Inactivation Effects of Foodborne Pathogens Using Ultraviolet Energy

Abstract

본 연구는, 자외선 처리를 통한 식품에서의 병원성 미생물 저감화 효과에 대한 연구를 수행하였다. 본 논문에서는 기존 논문과는 세 가지 측면에서 차별되는 실험을 수행하였다. 먼저 자외선 처리에 영향을 미치는 다양한 조건에 대한 종합적인 실험을 수행하였다. 기존 연구에서는 자외선의 처리 방면, 세기, 시간, 간격 등에 관한 실험을 개별적으로 수행한 결과가 알려져 있다. 그러나 UV-C의 효과는 모든 요소가 종합적으로 영향을 미치게 된다. 그래서 본 논문에서는 이러한 조건에 대한 실험을 동시에 수행하여 UV의 성능을 검증하였다. 이를 위한 실험에서는 자외선은 254nm의 C 파장을 이용하였고 위아래 자외선 램프 사이에 시료를 위치시켜 처리하였다. 그리고 양상추에 Escherichia coli O157:H7, Salmonella Typhimurium과 Listeria monocytogenes의 배양액을 접종하여 자외선 처리 방면과 시간, 세기, 간격에 따른 저감화 효과를 검증하고, 처리 전후 시료의 색깔변화로 품질변화를 비교하였다. 이를 통하여 양상추를 같은 세기로 처리하였을 때 한쪽 면으로 처리한 것보다 양쪽 면으로 처리하였을 때 약 0.5 에서 1 log CFU/g 더 미생물의 감소를 보였고, 시간이 길어질수록 세기가 강해질수록 더 큰 저감화 효과를 보였다. 시료와 램프와의 간격이 10cm 와 50cm일 때 둘 사이는 약 1 log CFU/g 저감화 차이를 보였다. 그 다음으로는 온도의 UV의 미생물 저감 효과에 미치는 영향을 분석하였다. 실제 신선식품을 다루는 냉장 온도에서의 UV의 효과를 검증하는 연구가 수행되지 않았는데 본 연구를 통하여 온도의 차이에 따른 UV의 효과분석이 이루어 졌다. 이를 위하여 양상추와 시금치에 Escherichia coli O157:H7, Salmonella Typhimurium과 Listeria monocytogenes의 배양액을 접종하여 자외선 처리온도를 4℃와 25℃로 다르게 하여 저감화 효과를 검증하였다. 1분간 양상추와 시금치를 처리하였을 때 두 시료 모두 25℃에서 저감화 효과가 4℃보다 약 1logCFU/g크게 보였다. 마지막으로, 포장 후 UV 처리 적용을 위하여 자외선을 투과하는 플라스틱 필름을 선별하는 실험을 수행하였다. 일반적으로 비가열 살균에서 포장 후 처리에는 방사선 이외의 방법이 없었는데 본 연구에서는 이를 UV 처리로 대체하기 위하여 UV를 투과하는 필름을 찾고 식품에 이를 이용한 포장을 적용한 후 UV 처리를 수행하여 성능을 검증하였다. 이를 통하여 PP와 PE가 필름 포장을 하지 않은 대조군과 같은 수준으로 자외선을 잘 투과하는 것을 확인하였다. 처리 후 시료의 색변화는 유의적인 차이(P<0.05)를 나타내지 않았다. 그러므로 자외선 처리는 식품품질에 큰 악영향을 미치지 않으며, 식품에 존재하는 병원성 미생물을 효과적으로 제어 할 수 있다고 판단된다.

In this study, the efficacy of UV-C treatment for inactivating Escherichia coli O157:H7, Salmonella Typhimurium,and Listeria monocytogenes of food processing is researched. This research is distinguished from conventional works in following three points of view. At first, conditions which effect on efficacies of UV-C treatment are comprehensively investigated. It is proved the effect of UV treatment times, strengths, and distances performance, individually. However, the efficacies of these conditions are not independent, thus, in this study the whole conditions are experimented simultaneously to investigate the comprehensive effects. For the experiments, a 254nm UV-C system consisted of two parallel banks of UV lamps was used, with the sample being placed between them. Lettuces were inoculated with a culture cocktail of E. coli O157:H7, S. Typhimurium, and L. monocytogenes, and treated by ultraviolet energy with different treatment times, strengths, distances. The color changes of samples were evaluated after treatments. As a result, when the lettuce is treated on two directions, pathogens were more effectively reduced than treated on one direction by about 0.5 to 1 log CFU/g. It is also shown that the efficacy UV is better with the longer time and the stronger intensity. Moreover, the efficacy UV is improved with 1 log CFU/g by the length between sample and lamp approached by 10cm from 50cm. And next, the effect of temperature to UV-C is investigated, in this paper. The effect of the refrigeration temperature has not been considered by conventional researches. For this experiment, spinaches and lettuces were inoculated with E. coli O157:H7, S. Typhimurium, and L. monocytogenes, and treated by UV with 4℃, 25℃ respectively. In the result, the both of samples showed the better result of reduce efficacy on 25℃ than 4℃ with 1 log CFU/g. Finally, the food packaging films is evaluated for UV treatment after packaging. In this research, experiments are performed to identify the proper film which makes the UV penetrate. The UV-C radiation absorbance of each plastic film was evaluated by UV-visible spectrophotometer. Consequentially, polyethylene and polypropylene shows significantly (P<0.05) low Abs value compare to polyethylene tetra-hydrate and polyvinyl chlorate. UV treatment after food packaging with PE and PP is effective as well as non-packaged sample. The results indicate that optimized UV treatment was effective for reducing foodborne pathogens on organic fresh produce without affecting the quality change.