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이산화염소가스를 이용한 식품산업용 소독장에서의 살균효과
Effect of Gaseous Chlorine Dioxide on Sterilization in Industrial Food-holding Cabinets 원문보기

한국식품위생안전성학회지 = Journal of food hygiene and safety, v.34 no.2, 2019년, pp.170 - 177  

김현정 (부경대학교 식품공학과) ,  신지영 (부경대학교 식품공학과) ,  김지은 (부경대학교 식품공학과) ,  양지영 (부경대학교 식품공학과)

초록
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본 연구는 이산화염소 가스를 생성하는 앰플을 이용하여 6.5 L 용기에서 살균효과와 소취효과를 확인하였고, 소독장에서 이산화염소 가스 농도의 변화 및 S. aureus KCTC 1916와 E. coli KCTC 1682에 대한 살균 효과를 확인하였고, 소독장안에서 작업화 내부의 살균 효과 또한 확인하였다. 앰플은 6.5 L 용기에서 S. aureus KCTC 1916와 E. coli KCTC 1682에 대해 살균 효과가 있었다. 또한 포름알데히드에 대해서는 소취효과가 없었지만 암모니아와 페놀에는 효과가 있었다. 이산화염소 가스의 최대 농도는 앰플의 수가 많아 질수록 높아지는 것을 확인할 수 있었다. 앰플 4개는 최대 2.8 ppm, 6개일 때는 최대 4.6 ppm이었으며, 앰플 12개를 이용하였을 때는 이산화염소 가스 농도를 측정할 수 없었지만 앰플 수와 농도가 비례적으로 상승하는 것을 고려하여 최대 8.5~9.0 ppm 으로 추정할 수 있었다. 또한 순환팬을 가동하게 되면 5배 이상의 농도 감소가 발생하였다. S. aureus KCTC 1916는 24시간 처리하였을 때 앰플 4개는 0.49 log CFU/plate, 6개는 1.2 log CFU/plate 그리고 12개는 2.98 log CFU/plate 감소되었다. E. coli KCTC 1682는 24시간을 처리하였을 때 4개, 6개, 12개 순서로 0.16 log CFU/plate, 2.68 log CFU/plate, 6.06 log CFU/plate 감소하였다. 작업화 내부에 대해 24시간 동안 처리하였을 때 앰플 6개를 사용한 경우 S. aureus KCTC 1916와 E. coli KCTC 1682 는 각각 1.22 log CFU/plate, 2.10 log CFU/plate 감소하였고 12개로 처리한 것은 2.69 log CFU/plate, 4.41 log CFU/plate 감소하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The aim of this study was to investigate the effect of different concentrations of chlorine dioxide ($ClO_2$) on sterilization and deodorization of food-holding cabinets under different exposure times. For the measuring sterilization and deodorization, a 6.5 L chamber and a 625 L cabinet ...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • coli and coliform count plates(3M)를 이용하였다. 3회 반복하였으며, 동일한 조건에서 앰플을 넣지 않은 상태를 대조구로 사용하였다.
  • 6.5 L 용기에 균이 건조된 페트리디쉬를 넣고 이산화염소 가스를 생성시킨 후, 용기를 밀폐시켜 4, 8, 12, 16, 20 및 24시간 동안 처리하였다. 균을 측정하기 위해 3M pippet swab(Seoul, Korea)을 이용하여 동일한 면적을 채취하여 멸균된 phosphate buffer saline(PBS) 희석수를 이용하여 희석을 하였고, 생균수를 측정하기 위해 S.
  • 가스검지법으로 3종의 악취물질에 대하여 소취력에 대한 평가를 실시하였다. 포름알데히드는 24시간이 경과하였을 때 초기 농도와 큰 차이를 보이지 않았다(Fig.
  • 5 L 용기에 균이 건조된 페트리디쉬를 넣고 이산화염소 가스를 생성시킨 후, 용기를 밀폐시켜 4, 8, 12, 16, 20 및 24시간 동안 처리하였다. 균을 측정하기 위해 3M pippet swab(Seoul, Korea)을 이용하여 동일한 면적을 채취하여 멸균된 phosphate buffer saline(PBS) 희석수를 이용하여 희석을 하였고, 생균수를 측정하기 위해 S. aureus KCTC 1916는 tryptic soy agar(TSB; Difco)를 이용하였으며, E. coli KCTC 1682는 PetrifilmTM E. coli and coliform count plates(3M)를 이용하였다. 3회 반복하였으며, 동일한 조건에서 앰플을 넣지 않은 상태를 대조구로 사용하였다.
