Effects of a commercial scale intervention system combining ultraviolet (UV)-C and plasma treatments on the microbial decontamination of black pepper powder were investigated. The process parameters include treatment time, time for plasma accumulation before treatment, and water activity of black pepper powder. A significant reduction in the number of indigenous aerobic mesophilic bacteria in black pepper powder was observed after treatments lasted for ≥ 20 min (p<0.05) and the reduction was differed by powder manufacturer. The microbial reduction rates obtained by individual UV-C treatment, individual plasma treatment, and UV-C/plasma-combined treatment were 0.2, 0.5, and 1.0 log CFU/g, respectively, suggesting that the efficacy of the microbial inactivation was enhanced by treatment combination. Nonetheless, neither plasma accumulation time nor powder water activity affected the microbial inactivation efficacy of the combined treatment. The UV-C/plasma-combined treatment, however, decreased lightness of black pepper powder, and the decrease generally increased as operation time increased. The plasma accumulation time of 20 min resulted in significant reduction in both lightness and brown color. The results indicate that the commercial-scale intervention system combining treatments of UV-C and plasma has the potential to be applied in the food industry for decontaminating black pepper powder.

자외선(ultraviolet, UV) 처리와 유전체 방벽 방전 콜드 플라스마(dielectric barrier discharge cold plasma, CP) 처리는 다양한 식품 살균 기술로서 연구되고 있다. 하지만 각 처리를 단독으로 사용하였을 때, 분말 식품에 오염된 미생물 저해수준에 있어 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 UV와 CP를 병합한 처리를 개발하여 개발된 처리의 통후추 미생물 저감효과를 확인하고자 하였다. UV-CP 처리 시 UV의 처리 전력은 6 W와 30 W였고 처리 시간은 10분, 15분, 그리고 20분이었다. 통후추의 수분활성도는 0.2, 0.4, 0.7, 0.8, 그리고 0.9 aW로 조절되었다. CP 처리 시 사용된 플라스마 형성 가스는 헬륨이었고, 유속은 36 L/min이었다. CP 처리의 frequency와 처리 전압은 각각 15 kHz와 10 kV였다. 통후추의 수분활성도에 따른 미생물 저해 효과 확인을 위한 실험의 UV 처리 전력과 처리 시간은 각각 30W와 20분이었다. UV-CP 처리는 UV의 전력에 따라 미생물 저해 정도에 유의적으로 영향을 미치지 않았다(p>0.05). UV-CP 처리 시 처리 시간이 10분, 15분 그리고 20분으로 증가할 때 미생물 저해 정도는 각각 0.4 ± 0.1, 0.9 ± 0.3 log CFU/sample, 그리고 1.4 ± 0.2 log CFU/sample로 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 통후추의 수분활성도가 0.2일 때 미생물 저해 정도는 0.2 ± 0.2 log CFU/sample로 가장 낮았고, 수분활성도가 0.4, 0.7, 0.8, 그리고 0.9일 때 미생물 저해 정도는 각각 1.4 ± 0.1, 1.2, 1.3, 1.3, 1.3 log CFU/sample 이었다. 본 연구를 통해 UV-CP 처리의 주요 파라미터인 UV 처리 전력, 처리 시간, 그리고 통후추의 수분활성도를 조절함으로써 통후추에 존재하는 토착 미생물을 효과적으로 저해시킬 수 있음을 알아내었다.

