비열 플라즈마 처리를 이용한 polystyrene, 소시지 케이싱, 그리고 훈제연어에서의 식중독균 저해 Inhibition of Foodborne Pathogens on Polystyrene, Sausage Casings, and Smoked Salmon Using Nonthermal Plasma Treatments원문보기
PS 필름에 접종된 S. Typhimurium, E. coli O157:H7, L. monocytogenes를 저해시킬 때 헬륨을 사용한 플라즈마 처리의 경우에는 S. Typhimurium이, 헬륨과 산소를 동시에 사용한 플라즈마 처리의 경우에는 L. monocytogenes가 가장 많이 저해되었다. E. coli O157:H7과 L. monocytogenes는 헬륨과 산소를 함께 사용하여 플라즈마 처리하였을 때 헬륨만 사용하였을 때보다 더 큰 저해를 보였다. 헬륨과 산소를 함께 사용한 비열 플라즈마 처리는 L. monocytogenes가 소시지 케이싱이나 훈제연어에 감염되었을 때보다 PS 필름에 감염되었을 때 L. monocytogenes를 더 효과적으로 저해시켜 감염된 재료에 따라 다른 저해 효과를 보여 주었다. 비열 플라즈마 처리에 사용된 가스의 종류와 미생물이 감염된 재료는 그 처리의 항균 효과에 대한 평가에서 중요하게 고려되어야 할 것이다. 헬륨과 산소를 사용한 비열 플라즈마 처리는 공정 후 포장재에 감염된 L. monocytogenes를 효과적으로 저해할 수 있을 것으로 기대된다.
PS 필름에 접종된 S. Typhimurium, E. coli O157:H7, L. monocytogenes를 저해시킬 때 헬륨을 사용한 플라즈마 처리의 경우에는 S. Typhimurium이, 헬륨과 산소를 동시에 사용한 플라즈마 처리의 경우에는 L. monocytogenes가 가장 많이 저해되었다. E. coli O157:H7과 L. monocytogenes는 헬륨과 산소를 함께 사용하여 플라즈마 처리하였을 때 헬륨만 사용하였을 때보다 더 큰 저해를 보였다. 헬륨과 산소를 함께 사용한 비열 플라즈마 처리는 L. monocytogenes가 소시지 케이싱이나 훈제연어에 감염되었을 때보다 PS 필름에 감염되었을 때 L. monocytogenes를 더 효과적으로 저해시켜 감염된 재료에 따라 다른 저해 효과를 보여 주었다. 비열 플라즈마 처리에 사용된 가스의 종류와 미생물이 감염된 재료는 그 처리의 항균 효과에 대한 평가에서 중요하게 고려되어야 할 것이다. 헬륨과 산소를 사용한 비열 플라즈마 처리는 공정 후 포장재에 감염된 L. monocytogenes를 효과적으로 저해할 수 있을 것으로 기대된다.
The effects of nonthermal plasma treatments against Salmonella Typhimurium, Escherichia coli O157:H7, and Listeria monocytogenes living on polystyrene (PS), sausage casings, and smoked salmon were investigated. Inoculated PS, casings, and salmon were treated with nonthermal plasma generated with hel...
The effects of nonthermal plasma treatments against Salmonella Typhimurium, Escherichia coli O157:H7, and Listeria monocytogenes living on polystyrene (PS), sausage casings, and smoked salmon were investigated. Inoculated PS, casings, and salmon were treated with nonthermal plasma generated with helium (5 L/min) or with both helium (5 L/min) and oxygen (100 mL/min) at 60 Hz and 30 kV/cm for 2, 5, or 10 min. S. Typhimurium exhibited the highest sensitivity to the helium-used treatment. The greatest reduction (3.9${\pm}$0.8 log$CFU/cm^2$) was observed with L. monocytogenes on PS after the treatment with the mixed gas for 5 min. The treatment with the mixed gas inhibited L. monocytogenes on casings and salmon by 0.5${\pm}$0.3 log$CFU/cm^2$ and 1.0${\pm}$0.3 log CFU/g, respectively. Different treatment times did not result in different reductions of L. monocytogenes on both casings and salmon. The types of treatment gas and material of contamination need to be considered for evaluating the antimicrobial effects of nonthermal plasma treatments.
