Effects of dielectric barrier discharge plasma on physico-chemical and microbiological properties of sliced cheese and functional property of egg white protein

Abstract

본 연구에서는 유전체 장벽 방전 플라즈마를 이용하여 슬라이스 체다 치즈의 이화학적, 미생물학적 특성 및 난백 단백질의 기능적 특성에 대한 영향을 알아보았다. 본문은 총 2개의 실험으로 구성되어 있으며 실험 1은 식품 산업에서의 효율적인 적용을 위해 개발된 새로운 기술인 inkjet-printed FXDBD를 사용하여 슬라이스 체다 치즈에서의 미생물 불활성화 및 품질 변화를 조사하였다. 슬라이스 체다 치즈에 0, 5, 10, 15및 20분 inkjet-printed FXDBD 플라즈마 처리 하였을 때, 대장O157:H7(EscherichiacoliO157:H7) 및 리스테리아 모노사이토제니스(Listeria monocytogenes)에서 효과적인 미생물 살균 능력을 보였으며,플라즈마 처리20분 뒤에는 E. coli O157:H7과 Listeria monocytogenes는 각각 2.65 log CFU/g 및 2.03 log CFU/g 살균 되었다. 활성종 분석 결과 inkjet-printed FXDBD 플라즈마에서 주된 살균 역할을 한 활성종은 오존과 질소 산화물로 확인 할 수 있었다. 플라즈마 처리 후 슬라이스 치즈의 pH는 대조군에 비해 유의미하게 감소하였지만 처리 시간에 따른 유의한 차이는 없었다. 플라즈마 처리 시간이 길어짐에 따라 밝기 (L*)는 감소하였고 황색도 (b*) 및 지방산패도를 나타내는 TBARS 값은 증가한 반면 적색도 (a*) 및 총 색 차이 (ΔE)는 변하지 않 았다. 본 연구 결과를 통해 새로 개발된 inkjet-printed FXDBD 플라즈 마 처리가 병원균을 효과적으로 불활성화 시킬 수 있었다. 하지만 inkjet-printed FXDBD 플라즈마는 슬라이스 체다 치즈의 일부 항목에서 미미한 품질 변화를 야기하였으며, 이를 방지하기 위한 추가 연구가 필요하다고 본다. 실험 2에서는 유전체 장벽 방전 플라즈마(EDBD)가 난백 단백질의 구 조 및 기능적 특성에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 난백 용액은 0.1 M 인산염 완충용액(pH 7.4)으로 1%의 단백질 농도로 희석하여 사용하였다. 난백 용액을 0, 10, 20, 30 및 40분 동안 플라즈마 처리하였을 때, 플라즈 마 처리시간이 증가할수록 난백 용액의 온도는 유의미하게 증가하였고 pH 는 유의미하게 감소하였다. 하지만 이와 같은 온도나 pH의 변화는 단백질 변성 조건인 60 °C 및 알칼리 pH 조건에 속하지 않아 난백 단백질 구조 변화에 영향을 미치지 않았을 것으로 사료된다. Free SH기의 농도 측정 결 과와 표면 소수성 결과를 통해 플라즈마 30분 처리 후 난백 단백질 구조가 펼쳐진 것을 확인 하였다. 또한, 플라즈마 처리된 난백 용액의 기능적 특성 을 확인하기 위해 거품형성 특성과 유화 특성을 측정하였다. 플라즈마 30 분 처리시 거품 형성능 및 유화 안정성에서 가장 좋은 결과를 보였으며, 플 라즈마 40분 처리 후에는 과도한 산화에 의한 단백질 응집체가 형성되어 거품 형성능 및 유화 안정성이 다시 감소하는 경향을 보였다. 따라서 EDBD 플라즈마 30분 처리가 난백 단백질의 기능적 특성을 향상시키는 효 과적인 적정 처리 시간으로 생각된다. 본 연구들의 결과에 의하면 유전체 장벽 방전 플라즈마 처리는 슬라이 스 체다 치즈에서의 병원균 살균 및 난백 단백질의 기능적 특성을 향상시 키는데 효과적이었으며, 식품 산업에서 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사 료된다.

The objective of this study was to investigate microbial inactivation and quality changes in sliced cheddar cheese treated with inkjet-printed flexible dielectric barrier discharge (FXDBD) plasma. Sliced cheddar cheeses were treated with FXDBD plasma for 0, 5, 10, 15, and 20 min. After 20 min of plasma treatment, the surviving populations of Escherichia coli O157:H7 and Listeria monocytogenes were significantly reduced by 2.65 and 2.03 log CFU/g, respectively. In inkjet-printed FXDBD plasma, the reactive species that mainly act in microbial inactivation were O3 and NOx. The pH of the plasma-treated sample was significantly lower than that in the control group, whereas there was no significant difference among treatment times. With increasing plasma treatment time, lightness (L*) values decreased, while yellowness (b*), total color difference (ΔE), and 2-thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) values increased (P < 0.05). Meanwhile, the redness (a*) value remained unchanged. These results indicate that inkjet-printed FXDBD plasma treatment can effectively inactivate pathogens; however, it causes an increase in lipid oxidation on sliced cheddar cheese. In conclusion, the newly developed inkjet-printed FXDBD plasma may be applicable because it could be possible to improve microbiological safety with slight quality changes.