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.

감자를 마이크로웨이브 콜드 플라스마(microwave-powered cold plasma, MW-CP)로 처리한 후, 처리된 감자 내 polyphenol oxidase (PPO) 저해에 있어 표면적 대 부피 비의 영향을 관찰하였고, 형광 측정을 통해 단백질 구조의 변화를 관찰하였으며, 처리의 pH 및 저장 중 색도와 갈변도의 변화를 연구하였다. 또한, 감자에서 추출한 PPO 시료를 MW-CP 처리하여 Weibull model을 이용한 처리 시간에 따른 효소 활성을 예측하였다. MW-CP 형성 가스로 공기(O221%/N2)를 사용하였고, 667 Pa 압력에서 처리 전력 900 W로 40분 동안 감자를 MW-CP 처리하였다. 감자에서 추출한 PPO 시료는 처리 전력(500, 600, 800, 그리고 900 W)과 처리 시간(0, 10, 20, 30, 그리고 40분)을 다르게 하여 MW-CP 처리하였다. 감자의 표면적 대 부피 비가 7.13과 9.00일 때, PPO의 잔존 활성도는 각각 72.4와 58.9%로 표면적대 부피 비가 클수록 높은 저해 정도를 보였다(p<0.05). MW-CP 처리한 감자는 무처리군보다 유의적으로 낮은 형광강도를 보여(p<0.05), 단백질 구조의 변화로 인해 PPO의 활성이 저해되었음을 알 수 있었다. MW-CP 처리 전후 시료의 pH는 각각 6.5 ± 0.1과 6.5 ± 0.0으로 유의적인 차이를 보이지 않았으며(p>0.05), 감자의 명도는 처리 전보다 후가 더 높았고(p<0.05), 저장 시간이 지날수록 낮아졌다(p<0.05). 적색도와 황색도는 MW-CP 처리 전후의 변화가 없었으며, 황색도는 저장 시간이 지나도 유의적인 차이를 나타내지 않았다(p>0.05). MW-CP 처리된 감자의 갈변도는 처리되지 않은 감자보다 더 낮은 값을 보여(p<0.05), 색 관찰을 통해 MW-CP 처리가 감자의 갈변을 지연시킴을 알 수 있었다. Weibull model의 R2값은 처리 전력이 500, 600, 그리고 800 W일 때 각각 0.84, 0.76, 그리고 0.80으로 PPO 저해 예측에 적합함을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 MW-CP 처리가 감자의 PPO를 저해시킬 수 있는 기술로서의 가능성을 확인하였다.

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.

즉석조리식품 제품의 포장 후(in-package) 미생물 저해 기술로 대기압 콜드 플라스마에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 대기압 유전체 장벽 방전 콜드 플라스마(atmospheric dielectric barrier discharge cold plasma, ADCP)를 이용하여 코팅된 닭 가슴살 시료의 색도에 영향을 미치지 않고 Salmonella 저해를 최적화시키는 처리 전압과 시간을 결정하였다. 닭 가슴살을 삶은 후 1.5x1.5x1.5 cm의 큐브로 준비한 후 유청 분리 단백질로 코팅하여 처리 시료를 준비하였고 살균된 polyethylene terephthalate 용기 (16.3X12.5x3.5 cm)에 12개의 코팅된 닭 가슴살 큐브 처리 시료를 담고 28, 29, 30, 31, 또는 32 kV 의 처리 전압과 120, 150, 180, 210, 214, 또는 240초 처리하였다. 모든 ADCP 처리에서는 처리 중 45초 간격으로 15초씩 shaking이 이루어졌다. 32 kV에서 닭 가슴살 시료에 절연파괴(dielectric breakdown, arc)가 발생했으나 arc 발생은 닭가슴살 시료의 색 변화를 일으키지 않았다. 29, 30, 그리고 31 kV의 처리 또한 닭 가슴살 큐브의 색도에 유의적인 영향을 미치지 않았다(p>0.05). Salmonella 저해율은 처리 전압이 29, 30, 그리고 31 kV 일 때 1.5 0.1, 1.4 0.2, 그리고 1.9 0.0 log CFU/cube이었으며 31 kV 에서 ADCP 처리가 29, 30 kV에서 처리 보다 닭 가슴살 시료의 Salmonella를 더 효과적으로 저해시켰다(p<0.05). 처리 시간을 변수로 하였을 때, 31 kV 에서 180초 처리가 120초, 150초, 210초, 그리고 240초 처리했을 때보다 유의적으로 높은 Salmonella 저해 정도를 보였다(p<0.05). 연구에 사용된 arc를 발생하지 않은 전압과 시간 조건은 색도에 영향을 주지 않으면서 Salmonella를 효과적으로 저해하는 것을 알 수 있었으며 이때 미생물 저해 효과를 보여주는 최대 전압과 시간은 각각 31 kV, 180초로 결정되었다.

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.

