초록 ▼

IV. 연구개발의 결과
1. 친환경 농식품의 안전성 평가 및 위해미생물 검출 시스템 개발
가. 위해인자 검출 평가를 위한 기반 기술 개발
친환경 농식품의 오염도 평가를 위해 친환경 채소, 신선편의용 어린잎 등 77점과, 신선편의 샐러드 58종에 대해 주요 식중독 미생물의 오염도를 평가한 결과 살모넬라, 리스테리아 모노사이토제네스, 병원성 대장균은 검출되지 않았으며, 대장균은 5개 제품에서만 검출되었음. 황색포도상구균은 세척하지 않은 깻잎 한 개 제품에서만 검출되었으나, 대장균군은 어린잎, 깻잎의 50% 이상이

IV. 연구개발의 결과
1. 친환경 농식품의 안전성 평가 및 위해미생물 검출 시스템 개발
가. 위해인자 검출 평가를 위한 기반 기술 개발
친환경 농식품의 오염도 평가를 위해 친환경 채소, 신선편의용 어린잎 등 77점과, 신선편의 샐러드 58종에 대해 주요 식중독 미생물의 오염도를 평가한 결과 살모넬라, 리스테리아 모노사이토제네스, 병원성 대장균은 검출되지 않았으며, 대장균은 5개 제품에서만 검출되었음. 황색포도상구균은 세척하지 않은 깻잎 한 개 제품에서만 검출되었으나, 대장균군은 어린잎, 깻잎의 50% 이상이 3Log MPN/g이상인 것으로 분석되어, 어린잎, 깻잎 등 의 섭취시 충분한 세척으로 초기 오염도를 낮추고, 가능한 저온에서 보관 하며, 가능한 빠른 섭취가 필요하다고 판단되었다. 분리된 대장균 분리주 22개에 대하여 살균소독제(차아염소산 나트륨, acetic acid)대한 감수성을 평가한 경과 대부분의 분리주가 최소억제농도 (MIC)는 표준균주와 같은 값을 가지는 것으로 분석되었다. 하지만 최소치사농도(MLC)는 차아염소산 나트륨보다 초산에 대해서 저항성을 보여주어, 분리주의 90%이상이 표준 균주보다 3배 높은 MLC값을 보였다. 또한 대장균 분리주의 항생제에 대한 감수성을 평가한 결과 대장균 분리주의 23%는 cefalotin에 대한 내성이 있었으며, amocicillin/clavulanic acid, cefoxitin에 대해서는 각각 한 개씩의 대장균 분리주에서 내성이 확인되었다. 특히 어린잎 샐러드에서 분리된 대장균은 4개의 항생제에 내성을 가지고 있는 다재내성균으로 확인되었다. 친환경 농식품 중 베이비채소 샐러드 생산 공정을 대상으로 원료에서부터 최종제품까지 생산 공정별 시료 중 위생지표 및 병원성 인자 6종을 정량 분석(Total viable count (TVC), coliforms, Enterobacteriaceae, E. coli, S. aureus, B. cereus)하고 병원성인자 4종을 정성 분석하였다 (S. aureus,
Salmonella spp., V. parahaemolyticus, L. monocytogenes). 분석한 식중균 중 B. cereus는 공정단계별 시료에서 정량 분석되었으나 그 외 식중독균은 식품 및 환경 시료에서 모두 음성이었다. 전체공정 중 탈수 공정에서 식품시료 중 상대오염도가 증가하였고 동일 공정 표면에서도 위생지표균이 분석되어 교차오염 발생 가능성을 보여주었다. 최종 제품 중 위생지표균의 오염도를 낮추기 위해서는 본 공정에 대해서 추가로 미생물 제어기술을 적용할 필요가 있음을 시사하였다. 제품의 주요 오염원을 살펴보기 위하여 제품 및 공정에서 분리된 B. cereus에 대해서 rep-PCR을 이용한 molecular typing을 실시하였다. 신선편의 제조 공정 (A사)의 공정과 최종 제품에서 분리한 B. cereus 13주와 (B사)의 최종제품에서 분리한 B. cereus 9주를 분석한 결과 상동성이 95% 이상인 균주의 비율이 “A사 공정+A사 제품”의 균주를 비교한dendrogram에서 “A사 공정+B사 제품”의 조합보다 2배 가량 높아 제조사가 같은 경우 제품과 공정에서 분리된 균주의 상동성이 높음을 나타내고 있었다. 이는 동일 제조사의 제품은 원료로부터 동일 clone이 유래되었을 가능성과 공정 중 교차오염의 가능성을 모두 보여주고 있다. 이와 같은 결과를 바탕으로 친환경 농식품 중 위해미생물 검출 및 평가를 위한 주요 적용 공정을 도출할 수 있을 것으로 사료되었다.
나. 재조합 항체 및 활용기술 개발
위해미생물 검출에 사용하기 위한 재조합 항체를 생산하기 위해, 다양한 발현 벡터 컨스트럭트를 디자인하고 유전자 클로닝하였다. 항 Lm 재조합 항체 생산을 위한 최적 발현 시스템을 선정하기 위하여, 대장균 및 효모 발현 시스템을 이용하여 항 Lm 재조합 항체 발현 양상을 조사하고 발현 특성을 비교한 결과, 대장균 발현시스템이 더 적합함을 확인하였다. 발현 확인된 클론을 이용하여 scale-up 생산 결과, 대장균 시스템에서 리터당 수 mg의 재조합 항체를 생산하였으며, 분리 및 정제된 항 Lm 재조합 항체에 대한 항원 친화성 및 특이성을 측정하고 활성을 확인하였다. 재조합 항체를 이용한 위해 미생물 검출용 프로토타입 키트 제작을 위해, 다양한 위해미생물에 대해 면역분석법 포맷에 따른 검출 특성(항원 결합 친화력)을 조사하였고 8종의 식중독균 및 일반 세균 검출에 적용 가능성을 확인하였다. Indirect ELISA 및 colorimetric sandwich ELISA 결과, 다양한 식중독균 및 일반 세균에 대한 항체의 결합 친화력이 높음을 확인하였으나 항체의 plate 표면 코팅시 건조할 경우 그 감도가 감소하는 경향을 나타냈다. 본 연구에서 개발한 재조합 항체는 동물에서 유래한 다클론 및 단클론 항체에 비해 경제성이 좋으나 구조적인 안정성이 낮은 특징을 지녀 plate 형태의 kit보다는 식중독균 회수 또는 분석을 위한 시료 전처리 과정에 이용함으로써 위해미생물 검출 분야에서 미생물학적 식품 안전성에 기여할 것으로 사료된다.
