 및 마이크로버블-전기분해수 세척에 의한 미생물 살균 효과를 알아보았다. 우선 수도수와 마이크로버블수 세척에 의한 살균 효과를 비교한 결과, 수도수와 마이크로 버블수 사이에 살균력 차이는 미세하게 마이크로버블수가 높게 나타났다.
제안 방법
- 각각의 균수는 채취된 시료를 멸균 생리식염수를 10배(w/v) 가하여 stomacher(Stomacher 400, Laboratory Blender, Seward)로 균질화하고 멸균생리식염수로 십진 단계 희석하여 NA(Nutrient agar, Difco) 배지에서 37℃ 24시간 배양 후 plate count method로 분석하였다.
- 건조 후 NB배지에 배양된 초기 균이 105∼106 CFU/g인 E. coli와 B. cereus를 각각 시료의 표면에 인위적으로 100 μL씩 dropping한 후 다시 clean beach에서 풍건한 후 사용하였다.
- 시험 균주를 접종시킨 깻잎, 상추, 미니배추를 수도수 50 L가 들어있는 세척조(2700×700×850 mm)에 침지시킨 후 각각의 채소류를 1, 3, 5분 동안 세척하였다. 그리고 마이크로버블수는 동일한 세척조에 수도수를 넣고 마이크로버블기(TW-E-0201, Techwin, Cheongju, Korea)를 이용하여 마이크로버블을 발생시킨 다음 각 1, 3, 5분 동안 세척하였다. 수도수와 마이크로버블수의 세척 효과는 수도수 및 마이크로버블수로 세척된 채소류의 미생물 분포를 비교하여 분석하였다.
- 차아염소산나트륨수는 3% 소금물을 전해셀로 중화시켜 전기분해시켜 유효염소량이 100 mg/L(EW 100)과 200 mg/L(EW 200)로 되도록 제조한 후 50 L 세척조에 넣고 각각의 채소류를 1, 3, 5분 동안 세척하고, 각각의 채소류를 다시 풍건한 후 사용하였으며, 비교 분석을 위한 대조구로는 무처리구를 사용하였다. 그리고 세척 시간 동안 전기분해수의 물리화학적 특성 변화를 측정하기 위해 pH는 pH meter(Orion 4 STAR, Thermo Scientific, Beverly, MA, USA)를 사용하여 25℃에서 측정하였으며, 산화 환원 전위값의 측정은 ORP meter(Orion 4 STAR TriodeTM 9180BN, Thermo Scientific)로 측정하였고, 유효염소는 전해수 50 mL에 요오드화칼륨 2 g, 초산 10 mL과 전분 지시약 0.5 mL 가하여 흑갈색이 되도록 한 후 치오황산나트륨 용액으로 흑갈색의 용액이 투명해질 때까지 적정하여 구하였다(13). 제조된 전기 분해수의 물리화학적 특성은 Table 1에 나타내었다.
- 깻잎, 상추, 미니배추 세척을 위한 마이크로버블-전기분해수(차아염소산나트륨수)는 전기분해수 마이크로버블기(TW-E-0201, Techwin)를 이용하여 제조하였는데, 전기분해수(차아염소산나트륨수) 제조 방법과 동일한 방법으로 제조된 전기분해수를 50 L 세척조에 넣고, 마이크로버블을 발생시켜 마이크로버블-전기분해수를 제조하였다. 제조된 마이크로버블-전기분해수에 시험 균주를 접종시킨 깻잎, 상추, 미니배추를 침지시킨 후 각 1, 3, 5분 동안 세척하였고, 세척된 채소류는 다시 풍건한 후 사용하였다.
- 깻잎, 상추, 미니배추 세척을 위한 전기분해수(차아염소산나트륨수)는 전기분해수-마이크로버블기(TW-E-0201, Techwin)를 이용하여 제조하였다. 차아염소산나트륨수는 3% 소금물을 전해셀로 중화시켜 전기분해시켜 유효염소량이 100 mg/L(EW 100)과 200 mg/L(EW 200)로 되도록 제조한 후 50 L 세척조에 넣고 각각의 채소류를 1, 3, 5분 동안 세척하고, 각각의 채소류를 다시 풍건한 후 사용하였으며, 비교 분석을 위한 대조구로는 무처리구를 사용하였다.
