[국내논문]신선편이 파프리카의 미생물 생장에 있어서 이산화염소수와 푸마르산 병합처리의 효과 Effects of Combined Treatment of Aqueous Chlorine Dioxide and Fumaric Acid on the Microbial Growth in Fresh-cut Paprika (Capsicum annuum L.)원문보기
신선편이 파프리카의 이산화염소수와 푸마르산의 병합 살균 처리의 효과와 그에 따른 미생물의 생장 변화를 분석하였다. 병합처리를 통해 파프리카에서의 총 호기성 세균과 접종된 L. monocytogenes는 대조구에 비해 각각 0.82, 1.21 log CFU/g의 감균 효과를 얻었다. 또한 저장 10일 후에는 미생물 수가 1.21, 2.10 log CFU/g 감소하였다. 파프리카 시료를 10일간 저장하면서 미생물 수를 측정한 결과를 Gompertz model을 이용하여 최대성장속도와 유도기를 구함으로써 미생물의 생장 예측 모델에 적용하였다. 모델 식의 적합성 평가를 위해 $R^2$, $A_f$, $B_f$, 등의 값을 계산한 결과, 모두 1에 가까운 결과가 나와 측정값과 예측된 값 사이의 적합성이 뛰어났다. 따라서 본 연구결과는 이산화염소수와 푸마르산의 병합처리는 신선편이 파프리카에 오염된 미생물 수를 감소시킬 뿐 만 아니라, 미생물의 최대성장속도를 감소시키고 유도기를 증가시킴으로써 미생물 생육을 제어할 수 있음을 보여준다.
신선편이 파프리카의 이산화염소수와 푸마르산의 병합 살균 처리의 효과와 그에 따른 미생물의 생장 변화를 분석하였다. 병합처리를 통해 파프리카에서의 총 호기성 세균과 접종된 L. monocytogenes는 대조구에 비해 각각 0.82, 1.21 log CFU/g의 감균 효과를 얻었다. 또한 저장 10일 후에는 미생물 수가 1.21, 2.10 log CFU/g 감소하였다. 파프리카 시료를 10일간 저장하면서 미생물 수를 측정한 결과를 Gompertz model을 이용하여 최대성장속도와 유도기를 구함으로써 미생물의 생장 예측 모델에 적용하였다. 모델 식의 적합성 평가를 위해 $R^2$, $A_f$, $B_f$, 등의 값을 계산한 결과, 모두 1에 가까운 결과가 나와 측정값과 예측된 값 사이의 적합성이 뛰어났다. 따라서 본 연구결과는 이산화염소수와 푸마르산의 병합처리는 신선편이 파프리카에 오염된 미생물 수를 감소시킬 뿐 만 아니라, 미생물의 최대성장속도를 감소시키고 유도기를 증가시킴으로써 미생물 생육을 제어할 수 있음을 보여준다.
The effects of combined treatment of aqueous chlorine dioxide ($ClO_2$) and fumaric acid on the microbial growth in fresh-cut paprika were investigated. After the combined treatment, the populations of total aerobic bacteria and inoculated Listeria monocytogenes in the paprika sample were...
The effects of combined treatment of aqueous chlorine dioxide ($ClO_2$) and fumaric acid on the microbial growth in fresh-cut paprika were investigated. After the combined treatment, the populations of total aerobic bacteria and inoculated Listeria monocytogenes in the paprika sample were reduced by 0.82 and 1.21 log CFU/g, respectively, compared to those of the control. In addition, after 10 d of storage at $10^{\circ}C$, the populations were decreased by 1.21 and 2.10 log CFU/g, respectively. The predictive model for the populations of total aerobic bacteria and L. monocytogenes in the paprika was applied during storage. The prediction equation using Gompertz model was appropriate, based on the statistical analysis such as accuracy factor and bias factor. These results suggest that the combined treatment of aqueous $ClO_2$ and fumaric acid can be an effective technology for microbial decontamination and it can improve microbial safety by decreasing maximum growth rate and increasing lag time of bacteria in the fresh-cut paprika.
