3.1 연구수행 결과
주정을 이용한 내열성 포자 형성균 및 포자 제어 1) B. cereus와 B. subtilis에 대한 주정의 살균효과
B. cereus를 접종한 쌀에 주정 없이 멸균증류수만 첨가하여 세척한 결과(대조구), 5분 세척 시 초기
농도보다 1.47log CFU/g 감소하였으며, 5, 10, 20, 30, 60분 처리군 사이에서 유의적인 차이는 나타나 지 않아(p<0.05) 처리시간에 따라 세척효과는 증가하지 않은 것으로 판단된다.
B. cereus를 접종한 쌀에 농도별(10, 20, 30, 50, 70%) 주정 처리 시 처리시간이 증가함에 따라 살균 효과가 증가하였으며, 주정 농도 증가에 따른 저감화 효과 차이도 증가하는 것을 확인하였다(그 림 7). 주정 10, 20, 30, 50, 70%를 5분간 처리하였을 때 초기 농도보다 1.36~2.55log CFU/g 감소하였 으나 농도별 유의적 차이가 없었고, 대조구와 유의적인 차이를 보이지 않아 5분 처리 시 주정에 의 한 저감화 효과는 미미한 것으로 판단된다. 주정 30% 10분, 20% 20분, 30% 30분, 30% 60분 처리하 였을 경우 대조구의 세척효과와 유의적인 차이를 나타내어(p<0.05), 전반적으로 30%의 농도에서 저 감화 효과가 증가하는 것으로 나타났다.
농도별 시간에 따른 저감화 효과를 비교해 보면, 10, 20% 주정 처리 결과 5분에서 60분까지 유의 적인 차이가 나타나지 않아(p<0.05) 처리시간의 증가가 저감화에 영향을 미치지 않음을 확인하였고 10, 20%의 최적 처리 시간은 5분으로 결정하였다. 반면 30%는 30분부터, 50%와 70%는 20분부터 5분 처리 시와 유의적 차이가 나타나고(p<0.05), 그 이후 시간에서는 차이를 나타내지 않아(p<0.05) 30%의 경우 30분, 50%와 70%는 20분으로 각 농도별 최적 시간을 설정할 수 있었다.
B. subtilis를 접종한 쌀에 주정 없이 멸균증류수만 첨가하여 세척한 결과(대조구) 5분 처리 시 초 기농도보다 1.64log CFU/g 감소하여 세척효과를 확인하였으며, 5, 10, 20, 30, 60분 처리군 사이에서 차이를 나타내지 않아 B. cereus와 마찬가지로 처리시간에 따라 세척효과는 증가하지 않은 것으로 보인다.
B. subtilis를 접종한 쌀에 농도별(10, 20, 30, 50, 70%) 주정 처리 시 처리시간이 증가함에 따라 주정 의 살균효과는 증가하였으며 주정의 농도별 저감화 효과 차이가 커지는 것을 확인하였다(그림 8).
또한 10, 20, 30, 50, 70% 주정 5분 처리 시 초기 농도보다 1.64~2.91log CFU/g 감소하였으며, 5분 처 리 시 농도별 차이를 보이지 않았던 B. cereus와는 달리 30%부터 대조구와 유의적인 차이를 나타내 어(p<0.05) 높은 농도로 처리 시 저감화 효과가 증가함을 알 수 있었다.
주정을 10, 20, 30, 60분 처리 시 각각 20, 20, 10, 10%의 농도에서 대조구의 세척효과와 유의적인 차이를 나타내었으며(p<0.05), 20% 주정 10, 20분, 10% 주정 30, 60분 처리군에서 저감화 효과가 증 가하였다. 이는 B. cereus에 비해 같은 시간 처리 시 낮은 농도에서 효과가 나타난 것으로 B. subtilis 가 B. cereus에 비해 주정에 민감한 것으로 사료된다.
농도별 시간에 따른 저감화 효과를 비교해 보면 10% 30분, 20% 10분, 30% 5분, 50% 20분, 70%
5분 이상 처리하였을 때 대조구와 차이를 보였으며, 농도와 처리시간을 모두 고려하였을 때 주정 20% 10분, 30% 30분, 50, 70% 20분 이상 처리에서 유의적 차이를 나타내었다(p<0.05).
그러나 통계분석 결과 주정 30% 30분 처리 시부터 두드러진 저감화 효과가 나타나기 시작하였 으며 B. cereus와 달리 B. subtilis 동일 처리시간에서 30, 50, 70%의 저감화 효과 차이는 거의 나타나지
Log CFU/g 7
6
5
4
3
2
1
0 10 20 30 40 50 60
Time (min)
Distiled water
(Fermentation ethanol 0%) 10%
20%
30%
50%
70%
그림 7 Inactivation effect of fermentation alcohol on B. cereus.
