초록 ▼

연구의 목적 및 내용
가. 연구개발 목표
○ 알 원료 및 가공품에 오염될 수 있는 병원성 미생물과 특히 바이오필름 형성능이 있는 살모넬라 등 식중독균을 효과적으로 제어할 수 있는 비가열 살균기술을 개발하고, 가공공정 중 최적의 안전관리기술을 적용함으로써 산업 현장의 저에너지, 고효율 제어시스템을 구축함
○ 궁극적으로 알 원료 및 가공품의 안전관리기술 및 공정의 산업화를 통해 품질 개선 및 안전성을 제고하고, 계란 관련 식중독 사고를 예방하고자 함

나. 연구개발 내용
○ 고품질 알가공품 생산을 위한

연구의 목적 및 내용
가. 연구개발 목표
○ 알 원료 및 가공품에 오염될 수 있는 병원성 미생물과 특히 바이오필름 형성능이 있는 살모넬라 등 식중독균을 효과적으로 제어할 수 있는 비가열 살균기술을 개발하고, 가공공정 중 최적의 안전관리기술을 적용함으로써 산업 현장의 저에너지, 고효율 제어시스템을 구축함
○ 궁극적으로 알 원료 및 가공품의 안전관리기술 및 공정의 산업화를 통해 품질 개선 및 안전성을 제고하고, 계란 관련 식중독 사고를 예방하고자 함

나. 연구개발 내용
○ 고품질 알가공품 생산을 위한 비가열 살균 공정 현장 적용 연구
- 알 원료 및 가공 공정 중 미생물 오염도 모니터링
- 알 가공 공정별 미생물학적 위해요소 저감화 기술 현장 적용
- 프리미엄 알가공품 생산을 위한 시스템의 현장 적용 및 평가
○ 알 가공 공정 중 미생물학적 위해요소 저감화를 위한 비가열 살균 기술 개발
- 미생물학적 위해 요인 발생 원인 분석
- 공정별 미생물 저감화 비가열 기술 연구
- 공정 적용 시 제품 품질(미생물, 관능) 평가
- 프리미엄 알가공품 생산을 위한 신기술(초고압기술) 적용 연구 및 평가
○ 알 및 작업표면별 미생물 바이오필름 형성능 저감화 연구
- 알 및 작업표면에서 발생하는 주요 식중독, 부패세균의 바이오필름 형성능 연구(in vitro)
- 알 및 작업표면 보관 환경 특성별 바이오필름 형성능 탐색(온도, 상대습도)
- 알 및 작업표면의 바이오필름 비가열 제어법 연구