다. 위해미생물 검출 시스템 개발
농식품의 안전 확보를 위하여 식품내 식중독균 검사는 과학적으로 주요한 해결 문제 중 하나이다. 식중독균을 검출하기 위하여 일반적으로 사
용하는 배양을 통한 평판배지방법은 숙련자에 의한 전문성과 12시간 이상 의 긴 검출시간 및 비용상의 문제를 안고 있었고 이를 해결하기 위한 많은 시도가 있었다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 미세유로 칩을 이용한 12종 식중독균 동시검출로 현장 검출을 위한 시스템의 단순화를 위해 비색센싱 방법이 적용되었다. PCR법으로 선별된 위해미생물 특이적인 16종 유전자 (2속 10종 4혈청형)를 검출하기 위하여 COC칩 집적용 프로브 (30mer, 10T+10C 삽입)와 3개 그룹으로 구분한 시료 전처리를 위한 multiplex PCR 용 유전자 특이적인 프라이머 (streptavidin 바인딩을 위한 biontin 삽입)가 설계되었다. 각 프라이머는 3개 그룹의 유전자들의 동시검출을 위해 annealing 온도 58-6
2℃에 맞춰서 설계되었으며, 집적용 프로브에 유전자의 결합 온도를 고려하여 각 그룹내에 유전자의 크기는 120-450 bp를 생산하도록 제작되었다. 3개 그룹의 유전자들의 전처리를 위한 최적조건을 얻기 위하여 그룹별로 multiplex PCR을 수행하였고 분석조건은 95℃ 1분 denature 후, 95℃ 30초, 62℃ 30초, 72℃ 30초 30 cycle로 결정되었다. 1 group은 E. coli O157 (fliC) Salmonella spp (hilA) S. enterica Enteritidis (iap; Sen92) S. enterica Typhimurium (iap; sen95), Yersinia enterocolitica (16s rRNA) 의 5개의 유전자, 2 group은 Listeria spp. (Listeria specific gene), Listeriamonocytogenes (iap), Listeria inocua (ino), Cronobacter sakazaki (glu)의 4개의 유전자, 3 group은 B. cereus (gyrB), B. thuringiensis (gyrB), S. aureus (nuc)의 3개의 유전자로 각 위해미생물을 검출한다. 이들이 식품에서 실시간 검출될 수 있는 검출플랫폼별 비교연구 수행을 위하여 식품공전법, PCR법과 바이오칩에 의한 검출을 수행하였다. 본 과제에서 개발된 바이오칩에 의한 검출방법은 아종까지 검출할 수 있어 식품에서 검출특이성이 있으며, 식품 matrix에 영향을 받지 않으며 재현성이 있는 것으로 확인되었다. 바이오센서 칩은 광학용 유리칩을 이용하였지만 스팟 어레이어의 위치에 재현성이 없어 미세유로에 0.3과 0.4 mm well을 가지는 COC 플라스틱 칩으로 변경하였으며 자외선을 이용한 c-DNA 고정방법을 확립하였다. 이는 COC 플라스틱의 화학적 표면개질 방법보다 간단하여 제조비용 및 시간을 줄일 수 있다. 식품시료로부터 시료처리된 다양한 미생물의 유전자를 PCR을 통해 biotin이 붙은 t-DNA를 제작하여 c-DNA가 고정된 COC 칩상에 주입하였다. 선택적으로 흡착된 t-DNA의 말단에 붙은 biotin을 이용하여 Au 나노입자를 흡착하고 감도를 증가시키기 위해 은이온 용액을 이용한 은나노 입자를 형성하였다. CCD 카메라를 이용한 반사형 비색센서 시스템과 운영프로그램을 프로토타입 수준까지 개발하였으며 제작한 바이오센서 칩을 측정한 결과, E.coliO157:H7은 1×10² cells/mL 수준까지 검출가
능하며 선택한 12종 미생물 동시 검출도 가능함을 확인하였다.
2. 친환경 농식품의 고품질 선도유지 및 위해 미생물 제어 기술개발
가. 유통현장 대응 고품위 처리기술 개발
고추의 소비 형태는 풋고추와 홍고추를 건고추로 생산하여 유통하는것으로 크게 나눌 수 있는데, 풋고추는 전체 고추 생산량의 약 10% 미만
이고, 김치, 고추장, 조미료 등에 쓰이는 홍고추는 건고추로 제조하고 있다. 본 1차년도 연구에서는 시설재배 풋고추의 문제점과 대량으로 수확되어 건조되어 소비되고 있는 홍고추의 유통 현장에서의 문제점을 조사하였다. 그 결과 풋고추의 경우는 유통 단계를 추적 검토한 결과 수확 직 후부터 저장고, 포장실, 수송 차 등 약 12-15℃의 온도를 유지하고 있으며, 특히 1-2일 안에 바로 판매처로 수송 판매되고 있었다. 이때 유통단계별 이동 중의 고추의 품온은 큰 변화가 없었으며 감모율은 초기 대비 3% 이하였다. 전반적으로 시설재배 풋고추의 경우 유통 과정보다는 저장 중 후 7일 이후부터 갈변 등의 품질 저하가 일어났는데, 유통 현장에서 실제로 7일 이상 저장하면서 판매하지 않으므로 유통 중이 문제점을 없다고 사료 되었다. 그러나 홍고추의 경우는 익지 않은 홍고추 일정 기간에 대량으로 수확 후 즉시 건조해야 한다. 현재 농가에서는 비오는 시기를 피하여 수확한 후 농가형 건조기에 건고추를 제조하고 있어 큰 문제가 되고 있지 않으나, 고추종합처리장에서는 날씨와 상관없이 생고추를 대량으로 구매를 해서 건조를 해야 한다. 비가 올 때 수확된 홍고추는 건조 후에 품질이 좋지 않아 문제가 되고 있다. 고추 종합처리장에서 우기철에 발생되는 문제점을 개선하기 위하여 경상도(영양군)와 전라도(임실군) 고추 시험장에서 현장 적용시험을 수행하였다. 그 결과 홍고추의 경우 생고추 원료를 상온에서 3-5일간 후숙을 거치면 원료의 품질(색상)을 향상되는 것을 확인하였다. 그러나 비오는 날에도 고추 종합처리장에서 이용할 수 있는 추가 연구가 요구되었다.