The effects of nonthermal plasma treatments against Salmonella Typhimurium, Escherichia coli O157:H7, and Listeria monocytogenes living on polystyrene (PS), sausage casings, and smoked salmon were investigated. Inoculated PS, casings, and salmon were treated with nonthermal plasma generated with helium (5 L/min) or with both helium (5 L/min) and oxygen (100 mL/min) at 60 Hz and 30 kV/cm for 2, 5, or 10 min. S. Typhimurium exhibited the highest sensitivity to the helium-used treatment. The greatest reduction (3.9${\pm}$0.8 log$CFU/cm^2$) was observed with L. monocytogenes on PS after the treatment with the mixed gas for 5 min. The treatment with the mixed gas inhibited L. monocytogenes on casings and salmon by 0.5${\pm}$0.3 log$CFU/cm^2$ and 1.0${\pm}$0.3 log CFU/g, respectively. Different treatment times did not result in different reductions of L. monocytogenes on both casings and salmon. The types of treatment gas and material of contamination need to be considered for evaluating the antimicrobial effects of nonthermal plasma treatments.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
플라즈마 처리의 미생물 저해 효과는 처리 전압(13), 교류 진동수(14), 사용 가스(15), 처리 시간(10), 미생물의 종류(16), 미생물이 감염된 재료(2) 등에 의해 영향을 받는다. 따라서, 본 연구의 목적은 대표적 식중독균들(Salmonella Typhimurium, Escherichia coli O157:H7, Listeria monocytogenes)을 플라스틱(polystyrene) 필름 위에서 두 종류의 가스를 각각 사용한 비열 플라즈마 시스템을 이용하여 처리 시간을 변수로 두고 처리시켜 그들의 저해 정도를 관찰하고, L. monocytogenes 저해 효과가 높은 가스를 사용하는 플라즈마 처리를 이용해 소시지 케이싱과 훈제연어에서의 L. monocytogenes 저해 정도를 처리 시간을 변수로 놓고 연구함으로써 비열 플라즈마의 식품 살균 기술로서의 적용 가능성을 확인하는 것이었다.
제안 방법
비열 플라즈마 처리된 PS 필름, 소시지 케이싱, 또는 훈제연어를 0.1%(w/v) peptone water가 담긴 stomacher bag에 넣어 2분간 Normal speed로 stomaching(Stomacher® 400, Seward Ltd., London, UK) 한 뒤, 선택배지에 도말 배양하여 생균수를 측정하였다.
1). 아크릴 관(3 mm 내경)에 3 mm 간격으로 직경 1 mm의 가스 주입구를 가공하여 최대 두 개의 가스가 플라즈마 발생기 내부로 균일하게 주입되도록 제작하였고, 유량계(Cheong Sol Science, Seoul, Korea)를 사용하여 유속을 조절하였다(Fig. 1). 전압조정기(Han Chang Transformer Co.
1). 전압조정기(Han Chang Transformer Co., Ltd., Busan, Korea)와 변압기(15 kV, 60 Hz, 전자 네온 트랜스 DH-15000, Dae Han Trans Co., Ltd., Incheon, Korea)를 사용하여 플라즈마 장치에 전기를 공급하였다(Fig. 1). 제작된 장치의 최대 전기장의 세기는 30 kV/cm이었다.
통계처리 미생물, 플라즈마 처리 기체 및 처리 시간, 미생물이 접종된 재료, 그리고 저해 효과가 실험 변수로 사용되었고 총 3회 반복 실험이 이루어졌다. PASW Statistics 18(IBM Co.
3-4). 헬륨 가스를 사용한 비열 플라즈마 처리는 PS 필름에 접종된 식중독균들의 저해에 있어 D 값이 1.4분인 S. Typhimurium를 가장 효과적으로 저해시켰다.