The effects of combined treatment of aqueous chlorine dioxide ($ClO_2$) and fumaric acid on the microbial growth in fresh-cut paprika were investigated. After the combined treatment, the populations of total aerobic bacteria and inoculated Listeria monocytogenes in the paprika sample were reduced by 0.82 and 1.21 log CFU/g, respectively, compared to those of the control. In addition, after 10 d of storage at $10^{\circ}C$, the populations were decreased by 1.21 and 2.10 log CFU/g, respectively. The predictive model for the populations of total aerobic bacteria and L. monocytogenes in the paprika was applied during storage. The prediction equation using Gompertz model was appropriate, based on the statistical analysis such as accuracy factor and bias factor. These results suggest that the combined treatment of aqueous $ClO_2$ and fumaric acid can be an effective technology for microbial decontamination and it can improve microbial safety by decreasing maximum growth rate and increasing lag time of bacteria in the fresh-cut paprika.
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문제 정의
특히 저장온도, 포장조건, 살균처리 등 다양한 실험조건에서 시간의 경과 따른 미생물 수를 측정한 결과를 바탕으로 다양한 수학적 모델이 개발되고 있는데(Huang, 2013), 아직 신선편이 파프리카 저장 중 미생물 수, 세척 또는 살균 처리 후의 미생물 수 예측에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 신선편이 파프리카의 미생물 수에 있어서 이산화염소수와 푸마르산의 병합 살균처리의 효과뿐만 아니라 미생물 생장 예측 연구에 널리 사용되는 Gompertz model(Lu 등, 2007)을 적용하여 저장 중 미생물 수 변화를 분석하고자 수행되었다.
본 연구에서는 신선편이 파프리카의 미생물학적 안전성을 높이기 위한 방안으로써, 이산화염소수와 푸마르산의 화학적 처리를 병합시킨 허들 기술(Leistner, 2000)을 사용하여 각기 다른 살균작용으로 상승효과를 유도하였다. 이산화염소는 염소에 비해 약 2.
제안 방법
1% 멸균 펩톤수 180 mL를 멸균 bag에 넣고 3분 동안 stomacher (MIX 2, AES Laboratoire, France)에서 균질화 시켰다. 균질화 된 시료를 0.1% 멸균 펩톤수로 10배수 연속 희석 한 후 각각의 배지에 분주하여 미생물 수를 측정하였다. 총 호기성 세균은 plate count agar (Difco)에, L.
배양액을 2,000×g, 20°C에서 15분간 원심분리하여 침전된 cell pellet을 0.1%의 펩톤수를 이용하여 세척하는 과정을 두 번 반복한 후, 침전된 cell pellet을 0.1% 펩톤수로 희석하여 시험균액으로 사용하였다(Kim 등, 2009).
이산화염소수와 푸마르산 병합처리. 본 연구에서는 기존 연구 (Kim 등, 2009a,b; Chun과 Kim, 2013; Chun 등, 2013)의 결과들을 참고하여, 최적 처리농도인 50 ppm의 이산화염소수와 0.3%의 푸마르산을 최적 병합처리 조건으로 적용하여 실험하였다. 이산화염소수는 chlorine dioxide generator system (CH2O Inc.
monocytogenes 접종. 상기 방법으로 제조한 시험 균액을 0.1% 멸균 펩톤수를 이용하여 농도가 약 106-107 CFU/mL가 되도록 희석하였다. 시료와 시험 균액을 1:10 (w/v) 비율로 하여 시료를 5분간 침지시킨 후 시료 표면의 수분을 제거하고 균이 잘 부착 될 수 있도록 laminar-flow biosafety hood에서 air-dried 상태로 90분간 방치시켰다(Kim 등, 2009).
색도 측정. 시료 표면의 색도는 색차계(CR-400 Minolta Chroma Meter, Konica Minolta Sensing Inc., Japan)를 사용하여 측정 하였다. Hunter L*, a*, b*값은 각 시료의 표면을 5회 반복 측정하여 평균±표준편차로 나타내었으며, 이 때 사용한 표준 백판의 L*, a*, b*값은 각각 L*=96.
monocytogenes 수 변화. 신선편이 파프리카에 L. monocytogenes를 접종시킨 후 저장 중 미생물 수의 변화를 측정하였다(Fig. 2). 접종 후 증류수를 이용해 처리한 신선편이 파프리카 대조구의 미생물 수는 4.