Log CFU/g
7
6
5
4
3
2
1
0 10 20 30 40 50 60
Time (min)
Distiled water
(Fermentation ethanol 0%) 10%
20%
30%
50%
70%
그림 8 Inactivation effect of fermentation alcohol on B. subtilis.
않았다.
Bacillus spp.에 대한 알코올의 효과는 쌀에 20, 30, 50%의 알코올을 5분간 처리하여 중온성 세균 이 각각 약 1.00, 1.50, 2.00log CFU/g 감소한(초기농도 3.10log CFU/g) Lee 등(2007)의 선행연구와 유 사한 결과를 보였다.
2) B. cereus와 B. subtilis 포자에 대한 주정의 살균효과
B. cereus와 B. subtilis의 포자에 대한 주정의 저감화 처리 효과는 최대조건(70%, 60분) 처리에서도 0%(멸균증류수) 60분 처리와 유의적 차이를 보이지 않았으며(p<0.05), 이는 주정을 비롯한 알코올 류는 포자 저감화에 영향을 미치지 못하기 때문으로 판단된다(Banwart, 1989; Shelef와 Seiter, 2005).
초임계 이산화탄소를 이용한 내열성 포자 형성균 및 포자 제어
1) B. cereus와 B. subtilis에 대한 초임계 이산화탄소의 살균효과
B. cereus를 접종한 쌀에 초임계 이산화탄소를 처리한 결과 최소조건인 36°C, 10분, 100bar에서 3.84log CFU/g, 최대조건 44°C, 30분, 200bar에서는 4.19log CFU/g의 저감화 효과가 나타나 통계적 으로 차이가 나타나지 않음을 확인할 수 있었다(그림 9).
B. subtilis에 초임계 이산화탄소를 처리한 결과도 역시 최소조건인 36°C, 10분, 100bar에서 3.94log CFU/g, 최대조건인 44°C, 30분, 200bar는 4.20log CFU/g의 저감화 효과가 나타나 실질적으로 최소 조건과 최대조건의 저감화 효과는 거의 차이가 나타나지 않았다(그림 10).
Jung 등(2009)은 새싹채소 씨앗에 존재하는 Escherichia coli O157:H7, Listeria monocytogenes, Salmonella typhimurium을 45°C, 15분, 200bar의 조건으로 처리하였을 때 7log CFU/g 이상의 저감 화 효과를 나타내었고, Choi 등(2009)의 연구에서 간장양념육의 generic E. coli, E. coli O157:H7, L.
monocytogenes, S. typhimurium을 45°C, 40분, 140bar 처리하였을 때 2.5log CFU/g의 감소효과를 보 였다. 이와 같이 식품과 미생물의 종류에 따라 저감화 효과가 크게 차이가 나는 것을 알 수 있으며, 본 연구 결과와는 달리 온도, 시간, 압력의 조건에 따라 저감화 효과가 순차적으로 증가하는 것을 볼 수 있다.
그러나 이(2006)와 Kim(2006)의 연구에서 초임계 이산화탄소의 저감화 효과는 온도의 변화에 가 장 큰 영향을 받으며 그 다음으로 처리시간과 압력이 저감화 수준에 영향을 미치는 것을 확인하였 다. 하지만 본 실험에서는 선행연구 결과와 달리 온도와 압력, 시간에 따른 유의적 차이가 발생하지 않았으며, 그 이유는 B. cereus와 B. subtilis가 일정한 치사상태에서 포자를 형성하기 때문인 것으로 추측된다.
2) B. cereus와 B. subtilis 포자에 대한 초임계 이산화탄소의 살균효과
B. cereus와 B. subtilis의 포자에 대한 초임계 이산화탄소의 저감화 처리 효과는 가장 최대조건인 44°C, 30분, 200bar 처리에서 대조구와 유의적 차이를 보이지 않아 저감화 효과가 미비하였다.
Spilimbergoa(2002)는 B. subtilis 포자를 54°C, 60분, 200bar의 조건에서 초임계 이산화탄소로 처리 하였을 때 저감화 효과가 없었으며, 36°C, 24시간, 75bar 처리하였을 때 약 3log CFU/g의 저감화를 different pressure of (A) 100, (B) 150, and (C) 200 bar.
Temperature (°C) different pressure of (A) 100, (B) 150, and (C) 200 bar.
Time (min)
(p<0.05). 이는 yellowness가 처리된 주정(농도, 처리시간)과 초임계 이산화탄소의 전 조건(온도, 시간, 압력)에 모두 민감하게 반응하는 것으로 판단되며(그림 13), 흰 쌀밥을 선호하는 소비자에게 긍정 적으로 작용할 것으로 보인다.
2) Hardness 측정
쌀의 hardness는 소비자가 밥을 하고 취식하였을 때 느낄 수 있는 대표적인 관능적 요소로서 hardness의 변화는 식감을 비롯하여 소비자 선호도에 큰 영향을 미치게 되므로 밥에서 중요하게 고 려되는 품질 측정지표이다.