비오는 날에 수확된 홍고추는 호흡에 의해 쉽게 무르고 부패되고, 냉장창고에 입고하여도 쉽게 품온이 떨어지지 않는다. 젖은 홍고추의 경우 건
고추로 제조하여도 상품성이 저하되고, 건고추의 색상도 일반적으로 낮아서 고추 종합처리장에서는 비가 오거나 홍고추 물량이 많아 저온 창고로 입고하기 어려울 경우 수매를 중지하고 있다. 동일한 고추 재배 시험장에 서 수확시기의 기후가 전반적으로 홍고추의 평균 크기, 과피의 강도, 과피함량과 ASTA값에 영향을 주는 것으로 확인하였다. 본 연구에서는 현장적용 시험을 통하여 건조 공정 전 약 3-7일간 품질을 유지 시킬 수 있는홍고추 후숙용 상시 작업 모델을 도출하였다. 홍고추 단기 저장용 현장형모델은 기존 홍고추 수매 방법을 기초로 하여 홍고추 저장 박스, 야외 저장시 개폐식 외부 포장막 및 공기 배출용 송풍기로 구성하였다. 홍고추 저장 팔래트와 저장 박스는 고추 수매현장에 맞추었다. 적재된 홍고추 사이의 내부 공기를 배출할 수 있는 송풍기를 설치로 비가 올 때는 적재된 박스내의 공기 배출과 함께 습기도 외부 제거되도록 고안하였다. 개폐식 외부 포장막은 비가 오지 않을 때 포장막을 거두어 햇볕에 의한 후숙과 건조를 유도할 수 있도록 설계 및 제작을 하였다. 단기 저장용 홍고추 저장 모델을 이용한 결과 홍고추 부패율이 상온 저장 대비 부패율은 50% 이상 감소하였고, 미생물 증식 억제 효과 및 후숙에 의한 ASTA 값 증가 효과를 확인할 수 있었다
현장에서 활용할 수 있는 scale up된 500kg 저장용 홍고추 단기 저장용 모델을 제작한 후 이를 이용하여 고추종합처리장(임실군)에서 고추 수확철에 현장 실험을 하였다. 그 결과 송풍기 부착 홍고추 단기 저장시 시료의 부패율이 꼭지를 제거한 홍고추 시료가 4.77%로 부패율이 가장 낮았고, 고추 꼭지가 있는 시료는 평균 9.08%, 대조구인 시료는 꼭지 부착 시료는 15.64%. 꼭지 제거 시료는 11.34%였다. 전반적으로 송풍기 부착 단기 저장고에 꼭지가 제거된 홍고추를 저장할 경우 대조구에 비하여 부패율이 50% 이상 감소하였다. 대규모 고추종합처리장에서 냉장 창고 재건축을 하지 않고 단기 저장고를 이용하여 홍고추의 품질 저하 없이 3-7일 정도 저장 할 수 있었다. 본 연구는 500kg 규모의 현장 실험으로 하루에약 40톤을 처리하는 고추 종합처리장에서 활용할 경우 적어도 10톤 정도 규모의 단기 저장고 현장 실험이 필요하다고 사료된다. 그러나 농가에서 사용할 경우는 소규모 단기 저장고(120kg) 및 중형의 단기 저장고(300-500kg)을 사용해서 홍고추의 품질을 저하시키지 않고 판매할 수 있고, 단기 저장고에서 저장할 경우 고추의 붉은색의 지표인 ASTA 값 증가와 건조 효율도 높일 수 있다.
나. 플라즈마 기술에 의한 세척공정 적용성 및 효율증대연구
최근의 신선식품에 대한 인기로 인하여 과채류에서의 위해미생물을 효과적으로 제거하는 기술의 중요성이 날로 커지고 있다. 본 연구에서는
수중에서 플라즈마를 발생하여 과채류 표면에 붙어있는 위해 미생물을 효과적으로 제거하고, 이와 관련한 매커니즘을 이해하고자 하였다. 석영관 액체 플라즈마 장치를 제작 하였는데, 이는 석영관을 물속에 잠기게 하고, 가스를 통과시키면서 플라즈마 방전이 일어나게 하는 방식이다. 우선 자연적으로 존재하는 오염미생물에 대한 저감효과를 연구한 결과, 5분의 긴 처리시간 후에는 깻잎과 고추에서 1 log CFU/g 정도의 저감효과가 관찰되었다. 하지만, 플라즈마 처리시간을 1분으로 줄였을 경우, 0.5 log CFU 미만으로 저감효과는 미미하였다. 따라서, 석영관 주위에 코일을 감고, 전극사이의 거리를 줄임으로써 방전효과를 향상시킨 코일 플라즈마 기기를 제작하여 미생물 저감효과를 연구하였다. 플라즈마 1분 처리하였을 때 곰팡이, 효모에 대한 저감효과가 0.6-1.2 log CFU/leaf 로 저감효과가 향상되는 것을 관찰하였다. 액체 플라즈마 장치를 이용하여 E. coli O157:H7 을 접종한 깻잎과 체리 토마토를 처리한 결과는 깻잎의 경우 1분 처리에 1~2 log CFU/leaf, 체리 토마토의 경우 30초 처리에 2 log CFU 이상의 저감효과를 가져왔으나, 체리 토마토의 경우는 단순 침지에 의한 washing 효과가 상대적으로 큰 것으로 나타났다. 깻잎에 Salmonella Typhimurium 을 접종하여 저감효과를 비교한 결과, 액체 플라즈마와 코일 플라즈마 기기 모두 2 log CFU 정도의 저감효과를 보였으며 둘 사이의 큰 차이는 발견되지 않았다. S. Typhimurium 을 사용하여 이 플라즈마 처리와 다른 기존의 방법과의
저감 효과를 비교하여 보았다. 초기 균수 7 log CFU/ml 에서 플라즈마의 경우 90초 처리에 detection limit (2 log CFU/ml) 이하로 떨어진 반면, 오존수 (1.2 mg/L) 와 차아염소산나트륨 (10 mg/L) 의 경우 30초 처리에 같은 효과를 얻을 수가 있었다. S. Typhimurium 을 전자현미경으로 관찰한 결과 오존수와 차아염소산나트륨 처리를 한 cell 은 손상이 되지 않은 반면, 플라즈마 처리를 한 cell 은 세포막의 손상이 발견되었다. S.Typhimurium 을 접종한 깻잎을 코일 플라즈마와 UV, sonication 을 병합처리하고 관찰한 결과 cell 의 파괴가 많이 일어났음을 관찰할 수 있었다. 플라즈마에 노출한 S. Typhimurium cell 에서의 DNA 유출이 일어나며, 유출된 DNA 가 플라즈마에 의해 분해되는 것으로 관찰되었다. 플라즈마 처리에 의해 13개 정도 단백질의 발현량이 2배 이상 증가되는 것이 2-D gel 연구를 통해 관찰되었고, 이들 중에는 산화적 스트레스에 대한 defense 와 관련된 AhpC 와 세균의 virulence 와 관련된 CheY 등도 관찰되었다. 플라즈마 처리를 한 깻잎을 10℃에서 저장하였을 때, 1 log 이상의 저감효과는 4일까지의 저장기간 동안 유지되었다. Optical emission spectroscopy 분석을 통해서 UV, reactive nitrogen species, hydroxyl radical 등의 물질이 많이 생성됨을 알 수 있었다. 플라즈마에 의해 생성되는 오존 가스 농도는 200 ppm 을 초과하였고, 물에 용해되는 오존 농도는 5분 처리에 1.2 mg/L에 도달하였다. 하지만, 과산화수소의 생성량은 0.1 mg/L 미만으로 미미하였다. 플라즈마 처리수의 이온을 분석한 결과, 양이온의 변화는 관찰되지 않았지만, 음이온인 질산염 (Nitrate, NO₃-) 의 농도가 증가하는 것이 관찰 되어서 nitrogen oxide 가 생성됨을 알 수 있었다.