신선편이 파프리카의 이산화염소수와 푸마르산의 병합 살균 처리의 효과와 그에 따른 미생물의 생장 변화를 분석하였다. 병합처리를 통해 파프리카에서의 총 호기성 세균과 접종된 L.
저장 중 총 호기성 세균 수 변화. 이산화염소수와 푸마르산 병합처리에 따른 저장 중 신선편이 파프리카의 총 호기성 세균 수를 10℃에서 10일간 저장하면서 미생물 수를 측정하였고, 또한 Gompertz model을 이용하여 얻은 예측값과 함께 Fig. 1에 나타내었다. 저장 초기 대조구의 총 호기성 세균은 1.
Gompertz model의 적용. 이산화염소수와 푸마르산의 병합처리를 한 신선편이 파프리카를 10oC에 10일간 저장하면서 미생물 수를 측정하였다. 저장 중 총 호기성균과 L.
접종을 하지 않은 대조구와 병합 세척처리된 파프리카 시료, 그리고 L. monocytogenes를 접종시킨 대조구와 병합 세척처리된 시료들을 polyolefin film bag (28×15 cm, 25 µm thickness, 6,000 mL O2/m2·24 h·atm at 24°C)에 각각 포장하여 10°C에 10일간 저장하였다.
총 호기성 세균은 plate count agar (Difco)에, L. monocytogenes는 Oxford Medium Base (Difco)에 각각 분주한 후 37°C에서 48시간 배양하여 형성된 colony를 계수하였다.
대상 데이터
본 연구에 사용된 L. monocytogenes (ATCC 19111)는 Tryptic Soy Agar(Difco, USA)에 도말하여 37°C에서 24시간 배양 후 형성된 균주의 단일 집락을 멸균된 loop로 취해 10 mL의 Listeria enrichment broth (Difco)에 접종시켜 37°C, 150 rpm의 조건으로 24시간 진탕 배양하여 균주를 활성화하였다.
본 연구에 사용된 파프리카는 대전에서 시판되고 있는 것을 실험 당일 구입하여, 외관상태가 전체적으로 균일한 빨간색 파프리카를 선별하여 약 7×1 cm 크기의 strip 형태로 잘라서 실험에 사용하였다.
3%의 푸마르산을 최적 병합처리 조건으로 적용하여 실험하였다. 이산화염소수는 chlorine dioxide generator system (CH2O Inc., USA)을 사용하여 제조하였으며 농도가 50 ppm이 되도록 증류수를 이용하여 희석시켰다. 농도는 iodometry standard method (APHA, 1995)를 이용하여 측정하였다.
데이터처리
1)correlation coefficient.
5)Means in the same column followed by different letters are significantly different by Duncan’s multiple range test (p <0.05).
Gompertz model을 통해 도출한 성장 예측 모델식을 평가하기 위한 통계적 지표로 correlation coefficients (R2)와 accuracy factor (Af), bias factor (Bf), mean square error(MSE)를 사용하였고. 다음 식(2-4)의 방법으로 산출하였다(Corbo 등, 2006; Ye 등, 2013).
SAS(Statistical Analysis System program, version 8.1, SAS Institute Inc., USA) 프로그램을 이용하여 p<0.05 수준에서 Duncan’s multiple range test 방법을 사용하여 각 처리구간의 유의성 검증을 하였다.
시간의 경과에 따른 총 호기성 세균과 접종한 L. monocytogenes의 수를 Graphad PRISM version 5.01 program (Prism, GraphPad Software, USA)을 이용하여 식 (1)에 적용한 결과, 생육 지표인 최대성장속도(maximum growth rate, µmax)와 유도기(lag time, LT) 값을 얻었다.
이론/모형
00이었다. Gompertz model 적용. 저장 시간에 따른 파프리카의 미생물 생육 특성을 분석하기 위해 Gompertz model equation을 적용하였다(Corbo 등, 2006).
Gompertz model의 적용. 이산화염소수와 푸마르산의 병합처리를 한 신선편이 파프리카를 10oC에 10일간 저장하면서 미생물 수를 측정하였다.