연구개발성과
○ 고품질 알가공품 생산을 위한 비가열 살균 공정 현장 적용 연구
- 15 분 이상의 지속적인 가열 처리를 통해 HCE 난황 표면에 유의적인 흑변 현상이 진행되는 것을 관찰하였음.
- 25℃ 가속화 조건 저장 실험에서, 600 MPa에서 5 분 동안 초고압 후살균 처리한 HCE가 미생물 저감화에 가장 큰 효과를 보였음.
- 25℃ 가속화 조건 저장 실험에서, 7 일 간의 저장 동안 미생물의 생장과 이에 따른 발효로 인해 모든 HCE 처리군에서 지속적으로 pH가 감소함을 관찰하였음.
- 10℃ 냉장 조건 저장 실험에서, 24 일의 저장 동안 모든 후살균 처리군에서 미생물이 생장하지 않는 반면, 후살균 처리를 하지 않은 HCE의 경우 2.3 log CFU/g에서 7.7 log CFU/g으로 미생물이 늘어나는 것을 알 수 있었음.
- 모든 저장 실험을 통해, 가열 후살균 처리가 HCE 난황 표면에 유의적인 FeS로부터 유래되는 흑변 현상을 초래하는 반면 초고압 후살균 처리는 후살균 처리 하지 않은 HCE와 동일한 수치의 L*, a*, b* 값을 나타냄을 관찰하였음. 이는 곧, 초고압 후살균 처리가 HCE 난황 표면에 생기는 흑변 현상을 예방할 수 있음을 의미함.
- 초고압 후살균 처리를 한 HCE의 난백은 처리 압력의 증가에 따라 경도와 씹힘성이 증가하였음. 그럼에도 불구하고 가열 후살균 처리를 한 HCE의 경도와 씹힘성이 초고압 후살균 처리를 한 HCE보다 더욱 높은 것을 관찰하였음.
- HCE 표면에 접종한 Salmonella Enteritidis의 저감화에 초고압 후살균 공정이 뛰어난 효과를 보였음.
- HCE 소비자를 대상으로 한 관능검사에서, 550 MPa에서 5 분 동안 초고압 후살균 처리를 수행한 HCE가 가열 후살균 처리한 HCE에 비해 색, 맛, 식감 등 모든 면에서 유의적으로 더 높은 선호도를 보임.
- 소비자 선호도 조사와 HCE 처리군 별 물리화학적 특성 비교를 통해, 소비자들은 HCE 난황의 색이 더 노란색을 띌수록, 식감이 더욱 부드러울수록 선호함을 알 수 있음.
- 본 연구를 통해, 초고압 후살균 공정이, HCE 난황색의 변화없이 HCE의 물리화학적 성질을 개선하고 냉장 저장 기한을 증진시킴으로써 소비자 선호도를 더욱 높일 수 있으며 나아가 산업적으로도 긍정적인 영향을 미칠 수 있는 기술임을 알 수 있음.

○ 알 및 작업표면별 미생물 바이오필름 형성능 저감화 연구
- 균별 바이오필름 형성능 연구를 통해 Cronobacter Sakazakii를 제외하고 동일 조건에서 균간 바이오필름 형성능은 큰 차이를 보이지 않은 것을 관찰하였음.
- 재질별 바이오필름 형성능 연구를 위해 수행한 FE-SEM 촬영 결과, Rubber에서 가장 바이오필름 형성능이 높게 관찰되었음.
- 온도별 바이오필름 형성능 연구를 통해 Cronobacter Sakazakii를 제외하고 37℃, 상온 (20℃)에서 모든 균주는 바이오필름 형성능이 좋았음.
- 본 연구의 조건에서, 상대습도는 바이오필름 형성능에 영향력을 주지 못하는 것으로 판단되어짐.
- 배지별 바이오필름 형성능 연구를 통해 10℃와 Egg shell을 제외한 대부분의 조건에서 가장 일정한 영향력을 행사하는 것으로 판단되어지며, 대체로 Egg yolk > TSB > Egg white 순으로 바이오필름 형성능 좋음을 관찰하였음.
- 결론적으로, 계란 가공 등의 작업환경에서 여러 오염으로 인하여 식품접촉 표면에 바이오필름을 형성 할 수 있는 가능성이 높다고 생각되며, 식품 등으로 2차 오염의 위험성이 높다고 판단되어짐.
- S. Typhimurium 과 L. monocytogenes 두 균주의 바이오필름 모두 stainless steel, plastic, rubber, egg shell 재질에서 25일 이상 생존력을 보였으며, S. Typhimurium 경우 모든 재질에서 35일까지 3 log CFU/㎠ 이상 잔존하였음.
- 물리적 단일처리인 UV 처리의 경우 최대 3,600 mWs/㎠ 에서도 효과적인 살균효과를 나타내지 않았음.
- 모든 화학적 살균처리는 UV 처리보다 살균효과가 높았음.
- 살균효과는 CaO, NaOCl, Ethanol, H₂O₂ 순으로 높은 효과가 나타남.
- S. Enteritidis, S. Typhimurium, P. aeruginosa 균주의 부유세균이 완전사멸효과를 보인 CaO (0.25%) 처리를 현장적용 최적조건으로 설정하였음.
- 알 가공공정 내 일반세균 2 log CFU/㎠ 가 검출되었던 계란상승컨베이어 벨트에 적용하여 CaO (0.25 %) 처리 후 완전사멸 효과를 확인하였음.
- 물리화학적 병용처리인 UV/NaOCl, UV/H₂O₂ 모두 시너지효과가 미미하며, 특징적으로 egg shell에서 가장 낮은 시너지 효과가 나타남.
- 난황, 난백의 pH변화, 전란의 무게, 호우단위, 난각의 색차 및 파각력 변화측정 시 무처리 계란과 바이오필름 제어 처리 후 계란을 비교하였을 때 유의적 차이를 나타내지 않았음.