다. 선도유지와 물리적․생물학적 위해제어를 위한 마이크로버블 처리기술 개발
본 연구에서 개발한 통합세척시스템은 불림, 살균 세척의 3단 수조를 구성한 다음 피세척 농산물을 basket에 함입하고 로봇 암(robot-arm)에 의해 다음 세척공정으로 이동하는 시스템으로써, 깻잎 등의 엽채류 세척시 취급방법이 편리하며 세척 후 엽채류의 수거 정리에 소요되는 노동력을 완전 해소하는 효과가 있다. 또한 피세척 농산물을 컨베어로 이동하지 않고 basket에 함입한 상태에서 순차 이동하면서 세척이 완료됨으로써, 기존 컨베어 이동상 세척기의 경우 세척 후 컨베어 하단 부 이물 제거와 청소 등 유지관리에 난이한 문제를 해결하는 장점이 있다. 불림공정은 일반 상온수를 수압에 의한 와류세척방식을 채택하였으며, 상추, 대파(뿌리부분), 방울토마토(꽃받침)를 대상으로 실험한 결과 2분간 처리시 이물의 제거가거의 완료되는 수준에 이를 수 있었다. 살균공정에는 수조 내에 전기방전 전극을 설치하고 cleaned dried air를 주입하여 방전된 기체가 물속으로 확산되도록 하였으며, 살균수로는 약 40℃의 마이크로버블수가 유입되도록 하였다. 마이크로버블의 입자크기는 3,200리터의 수조에서 10㎛이하의 크기가 약 47%로서 대부분을 차지하고 있으며, 20㎛이하입자가 약 68%, 30㎛이하의 입자들은 약 83%를 차지하고 있고 50㎛이상의 입자들은 약 4%수준을 차지하고 있는, 기존 마이크로버블수보다 입자가 더 미세한 수준이다. 마이크로버블이 파괴되지 않고 유지되는 시간은 최대 184±6.4초이었으며, 이때 물의 색은 Hunter L* 57.98±5.89, a* -0.34±0.04, b* -0.98±0.05의 값으로 불투명한 우유빛깔의 색을 띄게 된다. 이를 위한 발생기의 가동조건은 0.5~0.6Mpa의 펌프압력, 분당 2.7~3L의 공기주입량, 유속 120L/min이 요구되었다. 마이크로버블에 의한 살균효과는 상추와 깻잎을 대상으로 일반 와류식 세척방식과 대비한 결과 세균수와 곰팡이를 각각 1log·CFU/mL정도의 감균효과가 인식되었으며, 이때의 조건은 0.5Mpa에서 3~5L/min의 공기 주입량이 요구되었다.
3. 생분해성 및 항균성을 강화한 농산물 선도유지용 Green composite film 개발
가. Bio-based plastic film 제조를 위한 미곡부산물 바이오매스 전처리연구
미곡부산물 바이오매스의 필름 성형을 위해 회화처리와 화학처리를 통한 탈색 연구를 실시하였다. 회화처리의 경우 700℃이하의 단일온도에서는 왕겨의 충분한 회화가 이루어지지 않는 것으로 나타났으며 600∼800℃의 점진적 온도 상승조건이 적정 회화처리 조건으로 나타났다. 화학적 전처리는 왕겨 셀룰로오스의 강한 결합으로 인하여 다양한 용매의 침지처리에 의한 효과가 나타나지 않았다. 고온․고압 조건(121℃, 1.15MPa)에서 NaOH 처리하여 왕겨 셀룰로오스 결합을 파괴한 후 H₂O₂ 탈색 복합처리가 가장 효과적인 것으로 나타났다. 필름 성형성을 위하여 전처리 왕겨의 입자 미세화를 실시하였으며, 화학탈색 처리후 에탄올 침지하고 감압여과후 상온건조한 것의 입도가 가장 적게 나타났다.
나. 항균기능성 부여를 위한 무기물 선정 및 혼입기술 연구
항균기능성 무기물 Ag-MMT(silver-montmorillonite) nanoclay를 대상으로 항균성 및 필름 성형성을 검토하였다. Ag-MMT nanoclays 입자의 표면색은 초기 MMT 현탁액의 종류와 AgNO₃ 첨가량에 따라 남색 또는 갈색으로 다르게 나타났으며 Ag-MMT nanoclays 입자의 항균효과는 시험대상 병원성 균주의 종류와 제조방법, 은 이온(AgNO₃) 첨가량에 따라 달라졌다. 은 치환-천연 MMT의 항균활성은 E. coli O157:H7에 더 민감하게 작용하였으며 은 치환-유기화 MMT의 항균활성은 L. monocytogenes에 더 민감하게 작용하였다. 적절한 알칼리제 처리로 Ag-MMT nanoclays 입자의 변색 억제 가능하며, 이로 인한 항균활성 저하 없는 것으로 나타났으며 Ag-MMT
nanoclays 함유 agar 또는 PE 필름 제조시 고농도 은 이온 처리구에서 다른 양상의 색 변화 발생하였으며, Ag-MMT nanoclays 입자 자체에 비해 성형된 필름의 항균활성은 감소하나 식품 포장재로서의 항균기능성은 충분히 유지 가능하였다. Organo-MMT (Cloisite 30B) 함유 PE 복합필름의 항균효과는 Gram 양성인 L. monocytogenes에 대해서만 민감하게 작용하였으며, Organo-MMT (Cloisite 30B) 함유 PE 복합필름의 표면 광택도와 기계적 강도가 유의적으로 낮으나, 투명도와 투과도는 일반 PE 필름에 비해 현저한 차이 없었다.
Ag-MMT+ organo-MMT 함유 PE 복합필름의 항균효과는 organo-MMT 단독처리 필름과 비교하여 기대했던 Ag-MMT의 부가 효과를 얻을 수 없었으며, Ag-MMT+ organo-MMT 함유 PE 복합필름의 물리적 특성은 첨가된nanoclays 농도에 의존적으로 나타났다. Ag-MMT+ organo-MMT 분말과 열가소성 전분(TPS)를 1:1 또는 1:2로 혼합하여 nanoclays를 첨가한 PE 복합필름의 항균효과는 organo-MMT 단독 또는 Ag-MMT+ organo-MMT 혼합첨가 필름에 비해 현저하게 더 높게 나타나며, TPS 비율이 1:1인 경우 첨가된 nanoclays 농도 의존성이 더 분명하게 나타났다. Nanoclays와 TPS를 혼합 첨가한 PE 복합필름의 물리적 특성은 첨가된 nanoclays와 TPS 농도에 따라 현저하게 영향 받았다.
다. 왕겨를 이용한 bio-based plastic film 제조 및 물성특성 개선 연구
전처리 왕겨를 이용하여 3차에 걸쳐 시제품을 성형하고 물성 개선연구를 실시하였다. 왕겨 회화재를 이용한 필름성형은 왕겨재 함량에 따른
색도 변화를 제외하고 필름성형성에는 문제가 나타나지 않았으나, 화학처리구는 M/B와 필름성형시 전처리 왕겨의 입자크기로 인하여 충분한 분산 및 연신이 이루어지지 않았다. 또한 전처리 공정의 복잡성으로 인하여 화학처리를 통한 필름성형은 더 이상 진행하지 않았으며, 모든 필름성형은 회화처리를 통한 왕겨재를 이용하여 실시하였다. 필름 성형성 향상을 위한 입도 미세화 공정과 생분해성 및 항균무기물과의 혼입 향상을 위한 TPS 첨가를 추가하여 필름을 성형하고 물성의 확인 개선을 실시하였다.