조합처리를 거친 시료를 대상으로 hardness를 측정한 결과 60분 처리 시 대조구와 유의적 차이가 발생하였다(p<0.05)(그림 14). 그러나 대조구를 제외한 주정과 초임계 이산화탄소 처리 조건에 따른 유의적 차이는 나타나지 않았다(p<0.05).
처리수준의 증가에 따라 hardness가 감소하면서 쌀의 섭취 시 조직감의 변화를 주어 소비자의 관 능적 기호도에 영향을 미칠 것으로 판단되므로 일정한 품질유지를 위하여 주정을 30분 이내로 처리 해야 할 것으로 판단된다.
3) Water uptake 측정
수분활성도는 주변 환경의 습도에 따라 수치가 변하지만, water uptake는 쌀을 처리한 이후 수분 흡수율의 변화를 비교할 수 있어 쌀의 품질변화를 확인할 수 있는 지표로 널리 이용되고 있다.
실험결과 대조구는 0.7% 처리구는 각각 1.12~1.13%로 각 처리조건별 유의적 차이(p<0.05)는 나타
Time (min)
30 60
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Control
36°C - 100 bar - 10 min 44°C - 200 bar - 30 min
Yellowness
그림 13 Yellowness of rice after combination effect of fermentation alcohol and SC-CO2.
나지 않았으며, 모든 처리구는 대조구보다 0.4% 정도 높은 수치를 나타내었다(그림 15). 이와 같 은 결과는 선행연구(Maleki 등, 1973; Leung 등, 1983)의 고농도 이산화탄소 조건에서 전분의 water binding site를 방해하여 전분의 수분흡습도가 낮아지는 결과와는 상반되는 내용이다. 이는 초임계 이산화탄소 처리를 하기 전에 주정의 장시간 처리로 인하여 쌀에 충분한 양의 수분이 침투하였기 때문으로 보인다. Ge 등(2005)은 water uptake가 증가할수록 쌀의 부피도 증가한다고 보고하였으
Time (min)
30 60
0 50 100 150 200 250 300 350 400
Control
36°C - 100 bar - 10 min 44°C - 200 bar - 30 min
Hardness (g)
그림 14 Hardness of rice after combination effect of fermentation alcohol and SC-CO2
Time (min)
30 60
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
Control
36°C - 100 bar - 10 min 44°C - 200 bar - 30 min
Water Uptake (%)
그림 15 Water uptake of rice after combination effect of fermentation alcohol and SC-CO.
며, 이는 식품 서비스 업종에 경제적으로 긍정적인 효과를 가져올 수 있을 것으로 생각된다.
쌀의 내열성 포자 형성균 및 포자 저감화 처리 최적조건 확립 및 안전성 확보 방안
주정과 초임계 이산화탄소 조합처리의 결과, B. cereus는 주정을 30%, 60분, 초임계 이산화탄소를 44°C, 30분, 200bar로 처리했을 경우 효과적인 저감화를 보였으며, B. subtilis는 최저수준의 처리 조 건과 최대수준의 처리조건 간 유의적 차이가 발생하지 않았다.
주정과 초임계 이산화탄소 처리로 인한 쌀의 품질변화는 주정을 60분 처리하였을 때 hardness는 대조구와 비교하여 감소하였으며 water uptake는 증가하여 부피팽창 효과를 가져왔고 처리수준을 증가시켰을 때 yellowness는 감소하여 소비자들의 선호도를 증가시켜 경제적, 상업적으로 긍정적인 결과를 보였다.
B. cereus의 경우 실질적으로 최대수준과 최저수준의 처리조건 간 0.3log CFU/g의 저감화 효과 차 이가 났으며, 주정 60분 처리는 hardness의 저하를 초래하였다. 이와 같은 결과를 바탕으로 주정의 경우 30%, 30분, 초임계 이산화탄소의 경우는 36°C, 10분, 100bar의 조건을 쌀의 내열성포자 형성균 을 제어하기 위한 최적 조건으로 설정하였다.
쌀과 즉석밥 내 내열성 포자 형성균은 최종제품에서 제어하기 어려우므로 원료단계나 가공단계 에서 반드시 저감화시켜야 하며, 주정처리 결과에서 확인했듯 단순 세척으로도 1.40log CFU/g 이상 의 저감화 효과가 있으므로 쌀 입고 이후 세척시간과 강도를 증가시킨다면 쌀의 안전성 확보 향상 에 도움이 될 것으로 사료된다.
주정과 초임계 이산화탄소 모두 인체에 무해한 살균기술로 이미 식품산업에서 널리 쓰이고 있어
주정과 초임계 이산화탄소 모두 인체에 무해한 살균기술로 이미 식품산업에서 널리 쓰이고 있어