연구개발성과의 활용계획(기대효과)
-본 과제를 통해 초고압 후살균 처리한 알가공품이 기존 가열 후살균된 알 가공품에 비해 저장성 및 소비자 기호도를 더욱 증가시키며, 가장 문제점이 된 흑변 현상을 제어할 수 있다는 결론을 얻을 수 있었다. 또한 130명을 기준으로 조사한 관능검사에서 기존에 유통되는 가열 후살균 처리한 알가공품에 비해 초고압 후살균 처리한 알가공품의 관능이 난황의 색과 난백의 식감을 비롯한 많은 항목에서 더욱 높은 선호도 점수를 얻어, 초고압 후살균 처리가 알가공품의 살균 방법에 있어서 새로운 패러다임이 될 수 있음을 시사한다.

본 연구에 이용된 초고압 기술을 더욱 발전시킬 경우 국내 한정적인 식품군에만 적용하는 것에 그칠 것이 아니라, 나아가 이를 더욱 확장시켜 추가로 다양한 식품군에 적용할 수 있을 것으로 사료된다. 위 기술을 응용하여 단순살균/멸균 처리 기술 뿐 아니라 식품 소재의 생리기능성 증진까지 활발하게 연구가 진행된다면 국내 식품 산업의 발전을 기대할 수 있을 것이며 나아가 내수 경제 뿐 아니라 해외 시장 진출에도 크게 기여할 수 있을 것이라고 판단된다.

또한 본 연구를 통해 알 원료 및 가공품, 식품접촉표면에서의 병원성 미생물 및 주요 부패균의 바이오필름 형성능을 확인하고, 효과적인 단독 또는 병용처리 제어법을 신기술로 개발하여 이외의 식품에 있어 적용 연구에 활용가능할 것으로 판단된다.

본 과제를 통해 확인된 작업표면별 바이오필름 형성능 및 효과적인 바이오필름 제어기술은 알가공 산업 뿐 아니라 육류가공 등의 축산산업, 수산물가공산업 등에 적용하게 된다면 미생물학적 위해요소 제어를 위한 기반 기술로 활용하여 국내외 다양한 식품군의 안전한 공급에 기여할 것으로 사료된다.

(출처 : 요약문)

Abstract ▼

Purpose&Contents
Ⅰ. Objectives
○ Development of a novel non-thermal technology to control pathogenic microorganisms, especially Salmonella spp., which have ability to make biofilm, effectively to ensure food safety on egg products
○ Improvement of quality and safety by indusrialization of t

Purpose&Contents
Ⅰ. Objectives
○ Development of a novel non-thermal technology to control pathogenic microorganisms, especially Salmonella spp., which have ability to make biofilm, effectively to ensure food safety on egg products
○ Improvement of quality and safety by indusrialization of the novel food management system and process on egg products.