헬륨(<99.9%) 5 L/min의 유속으로 플라즈마 treatment chamber로 방출되도록 하거나, 헬륨(<99.9%)과 산소(<99.9%)를 함께 각각 5 L/min, 100 mL/min의 속도로 방출되도록 하였다.
대상 데이터
9%)를 함께 각각 5 L/min, 100 mL/min의 속도로 방출되도록 하였다. PS 필름 시료에는 헬륨 가스만 또는 헬륨과 산소가 함께 사용되었고, 소시지 케이싱과 훈제연어 시료에는 헬륨과 산소가 함께 사용되었다. PS 필름 시료는 2분 또는 5분, 소시지 케이싱과 훈제연어 시료는 5분 또는 10분 처리되었다.
PS 필름은 Korea Ace Scientific Co., Ltd(Seoul, Korea)에서 구매하여 지름 5 cm의 크기로 준비되었으며, 실험 전 70% 에탄올과 자외선을 사용하여 살균되었다. 접종원 1 mL를 PS 필름 표면에 10 µL씩 나누어 접종시켰고, 접종 농도는 S.
S. Typhimurium DT 104, E. coli O157:H7 ATCC 35150, 그리고 L. monocytogenes 19114(School of Food Science Culture Collection, Washington State University, Pullman, WA, USA)는 tryptic soy broth(BD™, MD, USA)에서 증균배양되어 각각 8.9±0.1 log CFU/mL, 9.3±0.2 log CFU/mL, 그리고 9.3±0.3 log CFU/mL 농도의 접종원으로 준비되었다.
S. Typhimurium, E. coli O157:H7, 그리고 L. monocytogenes의 생균수를 측정하기 위해 각각 xylose lysine desoxycholate agar(BD Difco™), sorbitol MacConkey agar(BD Difco™), 그리고 Listeria selective agar base(Oxoid Ltd., Hauts, UK)와 Listeria selective enrichment supplement(Oxoid Ltd.)가 혼합된 Oxford agar를 사용하였다.
소시지 케이싱은 소시지(휠 터치, 사조대림, Seoul, Korea)로부터 clean bench 내에서 벗겨 4 cm×4 cm의 크기로 준비되었다.
플라즈마 장치에 사용된 전극의 크기는 120 mm×80 mm이었고, 플라즈마 처리 공간(플라즈마 treatment chamber)의 높이는 5 mm였다(Fig. 1).
훈제연어(손수 훈제연어 퓨어, 아워홈, Seoul, Korea)는 무방부제 제품으로 정제염과 정백당이 들어 있었다. 훈제언어 시료는 clean bench 내에서 70% 에탄올로 소독된 틀을 사용하여 지름 5 cm, 두께 3 mm의 크기(6.8 g)로 준비되었다. 훈제연어 표면에 L.
데이터처리
통계처리 미생물, 플라즈마 처리 기체 및 처리 시간, 미생물이 접종된 재료, 그리고 저해 효과가 실험 변수로 사용되었고 총 3회 반복 실험이 이루어졌다. PASW Statistics 18(IBM Co., Ver. 18.0.0, NY, USA)을 이용하여 실험을 통해 얻은 미생물 저해 데이터들을 1원 분산분석(one-way ANOVA)하였고, 95% 신뢰 수준에서 다중 비교법 중 최소유의차(least significant difference, LSD)를 이용하여 유의성을 검증하였다.
성능/효과
2분이었다(Table 1). 모든 식중독균의 헬륨과 산소를 동시에 사용한 비열 플라즈마에 의한 저해 정도는 처리 시간이 증가함에 따라서 증가하였고(Fig. 2-4), 헬륨과 산소를 사용한 비열 플라즈마 처리는 PS 필름에 접종된 식중독균들의 저해에 있어 D 값이 1.2분으로 나타난 L. monocytogenes에 가장 높은 항균 효과를 보였다.