, USA)을 사용하여 제조하였으며 농도가 50 ppm이 되도록 증류수를 이용하여 희석시켰다. 농도는 iodometry standard method (APHA, 1995)를 이용하여 측정하였다. 제조한 50 ppm 이산화염소수/0.
Gompertz model 적용. 저장 시간에 따른 파프리카의 미생물 생육 특성을 분석하기 위해 Gompertz model equation을 적용하였다(Corbo 등, 2006).
이산화염소수와 푸마르산의 병합처리를 한 신선편이 파프리카를 10oC에 10일간 저장하면서 미생물 수를 측정하였다. 저장 중 총 호기성균과 L. monocytogenes 수의 변화(Fig. 1, 2)를 Gompertz model equation에 적용시켜 미생물의 생육지표인 최대성장속도와 유도기 값을 얻어 Table 2에 나타내었다. 총 호기성 세균의 경우 대조구와 처리구의 최대성장속도는 각각 1.
10 log CFU/g 감소하였다. 파프리카 시료를 10일간 저장하면서 미생물 수를 측정한 결과를 Gompertz model을 이용하여 최대성장속도와 유도기를 구함으로써 미생물의 생장 예측 모델에 적용하였다. 모델 식의 적합성 평가를 위해 R2, Af, Bf, 등의 값을 계산한 결과, 모두 1에 가까운 결과가 나와 측정값과 예측된 값 사이의 적합성이 뛰어났다.
성능/효과
이산화염소수와 푸마르산으로 병합처리한 신선편이 파프리카의 저장 중 Hunter L*, a*, b*값을 Table 1에 나타내었다. 10일의 저장 기간 중, 대조구와 이산화염소수와 푸마르산 병합처리를 한 처리구 간의 유의적인 차이는 보이지 않았다. 이러한 결과는 Das 등(2011)의 수돗물, 염소, 오존 세척수로 처리한 신선편이 파프리카의 L*, a*, b*에 있어서 변화가 없다는 보고와 일치한다.
모델 식의 적합성 평가를 위해 R2, Af, Bf, 등의 값을 계산한 결과, 모두 1에 가까운 결과가 나와 측정값과 예측된 값 사이의 적합성이 뛰어났다. 따라서 본 연구결과는 이산화염소수와 푸마르산의 병합처리는 신선편이 파프리카에 오염된 미생물 수를 감소시킬 뿐 만 아니라, 미생물의 최대성장속도를 감소시키고 유도기를 증가시킴으로써 미생물 생육을 제어 할 수 있음을 보여준다.
이러한 결과는 Das 등(2011)의 수돗물, 염소, 오존 세척수로 처리한 신선편이 파프리카의 L*, a*, b*에 있어서 변화가 없다는 보고와 일치한다. 따라서 본 연구에서 사용된 이산화염소수와 푸마르산의 병합처리는 신선편이 파프리카의 색도 등 품질에 영향을 미치지 않는다고 판단된다.
monocytogenes 등 병원성 미생물을 접종하여 이산화염소수와 푸마르산을 병합 처리한 결과, 각각 2-3 log CFU/g의 미생물 수를 감소시켰다고 보고한 바 있는데, 이러한 결과는 이산화염소수나 푸마르산을 이용한 병합처리가 단독처리보다 미생물 감소에 효과적임을 나타낸다. 따라서 이산화염소수와 푸마르산의 병합처리는 파프리카를 포함한 신선편이 과채류의 저장, 유통 중 발생할 수 있는 미생물 오염을 효과적으로 제어할 수 있는 허들 기술 중 하나라고 판단된다.
이는 적절한 세척뿐만 아니라 다양한 생육조건을 조절함으로써 미생물의 생장을 억제 시킬 수 있음을 나타낸다. 또한 L. monocytogenes의 경우에서도 유사한 결과를 나타냈는데, 대조구의 최대 성장속도와 유도기는 0.74 log CFU/g/day와 3.44 day인 반면, 처리구의 경우 최대 성장속도가 0.54 log CFU/g/day, 유도기는 4.16 day로 병합처리에 따라 유의적인 차이를 보였다. 이러한 결과는 적절한 화학적 병합 세척 처리가 신선편이 파프리카에 오염된 미생물 수를 감소시킬 뿐 만 아니라, 미생물의 최대성장속도를 감소시키고 유도기를 증가시킴으로써 미생물 생육을 제어할 수 있음을 보여준다.