라. 왕겨를 이용한 항균기능성 bio-based plastic film 개발 및 실증시험
2회에 걸쳐 9종의 필름을 제조하고 물성결과를 바탕으로 각 성분의 혼합비를 조정하여 항균기능성 bio-based plastic film을 제조하였다. 항균 무기물 organo-MMT 함량이 0.63% 이상에서 Listeria monocytogenes 억제 능의 유의적 차이가 나타나지 않아 무기물 함량을 0.63%로 고정하여 필름을 제조하였다. 물성특성의 경우, 필름 광택도와 투명도는 전처리 왕겨 및 첨가물의 농도에 따라 낮아지는 경향을 나타내었으며, 산소투과도 및 수분 투과도는 대조구인 PE와 유사하게 나타났다. 기계적 강도는 대조구인 PE 보다 높은 기계적 강도를 나타내는 필름은 없었으나 LLDPE의 함량과 무관한 결과값을 나타내 각 성분조합에 따른 최적의 배합비가 존재하는 것으로 나타났다. 형태학적 분석에서는 첨가된 MMT 입자와 TPS bid가 관찰 되어 이러한 것이 필름의 강도 및 생분해도에 영향을 미치는 것으로 판단된다. 생분해도의 경우, TPS의 함량에 비례하여 생분해도가 증가하지 않았으며 이는 표면에 돌출된 전분입자의 노출정도와 성분내 MMT, SiO₂와의 상호작용에 따른 차이가 발생한 것으로 판단된다. 농산물 4종에 대하여 총7종의 포장구간 품질비교 실험을 실시하였으며 상추, 바나나, 양상추의 경우 포장구간에 유의적인 품질차이가 나타나지 않았으나 토마토는 개발 포장구 1종의 미생물 및 관능적인 품질이 우수한 것으로 나타났다.

Abstract ▼

IV. Results and Recommendation
1. Microbial risk assessment and development of pathogen detection system in eco-friendly agricultural fresh produce
A. Microbial risk assssement of eco-friendly agricultural fresh produce
To assess the microbiological quality and potential health risk of o

IV. Results and Recommendation
1. Microbial risk assessment and development of pathogen detection system in eco-friendly agricultural fresh produce
A. Microbial risk assssement of eco-friendly agricultural fresh produce
To assess the microbiological quality and potential health risk of organic vegetables and produce, a total of 77 samples was analyzed for S. aureus, Salmonella spp., L. monocytogenes, pathogenic E. coli, generic E. coli and coliform. Salmonella spp., L. monocytogenes, pathogenic E. coli were not detected in all samples. E. coli was contaminated in five samples and S. aureus was detected in one sample. Especially more than 50% of baby spinach and sesame leaves were contaminated with
coliforms at >3.0 logCFU/g. It is necessary that organic products were throughly cleaned before eating them and stored to a low temperature. Among 22i E. coli isolates, two isolates showed higher MIC value than by standard strain (E. coli ATCC 10536) and more than 50% of E. coli isolates showed higher MLC value when compared to MLC value of standard strain against sodium hypochlorite. Only one strain of E. coli showed lower MIC value against acetic acid and more than 90% of E.
coli isolates had three fold higher MIC value than this by standard strains against acetic acid. The proportions of E. coli solates resistant to various antibiotics were, cefaloin(23%), amocicillin/clavulanic acid(4.5%) and cefoxitin(4.5%). Only one E. coli isolates showed multi-drug resistant characteristic against antibiotics.
Recent studies have identified leafy green vegetables as the commodity group of highest concern from a microbiological safety perspectives. Analysis of microbial contamination for the whole process could provide information to identify the possible route of microbial contamination and important steps for intervention during processing. In the present study, the microbiological quality was assessed in fresh-cut vegetables, machinery, and environmental samples from various steps of packaged fresh-cut salad. The collected samples were analyzed for total viable cell counts, coliforms, Escherichia coli, almonella spp., Listeria monocytogenes, Vibrio parahaemolyticus, Bacillus cereus, Staphylococcus aureus and E. coli O15:H7. Except for Bacillus cereus, all the tested foodborne pathogens were not detected in all the collected samples. Relative contamination level of TVC and coliform in baby leaf vegetables were higher in dehydration step than washing steps, suggesting that possible recontamination during the processing steps. Contamination of B. cereus in raw material may contribute the contamination of the products. Discrimination between B. cereus isolates based on molecular typing method was used to trace the sources and route of microbial contamination during processing. Molecular sub-typing at the strain level using rep-PCR method was performed for the B. cereus isolates from the processing and commercial products to identify possible contamination sources of B. cereus during packaged fresh-cut salad manufacturing. The prevalence of B. cereus and molecular typing result suggest possible routes of contamination, such as the transfer of clone contaminated in raw materials as well as cross-contamination of clone contaminated in processing environments to the fresh-cut vegetable salad products.
B. Development of technologies for antibody production using recombinant antibody expression system and its application
In order to developing technologies for antibody production to detect food-bone pathogens, recombinant single-chain antibody production system and its application have been investigated. Various vector constructs for antibody gene cloning and expression were designed, and optimal recombinant antibody expression system by comparing expression level between E.coli and yeast expression system were selected. Scale-up production of recombinant single-chain antibody in E.coli system yielded several mg/L of soluble single-chain antibody. High affinity of purified recombinant antibody on food-borne pathogens was identified by indirect ELISA. From the sandwich ELISA to develop prototype kit for detection of food-borne pathogens using recombinant antibody, high affinity of single-chain antibody on food-borne pathogens were identified. However, antigen binding activity of recombinant antibody in aqueous state showed higher than that in dehydrated state on the well plate. Recombinant antibody production system established in this study can be useful for harvest and detection of food-borne pathogens, thereby contributing to secure microbiological food safety.
C. Development of foodborne pathogens detection system
The detection of foodborne microbial pathogens responsible for the majority of foodborne illnesses and deaths is an essential part of public health and safety plan. For effective detection of foodborne pathogens, new alternative approaches that overcome drawbacks of traditional culture methods are demanded to develop simple, sensitive, time-saving, and cost-effective methods.