  • coli KCTC 1682를 이용하였으며, 모든 미생물은 KCTC에서 구매하여 실험을 진행하였다. 냉동균주로 보관중인 S. aureus KCTC 1916, E. coli KCTC 1682를 tryptic soy broth(TSB; Difco, Becton Dickinson Co., NJ, USA)를 이용하여 24시간 동안 35℃에서 액체배양을 하여, 108 CFU/mL 수준을 유지하였다.
  • 3회 반복하였으며, 동일한 조건에서 앰플을 넣지 않은 상태를 대조구로 사용하였다. 동일한 조건에서 앰플을 제거하고 악취물질을 측정하여 용기의 밀폐상태 등을 확인하였다15). 소취력은 다음과 같은 식에 따라 계산하였다.
  • 이산화염소 가스를 이용한 살균 처리는 원재료를 처리하는 동안이나 저장하는 동안, 그리고 최종 제품의 유통하는 과정에서도 적용할 수 있을 뿐만 아니라 소독장을 비롯한 식품 전 산업에서 이용가능성이 높을 것이라 판단되었다. 따라서, 본 연구에서는 식품 산업에서 직접적으로 이용할 수 있도록 이산화염소 가스를 농도별로 소독장에 채운 다음 S. aureus와 E. coli를 접종한 작업화를 이산화염소 가스에 노출시켜 시간에 따른 살균력을 확인하였다.
  • 1). 또한 순환팬의 가동 유무로 이산화염소 가스 농도를 추가로 조절하였다. 앰플은 반응 직후 사용하였으며, 실험마다 새로운 앰플을 이용하여 동일한 조건에서 실험을 진행하였다.
  • 소규모 용기에서는 가스 측정기와 앰플 1개를 반응시켜 중앙에 배치하여 이산화염소 가스 농도를 조절하였다. 앰플은 반응 직후 사용하였으며, 실험마다 새로운 앰플을 이용하여 동일한 조건에서 실험을 진행하였다.
  • 5 L 용기에서의 방법과 동일하게 페트리디쉬에 균을 건조하고 측정하였다. 소독장에 이산화염소 앰플을 이용하여 이산화염소 가스를 생성한 후 균이 건조된 페트리디쉬를 넣고 문을 닫아 밀폐상태를 유지하며 4, 8, 12, 16, 20 및 24시간 동안 처리하여 균수를 측정하였다,
  • 소독장에서 살균 효과를 확인하기 위해 6.5 L 용기에서의 방법과 동일하게 페트리디쉬에 균을 건조하고 측정하였다. 소독장에 이산화염소 앰플을 이용하여 이산화염소 가스를 생성한 후 균이 건조된 페트리디쉬를 넣고 문을 닫아 밀폐상태를 유지하며 4, 8, 12, 16, 20 및 24시간 동안 처리하여 균수를 측정하였다,
  • 소독장에서 작업화에 대한 살균 효과를 확인하기 위해 작업화 내부에 균이 접종된 후 건조된 페트리디쉬를 넣고 4, 8, 12, 16, 20 및 24시간 동안 처리한 후 위와 동일한 방법으로 균수를 측정하였다.
  • 악취물질은 3종으로 ammonia(Junsei chemical Co. Ltd. Tokyo, Japan) phenol (Junsei), formaldehyde (Kanto chemical Co. Inc., Tokyo, Japan)을 증류수로 각 검지관의 측정 범위 내부에서 측정이 가능하도록 희석하였다. 6.
  • 소규모 용기에서는 가스 측정기와 앰플 1개를 반응시켜 중앙에 배치하여 이산화염소 가스 농도를 조절하였다. 앰플은 반응 직후 사용하였으며, 실험마다 새로운 앰플을 이용하여 동일한 조건에서 실험을 진행하였다. 이산화염소가스 농도는 3회 반복 측정하였다.
  • 연구는 이산화염소 가스를 생성하는 앰플을 이용하여 6.5 L 용기에서 살균효과와 소취효과를 확인하였고, 소독장에서 이산화염소 가스 농도의 변화 및 S. aureus KCTC 1916와 E. coli KCTC 1682에 대한 살균 효과를 확인하였고, 소독장안에서 작업화 내부의 살균 효과 또한 확인하였다. 앰플은 6.
  • 5 L 용기 뚜껑에 가스 검지관이 통과할 수 있는 구멍을 뚫고, 가스 측정을 할 때를 제외하고는 구멍을 막아 밀봉상태를 유지하였다. 용기 내부에 앰플 한 개를 미리 배치한 후 희석한 용액을 1 mL를 주입하여 악취를 유발하였고, 4, 8, 12, 16, 20 및 24시간 동안 처리하여 가스를 측정하였다. 동일한 조건에서 앰플을 넣지 않은 조건을 대조구로 사용하였다.
  • 이산화염소 가스 앰플을 4, 6 및 12개 넣어 이산화염소 가스를 조절하여 살균 효과를 확인하였다. 순환팬의 유무에 따라 큰 차이를 보였고, 순환팬을 사용하지 않았을 때는 처리시간이 증가함에 따라 두 균주 모두 감소하는 경향을 보였다.
  • 가스 측정기는 첫 번째 층에 비치하여 가스를 측정하였다. 이산화염소 가스를 생성하는 앰플을 이용하여 왼쪽부터 오른쪽, 위에서 아래 순서로 설치하였으며 4개, 6개 및 12개를 사용하여 이산화염소 농도를 조절하였다(Fig. 1). 또한 순환팬의 가동 유무로 이산화염소 가스 농도를 추가로 조절하였다.
  • 소독장(625 L, 1750 mm × 650 mm × 550 mm)은 (주)세기시스템(Haeundae, Busan, Korea)에서 제공받았으며, 이산화염소 가스 앰플은 (주)푸르고팜(Hwaseong, Korea)에서 제공받아 이용하였다. 이산화염소가스 측정기는 PortaSens II C16(Analytical Technologym Inc. Collegeville, PA, USA)를 이용하였다.
  • 작업화의 내부에서 S. aureus KCTC 1916, E. coli KCTC 1682에 대한 살균 효과를 확인하였다. 앰플 4개를 사용하고 순환팬을 사용하지 않았을 때 S.