Ⅱ. Research contents
○ Development and field-application of high-efficiency non-thermal technology to produce premium egg products
- Analysis of cause of microbial hazard elements
- Study on a novel non-thermal technology to reduce microbial population
- Quality inspection of the novel technology on process
- Field-application of novel technology to produce premium egg products and assessment

○ Reduction of microbial biofilm formation on egg and working surface
- Research on biofilm formation of main pathogenic and spoilage bacteria on egg and working surface (in vitro)
- Research on biofilm formation on egg and working surface by storage conditions
- Development of non-thermal control technology of biofilm formation on egg and working surface

Results
○ Development and field-application of high-efficiency non-thermal technology to produce premium egg products
- There was significant greenish-black discoloration after continuous heat processing more than 15 min.
- During 25℃ accelerated storage condition, HCEs processed with HHP at 600 MPa for 5 min showed the best microbial reduction.
- pH levels of all HCEs were decreased during storage in accelerated condition for 7 days due to fermentation by bacterial growth and spoilage.
- During 10℃ refrigerated storage condition, all treatment group do not showed microbial growth until 24 days. By the way, non-treated HCE showed significant microbial growth for 2.3 log CFU/g to 7.7 log CFU/g.
- Heat post-processing induced significant discoloration on HCE egg yolk due to FeS formation, however, HHP post-processing maintained the color value (L*, a*, and b*) of HCE egg yolk with that of non-treated HCE. It suggests that HHP post-processing of HCE can prevent greenish-black discoloration of HCE egg yolk.
- Hardness and chewiness values of HHP post-processed HCE white were increased with increasing pressurization levels. Nevertheless, hardness and chewiness of steam-heat post-processed HCE were the highest values among all HCE samples.
- HHP surface decontamination treatment of HCEs increased the efficacy for the inactivation of Salmonella Enteritidis.
- On sensory evaluation to HCE consumer groups, HHP post-processed HCEs at 550 MPa for 5 min showed better preference than steam-heat post-processed HCEs on all aspects including yolk color, taste, texture,etc.
- By comparison of consumer preference and physicochemical characteristics of HCEs, consumer prefer HCEs which have brighter yellow color and soft texture.
- HHP post-processing can improve physicochemical characteristics and shelf life without egg yolk discoloration, so this technology can enhance consumer preference and affect positively on egg product processing industry.

○ Reduction of microbial biofilm formation on egg and working surface
- By the study on biofilm formation of bacterial classification, biofilm-forming ability did not show by classification except Cronobacter Sakazakii.
- By the study on biofilm formation on different working material, rubber showed the highest biofilm-forming ability.
- By the study on biofilm formation at different temperature, all bacteria showed high biofilm-forming ability at room temperature except Cronobacter Sakazakii .
- Relative humidity did not affect to biofilm-forming ability of bacteria.
- By the study on biofilm formation on different broth condition, biofilm-forming ability showed in order of egg yolk > TSB > egg white. - In conclusion, on working surface there are possibilities of biofilm formation due to several pollution, so there are possibilities of cross-contamination from working surface to food.
- Two kinds of microorganisms S. Typhimurium and L. monocytogenes showed survival on stainless steel, plastic, rubber, and egg shell during more than 25 days, and especially, S. Typhimurium showed survival during 35 days.
- Physical mono-treatment, UV did not show effective decrease of microbial population even on 3,600 mWs/㎠.
- All chemical treatments showed higher efficiency than UV treatment.
- Sterilizing effect showed in order of CaO, NaOCl, Ethanol, and H₂O₂.
- To apply on industrial field, we set CaO treatment (0.25%) as a optimum condition which showed complete extinction of S. Enteritidis, S. Typhimurium, and P. aeruginosa
- After the treatment of CaO (0.25%) on conveyer belt which showed 2 log CFU/㎠ of general bacteria, all of bacteria became extinct.
- Combination of physical/chemical treatment, UV/NaOCl, UV/H₂O₂ showed low synergistic effects.
- After the combined treatment, pH of egg yolk and white, weigh of whole egg, Haugh unit, and color of egg shell did not show significant difference compared to non-treated eggs.