First, the 16-gene (2 genus, 10 species and 4 serotype) to detect foodborne pathogens was developed based on genes that code for specific target gene and were divided into three groups for sample preparation. We have designed capture probe (30mer, including 10 copy T and 10 copy C) on COC chip and target gene specific-primers (insert biotin to bind streptavidin) for sample preparation by multiplex PCR based on 16 genes. Each primer was constructed according annealing temperature of 58-62℃ for the simultaneous detection of three groups of genes. The size of genes within each group were made ever being
120-450bp in consideration of the temperature at which the gene is bound to the capture probe. The optimal conditions for the simultaneous detection of three groups of genes by multiplex PCR were established. The multiplex PCR amplification program included a 1 min denaturation at 95℃, followed by 30 cycles of 95℃for 30 set, 62℃for 30 sec and 7 2℃for 30 sec. Group 1 was composed of E. coli O157 (fliC) Salmonellaspp (hilA) S. enterica Enteritidis (iap; Sen92) S. enterica Typhimurium
(iap; sen95), Yersinia enterocolitica (16s rRNA), Group 2 consisted of Listeria spp. (Listeria specific gene), Listeria monocytogenes (iap), Listeria inocua (ino), Cronobacter sakazaki (glu) and Group 3 comprised B. cereus (gyrB), B. thuringiensis (gyrB), S. aureus (nuc). The comparative study for real-time detection of foodborne pathogens in food was carried out by the Food Code, conventional PCR and biochip. The biochip developed in this study could detect specific to the subspecies, was not affected by the food matrix and exhibited a continuous reproducibility.
Biosensor chip is used the optical slide glasses, however we have to change the other matter, COC plastic, due to low reproducibility of spot position. We have devised a new sensing system that simultaneously detects 12 foodborne pathogens based on the optical signals generated in designated wells for each pathogen on microfluidics chip. By using a microarrayer, each capture probe specific for the genomic regions of 12 pathogens was spotted on the designated wells (400 μm in diameter per well) of micropatterned-COC(cyclic olefin copolymer) chip. Then, the capture probes were simply and directly immobilized on the chip surface through UV irradiation for 20 min. The biotin-labeled target DNAs for the pathogens were prepared by multiplex PCR using biotin-labeled primers. Then, the target DNAs flowed on the chip and were incubated
for 20 min at 60℃ to be hybridized with the capture probes. Streptavidin and gold nanoparticles labeled with biotin then sequentially flowed and were respectively incubated for 45 min at room temperature. And then silver enhancement for 20 min at room temperature only in the presence of gold nanoparticles leads to significant reduction of light transmission into the chip and high contrast signal visible under optical scanner. We fabricated the reflected colorimetric detection systerm using CCD camera for multi and rapid detection. Using the fabricated biosensor chip, we evaluated the performance of the prototype system about specific binding and sensitivity between the chip and t-DNA. By employing the method, each pathogen was correctly identified through the optical signals at the correct positions of the wells without any interference caused by non-specific binding or noise, demonstrating its high selectivity. Furthermore, pathogen concentrations were conveniently determined using optical intensities induced by the silver enhancement proportional to the amount of target pathogens. The results demonstrated that the new sensing system shows high sensitivity with limit of detection determined to be 1×102 cells/mL and high convenience through the automated analysis program. By eliminating the requirement of labor-intensive and time-consuming procedures, the new sensing system has great potential to be widely utilized in biosensing
tools for the detection of foodborne pathogens.
2. Integrated System for freshness and microbial control of eco-friendly agricultural fresh produce
A. Development of High quality process technology suitable for distribution field of agricultural products
Consumption type of chili pepper can be divided into green pepper and red pepper in South Korea. Green pepper is less than about 10% of the total chili pepper production, red pepper is made mainly dry form and used main ingredient in the Kimchi, red pepper paste and seasoning. In this study, it was examined various problems of green pepper cultivated in green house and dried red pepper which distributed large quantities in the market. As tracking results in the distribution stage of green pepper, it was kept 12~15℃ in the harvest storage, packing room, transportation and was sold directly distributor and consumer within 1-2 days. There were no significant quality changes in the distribution stage of green pepper and moisture reduction of green pepper was less than 3% during the distribution periods from farm to market. Generally, problems of green pepper distribution were storage degradation more than distribution process. There are no problems because green peppers do not actually store more than 7 days in the distribution field. At present, there is not a big problem in the drying process of farmhouse because the farmers avoid the rainy period in the red pepper harvesting. Red pepper should be dried immediately after mass harvesting of the less mature red pepper. But, red pepper process complex are problems that must be bulk purchase various raw red pepper (wet red pepper etc.) regardless of the rainy periods. The wet raw red pepper is reduced the quality after drying more than normal raw red pepper. In order to improve the quality of red pepper in the rainy season, it was performed application testing in red pepper field of Gyeonsang province (Yeongyang) and Jolla province (Imsil). As an experiment result, if raw red pepper left for 3-5 days at room temperature, it was confirmed that red color is increasing except rainy periods. And it was required further research technologies that can be used in a rainy day for red pepper process complex.
Red pepper, harvested on a rainy day, is corruption easily by self-breathing, even if red pepper kept in cold storage. In the case of wet red pepper, there is reduced its quality(red color) after drying. In this study, through field application testing, we derive the red pepper ripening working model before the drying step of keeping the red pepper quality about 3-7days. Red pepper field model for short-term storage is based on purchase method of red pepper process complex. It was composed of the outer packaging film, air blower, red pepper storage box, etc. Standard palette for red pepper storage and box size for red
pepper storage was adjusted to red pepper purchasing site. Blower was installed to discharge the inside air between the stacked red pepper. Also, if it rains, the air outlet in the loaded boxes was designed to be outside to remove moisture of red pepper surface. Retractable outer packaging film can cover in the rainy days; it was designed and manufactured to induce ripening and drying effects in the raw red pepper by the sun. Examination results of red pepper by short-term storage model; it was decreased 50% more than room temperature in the decay ratio of red pepper. We confirmed the increasing effect of red
color (ASTA color) and inhibition effect of microbial growth of red pepper.
