초록 ▼

○ 연구결과
1) 회분식 및 연속식 광펄스 살균 시스템 set-up
2) 저비용 소용량 광펄스 살균 시스템 설계 및 제작
3) 회분식 및 연속식 처리 용기 설계 및 제작
4) 수산식품에 존재하는 부패 미생물,병원성 미생물의 탐색 및 동정
- 중온성 세균과 저온성 세균이 약 10³-10⁴ CFU/ml존재함
- 광어 fillet에서는 Listeriamonocytogenes와 Bacilluscereus,새우 fillet에서는 Bacillus cereus가 존재함

○ 연구결과
1) 회분식 및 연속식 광펄스 살균 시스템 set-up
2) 저비용 소용량 광펄스 살균 시스템 설계 및 제작
3) 회분식 및 연속식 처리 용기 설계 및 제작
4) 수산식품에 존재하는 부패 미생물,병원성 미생물의 탐색 및 동정
- 중온성 세균과 저온성 세균이 약 10³-10⁴ CFU/ml존재함
- 광어 fillet에서는 Listeriamonocytogenes와 Bacilluscereus,새우 fillet에서는 Bacillus cereus가 존재함
5) 광펄스 기술을 이용한 수산 식품에 존재하는 위해 미생물의 저감효과 확인
- 검사 및 동정 결과를 통해 L.monocytogenes,B..cereus,Pseudomonas,E.coliO:157에 대한 세균 저감 효과 확인
6) 광펄스 처리에 의한 수산 식품 내 위해세균의 저감 효과 확인
- 광어,연어,새우 등 실제 수산식품 내 위해세균 저감 효과 확인
7) 광펄스에 의한 미생물의 생리학적 기작 규명
- TransmissionElectronMicroscope(TEM)을 이용하여 세포막 및 세포내 소기관 손상을 확인함
- DNA 및 RNA의 손상도 검사를 통해 IPL이 UV와는 다른 세포막 또는 세포막 파괴에 의한 사멸기작을 확인
8) 개발된 시스템을 이용한,실제 수산식품에 대한 광펄스 기술의 적용시험
- 실제 수산식품 내 위해세균 저감화 효과 확인 (위해세균별,제품종류별 분석)
9) 개발된 시스템을 이용하여 처리된 수산식품의 저장시험
- 미생물 분석,이화학적 분석을 통한 저장기간 중 품질 변화의 관찰 및 안전성 검증
- 냉장 저장시험을 통한 제품별 유통기한의 설정

Abstract ▼

Intense pulsed light(IPL) is currently being recommended as an innovative nonthermal sterilization technology that kills microorganisms using short pulses of intense broad-spectrum electromagnetic radiation. This nonthermal technology is designed to produce stable and safe food products that are not