- 제조된 마이크로버블-전기분해수에 시험 균주를 접종시킨 깻잎, 상추, 미니배추를 침지시킨 후 각 1, 3, 5분 동안 세척하였고, 세척된 채소류는 다시 풍건한 후 사용하였다. 마이크로버블 전기분해수의 물리화학적 특성 측정을 위해 pH는 pH meter(Orion 4 STAR, Thermo Scientific)를 사용하여 25℃에서 측정하였으며, 산화 환원 전위값의 측정은 ORP meter(Orion 4 STAR TriodeTM 9180BN, Thermo Scientific)로 측정하였고 유효 염소는 전해수 50 mL에 요오드화칼륨 2 g, 초산 10 mL과 전분 지시약 0.5 mL 가하여 흑갈색이 되도록 한 후 치오황산나트륨 용액으로 흑갈색의 용액이 투명해질 때까지 적정하여 구하였다(13). 제조된 마이크로버블-전기분해수의 물리화학적 특성은 Table 1에 나타내었으며, 비교 분석을 위한 대조구로는 무처리구를 사용하였다.
- 마이크로버블-전기분해수 세척에 의한 채소류의 살균 효과는 유효 염소 농도가 각각 100 및 200 mg/L 농도인 전기분해수에 마이크로버블을 부가한 마이크로버블-전기분해수(microbubble-electrolyzed water, MB＋EW)를 제조하여 E. coli와 B. cereus를 오염시킨 깻잎, 상추, 미니배추를 세척한 후 잔존하는 균수를 측정하여 분석하였다(Table 4). 유효 염소 농도가 100 mg/L인 마이크로버블-전기분해수(MB＋EW100)의 세척에 의한 E.
- 세척수에 따른 살균 효과를 분석하기 위해 각각의 세척된 채소류내의 균수를 측정하였다. 각각의 균수는 채취된 시료를 멸균 생리식염수를 10배(w/v) 가하여 stomacher(Stomacher 400, Laboratory Blender, Seward)로 균질화하고 멸균생리식염수로 십진 단계 희석하여 NA(Nutrient agar, Difco) 배지에서 37℃ 24시간 배양 후 plate count method로 분석하였다.
- 수도수(tap water, TW)와 마이크로버블수(microbubble water, MB)를 이용하여 깻잎, 상추, 미니배추를 세척한 후 각 채소류의 표면 살균을 분석하였다(Table 2). 먼저 E.
- 그리고 마이크로버블수는 동일한 세척조에 수도수를 넣고 마이크로버블기(TW-E-0201, Techwin, Cheongju, Korea)를 이용하여 마이크로버블을 발생시킨 다음 각 1, 3, 5분 동안 세척하였다. 수도수와 마이크로버블수의 세척 효과는 수도수 및 마이크로버블수로 세척된 채소류의 미생물 분포를 비교하여 분석하였다.
- 시험 균주를 접종시킨 깻잎, 상추, 미니배추를 수도수 50 L가 들어있는 세척조(2700×700×850 mm)에 침지시킨 후 각각의 채소류를 1, 3, 5분 동안 세척하였다.
- 전기분해수(electrolyzed water, EW) 세척은 유효 염소 농도가 각각 100 및 200 mg/L 농도인 차아염소산나트륨수를 이용하여 깻잎, 상추, 미니배추를 세척한 후 각 채소류의 표면 살균 효과를 분석하였다(Table 3). 유효 염소 농도가 100 mg/L인 전기분해수(EW 100) 세척에 의한 E.