In this study, it was made a 500 kg red pepper storage model to be used for short-term storage on site and was performed a field experiment in red pepper process complex(Jolla province, Imsil) for red pepper harvest season. Generally, if it was stored red pepper removed tap in the short-term storage model, it showed 50% decreasing decay ratio more than normal room temperature storage. In the large red pepper process complex, it could save about 3-7days without decreasing the quality of the red pepper using shot-term reservoir model. It was determined to need further field study about 10 tons of short-term reservoir scale up because large red pepper process complex process drying about 40 tons per day. However, small short-term reservoir (120kg model, 300-500 kg model) can be used in the red pepper at farm without decreasing red pepper quality. Also, small short-term reservoir can be useful increasing of ASTA value of red pepper and improving drying efficiency using the short-term reservoir regardless weather
B. Development of sterilization technology for harmful microbes of fresh agricultural products by plasma treatment
As fresh food products have become popular, it becomes more important to effectively remove pathogenic microorganisms from fruit and vegetables. In this study, underwater plasma was generated to remove pathogenic microorganisms effectively from the surface of fruits and vegetables. And we tried to understand the related mechanisms. We developed a quartz tube liquid-plasma in which the plasma was generated as air gas passed through the quartz tube submerged in water. First, the inactivation of naturally contaminating microorganism was studied. About 1 log CFU reductions occurred in perilla leaves and
peppers after 5 min treatment. However, the inactivation was limited to < 0.5 log CFU when treatment time was reduced to 1 min. Thus, copper wire was coiled around the quartz tube and the distance between the two electrodes was reduced to increase the effectiveness of discharge. The coil plasma was studied for microbial inactivation. After 1 min treatment, the inactivation of yeasts and molds was 0.6-1.2 log CFU/leaf, which was an improvement compared to the liquid-plasma. When the perilla leaves and cherry tomatoes were inoculated with E. coli O157:H7, about 1 to 2 log CFU/leaf reduction occurred after 1 min and more than 2 log CFU reduction occurred after 30 sec, respectively, in the liquid-plasma. However, simple washing effect was greater in the cherry tomatoes compared to the perilla leaves. When the perilla leaves were inoculated with Salmonella Typhimurium, about 2 log CFU reduction occurred in both the liquid-plasma and the coil plasma with no
significant difference between them. The plasma treatment was compared to other inactivation methods. While the viable counts of S. Typhimurium decreased below the detection limit, 2 log CFU/ml after 90 sec plasma treatment, only 30 sec treatment was required for ozone (1.2 mg/L) or sodium hypochlorite (10 mg/L) treatment with the initial level of 7 log
CFU/ml. In scanning electron microscopic analysis, no damage was observed in ozone- or sodium hypochlorite-treated S. Typhimurium cells. However, the damage in cellular membranes was apparent in the plasma-treated S. Typhimurium cells. When the plasma was combined with UV and sonication, the severe cell damage was observed in S. Typhimurium inoculated on perilla leaves. DNA analysis revealed that genomic DNA had been released from S. Typhimurium cells and the released DNA had been degraded by plasma. In 2-D gel analysis, about 13 proteins were up-regulated by > 2-folds in S. Typhimurium exposed to plasma. Among them, oxidative stress response-related AhpC and virulence-related CheY were found. When plasma-treated perilla leaves were stored at 10℃, the reduced microbial contamination level by more than 1 log continued for 4 days. Based on optical emission spectroscopy analysis, UV, reactive nitrogen species, and hydroxyl radicals were identified in plasma generation. Ozone gas level generated during plasma was more than 200 ppm and ozone concentration dissolved in water reached 1.2 mg/L level after 5 min plasma treatment. However, the hydrogen peroxide level was limited to < 0.1 mg/L. In ionic analysis of plasma-treated water, no changes in positive ions were observed. However, the significant increase of nitrate (NO₃ -) among negative ions was observed, suggesting that nitrogen oxide is generated during plasma.
C. Development of microbubble treatment technique for freshness maintenance and for controlling physical and biological hazards
Integrated cleaning system which was developed in this study constitutes three-water bath steps including soaking, sterilization and washing. As the system moves to the next cleaning process by a robot-arm after putting agricultural products in basket, it is a convenient proceeding for washing leafy vegetables such as perilla leaves and has the effect of completely eliminating the labor for organizing leafy vegetables after washing. In addition, by completing washing of agricultural products with sequential moving in the basket instead of conveyor moving, it has advantage to resolve the problems of conventional about the difficulty of foreign object removal and cleaning under conveyor. Soaking process adopted a vortex cleaning by water pressure with cold water. The results of experiment using lettuce, onion (root part) and cherry tomato for 2 minutes treatment were able to reach almost completion for the removal of foreign matter. In the sterilization process, discharge electrode was installed in water tank, and injected with cleaned dried air. Discharged gas was diffused into the water, and sterilization water was the inflow of microbubble water about 40℃. The particle size portion of the microbubbles was about 47% less than 10㎛, about 68% less than 20㎛, about 83% less than 30㎛, and about 4% more than 50㎛. The particles are finer than those of conventional microbubble water. Maintained time of microbubble without being destroyed was 184 ± 6.4 seconds as the maximum, the color of the water was opaque milky color as Hunter values of L* 57.98±5.89, a*-0.34±0.04 and b* -0.98±0.05. Operating conditions of the generator for this were required as 0.5~0.6Mpa pump pressure, 2.7~3,0L air injection per minute, and 120L/min flow rate. Bactericidal effect of microbubbles to lettuce and perilla leaves was log·CFU/mL sterilization effect compare to conventional voltex cleaning method in bacterial count and mold count, respectively. The conditions of 0.5Mpa pressure and 5L/min air injection amount were required for the this effect.
A combination of heat shock as hurdle technology of micro-bubble (perilla leaves, 40℃, 2 minutes treatment) suppress respirating rate and ethylene incidence rate. 2log·CFU/mL bacterial count and 3log·CFU/mL mold count were reduced immediately after treatment, it was 60% sterilization effect in bacterial count and 25% sterilization effect in mold count (compare to the initial number of bacteria) and during storage at 20℃ for 8 days, tissue damage ratio was decreased more than 1/4 and rotten rate was suppressed about twice. The cleaning system with integrated microbubbles, heat shock and plasma was more suitable for leafy vegetables due to soft tissues than root vegetables and fruit vegetables, but it did not show the higher sterilization effect than that of the cleaning system with integrated microbubbles and heat shock. Therefore, as the cleaning system for fresh agricultural products to extend the freshness and to control microbial, microbubbles system with heat shock system was proposed to be appropriate.
3. Development of active green composite film
A. Pretreatment study of rice husk biomass for manufacturing bio-based plastic film
Pretreatment study on incineration and chemical treatment of rice husk biomass was done for bio-based film formation. For incineration treatment, single temperature below 700℃was found to be not sufficient for greyish ash of rice husk biomass. Condition of gradual temperature Pretreatment study on incineration and chemical treatment of rice husk biomass was done for bio-based film formation. For incineration treatment, single temperature below 700℃was found to be not sufficient for greyish ash of rice husk biomass. Condition of gradual temperature rise from 600℃ to 800℃ found to be the proper condition for incineration treatment. Chemical treatment of various solvents did not show the bleaching effect due to the strong cellulose binding of rice husk. Bleaching by H₂O₂ treatment after destroying cellulose binding by NaOH treatment at High temperature on high pressure condition(121℃, 1.15MPa) was the most effective. Refining particles after preteatment was carried out to improve film formability. Refining on immersion in ethanol and dried at room emperature then vacuum filtration after chemical treatment was implemented for least particle size.