본 연구에서 같은 조건의 플라즈마 처리에 의한 L. monocytogenes 저해 정도는 PS 필름에서 가장 높았고, 소시지 케이싱 그리고 훈제연어 순으로 나타나 감염된 소재에 따라 저해 정도에 차이가 생겨남을 알 수 있었다. Song 등(20)과 Yun 등(2)의 비열플라즈마 연구에서도 다양한 재료에 감염된 L.
본 연구에서 헬륨 가스를 사용한 플라즈마 처리에 의한 S. Typhimurium, E. coli O157:H7, 그리고 L. monocytogenes의 저해 정도는 미생물 종류에 따라 다르게 나타났다(Table 1). Lee 등(16)과 Ben Gadri 등(18)의 연구에서도 동일한 조건의 플라즈마 처리에 의한 미생물의 저해 정도가 미생물 종류에 따라 다르게 나타났으며(Table 1), 이는 각각 미생물이 가진 세포벽 구조의 차이 때문인 것으로 설명되었다(16).
PS는 polyethylene(PE), polypropylene(PP) 등과 함께 식품 포장에 많이 사용되는 재료이다(19). 헬륨과 산소 가스를 사용한 비열 플라즈마 처리는 합성 플라스틱으로 포장된 식품에서 공정 후 포장 표면에 감염된 L. monocytogenes를 효과적으로 저해할 가능성을 보여주었다.
4). 헬륨과 산소를 동시에 사용한 비열 플라즈마의 S. Typhimurium, E. coli O157:H7, 그리고 L. monocytogenes에서의 D 값은 각각 4.0분, 2.7분, 그리고 1.2분이었다(Table 1). 모든 식중독균의 헬륨과 산소를 동시에 사용한 비열 플라즈마에 의한 저해 정도는 처리 시간이 증가함에 따라서 증가하였고(Fig.
헬륨만 사용한 플라즈마 처리보다 헬륨과 산소를 동시에 사용한 플라즈마 처리에서 E. coli O157:H7과 L. monocytogenes의 저해 정도가 더 크게 나타났다(Table 1). 플라즈마 처리에 사용된 가스 종류에 따라 미생물의 저해 정도가 다르게 나타난 것은 Mok과 Song(13)의 연구에서도 관찰되었다(Table 1).
후속연구
Yun 등(2)은 플라즈마 처리가 식품 내부에 존재하는 미생물에 대해 저해 효과를 나타내기 위해서는 플라즈마로부터 생성된 미생물 저해 물질이 식품 내부로 확산되어야 하기 때문에 식품의 표면에 감염된 미생물을 저해할 때 보다 더 많은 처리 시간이 요구될 것이라고 하였다. 본 연구에서 사용된 비열 플라즈마 처리를 이용하여 소시지 케이싱과 훈제연어에 감염된 L. monocytogenes를 효과적으로 저해하기 위해서는 더욱 긴 처리 시간이 필요할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
식품 비열처리 기술에는 어떤 것들이 있는가?
식품에 유입되는 열을 최소화하여 열에 의한 부정적인 영향을 줄이면서도 미생물을 저해하고 효소의 작용을 억제하여 식품의 품질 저하를 감소시키는 식품의 비열처리(nonthermal food preservation method)에 관한 연구가 식품 과학분야에서 활발히 연구되어왔다(3,4). 비가열 살균은 방사선 조사(5), 초고압 처리(6), pulsed electric field 처리(7), 자외선 조사(8)를 포함한다. 각각의 이들 비열처리 공정기술은 비약의 발전을 해 왔지만, 그들을 사용해 다양한 상업적 제품들을 생산하기에는 아직도 궁극적으로 해결해야 하는 문제들이 있다.
가열 살균의 문제점은 무엇인가?
가열 살균은 전통적인 살균 방식으로 살균에는 효과적이지만 처리 중 식품으로 유입되는 열에 의해 식품의 영양학적 특성, 관능적 특성, 그리고 기능성을 감소시킬 수 있다(1,2). 식품에 유입되는 열을 최소화하여 열에 의한 부정적인 영향을 줄이면서도 미생물을 저해하고 효소의 작용을 억제하여 식품의 품질 저하를 감소시키는 식품의 비열처리(nonthermal food preservation method)에 관한 연구가 식품 과학분야에서 활발히 연구되어왔다(3,4).