- 깻잎, 상추, 미니배추 세척을 위한 마이크로버블-전기분해수(차아염소산나트륨수)는 전기분해수 마이크로버블기(TW-E-0201, Techwin)를 이용하여 제조하였는데, 전기분해수(차아염소산나트륨수) 제조 방법과 동일한 방법으로 제조된 전기분해수를 50 L 세척조에 넣고, 마이크로버블을 발생시켜 마이크로버블-전기분해수를 제조하였다. 제조된 마이크로버블-전기분해수에 시험 균주를 접종시킨 깻잎, 상추, 미니배추를 침지시킨 후 각 1, 3, 5분 동안 세척하였고, 세척된 채소류는 다시 풍건한 후 사용하였다. 마이크로버블 전기분해수의 물리화학적 특성 측정을 위해 pH는 pH meter(Orion 4 STAR, Thermo Scientific)를 사용하여 25℃에서 측정하였으며, 산화 환원 전위값의 측정은 ORP meter(Orion 4 STAR TriodeTM 9180BN, Thermo Scientific)로 측정하였고 유효 염소는 전해수 50 mL에 요오드화칼륨 2 g, 초산 10 mL과 전분 지시약 0.
- 깻잎, 상추, 미니배추 세척을 위한 전기분해수(차아염소산나트륨수)는 전기분해수-마이크로버블기(TW-E-0201, Techwin)를 이용하여 제조하였다. 차아염소산나트륨수는 3% 소금물을 전해셀로 중화시켜 전기분해시켜 유효염소량이 100 mg/L(EW 100)과 200 mg/L(EW 200)로 되도록 제조한 후 50 L 세척조에 넣고 각각의 채소류를 1, 3, 5분 동안 세척하고, 각각의 채소류를 다시 풍건한 후 사용하였으며, 비교 분석을 위한 대조구로는 무처리구를 사용하였다. 그리고 세척 시간 동안 전기분해수의 물리화학적 특성 변화를 측정하기 위해 pH는 pH meter(Orion 4 STAR, Thermo Scientific, Beverly, MA, USA)를 사용하여 25℃에서 측정하였으며, 산화 환원 전위값의 측정은 ORP meter(Orion 4 STAR TriodeTM 9180BN, Thermo Scientific)로 측정하였고, 유효염소는 전해수 50 mL에 요오드화칼륨 2 g, 초산 10 mL과 전분 지시약 0.
대상 데이터
- 전기분해수 제조에 사용된 sodium chloride(NaCl)는 Junsei Chemical Co.(Tokyo, Japan)에서 구입하여 사용했다.
- 본 시험에 사용한 채소류는 깻잎(sesame leaves), 상추(lettuce), 미니배추(mini-cabbage)를 이용하였으며 각각 청주농수산물시장에서 구매하여 사용하였다. 전기분해수 제조에 사용된 sodium chloride(NaCl)는 Junsei Chemical Co.
- 본 연구에 사용된 채소류는 수도수가 18 L/min의 속도로 분사되는 Φ 0.7 mL의 노즐 108개를 통해 수도수를 1분간 분사 수세 후 clean beach(BC-11, Jeio Tech, Daejeon, Korea)에 풍건시켰다.
- 실험에 사용된 균주는 각각 NB 배지에서 37℃ 24 hr 동안 3회 계대 배양하여 사용하였다.
- 채소에서 세척방법에 의한 살균 효과를 분석하기 위해 한국생명공학연구원 생물자원센터에서 Escherichia coli KCTC 1467, Bacillus cereus KCTC 3674를 분양받아 사용하였으며, 각각의 균주를 NB(Nutrient broth, Difco, Sparks, MD, USA) 배지에서 37℃, 24 hr 배양한 후 4℃에서 보관하였다. 실험에 사용된 균주는 각각 NB 배지에서 37℃ 24 hr 동안 3회 계대 배양하여 사용하였다.
데이터처리
- 5)Means in the same column with the different superscripts are significantly different (p<0.05) by Duncan's multiple range test.
- 6)Means in the same column with the different superscripts are significantly different (p<0.05) by Duncan's multiple range test.
- 통계분석은 SPSS 통계프로그램(Statistical Package for the Social Science, Ver. 12.0 SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 각 측정군의 평균과 표준편차를 산출하고 처리 간의 차이 유무를 one-way ANOVA(Analysis of Variation)로 분석한 뒤 Duncan's multiple range test를 이용하여 p<0.05 수준에서 유의성을 검정하였다(20).