대상 데이터

  • S. aureus KCTC 1916와 E. coli KCTC 1682를 이용하였으며, 모든 미생물은 KCTC에서 구매하여 실험을 진행하였다. 냉동균주로 보관중인 S.
  • 동일한 조건에서 앰플을 넣지 않은 조건을 대조구로 사용하였다. 본 연구에서 사용된 가스검지기는 GV-100S (Gastec, Kanagawa, Japan)를 이용하였고, 암모니아, 포름알데히드, 페놀 검지관(Gastec)은 Table 1과 같이 이용하였다. 3회 반복하였으며, 동일한 조건에서 앰플을 넣지 않은 상태를 대조구로 사용하였다.
  • 소규모 반응조로는 밀폐가 되는 6.5 L 용기(ROCK & ROCK, Seoul, Korea)를 이용하였다.
  • 소독장(625 L, 1750 mm × 650 mm × 550 mm)은 (주)세기시스템(Haeundae, Busan, Korea)에서 제공받았으며, 이산화염소 가스 앰플은 (주)푸르고팜(Hwaseong, Korea)에서 제공받아 이용하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
이산화염소를 정수 산업에서 활용하는 이유는 무엇인가? 이 특징으로 인해 살균효과가 있는 것으로 알려져 있다. 또한 불쾌치를 줄이고, 이물질을 제거하기 위한 용도로 이용될 뿐만 아니라 물에 존재하는 망간과 철을 제거하는데도 도움을 주는 것으로 알려져 있어 정수 산업에서 많이 이용되고 있다2). 이산화염소는 가수분해에 영향을 받지 않고, 사용하는 즉시 효과가 나타나는 것으로 알려져 있고, 보관할 때 농도가 빨리 떨어지지 않아서 오존, 자외선, 여과 등과 같은 일시적인 효과를 주는 방법에 비해 지속적이기 때문에 경제적인 것으로 알려져 있다.
이산화염소의 중요한 성질은 무엇인가? 이산화염소(ClO2)는 녹색빛이 섞어있는 연노란색의 염소와 비슷한 냄새를 내는 물질이다. 이산화염소의 가장 중요한 성질 중 하나는 염소보다 2.5배의 전자를 받아들일 수 있는 강한 산화능력이다1). 이 특징으로 인해 살균효과가 있는 것으로 알려져 있다. 또한 불쾌치를 줄이고, 이물질을 제거하기 위한 용도로 이용될 뿐만 아니라 물에 존재하는 망간과 철을 제거하는데도 도움을 주는 것으로 알려져 있어 정수 산업에서 많이 이용되고 있다2).
이산화염소 가스를 이용한 살균에 제한이 있는 이유는 무엇인가? 또한 액체상태의 이산화염소보다 기체상태일침투력이 좋다. 하지만 기체 형태의 이산화염소는 고온, 고압에서 폭발성이 있어 보관이 어려워 사용하고자 하는 장소에서 직접 생성해야 하고, 50oC 이상의 온도에서 쉽게 분해되는 단점이 있어 산업적으로 이용이 제한적이었다6,7).
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참고문헌 (22)

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  21. Choi M.R., Lee S.Y.: Inhibitory effects of chlorine dioxide and a commercial chlorine sanitizer against foodborne pathogens on lettuce. Korean J. Food Cookery Sci., 24, 445-451 (2008). 

  22. Du J., Han Y., Linton R. H.: Inactivation by chlorine dioxide gas ( $ClO_2$ ) of Listeria monocytogenes spotted onto different apple surfaces. J. Food Prot., 19, 481-490 (2002). 

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