식품의 비열처리의 역할은 무엇인가?
가열 살균은 전통적인 살균 방식으로 살균에는 효과적이지만 처리 중 식품으로 유입되는 열에 의해 식품의 영양학적 특성, 관능적 특성, 그리고 기능성을 감소시킬 수 있다(1,2). 식품에 유입되는 열을 최소화하여 열에 의한 부정적인 영향을 줄이면서도 미생물을 저해하고 효소의 작용을 억제하여 식품의 품질 저하를 감소시키는 식품의 비열처리(nonthermal food preservation method)에 관한 연구가 식품 과학분야에서 활발히 연구되어왔다(3,4). 비가열 살균은 방사선 조사(5), 초고압 처리(6), pulsed electric field 처리(7), 자외선 조사(8)를 포함한다.
참고문헌 (20)
Luksiene Z, Buchovec I, Paskeviciute E. Inactivation of several strains of Listeria monocytogenes attached to the surface of packaging material by Na-chlorophyllin-based photosensitization. J. Photoch. Photobio. B 101: 326-331 (2010)
Yun H, Kim B, Jung S, Kruk ZA, Kim DB, Choe W, Jo C. Inactivation of Listeria monocytogenes inoculated on disposable plastic try, aluminum foil, and paper cup by atmospheric pressure plasma. Food Control 21: 1182-1186 (2010)
Min S, Evrendilek GA, Zhang HQ. Pulsed electric fields: processing system, microbial and enzyme inactivation, and shelf life extension of foods. IEEE T. Plasma Sci. 35: 59-73 (2007)
Paskenviciute E, Buchovec I, Luksicen Z. High-power pulsed light for decontamination of chicken from food pathogens: A study on organoleptic properties. J. Food Safety 31: 61-68 (2011)
Grecz N, Rowley DB, Matsuyama A. The action of radiation on bacteria and viruses. pp. 167-218. In: Preservation of Foods by Ionizing Radiation. 2nd ed. Josephson ES, Peterson MS (eds). CRC Press, Boca Raton, FL, USA (1983)
Knorr D. Hydrostatic pressure treatment of food: microbiology. pp. 159-175. In: New Methods of Food Preservation. Gould GW (ed). Blackie Academic & Professional, London, UK (1995)
Zhang Q, Barbosa-Canovas GV, Swanson BG. Engineering aspects of pulsed electric field pasteurization. J. Food Eng. 25: 261-281 (1995)
Shama G. Process challenges in applying low doses of ultraviolet light to fresh produce for eliciting beneficial hormetic responses. Postharvest Biol. Tec 44: 1-8 (2007)
Ragni N, Berardinelli A, Vannini L, Montanari C, Sirri F, Guerzoni ME, Guarnieri A. Non-thermal atmospheric gas plasma device for surface decontamination of shell eggs. J. Food Eng. 100: 125-132 (2010)
Boucher RM. State of the art in gas plasma sterilization. Med. Device Diagn. Ind. 7: 51-56 (1985)
Lee K, Paek K, Ju WT, Lee Y. Sterilization of bacteria, yeast, and bacterial endospores by atmospheric-pressure cold plasma using heliu, and oxygen. J. Microbiol. 44: 269-275 (2006)
Yu H, Perni S, Shi JJ, Wang DZ, Kong MG, Shama G. Effects of cell surface loading and phase of growth in cold atmospheric gas plasma inactivation of Escherichia coli K 12. J. Appl. Microbiol. 101: 1323-1330 (2006)
Song HP, Kim B, Choe JH, Jung S, Moon SY, Choe WH, Jo C. Evaluation of atmospheric pressure plasma to improve the safety of sliced cheese and ham inoculated by 3-strain cocktail Listeria monocytogenes. Food Microbiol. 26: 432-436 (2009)
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.