감귤의 품질 유지 및 저장성 향상을 위해 활성 칼슘(highly activated calcium oxide, CaO)용액 세척, 자몽종자추출물(grapefruit seed extract, GSE)을 혼입한 카나우바 왁스 항균 코팅, 그리고 가스 치환 포장(modified atmosphere packaging, MAP)을 병합한 과채류 미생물 저해 시스템의 감귤 저장 중 Penicillium digitatum 생장 억제 및 품질 유지 효과를 연구하였다. 감귤을 0.2% CaO 수용액에 3분간 침지 하거나 하지않은 후 1.0% GSE (w/w) 를 혼입한 카나우바 왁스 항균 코팅 용액으로 코팅하고, 각각의 시료를 nylon/low-density polyethylene 포장지에 담은 뒤, 산소 포장 또는 산소-이산화탄소-질소 혼합 가스(9.9±0.2 %, 2.1±0.1 %, 88.0±0.3 %)로 MAP하였다. 포장한 감귤은 4 °C와 25 °C에서 각각 35일과 14일간 저장하였고, 저장 중 감귤의 곰팡이 발병률, 호흡률, 포장지 내 기체 조성, 경도, 감귤 과육의 당도, pH, 적정 산도, ascorbic acid 농도, 총 페놀 함량, 항산화능, 그리고 감귤 과피의 색도를 측정하였다. 저장기간 동안의 모든 감귤에서 곰팡이 발병률을 확인할 수 없었다. 저장 온도 및 포장 방법에 관계 없이 CaO-GSE coating은 GSE coating 보다 저장 중 감귤의 호흡률을 감소시켰다(p<0.05). CaO-GSE coating과 GSE coating은 저장 온도 및 포장 방법에 관계없이 저장 중 감귤의 경도, 당도, pH, 적정 산도, 그리고 총 페놀 함량 유지에 효과적이었다. 또한 MAP한 CaO-GSE coating은 MAP한 GSE coating 보다 저장 중 감귤의 ascorbic acid 농도와 항산화능 감소를 지연시켰다. 감귤의 명도는 저장 온도, 포장 방법 그리고 코팅 종류에 관계 없이 무처리군과 유의적 차이를 보이지 않았고(p>0.05), 적색도는 25 °C에서 저장 기간이 길어질수록, 포장 방법 그리고 코팅 유무 및 종류와 무관하게 감소하였으며(p<0.05), 황색도는 저장 기간 중 25 °C에서 포장 방법과 관계 없이 무처리군에 비해 유의적으로 감소했다(p<0.05). 본 연구의 결과를 통해 CaO 세척, GSE가 혼합된 카나우바 왁스 항균 코팅, 그리고 MAP가 병합된 처리가 저장 중 감귤의 품질 보존에 효과적인 처리라는 것을 알 수 있었다.

감귤의 세척 후 오염 및 포장 후 품질 저하를 예방하기 위하여 활성칼슘 용액(0.2%, w/w, highly activated calcium oxide/distilled water, CaO 용액) 세척 후 가스치환포장(modified atmosphere packaging, MAP)을 하고 대기압 유전체 장벽방전 콜드 플라스마(atmospheric dielectric barrier discharge cold plasma, ADCP)처리를 하는 과채류 살균 통합 시스템을 개발하였다. 처리 방법은 MAP(2% CO2,10%O2)및 공기 포장(0.03% CO2,21%O2)하여 처리 전압 26.4 kV에서 2분 동안 ADCP 처리하거나, CaO 용액에 3분 동안 침지 후 건조시킨 감귤을 MAP 및 공기 포장하여 처리 전압 26.4 kV에서 2분 동안 ADCP처리 한 것이었다 (CaO-ADCP). 각각의 처리된 감귤 시료들을 4 °C에서 35일, 그리고 25 °C에서 14일간 저장하여 포장 방법에 따른 ADCP 처리된 감귤과 CaO-ADCP 처리된 감귤의 저장 중 이화학적 특성에 대한 영향을 확인하였다. 저장 일자 별로 저장 온도와 처리 방법에 상관없이 MAP된 감귤과 공기 포장된 감귤 간 호흡률은 차이를 보이지 않았고, 포장 내부의 가스농도를 효과적으로 유지하였으며 4 °C 저장 중 과육의 당도를 효과적으로 유지하였다(p<0.05). 포장 방법에 상관없이 CaO-ADCP 처리된 감귤이 무처리와 단독으로 ADCP 처리된 감귤보다 호흡률이 낮았고, 무처리와 단독 ADCP 처리된 감귤보다 더 효과적으로 포장 내부의 가스 농도를 유지하였으며 과육의 당도 유지에 효과적이었다(p<0.05). MAP와 CaO-ADCP 처리는 감귤의 pH, 적정산도, 색도, ascorbic acid, 그리고 과육 및 과피의 총 폴리페놀 함량과 항산화능에 영향을 미치지 않았다. 본 연구를 통해 CaO 세척, MAP, 그리고 ADCP 처리가 병합으로 이루어지는 살균 통합 시스템이 감귤의 저장성을 향상시킬 수 있는 기술로서의 가능성을 확인할 수 있었다.