Expected Contribution
○ By field-application of novel non-thermal sterilizing technology which enhanced the safety and shelf-life significantly, improvement of manufacturing technique of domestic egg processing company and global competency
○ Increase of sales due to improved consumer assurance by the novel processing technology such as high hydrostatic pressure
○ Construction of efficient sterilizing technology by biofilm-forming ability and its non-thermal control study
○ Energy reduction using non-thermal processing technology

(출처 : SUMMARY)

목차 Contents

• 표지 ... 1제 출 문 ... 2보고서 요약서 ... 3요약문 ... 4SUMMARY ... 8CONTENTS ... 12목차 ... 15제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 18 제 1 절 연구개발의 목적 ... 18 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 18 제 3 절 연구개발의 범위 ... 29제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 30 제 1 절 기술개발 현황 ... 30 제 2 절 생산 및 시장현황 ... 34제 3 장 연구수행 내용 및 결과 ... 36 제 1 절 알 가공 공정 중 미생물학적 위해요소 저감화를 위한 비가열 살균 기술 개발 ... 36 1. 알 가공품의 미생물 오염도 모니터링 ... 36 가. 식품 공정별 미생물학적 위해 요인 분석 ... 36 나. 알 가공품 공정별 미생물학적 위해 요인 분석 실험 결과 및 고찰 ... 36 다. 알가공품 현장 공정별 미생물학적 위해 요인 분석 연구 ... 38 2. 초고압 가공 시스템 구축 원리 및 과정 ... 41 3. 알 가공품의 초고압 시스템 적용 ... 42 가. 가열 시간에 따른 알 가공품 난황 표면의 흑변 현상 비교 ... 42 나. 초고압 기술을 적용한 알 가공품의 25 °C 상온 저장에 따른 살균 효과 및 품질 특성 비교 실험 ... 44 다. 초고압 기술을 적용한 알가공품의 10 °C 냉장 저장에 따른 살균 효과 및 품질 특성 비교 실험 ... 52 라. 초고압 기술을 적용한 알 가공품의 물성 변화 비교 실험 ... 56 4. 비가열 살균 시스템을 이용한 알 가공품 내 오염지표 미생물 제어기술 연구 ... 58 가. 오염지표 미생물 설정 ... 58 나. 초고압 기술을 적용한 알 가공품 내 오염지표 미생물 제어기술 연구 ... 59 5. 비가열 살균 시스템 적용에 따른 소비자 관능검사 ... 62 가. 실험 재료 및 방법 ... 62 나. 20~30대 일반 소비자 그룹 ... 63 다. 알 가공품 공장 근무자 그룹 ... 64 라. 종합 ... 64 6. 결론 ... 65 제 2 절 알 및 작업 표면별 미생물의 바이오필름 형성능 저감화 연구 ... 66 1. 알 원료와 작업 표면별 주요 세균의 생육특성 및 바이오필름 형성능 연구(in vitro) ... 66 가. 바이오필름 형성능 연구주요 식중독균과 부패세균의 BFI 측정 ... 66 나. 재질, 온도별 바이오필름 FE-SEM 촬영 ... 68 다. 생육 환경별 특성에 따른 바이오필름 형성능 연구 ... 70 2. 알 원료 및 가공품 중 바이오필름 형성능 탐색 및 비가열 제어법 연구 ... 87 가. 알 원료 및 가공품의 보관환경 특성별 바이오필름 생존력 탐색 ... 87 나. 알 원료 및 가공품 중 바이오필름의 단독/복합 처리에 의한 최적 저감화 조건 설정 ... 89 3. 결론 ... 117 가. 알 원료와 작업 표면별 주요 세균의 생육특성 및 바이오필름 형성능 연구(in vitro) ... 117 나. 알 원료 및 가공품 중 바이오필름 형성능 탐색 및 비가열 제어법 연구 ... 117제 4 장 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 119제 5 장 연구결과의 활용계획 ... 120제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 122제 7 장 연구개발성과의 보안등급 ... 123제 8 장 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 123제 9 장 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 123제 10 장 연구개발과제의 대표적 연구실적 ... 124 제 1 절 논문 성과 ... 124 제 2 절 학술발표 ... 125제 11장 기타사항 ... 125제 12 장 참고문헌 ... 125끝페이지 ... 127