전분입자의 수산기와 음이온성 검 가수분해물의 카르복실기 사이의 에스테르(ester) 결합의 형성에 대한 반응촉매로서 마이크로웨이브 방전 저온 플라즈마(microwave-discharged cold plasma, CP)의 가능성이 최근 보고되었다. 본 연구는 CP 처리에 의한 옥수수전분 입자들의 수산기와 음이온성 검 가수분해물의 카르복시기의 에스테르 유도체들 형성에 대한 CP의 친환경 반응촉매로서의 활용가능성을 조사하기 위해 옥수수전분과 음이온성 검 가수분해물을 혼합하여 CP를 처리하고 이들의 용해도, 팽윤력, 호화특성, 점도특성을 조사하였다. 옥수수전분은 pH 5.5로 조정된 음이온성 검 (산 처리를 한 Low-methoxy Pectin, ALP; 효소 처리를 한 Low-methoxy pectin, ELP) 가수분해물을 혼합하여 상온 (Native) 및 80℃(Swollen)에서 30분간 교반한 후 수분함량이 10% 이하가 될 때까지 50℃에서 건조하여 전분-음이온성 검 반응혼합물을 제조하였다. 제조된 반응혼합물들은 900 W 전력으로 마이크로웨이브를 발진시켜 N2환경에서 형성된 CP 하에서 20분 동안 처리하였다. 처리된 반응혼합물의 용해도 (총당 및 전분), 팽윤력, 호화특성, 점도특성을 분석하였다. 총당-용해도는 Swollen 처리와 관계없이 CP 처리 후, 유의적인 증가를 보였다. 반응혼합물들의 전분-용해도는 Swollen 처리와 관계없이 ELP의 경우 유의차가 없었으나, ALP의 경우 CP 처리 시, 줄어들었다. 팽윤력은 Native 반응혼합물이 Native CP 처리군들보다 유의적으로 높았으나, Swollen 반응혼합물은 Swollen CP 처리 군들보다 유의적으로 낮았다. 호화특성의 경우 CP 처리에 의해 유의적인 차이가 없었으나, Swollen 처리 군들은 Native 처리군들보다 유의적으로 높은 호화온도를 나타내었다. 또한 ELP의 경우 peak 온도가 2개 나타났고, Swollen ALP의 경우 CP 처리에 의해 enthalpy 값이 증가하였다. 점도 특성의 경우 CP 처리 군들은 점도가 유의적으로 증가하는 결과값을 보였고, 노화와 관련 있다고 볼 수 있는 전분입자의 파괴 정도가 CP 처리 후, 감소하였다. 결과적으로 CP에 의해 옥수수전분과 음이온성 검 가수분해물의 용해도, 팽윤력, 점도 특성에 유의적인 차이가 생겼으며, CP가 에스테르 결합의 형성에 대한 반응촉매로서 기대된다. 또한 Swollen 처리된 CP의 경우 호화특성에 영향을 미쳤으며 Swollen 처리가 CP 처리에 더욱 용이하게 작용했을 가능성이 있다.

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.

전분입자의 수산기와 음이온성 올리고당의 카르복실기 사이의 에스테르(ester) 결합의 형성에 대한 반응촉매로서 마이크로웨이브 방전 저온플라즈마(microwave-discharged cold plasma, MWCP)의 가능성이 최근 보고되었다. 본 연구는 MWCP 처리에 의한 옥수수전분 입자들의 수산기와 음이온성 올릭고머의 카르복시기의 에스테르 유도체들 형성에 대한 MWCP의 친환경 반응촉매로서의 활용가능성을 조사하기 위해 옥수수전분과 음이온성 올리고머를 혼합하여 MWCP를 처리하고 이들의 용해도, 팽윤력 및 호화특성을 조사하였다. 옥수수전분은 pH 5.5으로 조정된 음이온성 검(λ-carrageenan, LC; Low-methoxy Pectin, LP; Sodium Alginate, SA; 효소 처리를 한 pectin, ELP) 가수분해물(단량체, 이량체 및 올리고머 혼합물)을 혼합하여 상온 (무처리) 및 80°C (선호화)에서 30분간 교반한 후 수분함량이 10% 이하가 될 때까지 50°C에서 건조하여 전분-음이온성 반응혼합물을 제조하였다. 제조된 반응혼합물들은 900 W 전력으로 마이크로웨이브를 발진시켜 N2 환경에서 형성된 MWCP 하에서 20분 동안 처리하였다. 처리된 반응혼합물은 용해도(총당 및 전분), 팽윤력, 호화특성을 분석하였다. 총당-용해도는 전분-음이온성 반응혼합물들 및 MWCP 처리군들 모두 옥수수전분에 비해 유의적으로 증가하였다. MWCP 처리군들 중 선호화된 혼합물의 처리군들의 용해도가 각각의 무처리 처리군들에 비해 높은 총당-용해도를 나타내었다. 반응혼합물들의 전분-용해도는 총당-용해도와 미미한 차이를 보였지만, MWCP 처리군들은 총당-용해도보다 유의적으로 낮은 전분-용해도를 나타내었다. 팽윤력은 무처리 반응혼합물이 무처리 MWCP 처리군들보다 유의적으로 높았으나, 선호화 반응혼합물은 선호화 MWCP 처리군들보다 유의적으로 낮았다. 호화특성의 경우 옥수수전분에 비해 MWCP 처리의 유무와 관계없이 전분-음이온성 가수분해물 혼합물들은 높은 호화온도를 나타냈다. 무처리 반응혼합물들은 이들 각각의 무처리 MWCP 처리군들과 호화온도에 의한 유의적인 차이를 보이지 않았으나, 선호화 반응혼합물들은 이들 각각의 선호화 MWCP 처리군들보다 유의적으로 낮은 호화온도를 나타내었다. 결과적으로 MWCP는 옥수수전분과 음이온성 검 가수분해물들 사이의 에스테르 결합 형성을 촉매하는 것으로 기대되며, 전분-음이온성 검 가수분해물들의 선호화 처리가 MWCP의 반응촉매로서의 역할을 용이하게 하는 것으로 생각된다.