21 log CFU/g의 감균 효과를 나타내었다. 또한 저장 10일 후 대조구의 L. monocytogenes의 수가 7.30 log CFU/g까지 증가한 반면에 병합처리구의 경우 5.20 log CFU/g 로 증가하여 2.10 log CFU/g 의 차이를 보였다(Fig. 2). 이러한 결과는 이산화염소수와 푸마르산의 병합처리가 총 호기성 세균 뿐만 아니라 접종된 L.
파프리카 시료를 10일간 저장하면서 미생물 수를 측정한 결과를 Gompertz model을 이용하여 최대성장속도와 유도기를 구함으로써 미생물의 생장 예측 모델에 적용하였다. 모델 식의 적합성 평가를 위해 R2, Af, Bf, 등의 값을 계산한 결과, 모두 1에 가까운 결과가 나와 측정값과 예측된 값 사이의 적합성이 뛰어났다. 따라서 본 연구결과는 이산화염소수와 푸마르산의 병합처리는 신선편이 파프리카에 오염된 미생물 수를 감소시킬 뿐 만 아니라, 미생물의 최대성장속도를 감소시키고 유도기를 증가시킴으로써 미생물 생육을 제어 할 수 있음을 보여준다.
신선편이 파프리카의 이산화염소수와 푸마르산의 병합 살균 처리의 효과와 그에 따른 미생물의 생장 변화를 분석하였다. 병합처리를 통해 파프리카에서의 총 호기성 세균과 접종된 L. monocytogenes는 대조구에 비해 각각 0.82, 1.21 log CFU/g의 감균 효과를 얻었다. 또한 저장 10일 후에는 미생물 수가 1.
127로 이상적인 값인 1에 가까운 값을 나타내었다. 이러한 결과는 신선편이 파프리카에 존재하는 총 호기성 세균과 접종된 L. monocytogenes의 생장 패턴이 Gompertz model을 이용한 생장 예측 모델과 잘 일치하는 것을 보여준다. 따라서 추후 다양한 변수에 따른 미생물 생장패턴에 대한 추가적인 연구가 이루어진다면, 식품의 유통기한 예측 등에 예측 모델 활용이 가능하다고 판단된다.
2). 이러한 결과는 이산화염소수와 푸마르산의 병합처리가 총 호기성 세균 뿐만 아니라 접종된 L. monocytogenes의 억제에도 효과가 있음을 보여준다. Kim 등(2009a)은 alfalfa와 clover sprouts에 E.
21 day로 나타났다. 이러한 결과는 이산화염소수와 푸마르산의 병합처리가 총 호기성균의 최대성장속도를 낮추고 유도기를 증가시키는 것을 나타낸다. Chun 등(2013)은 저장온도에 따라 적양배추싹의 총 호기성 세균의 유도기가 감소하고, 최대성장속도는 증가한다고 보고하였다.
16 day로 병합처리에 따라 유의적인 차이를 보였다. 이러한 결과는 적절한 화학적 병합 세척 처리가 신선편이 파프리카에 오염된 미생물 수를 감소시킬 뿐 만 아니라, 미생물의 최대성장속도를 감소시키고 유도기를 증가시킴으로써 미생물 생육을 제어할 수 있음을 보여준다.
다만 기존의 결과보다 본 연구에서의 병합처리에 의한 감균효과의 폭이 작은 것은 시료의 특성, 처리방법, 초기 미생물 수 등에 의한 차이로 판단된다. 저장 10일 후, 대조구의 총 호기성 세균은 초기의 1.82 log CFU/g에서 8.41 log CFU/g까지 증가한 반면에, 50 ppm 이산화염소수와 0.3% 푸마르산의 병합 처리구의 경우 7.16 log CFU/g까지 증가하여 병합처리의 효과가 저장 중에도 지속됨을 나타내었다.
