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문제 정의
- 따라서 본 연구는 분변이 오염된 기저귀 쿠폰으로부터 분리된 플라스틱과 펄프의 세척 방법과 분변이 오염된 기저귀 쿠폰을 가열 살균한 후 플라스틱과 펄프를 분리하고 세척하는 방법, 그리고 분변이 오염된 기저귀 쿠폰으로부터 분리된 플라스틱과 펄프를 세척한 후 가열 살균하는 방법의 3가지 방법으로 플라스틱과 펄프 중의 대장균군과 일반세균의 저감화를 시도하고, 가장 효과적인 저감화 방법을 확립하고자 하였다.
제안 방법
- 각 시료는 멸균한 9 ml의 0.85% 생리식염수를 사용하여 10배씩 희석하여 일반세균은 plate count agar (Difco Laboratories), 대장균군은 desoxycholate agar (Difco)를 사용하여 측정하였다. 일반세균, 대장균군은 37℃에서 48시간 동안 배양한 후 집락수가 30–300 CFU가 나타나는 평판을 선택하여 생균수를 측정하고 CFU/g으로 나타내었다(KRDA, 2011).
- 세척된 플라스틱과 펄프는 1 g씩 멸균된 여러 개의 conical tube에 넣고 60℃, 80℃, 100℃의 dry oven에 넣어 살균하였다. 각 온도의 dry oven에서 2시간 간격으로 12시간까지 가열 살균한 후 시료를 꺼내어 균수변화를 측정하였다.
- 각 온도의 dry oven에서 2시간 간격으로 12시간까지 가열 살균한 후 쿠폰 시료를 꺼내어 위에 설명한 ‘분변 오염 기저귀 쿠폰으로부터 플라스틱과 펄프의 분리’ 방법에 따라 플라스틱과 펄프로 분리한 후 3회 세척하였다.
- 기저귀 쿠폰(6 cm × 6 cm) 중앙 부분에 지름3 cm의 크기로 분변 희석액10 ml를 접종한 후 상온에서 약 1시간 동안 흡수시켰다. 각각의 쿠폰은 멸균된 페트리디쉬에 담아 60℃, 80℃, 100℃의 dry oven에 넣어 살균하였다. 각 온도의 dry oven에서 2시간 간격으로 12시간까지 가열 살균한 후 쿠폰 시료를 꺼내어 위에 설명한 ‘분변 오염 기저귀 쿠폰으로부터 플라스틱과 펄프의 분리’ 방법에 따라 플라스틱과 펄프로 분리한 후 3회 세척하였다.
- 분변 오염 기저귀 쿠폰으로부터 플라스틱 및 펄프를 분리하고 3회 세척을 수행한 후, 12시간 동안60℃, 80℃, 100℃에서 가열 살균한 후 펄프에 잔존하는 대장균군수와 일반세균수를 측정하였다(Fig. 3B). 대장균군의 경우, 초기에 오염된 분변 중 대장균군수는 6.
- 분변 오염 기저귀 쿠폰을 60℃, 80℃, 100℃에서 12시간 동안 살균한 후 세척 및 분리과정을 거쳐 회수한 펄프에 잔존하는 대장균군수과 일반세균수를 측정하였다(Fig. 2B). 초기에 오염된 분변 중 대장균군수는 약 6.
- 분변오염 기저귀 쿠폰으로부터 플라스틱 및 펄프를 분리하고 3회 세척을 수행한 후, 12시간 동안 60℃, 80℃, 100℃에서 가열 살균한 후 플라스틱에 잔존하는 대장균군수와 일반세균수를 측정하였다(Fig. 3A). 대장균군의 경우, 초기에 오염된 분변 중 대장균군수는 6.
- 분변오염 기저귀 쿠폰을 60℃, 80℃, 100℃에서 12시간 동안 살균한 후 세척 및 분리과정을 거쳐 회수한 플라스틱에 잔존하는 대장균군수와 일반세균수를 측정하였다(Fig. 2A). 초기에 오염된 분변 중 대장균군수는 약 6.
- 분변이 오염된 기저귀 쿠폰의 세척 횟수에 따른 대장균군 수와 일반세균수의 변화를 검토하였다(Table 1). 분변의 초기 대장균군수는 7.
- 세척 후 회수된 플라스틱의 무게를 측정하고 10배의 멸균생리식염수를 가해 5분간 Stomacher (Bagmixer®400, Interscience)로 균질화한 것을 플라스틱의 시험용액으로 하였고, 회수된 펄프는 1 g을 채취하여 멸균생리식염수 9 ml를 가해 5분간 균질화한 것을 펄프의 시험 용액으로 하여 균수변화를 측정하였다.
