Inhibition of Foodborne Pathogens on Polystyrene, Sausage Casings, and Smoked Salmon Using Nonthermal Plasma Treatments

Abstract

The effects of nonthermal plasma treatments against Salmonella Typhimurium, Escherichia coli O157:H7, and Listeria monocytogenes living on polystyrene (PS), sausage casings, and smoked salmon were investigated. Inoculated PS, casings, and salmon were treated with nonthermal plasma generated with helium (5 L/min) or with both helium (5 L/min) and oxygen (100 mL/min) at 60 Hz and 30 kV/cm for 2, 5, or 10 min. S. Typhimurium exhibited the highest sensitivity to the helium-used treatment. The greatest reduction (3.9 ±0.8 log CFU/cm 2) was observed with L. monocytogenes on PS after the treatment with the mixed gas for 5 min. The treatment with the mixed gas inhibited L. monocytogenes on casings and salmon by 0.5±0.3 log CFU/cm 2 and 1.0±0.3 log CFU/g, respectively. Different treatment times did not result in different reductions of L. monocytogenes on both casings and salmon. The types of treatment gas and material of contamination need to be considered for evaluating the antimicrobial effects of nonthermal plasma treatments. 서 론 가열 살균은 전통적인 살균 방식으로 살균에는 효과적이지만 처리 중 식품으로 유입되는 열에 의해 식품의 영양학적 특성, 관 능적 특성, 그리고 기능성을 감소시킬 수 있다(1,2). 식품에 유입 되는 열을 최소화하여 열에 의한 부정적인 영향을 줄이면서도 미 생물을 저해하고 효소의 작용을 억제하여 식품의 품질 저하를 감 소시키는 식품의 비열처리(nonthermal food preservation method) 에 관한 연구가 식품 과학분야에서 활발히 연구되어왔다(3,4). 비 가열 살균은 방사선 조사(5), 초고압 처리(6), pulsed electric field 처리(7), 자외선 조사(8)를 포함한다. 각각의 이들 비열처리 공정 기술은 비약의 발전을 해 왔지만, 그들을 사용해 다양한 상업적 제품들을 생산하기에는 아직도 궁극적으로 해결해야 하는 문제 들이 있다. 방사선 조사의 경우 소비자 비 선호, 초고압 처리의 경우 연속식(또는 반연속식) 공정의 고비용 등이 그 예가 될 수 있다. 최근 식품의 비가열 살균 방법으로 비열 플라즈마 처리에 관 심이 모아지고 있다(9). 플라즈마는 자유 전자, 여기 원자와 분자, 라디칼 등을 포함하는 이온화된 가스로서 미생물 세포막의 지질 을 산화시키거나 아미노산 또는 핵산의 변화를 일으켜 미생물을 사멸시키거나 해를 입힐 수 있다(2,10-12). 플라즈마 처리의 미생 물 저해 효과는 처리 전압(13), 교류 진동수(14), 사용 가스(15), 처리 시간(10), 미생물의 종류(16), 미생물이 감염된 재료(2) 등에 의해 영향을 받는다. 따라서, 본 연구의 목적은 대표적 식중독균 들(Salmonella Typhimurium, Escherichia coli O157:H7, Listeria monocytogenes)을 플라스틱(polystyrene) 필름 위에서 두 종류의 가 스를 각각 사용한 비열 플라즈마 시스템을 이용하여 처리 시간 을 변수로 두고 처리시켜 그들의 저해 정도를 관찰하고, L. monocytogenes 저해 효과가 높은 가스를 사용하는 플라즈마 처리 를 이용해 소시지 케이싱과 훈제연어에서의 L. monocytogenes 저 해 정도를 처리 시간을 변수로 놓고 연구함으로써 비열 플라즈 마의 식품 살균 기술로서의 적용 가능성을 확인하는 것이었다. 재료 및 방법 비열 플라즈마 장치 플라즈마 장치에 사용된 전극의 크기는 120 mm×80 mm이었고, 플라즈마 처리 공간(플라즈마 treatment chamber)의 높이는 5 mm 였다(Fig. 1). 아크릴 관(3 mm 내경)에 3 mm 간격으로 직경 1 mm 의 가스 주입구를 가공하여 최대 두 개의 가스가 플라즈마 발생 기 내부로 균일하게 주입되도록 제작하였고, 유량계(Cheong Sol Science, Seoul, Korea)를 사용하여 유속을 조절하였다(Fig. 1). 전 압조정기(Han Chang Transformer Co., Ltd., Busan, Korea)와 변 압기(15 kV, 60 Hz, 전자 네온 트랜스 DH-15000, Dae Han Trans