B. Study on mineral selection and mixing technology for antimicrobial functionality
Antimicrobial effect and film formability of inorganic Ag-MMT(silver-montmorillonite) nanoclay was examined. Surface color of
Ag-MMT nanoclay particle was found with different blue or brown, depending on the type and amount of AgNO₃ and initial MMT suspension. Antimicrobial effect of Ag-MMT nanoclay particle was different depending on the production method, pathogenic strains tested and the AgNO₃ amount. The antimicrobial activity of Ag-MMT nanoclay was more sensitive in E coli O157:LH7, and organo-MMT was more susceptible in L. monocytogenes. And discoloration of the particle in the Ag-MMT nanoclay can be suppressed by proper alkali treatment, resulting no antimicrobial activity. Different aspect of color changes in the high content of Ag ion treatment occurred in Ag-MMT nanoclay containing agar or high density of PE film. The formed film maintained sufficient antimicrobial activity as a food packaging material, even though antimicrobial activity of formed film containing Ag-MMT nanoclay was relatively reduced to the Ag-MMT particles themselves. Antimicrobial
activity of PE film containing organo-MMT(Cloisite 30B) was sensitive L. monocytogenes, Gram-positive microbe. Mechanical strength and surface gloss of composite PE film containing organo-MMT(Cloisite 30B) was significantly low, however transparency and permeability of the composite PE film showed similar to the commercial PE film. Physical properties of
composite PE film with Ag-MMT+organo-MMT was dependent on the concentration of added nanoclay, though the added antimicrobial activity was not appeared compared with the single organo-MMT treatment. Antimicrobial activity of PE composite film containing nanoclay with mixture ration of 1:1 or 1:2 of Ag-MMT+organo-MMT powder and thermoplastic starch(TPS) was much higher than composite PE film with organo-MMT alone or Ag-MMT+organo-MMT. In case of TPS ratio of 1:1,
concentration dependency of added nanoclay was more clearly. Physical properties of PE composite film with nanoclay and TPS was remarkable affect by the addition of nanoclay and TPS concentration.
C. Study on bio-based plastic film manufacturing and properties improvement
Properties improvement study of composite film was carried out for three times after film forming using pretreated rice husk biomass. Composite film using rice husk ash after incineration process showed good formability during film blowing process except gloss changes depending on added ash content. However, formability of composite film with chemical treated rice husk biomass, sufficient dispersion and elongation of film did not occur during blowing process due to the particle size of chemical treated biomass. Therefore, composite film forming using chemical treated rice husk did not proceed further due to the complexity of the pretreatment process. All the composite film forming was carried out using rice husk ash by incineration treatment. Adding Refining process to improve film formability and addition of TPS to improve biodegradability by film forming, which was subjected to confirm the improved material properties.
D. Development of antimicrobial bio-based plastic film and demonstration test
9 bio-based plastic films with antimicrobial activity were prepared by adjusting the mixing raio of each component based on the material properties tested. Organo-MMT content more than 0.63% did not appear significantly different inhibitory ability of Listeria monocytogenes. Physical property such as gloss and hazeness of the film decreased depend on the rice husk ash concentration and other additives, however oxyen and water vapor permeability were similar in the control PE film. No
composite film showed higher mechanical strength than control PE film. But no relationship between mechanical strength of composite films and LLDPE content were found, which indicated that the presence of optimal combination ratio for each component. MMT particle and TPS bids in the composite film was observed by morphological analysis, which was determined to affect the mechanical strength and biodegradability of composite film. Biodegradability of the composite films was not
increased in proportion to the content of added TPS. It is estimated by the extruded TPS particle and the interaction with MMT and SiO2. Quality assessment test of 4 agricultural produce was carried out with seven different composite films. In case of lettuce, banana, cabbage lettuce, no significant difference in quality by composite film did not appear. However, one of the developed composite film was found superior microbial inhibition activity and sensory quality in tomato.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 17
• 목차 ... 33
• 제1장 서론 ... 37
• 제1절 연구개발의 목적 ... 39
• 제2절 연구의 필요성 ... 39
• 제3절 연구의 범위 ... 45
• 1. 친환경 농식품의 고품질 선도유지 및 위해미생물 제어기술 개발 ... 45
• 2. 소비자 중심의 품질평가 및 관리기술 ... 48
• 3. 바이오 센싱과 바이오칩 제조 기술 ... 49
• 4. 고선택성 표적 유전자 발굴 ... 51
• 5. 재조합 항체 관련 기술 ... 52
• 6. 식품 관련 바이오 플라스틱 ... 53
• 제2장 친환경 농식품의 안전성 평가 및 위해 미생물 검출 시스템 개발 ... 55
• I. 위해인자 검출 평가를 위한 기반 기술 개발 ... 57
• 1. 친환경 신선편의 식품의 안전성 확보 방안 ... 57
• 2. 농식품의 오염도 및 제조 공정 평가 ... 59
• 3. 농식품 유래 미생물의 특성화 및 지표균의 정량 평가 ... 68
• II. 재조합 항체 시스템을 이용한 위해미생물 항체생산 및 활용 기술 개발 ... 77
• 제1절 재료 및 방법 ... 77
• 제2절 세부 수행 결과 ... 83
• III. 위해미생물 검출 시스템 개발 ... 111
• 제1절 재료 및 방법 ... 111
• 제2절 세부 수행 결과 ... 124
• 제3장 고품질 선도유지 및 위해 미생물 제어기술 개발 ... 201
• I. 유통현장 대응 고품위 처리기술 개발 ... 203
• 1. 수확 후 유통단계별 환경조건 및 품질특성 조사 ... 203
• 2. 유통현장 대응 고품위 처리 모델 개발 ... 232
• 3. 유통현장 대응 고품위 처리 기술 확립 ... 244
• Ⅱ. 플라즈마 기술에 의한 세척공정 적용성 및 효율증대연구 ... 269
• 1. 연구배경 및 필요성 ... 269
• 2. 연구재료 및 방법 ... 269
• 3. 연구결과 및 고찰 ... 279
• 4. 결론 ... 311
• Ⅲ. 선도유지와 물리적․생물학적 위해제어를 위한 마이 크로버블 처리기술 개발 ... 312
• 1. 실험용 장치제작 및 마이크로버블 특성 연구 ... 312
• 2. 마이크로버블 및 heat shock 병용 세척시스템 제작 및 가동 profile 연구 ... 322
• 3. 마이크로버블 장치 가동 profile 연구 ... 324
• 4. 마이크로버블, heat shock 및 plasma 통합 세척시스템 제작 및 실증실험 ... 355
• 제4장 생분해성 및 항균성을 강화한 농산물 선도유지용 Green composite film 개발 ... 381
• Ⅰ. Bio-based plastic film 제조를 위한 미곡부산물 바이오매스의 전처리 연구 ... 383
• 제1절 재료 및 방법 ... 383
• 제2절 세부 수행 결과 ... 385
• Ⅱ. 항균 기능성 부여를 위한 무기물 선정 및 혼입기술 연구 ... 395
• 제1절 재료 및 방법 ... 395
• 제2절 세부 수행 결과 ... 401
• Ⅲ. 왕겨를 이용한 bio-based plastic film 제조 및 물성 특성 개선연구 ... 428
• 제1절 재료 및 방법 ... 428
• 제2절 세부 수행 결과 ... 433
• Ⅳ. 왕겨를 이용한 항균 기능성 bio-based plastic film 개발 및 실증실험 ... 459
• 제1절 재료 및 방법 ... 459
• 제2절 세부 수행 결과 ... 463
• IV. 연구 성과 및 활용계획 ... 493
• 1. 학술발표 ... 493
• 2. 학술지 게재 ... 494
• 3. 산업재산권 출원실적 ... 496
• 4. 기술이전 ... 498
• 5. 활용계획 ... 498
• 참고문헌 ... 499
• 끝페이지 ... 505