- ‘분변 오염 기저귀 쿠폰으로부터 플라스틱과 펄프의 분리’ 방법에 따라 플라스틱, 펄프를 분리한 후 3회 세척하였다. 세척된 플라스틱과 펄프는 1 g씩 멸균된 여러 개의 conical tube에 넣고 60℃, 80℃, 100℃의 dry oven에 넣어 살균하였다. 각 온도의 dry oven에서 2시간 간격으로 12시간까지 가열 살균한 후 시료를 꺼내어 균수변화를 측정하였다.
- 시험용 체로 물을 제거한 플라스틱과 펄프를 스테인레스 볼(bowl)에 다시 담아 1,000 ml 수돗물과 함께 자력 교반기를 이용하여 450 rpm으로 10분간 세척하였고 이 혼합물을 2 단으로 쌓은 시험용 체위로 부어 30분간 물을 제거시키는 과정을 1–5 회 반복하고, 플라스틱과 mesh size 1.7 mm 의 시험용 체를 통과한 펄프를 채취하였다.
- 위에 제시된 ‘분변 오염 기저귀 쿠폰으로부터 플라스틱과 펄프의 분리’ 방법을 실시하였다.
- 이 후 실험에는 Keswick의 방법(1988)을 변형하여 기저귀를 6 cm × 6 cm 크기의 쿠폰(coupon)으로 잘라서 사용하였다.
- 플라스틱, 펄프로 분리하기 위하여 분변이 오염된 기저귀 쿠폰(6 cm × 6 cm)의 10% CaCl2과 4% 해수염 용액(800 ml)에 1시간 동안 반응시킨 후 1,000 ml의 수돗물을 이용하여 희석하였다.
- 7 mm 의 시험용 체를 통과한 펄프를 채취하였다. 회수된 플라스틱과 펄프에 대하여 반복 세척에 따른 균수변화를 측정하였다.
대상 데이터
- 본 연구에 사용된 기저귀는 유한킴벌리㈜에서 제공받은 기저귀(Huggies tape type, Yuhan Kimberly)를 사용하였다. 이 후 실험에는 Keswick의 방법(1988)을 변형하여 기저귀를 6 cm × 6 cm 크기의 쿠폰(coupon)으로 잘라서 사용하였다.
- 실험에 사용된 분변은 5–11개월의 체중이 10–14 kg에 해당하는 서울시 노원구와 경기도 남양주시의 두 아기의 기저귀와 분변을 사용하였다.
- 플라스틱, 펄프로 분리하기 위하여 분변이 오염된 기저귀 쿠폰(6 cm × 6 cm)의 10% CaCl2과 4% 해수염 용액(800 ml)에 1시간 동안 반응시킨 후 1,000 ml의 수돗물을 이용하여 희석하였다. 해수염 용액은 기저귀 쿠폰의 구성 물질인 고흡수성 고분자 물질(SAP)에 흡수되어 있는 수분을 분리하기 위하여 사용하였다. 이 혼합용액을 플라스틱과 mesh size 1.
데이터처리
- 3) Means with different letters within a column are significantly different from each other at P < 0.05 as determined by Duncan’s multiple range test.
이론/모형
- 실험에 사용된 분변은 5–11개월의 체중이 10–14 kg에 해당하는 서울시 노원구와 경기도 남양주시의 두 아기의 기저귀와 분변을 사용하였다. 각각의 분변은 Lee 등의 방법(2009)에 의하여 제공받은 기저귀에서 멸균 플라스틱 백으로 채취하였고 무산소상태로 4℃에서 냉장 보관하여 24시간 이내로 사용하였다. 기저귀의 살균실험 시에는 채취한 분변의 무게를 측정하고 멸균 생리식염수로 10배 희석한 뒤 균질화한 후 사용하였다.
성능/효과
- 분변 오염 기저귀 쿠폰을 3회 세척 후 가열 살균하였을 때, 펄프에 존재하는 일반세균은 60℃에서는 12시간 만에 완전 사멸하였고, 80℃에서는 4시간 만에 완전 사멸하였으며 100℃에서는 2시간 만에 완전 사멸하였다. 결과적으로, 분변오염 기저귀 쿠폰으로부터 플라스틱과 펄프를 분리하고 3회 세척을 수행한 후 가열 살균한 결과, 80℃에서 대장균과 일반세균이 각각 최대 4시간 만에 완전 사멸하였다.
- 3A). 대장균군의 경우, 초기에 오염된 분변 중 대장균군수는 6.43 log CFU/g이었으며, 플라스틱에서는 3회 세척한 후 2.68 log cycle만큼 감소하여 3.75 log CFU/g로 나타났다. 분변 오염 기저귀 쿠폰을 3회 세척 후 가열 살균하였을 때, 플라스틱에 존재하는 대장균군은 60℃에서는4시간 만에 완전 사멸하였고, 80℃와 100℃에서는 2시간 만에 완전 사멸하였다.