성능/효과
- B. cereus에 대한 세척 효과의 경우 무처리(control)는 5.27∼5.49 log CFU/g의 범위를 나타내었으나 수도수는 세척시간이 경과함에 따라 4.18∼4.69 log CFU/g으로 감소하였고, 마이크로버블수는 3.54∼4.60 log CFU/g으로 감소하였다(p<0.05).
- 결론적으로 깻잎, 상추, 미니배추를 수도수, 마이크로버블수, 전기분해수 및 마이크로버블-전기분해수로 세척한 결과 마이크로버블-전기분해수 세척방법이 가장 효율적으로 나타났으며, 표면 살균 효과가 낮은 채소류 및 신선편의 식품의 미생물학적 위험을 감소시키기 위한 세척방법으로 마이크로버블-전기분해수 세척방법이 매우 효과적일 것으로 생각된다.
- 그리고 유효 염소 농도가 200 mg/L인 마이크로버블-전기분해수(MB＋EW200) 세척에서는 깻잎, 상추, 미니배추에서 E. coli와 B. cereus 모두 1분간 세척 후에 검출되지 않았다(p<0.05).
- 유효 염소 농도별 전기분해수와 마이크로버블-전기분해수 세척에 의한 살균 효과를 비교한 결과, 유효염소 농도가 100 mg/L인 전기분해수는 5분간 세척 후 채소류의 종류에 따라 미생물이 잔존하였지만, 100 mg/L인 마이크로버블-전기분해수는 5분간 세척 후 모든 채소류에서 균이 검출되지 않았고, 200 mg/L인 마이크로버블-전기분해수에서는 1분간 세척 후에 모든 채소류에 미생물이 검출되지 않았다. 따라서 각 유효 염소 농도별 마이크로버블-전기분해수가 전기분해수에 비해 짧은 세척시간에 효과적인 살균이 된 것으로 나타났다. 종합적으로 마이크로버블-전기분해수 세척 기술이 미생물학적 위험은 감소시키면서 표면 살균 효과가 낮은 채소류와 같은 신선편의 식품에 적합한 살균 기술로 생각된다.
- 먼저 E. coli 살균 효과를 보면, 무처리(control)는 5.90∼6.30 log CFU/g의 범위를 나타내었는데, 수도수는 세척시간이 경과함에 따라 3.75∼5.43 log CFU/g로 감소하였고, 마이크로버블수는 3.37∼5.32 log CFU/g으로 감소하였다(p<0.05).
- 본 연구에서는 채소류의 표면에 인위적으로 균을 오염시킨 후 수도수, 마이크로버블수, 전기분해수 및 마이크로버블-전기분해수 세척에 의한 미생물 살균 효과를 알아보았다. 우선 수도수와 마이크로버블수 세척에 의한 살균 효과를 비교한 결과, 수도수와 마이크로 버블수 사이에 살균력 차이는 미세하게 마이크로버블수가 높게 나타났다. 유효 염소 농도별 전기분해수와 마이크로버블-전기분해수 세척에 의한 살균 효과를 비교한 결과, 유효염소 농도가 100 mg/L인 전기분해수는 5분간 세척 후 채소류의 종류에 따라 미생물이 잔존하였지만, 100 mg/L인 마이크로버블-전기분해수는 5분간 세척 후 모든 채소류에서 균이 검출되지 않았고, 200 mg/L인 마이크로버블-전기분해수에서는 1분간 세척 후에 모든 채소류에 미생물이 검출되지 않았다.
- 유효 염소 농도가 100 mg/L인 전기분해수(EW 100) 세척에 의한 E. coli 살균 효과를 살펴보면, 무처리(control)는 6.30∼5.51 log CFU/g의 범위를 나타내었는데, 전기분해수 세척한 깻잎의 경우 1분 만에 E. coli가 검출되지 않았고, 상추는 5분간 세척 후 검출되지 않은 반면, 미니배추의 경우 5분간 세척 후에도 잔존 균수가 존재하여 5 log CFU/g의 감소 경향을 나타내었다(p<0.05).