1에 나타내었다. 저장 초기 대조구의 총 호기성 세균은 1.82 log CFU/g 이었고, 이산화염소수와 푸마르산 병합처리를 한 처리구는 1.0 log CFU/g으로 0.82 log CFU/g의 감균 효과를 나타내었다. Lee 등(2012)은 Romain lettuce와 kale에 50 ppm 이산화염소수를 처리한 결과 각각 2.
2). 접종 후 증류수를 이용해 처리한 신선편이 파프리카 대조구의 미생물 수는 4.30 log CFU/g이었고, 50 ppm 이산화염소수와 0.3% 푸마르산을 병합처리한 처리구는 3.09 log CFU/g으로 1.21 log CFU/g의 감균 효과를 나타내었다. 또한 저장 10일 후 대조구의 L.
신선편이 파프리카의 병합처리 후 저장 중 실제 측정된 미생물 수와 Gompertz model에 적용시켜 얻은 예측 값 사이의 적합성 측정결과를 Table 3에 나타냈다. 총 호기성 세균과 L. monocytogenes 수에 있어서 대조구와 처리구 모두 0.976에서 0.994까지의 높은 R2 값을 나타내었고, 측정값과 예측값의 차이를 나타내는 Af와 Bf값 역시 0.988에서 1.127로 이상적인 값인 1에 가까운 값을 나타내었다. 이러한 결과는 신선편이 파프리카에 존재하는 총 호기성 세균과 접종된 L.
1, 2)를 Gompertz model equation에 적용시켜 미생물의 생육지표인 최대성장속도와 유도기 값을 얻어 Table 2에 나타내었다. 총 호기성 세균의 경우 대조구와 처리구의 최대성장속도는 각각 1.36와 0.83 log CFU/g/day이었으며, 유도기는 0.72과 1.21 day로 나타났다. 이러한 결과는 이산화염소수와 푸마르산의 병합처리가 총 호기성균의 최대성장속도를 낮추고 유도기를 증가시키는 것을 나타낸다.
후속연구
monocytogenes의 생장 패턴이 Gompertz model을 이용한 생장 예측 모델과 잘 일치하는 것을 보여준다. 따라서 추후 다양한 변수에 따른 미생물 생장패턴에 대한 추가적인 연구가 이루어진다면, 식품의 유통기한 예측 등에 예측 모델 활용이 가능하다고 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
신선편이 파프리카의 살균 기술 중 각기 다른 살균작용으로 상승효과를 유도한 기술은 무엇인가?
본 연구에서는 신선편이 파프리카의 미생물학적 안전성을 높이기 위한 방안으로써, 이산화염소수와 푸마르산의 화학적 처리를 병합시킨 허들 기술(Leistner, 2000)을 사용하여 각기 다른 살균작용으로 상승효과를 유도하였다. 이산화염소는 염소에 비해 약 2.
신선편이 채소가 빠른 품질저하 및 미생물 오염에 취약한 이유는?
신선편이 채소는 깎거나 자르는 등의 물리적인 가공과정을 거쳤기 때문에 조직이 약해져 빠른 품질저하가 일어날 뿐만 아니라 미생물에 의한 오염에 취약하다(González-Aguilar 등, 2004). 특히 Listeria monocytogenes는 5oC 이하의 냉장온도에서도 생육이 가능하여 신선편이 농산물의 중요한 위해미생물로 알려져있다(Fang 등, 2013).
이산화염소수와 푸마르산의 화학적 처리를 병합시킨 허들 기술에서 푸마르산의 효과는?
또한 식품의 유기물과 반응하여 trihalomethanes 같은 발암물질을 생성하지 않고, 식품의 풍미에도 큰 영향을 주지 않는다는 장점을 갖고 있어 과채류의 비가열 살균처리에 널리 이용되고 있다 (Keskinen 등, 2009; López-Gálvez 등, 2010). 또한, 푸마르산은 식품의 저장 중 pH를 낮춰 미생물 생육을 억제시키는 유기산의 한 종류로써, 이산화염소수와 병합처리 시 살균 효과를 증대시킬 수 있다고 알려져 있다(Kim 등, 2009a,b; Kim 등,2010).
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