- 3B). 대장균군의 경우, 초기에 오염된 분변 중 대장균군수는 6.43log CFU/g이었으며, 펄프에서는 3회 세척한 후 2.92 log cycle만큼 감소하여 3.51 log CFU/g로 나타났다. 분변 오염 기저귀 쿠폰을 3회 세척 후 가열 살균하였을때, 펄프에 존재하는 대장균군은 60℃에서는 4시간 만에 완전 사멸하였고, 80℃와 100℃에서는 2시간 만에 완전 사멸하였다.
- 본 연구 결과, 분변 오염 기저귀 쿠폰으로부터 분리된 플라스틱 및 펄프의 세척 후 가열 살균 방법은 기저귀 쿠폰의 가열 살균 후 플라스틱 및 펄프를 분리하는 방법과 비교하여 대장균군수와 일반세균수의 사멸에 적은 시간이 소요되었고, 플라스틱과 펄프에 분변의 고착 현상에 의한 착색이 관찰되지 아니하였으므로, 사용된 기저귀의 재활용에 보다 적합한 방법으로 판단되었다. 사용된 기저귀로부터 플라스틱과 펄프를 대량으로 분리하고 살균하여 재활용하기 위해서는 기저귀로부터 분리된 시료를 효과적으로 분리할 수 있는 장치 및 적절한 가열 살균 장치의 개발이 필요하며 본 연구의 결과가 이를 위한 기초적인 데이터로 활용될 수 있으리라 기대된다.
- 분변 오염 기저귀 쿠폰으로부터 분리된 펄프(0회 세척)의 경우 4.66 log CFU/g으로 대장균수가 감소하였고 그 후 3회 세척을 하였을 때2.07 log CFU/g (0회 세척 기준 0.25%)으로 감소하였으나 3–5회 세척 후 2 log CFU/g 수준의 대장균수가 유지되었다.
- 분변 오염 기저귀 쿠폰으로부터 분리된 펄프(0회 세척)의 경우 5.51 log CFU/g으로 일반세균수가 감소하였고, 그 후 3회 세척을 하였을 때3.68 log CFU/g (0회 세척 기준 1.48%)으로 일반세균수의 감소를 보였으나 3–5회 세척 후 3 log CFU/g 수준의 일반세균수가 유지되었다.
- 분변의 초기 대장균군수는 7.49 log CFU/g로 검출되었으며 분변이 오염된 기저귀 쿠폰을 CaCl2 와 해수염 용액으로 처리한 후, 1,000 ml의 희석수를 투입하는 플라스틱과 펄프의 분리 처리에 의하여 얻어진 플라스틱(0회 세척)에서는 4.62 log CFU/g으로 대장균수가 감소하였고 그 후 3회 세척을 하였을 때3.45 log CFU/g(0회 세척 기준 7.25%)으로 감소하였으나 3–5회 세척 후 3 log CFU/g 수준의 대장균군수가 유지되었다.
- 2A). 초기에 오염된 분변 중 대장균군수는 약 6.53 log CFU/g이었으며 플라스틱은 3회 세척 후 약 3.82 log CFU/g (분변기준0.14%)으로 감소하였다. 플라스틱에 존재하는 대장균군은 60℃에서는 8시간 만에 완전 사멸하였고, 80℃, 100℃에서 4시간 만에 사멸하였다.
- 한편 분변의 초기 일반세균수는 8.04 log CFU/g으로 검출되었으며 분변이 오염된 기저귀 쿠폰을 CaCl2 와 해수염 용액으로 처리한 후, 1,000 ml의 희석수를 투입하는 플라스틱과 펄프의 분리 처리에 의하여 얻어진 플라스틱(0회 세척)에서는 5.04 log CFU/g으로 일반세균수가 감소하였고 그 후 3회 세척을 하였을 때 3.47 log CFU/g (0회 세척 기준 2.73%)으로 일반세균수의 감소를 보였으나 3–5회 세척 후 3 log CFU/g 수준의 일반세균수가 유지되었다.
- 분변 오염 기저귀 쿠폰을 3회 세척 후 가열 살균하였을 때, 플라스틱에 존재하는 대장균군은 60℃에서는4시간 만에 완전 사멸하였고, 80℃와 100℃에서는 2시간 만에 완전 사멸하였다. 한편 일반세균수의 경우, 초기에 오염된 분변 중 6.87 log CFU/g의 일반세균이 존재하였으며, 플라스틱의 균 수는 3회 세척 후 4.18 log CFU/g으로 검출되어 2.69 log cycle만큼 감소하였다. 분변 오염 기저귀 쿠폰을 3회 세척 후 가열 살균하였을 때, 플라스틱에 존재하는 일반세균은 60℃에서는 8시간 만에 완전 사멸하였고, 80℃와 100℃에서는 2시간 만에 완전 사멸하였다.