Intense pulsed light(IPL) is currently being recommended as an innovative nonthermal sterilization technology that kills microorganisms using short pulses of intense broad-spectrum electromagnetic radiation. This nonthermal technology is designed to produce stable and safe food products that are not affected except for damage induced by heating. Therefore, the main objective of this project is to evaluate the suitability of IPL technology for nonthermal sterilization of various sea foods.
The detailed purpose is to determine the inactivation effects of the IPL on Escherichia coli 0157:H7, Listeria monocytogenes, Bacillus cereus, Pseudomonas aeruginosa which are representative pathogenic microorganisms on surface of sea foods such as flatfish, salmon, shrimp. And also, on the basis of these data, this project evaluated the possibility of the shelf-life extension for the sea food products and of the commercial feasibility of this sterilization method. Overall results showed that the inactivation of microorganisms increased with increasing energy density and treatment time. The cell reduction of E. coli 0157:H7, L. monocytogenes, B. cereus, and P. aeruginosa were obtained 4 to 6 log for 750 s of treatment time, respectively. And, to study a feasibility of IPL for various sea foods, these pathogenic microorganisms were inoculated on flatfish, shrimp fillet and treated by IPL. The inactivation of microorganisms increased with increasing treatment time. The cell reduction of E. coli 0157:H7 was obtained up to 1 log on salmon fillet, 1.5 log on flatfish fillet and 2 log on shrimp fillet. In case of sea foods inoculated with L. monocytogenes, the results showed that the cell reduction was obtained 1, 1.2 and 1.5 log on flatfish, salmon and shrimp fillet, respectively. For sea foods inoculated with P. aeruginosa, the results showed that the cell reduction of P. aeruginosa was obtained 1.3, 1.5 and 1.8 log on flatfish fillet, salmon fillet and shrimp fillet, respectively. To evaluate the cell damage by IPL treatment processes, microorganisms treated by IPL were observed by a transmission electron microscopy. The microscopic observation clearly indicated that there was cell wall damage, cytoplasmic membrane shrinkage and cellular content leakage.
Qualitative analysis of microorganisms in sea food indicated that mesophilic
bacteria were detected in salmon and shrimp fillet at the level of 5.27x10³ and 4.45x10⁴ CFU/mL, respectively. Psychrophilic bacteria were detected in flatfish, salmon, and shrimp fillet at the level of 1.45x10⁴, 4.71x10⁴, and 1.52x10⁴ CFU/mL, respectively. E. coli 0157:H7, S. aureus, s. typhimurium wave not detected in flatfish, salmon, and shrimp fillet, but B. cereus was in flatfish and shrimp fillet L. monocytogenes was in flatfish fillet. When E. coli AB1157 and its relevant uvrA mutant, E. coli AB1886, as a model bacteria were continuously irradiated with UV-C of 254 nm, double-strand break, single-strand break, and pyrimidine dimer were produced in genomic DNA, and RNA was damaged Also, when L. monocytogenes, E. coli O157:H7, and P. aeruginosa were continuously irradiated with UV-C, double-strand break, single-strand break, and pyrimidine dimer were produced in genomic DNA, but RNA was not degraded Treatment of E. coli cells with high-intensity pulsed light(IPL) resulted in the production of double-strand break, single-strand break, and pyrimidine dimer at the low level, and RNA was degraded, but nucleotide excision repair system was not damaged. When L monocytogenes, E. coli O157:H7, and P. aeruginosa were treated with IPL, double-strand break and sin밍e-strand break were induced in genomic DNA at thc low level, and pyrimidine dimer was produced, but RNA was rarely degraded. Transmission electron microscope showed that cell membrane and cell wall of L. monocytogenes, E coli O157:H7, and P. aerugmosa were disrupted by IPL treatment. This result was confirmed by thc quantitative analysis of protein leaked from the broken cells. TPL treatment affected the cell
wall damage in Gram positive bacteria rather than Gram negative bacteria Structural difference during the developmental process in spore-forming bacteria did not affected the cell death rate according to IPL treatment.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 요약문 ... 5
• SUMMARY ... 15
• CONTENTS ... 17
• 목 차 ... 19
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 21
• 제 1 절 연구개발의 목적 및 범위 ... 21
• 1. 연구개발의 최종목표 ... 21
• 2. 연구개발의 필요성 ... 21
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 31
• 제 1 절 국내·외 기술개발 현황 ... 31
• 제 2 절 국내·외 기술개발 현황에서 차지하는 위치 ... 47
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 50
• 제 1 절 문헌 고찰 ... 50
• 1. 사멸기작 ... 50
• 2. IPL 처리의 영향 요인 ... 52
• 3. 미생물의 사멸 효과 ... 53
• 4. 식품에의 적용 ... 53
• 제 2 절 회분식 및 연속식 처리를 위한 광펄스 살균 시스템 개발 ... 55
• 1. 광펄스 전원 발생 장치 및 광원 ... 55
• 2. 소형화 경량 광펄스 전원 발생 장치 ... 67
• 3. 처리 용기의 설계 및 제작 ... 72
• 제 3 절 수산식품에 존재하는 부패 미생물, 병원성 미생물의 탐색 및 동정 ... 75
• 1. 수산식품에 존재하는 부패 미생물 탐색 ... 75
• 2. 수산식품에 존재하는 병원성 미생물 정성 실험 ... 83
• 제 4 절 광펄스 기술을 이용한 수산식품에 존재하는 위해 미생물의 저감 효과 확인 ... 94
• 1. 광펄스 기술의 위해 세균에 대한 저감화 효과 검토 ... 94
• 제 5 절 광펄스 처리에 의한 수산식품 내 위해 세균의 저감 효과 확인 ... 103
• 1. 수산식품 내 위해 세균의 저감 효과 ... 103
• 2. 수산식품 표면의 위해세균의 저감효과 ... 108
• 제 6 절 Transmission electron microscope(TEM) 측정 ... 113
• 제 7 절 소형화 시스템을 이용한 수산식품에 대한 광펄스 기술 적용시험 ... 116
• 제 8 절 소형화 광펄스 시스템 처리 수산식품의 저장시험 ... 131
• 제 9 절 자외션 조사에 의한 미생물 사멸 기작 규명 ... 143
• 1. 자외선(continuous-wave UV light) 조사에 의한 미생물의 분자생물학적 사멸기작 ... 143
• 2. 254 nm 연속 UV-c 조사에 의한 수산식품 유래 병원성 미생물의 사멸 기작 ... 160
• 제 10 절 광펄스 조사에 의한 미생물의 사멸 기작 규명 ... 176
• 1. 광펄스에 의한 E. coli 모델 균주의 사멸 기작 ... 176
• 2. 광펄스 조사에 의한 수산식품에 존재하는 병원성 미생물의 사멸기작 ... 189
• 3. 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope, TEM)에 의한 광펄스 처리의 생리학적 사멸 기작 규명 ... 206
• 4. 광펄스 처리에 의한 세포 내 단백질의 세포 외 유출도 확인 ... 211
• 5. 광펄스 처리가 포자형성균주의 세포발달 과정에 미치는 영향 ... 212
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 219
• 제1절 연구개발 목표 및 달성도 ... 219
• 제2절 관련분야의 기술발전에의 기여도 ... 222
• 제 5 장 연구개발 성과 및 성과활용 계획 ... 224
• 제1절 실용화ㆍ산업화 계획 ... 224
• 제2절 교육ㆍ지도ㆍ홍보 등 기술 확산 계획 ... 225
• 제3절 특허ㆍ논문 등 지식 재산권 확보계획 ... 226
• 제4절 추가연구 및 타연구에 활용계획 ... 227
• 제5절 연구기획사업 ... 228
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 229
• 제 7 장 참고문헌 ... 235
• 끝페이지 ... 239