- cereus가 검출되지 않았다. 유효 염소 농도가 200 mg/L인 전기분해수(EW 200) 세척에 의한 E. coli에 대한 살균 효과는 깻잎과 상추에서는 세척 시간 1분 만에 검출되지 않았고, 미니배추의 경우 3분간 세척 후 검출되지 않아 높은 살균 효과를 나타내었다. 이는 Lee 등(23)이 보고한 새싹 채소류에 100 ppm 염소수에서 5분간 처리했을 때 E.
- 우선 수도수와 마이크로버블수 세척에 의한 살균 효과를 비교한 결과, 수도수와 마이크로 버블수 사이에 살균력 차이는 미세하게 마이크로버블수가 높게 나타났다. 유효 염소 농도별 전기분해수와 마이크로버블-전기분해수 세척에 의한 살균 효과를 비교한 결과, 유효염소 농도가 100 mg/L인 전기분해수는 5분간 세척 후 채소류의 종류에 따라 미생물이 잔존하였지만, 100 mg/L인 마이크로버블-전기분해수는 5분간 세척 후 모든 채소류에서 균이 검출되지 않았고, 200 mg/L인 마이크로버블-전기분해수에서는 1분간 세척 후에 모든 채소류에 미생물이 검출되지 않았다. 따라서 각 유효 염소 농도별 마이크로버블-전기분해수가 전기분해수에 비해 짧은 세척시간에 효과적인 살균이 된 것으로 나타났다.
- 이와 같은 결과에서 수도수 및 마이크로버블수 세척은 E. coli와 B. cereus 모두 무처리에 비하여 1∼2 log CFU/g의 감소 효과를 나타내었으며, 마이크로버블수 세척이 수도수 세척보다 조금 높은 세척 효과를 나타냄을 알 수 있었다.
- 05). 이와 같은 결과에서 채소류의 종류에 따라 살균 효과가 상이한 전기분해수 세척 효과보다 마이크로버블-전기분해수 세척방법이 높은 살균 효과를 나타냄을 확인할 수 있었다. Lee 등(19)은 마이크로버블장치를 통해 생성된 마이크로버블은 50 μm 이하의 미세한 기포로 수면위로 천천히 상승하면서 파열되는데, 상추와 같은 주름이 많은 채소류의 부위별로 반응하여 이물질 및 잔류농약의 세척 효과가 매우 효과적이라고 보고하였다.
- 따라서 각 유효 염소 농도별 마이크로버블-전기분해수가 전기분해수에 비해 짧은 세척시간에 효과적인 살균이 된 것으로 나타났다. 종합적으로 마이크로버블-전기분해수 세척 기술이 미생물학적 위험은 감소시키면서 표면 살균 효과가 낮은 채소류와 같은 신선편의 식품에 적합한 살균 기술로 생각된다.
후속연구
- cereus 모두 무처리에 비하여 1∼2 log CFU/g의 감소 효과를 나타내었으며, 마이크로버블수 세척이 수도수 세척보다 조금 높은 세척 효과를 나타냄을 알 수 있었다. 따라서 세척효율이 높은 세척수와 함께 마이크로버블을 적용하면 표면 세척 및 살균 효과가 낮은 채소류에 대하여 세척 효과를 향상시킬 수 있는 가능성이 있을 것으로 사료된다.
- coli가 검출되지 않거나 3～4 log CFU/g이 감소되었다는 결과와 유사했으며, Park 등(24)이 딸기를 100 ppm에서 5분간 처리했을 때 2～3 log CFU/g 감소한 결과와도 비슷한 결과를 나타내었다. 따라서 채소류에 대하여 전기분해수 세척 방법이 일반 수도수에 비하여 매우 효과적인 살균 효과를 나타냄을 확인할 수 있었으나, 채소의 종류에 따라 살균 효과 차이가 존재하기 때문에 보다 다양한 채소류에 적용하기 위해서 전기분해수에 마이크로버블 기술을 이용하면 보다 효율적인 세척 효과를 유도할 수 있을 것으로 생각된다.
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