- 한편 일반세균의 경우, 초기에 오염된 분변 중 일반세균수는 약 7.57log CFU/g이었으며 플라스틱은 3회 세척 후 약 4.13 log CFU/g (분변기준 0.02%)으로 감소하였다. 그러나 12시간 가열 후에도 60℃, 80℃, 100℃에서 2.
후속연구
- 가 각각 16%와 32%의 내열성을 보였다고 보고하였다. 그러나 본 연구와 같이 기저귀 중의 미생물의 사멸에 대한 연구는 알려져 있지 않으며, 그 중 분변 내 내열성 미생물의 가열 중 사멸에 관한 추후 연구가 필요할 것으로 보여진다. 한편 분변오염 기저귀 쿠폰의 직접적인 가열 살균 방법은 기저귀의 살균 시간이 길어질수록 플라스틱 및 펄프에 분변의 고착 현상이 관찰되었으며, 사용된 기저귀의 재활용을 위해서는 표백 등의 추가 공정의 도입이 필요하다고 사료된다.
- Conway 등(1997)에 의하면 미국의 산업센터에서 기저귀를 처리하는 과정은 기저귀를 무작위로 찢어 펄프와 플라스틱, 그리고 고 흡수성 수지를 분리하고 생분해적으로 재활용을 함으로써 처리된다고 보고하였다. 그러나 우리나라에서 사용된 기저귀로부터 플라스틱과 펄프를 분리하여 재활용하고자 한 시도는 알려져 있지 않으며, 재활용을 위해서는 사용된 기저귀로부터 분리된 플라스틱 및 펄프 중의 분변미생물을 저감화하기 위한 기초 연구를 수행할 필요가 있다.
- 사용된 기저귀로부터 플라스틱과 펄프를 대량으로 분리하고 살균하여 재활용하기 위해서는 기저귀로부터 분리된 시료를 효과적으로 분리할 수 있는 장치 및 적절한 가열 살균 장치의 개발이 필요하며 본 연구의 결과가 이를 위한 기초적인 데이터로 활용될 수 있으리라 기대된다. 또한 식품별로 미생물 검출 기준을 달리하고 있는 식품공전과 수질관련 미생물 기준을 고려할 때 살균공정 후에 얻어지는 최종 제품(플라스틱과 펄프)에 있어서도 제품의 활용과 품질을 고려한 완전살균이 아닌 적정한 미생물학적 기준설정이 필요하다고 사료된다.
- 본 연구 결과, 분변 오염 기저귀 쿠폰으로부터 분리된 플라스틱 및 펄프의 세척 후 가열 살균 방법은 기저귀 쿠폰의 가열 살균 후 플라스틱 및 펄프를 분리하는 방법과 비교하여 대장균군수와 일반세균수의 사멸에 적은 시간이 소요되었고, 플라스틱과 펄프에 분변의 고착 현상에 의한 착색이 관찰되지 아니하였으므로, 사용된 기저귀의 재활용에 보다 적합한 방법으로 판단되었다. 사용된 기저귀로부터 플라스틱과 펄프를 대량으로 분리하고 살균하여 재활용하기 위해서는 기저귀로부터 분리된 시료를 효과적으로 분리할 수 있는 장치 및 적절한 가열 살균 장치의 개발이 필요하며 본 연구의 결과가 이를 위한 기초적인 데이터로 활용될 수 있으리라 기대된다. 또한 식품별로 미생물 검출 기준을 달리하고 있는 식품공전과 수질관련 미생물 기준을 고려할 때 살균공정 후에 얻어지는 최종 제품(플라스틱과 펄프)에 있어서도 제품의 활용과 품질을 고려한 완전살균이 아닌 적정한 미생물학적 기준설정이 필요하다고 사료된다.
- 그러나 본 연구와 같이 기저귀 중의 미생물의 사멸에 대한 연구는 알려져 있지 않으며, 그 중 분변 내 내열성 미생물의 가열 중 사멸에 관한 추후 연구가 필요할 것으로 보여진다. 한편 분변오염 기저귀 쿠폰의 직접적인 가열 살균 방법은 기저귀의 살균 시간이 길어질수록 플라스틱 및 펄프에 분변의 고착 현상이 관찰되었으며, 사용된 기저귀의 재활용을 위해서는 표백 등의 추가 공정의 도입이 필요하다고 사료된다.
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