감귤(Citrus unshiu Marc.)의 곰팡이(Penicillium digitatum) 발병 억제를 위해 선행연구를 통해 개발된 grapefruit seed extract (GSE) 코팅제와 활성칼슘, 푸마르산, 그리고 미산성 전해수의 병합처리 방법을 개발하였고, 각각의 처리를 통해 항곰팡이 효과가 유의적으로 가장 높은 조건을 최적 병합처리 조건으로 결정하여, 저장 중 감귤의 품질특성과 항곰팡이 효과를 조사하였다. 감귤 시료는 0.2% 활성 칼슘 수용액(0.2% CaO/distilled water (w/w), CaO) 과 0.5% 푸마르산/미산성 전해수(w/w) 수용액(0.5% fumaric acid/ slightly acidic electrolyzed water (w/w), FS), 그리고 CaO와 FS의 혼합액(CaO-FS)으로 3종류의 처리를 하였다. 감귤은 각 처리용액 별로 3분간 침지세척한 후, 카나우바 왁스 대비 1.0% GSE (w/w)와 Tween-80 (25% w/GSE w)을 혼합한 코팅액(GSE 코팅)으로 코팅되었다. 각 처리용액과 GSE 코팅을 병합처리한 결과, CaO-GSE 코팅의 항곰팡이 효과가 유의적으로 높아 최적 병합처리조건으로 결정되었다(p<0.05). 무처리구, GSE 코팅, 그리고 CaO 처리 후 코팅한 감귤(CaO-GSE 코팅)은 4°C에서 35일, 25°C에서 14일간 저장되었다. 25°C에 저장된 CaO-GSE 코팅은 무처리구와 GSE 코팅보다 감귤의 P. digitatum 생장을 효과적으로 억제하였다(p<0.05). 또한 CaO-GSE 코팅은 저장온도에 관계없이 감귤의 경도에 영향을 주지 않았고, 25°C에 저장 했을 시, 무처리구에 비해 유의적으로 높은 경도를 유지하였다(p<0.05). CaO-GSE 코팅은 저장온도와 저장일자에 관계없이 무처리구와 GSE 코팅에 비해 호흡률이 낮았고, 저장 중 감귤의 당도, pH는 무처리구와 유의적으로 비슷한 경향을 보였다. 저장기간에 관계없이 CaO-GSE 코팅의 적정산도는 4°C에서 무처리구와 유의적인 차이가 없었으나, 25°C에서는 무처리구보다 유의적으로 높았다. 저장기간 동안 감귤의 색도 중 명도와 적색도는 저장기간, 저장일자, 그리고 처리여부에 관계없이 저장기간 동안 모든 시료에서 유의적인 차이가 없는 것으로 보였으나, GSE 코팅과 CaO-GSE 코팅의 황색도는 저장일자가 길어질수록 무처리구에 비해 유의적으로 감소하였다. 반면에, 감귤의 아스코르브산 농도, 총 페놀 함량, 항산화능은 모든 온도에서 총 저장기간 동안 CaO-GSE 코팅이 GSE 코팅보다 지속적으로 높게 유지되었다. 그러므로 본 연구에서 개발된 CaO-GSE 코팅은 저장 중 감귤의 P. digitatum 생장억제와 저장 중 감귤의 품질을 유지시켜 감귤의 저장성 증대에 기여할 것이다.

활성칼슘 수용액(0.2%, w/w, CaO/distilled water, CaO) 처리와 유전체 방벽 대기압 콜드 플라즈마(dielectric barrier discharge atmospheric cold plasma, DACP) 처리를 병합하여 감귤에 접종된 Penicillium digitatum에 대한 저해 효과와 저장 기간에 따른 이화학적 특성을 연구하였다. 처리 변수는 3분 동안 CaO에 침지 처리하거나, 처리 전압 35.2 kV에서 2분동안 DACP 처리하거나, CaO와 DACP 처리를 병합하는 것이었다(CaO-DACP). P. digitatum 저해 효과는 곰팡이 발생률(disease incidence, D.I., %)로 확인하였다. 이화학적 특성 분석을 위해 감귤은 4 °C에서 35일, 그리고 25 °C에서 14일간 저장되었다. CaO-DACP 처리된 감귤에서 D.I.가 유의적으로 낮게 나타났다(p<0.05). DACP 처리 직후 감귤의 호흡률, 색도, 당도, pH, 그리고 적정 산도는 무처리 시료와 유의적으로 차이가 없었다(p>0.05). 4 °C 저장 14일차와 25 °C 저장 3일차까지 CaO-DACP 처리된 감귤은 단독 DACP 처리된 시료보다 유의적으로 낮은 호흡률을 보였다(p<0.05). 모든 저장 온도에서 단독 DACP와 CaO-DACP 처리된 감귤의 명도는 저장 기간 동안 무처리 시료와 동일한 경향으로 감소하였다(p<0.05). DACP 처리는 저장 중 감귤 과육의 당도, pH, 그리고 적정 산도에 유의적으로 영향을 미치지 않았다(p>0.05). Scanning electron miscopy (SEM) 결과, DACP 처리와 CaO-DACP 처리된 감귤은 무처리 시료의 표면보다 매끄러운 경향을 보였다. 본 연구를 통해 DACP 처리와 CaO-DACP 처리가 감귤 저장 중 품질 변화를 최소화시키는 살균 기술로 사용될 가능성을 확인할 수 있었다.

푸마르산 전해수용액(0.5%, w/w, fumaric acid/slightly acidic electro-analysised water, FS), 활성칼슘 수용액(0.2%, w/w, CaO/distilled water, CaO), 그리고 유전체 방벽 방전 콜드 플라즈마(dielectric barrier discharge atmospheric cold plasma, DACP)를 이용하여 감귤에 접종된 Penicillium digitatum에 대한 저해 효과 및 외관 변화를 연구하였다. 처리 방법은 FS, CaO, CaO와 FS의 병합 처리(FSC), DACP, FS와 DACP, CaO와 DACP, 그리고 FSC와 DACP였다. DACP 처리 전압(34.0, 35.2, 그리고 37.1 kV)과 처리 시간(1, 2, 3, 4, 그리고 5분)을 변수로 하여 처리 조건 최적화를 수행하였다. 병합 처리시 DACP의 조건은 처리 전압 37.1 kV, 그리고 처리 시간 4분이었다. P. digitatum 저해 효과는 곰팡이 발생률(disease incidence, D.I., %)로 확인하였다. 처리 전압 37.1 kV, 처리 시간 4분의 DACP 처리가 사용된 FSC 처리에서 P. digitatum 저해 효과가 가장 높았다(D.I. 51.0%). DACP 처리된 감귤의 D.I.는 DACP 처리 전압이 높아질수록 유의적으로 감소하였다(p<0.05). 처리 전압이 35.2 kV이하인 DACP 처리는 처리 후 귤의 외관에 영향을 주지 않았다. 연구를 통해 천연 세척 소재-콜드 플라즈마 병합 처리가 감귤의 저장성을 높이는 새로운 살균 공정으로 사용될 가능성을 확인할 수 있었다.