본 연구는 기존 기초 연구를 통해 효과가 확인된 ‘광에 너지유도 활성산소’를 이용하여 세척용수를 소독할 수 있는 신개념의 순환형 물 소독 시스템에 대해 실증하는 것 이다. 다양한 형태의 감광제 이용 광유도 ROS 발생장치 를 이용하여 여러 종류의 병원성 세균을 1시간안에 3 log CFU/mL 이상의 밀도를 감소시키는 조건을 탐구하였다. PS-bead이용 광유도 ROS 발생장치의 밀도 감소 효과에 미치는 주요 요인을 분석한 결과, 세균의 종류에 따라 ROS 에 대한 밀도 감소효과가 서로 상이 하였다. B. cereus와 P. carotovorum subsp. carotovorum에 대한 밀도 감소효과는 높았으나 대장균 등 식중독 세균들에 대한 밀도 감소 효과는 상대적으로 낮았다. 순환형 물 소독시스템에서 유속은 유속이 빨라질 수록, 초기 세균밀도가 낮을수록 밀도 감소효과가 증가하는 경향을 보였다. bead의 양이 증가함에 따라 밀도 감소 효과는 일부 대상세균에서 지수적으로 증가함을 알 수 있었다. 싱글 유닛 두 개를 연결한 더블원통유닛3280은 B. cereus 나 P. carotovorum subsp. carotovorum에 대한 실험에서 30 분 안에 약 3 log CFU/mL 이상의 균을 완전히 살균할 수 있었다.

Chlorination and UV illumination are being widely applied to inactivate a number of pathogenic microbials in the environment. Here, we evaluated the inactivation efficiency of individual and combined treatments of chlorination and UV under various aqueous conditions. UV dosage was required higher in waste water than in phosphate buffer to achieve the similar disinfecting efficiency. Free chlorine generated by electrolysis of waste water was abundant enough to inactivate microbials. Based on these, hybrid system composed of sequential treatment of electrolysis-mediated chlorination and UV treatment was developed under waste water conditions. Compared to individual treatments, hybrid system inactivated bacteria (i.e., E. coli and S. typhimurium) and viruses (i.e., MS-2 bacteriophage, rotavirus, and norovirus) more efficiently. The hybrid system also mitigated the photo re-pair of UV-driven DNA damages of target bacteria. The combined results suggested the hybrid system would achieve high inactivation efficiency and safety on various pathogenic microbials in wastewater.

The 20-kHz ultrasonic irradiation was applied to investigate bacterial inactivation and antibiotic susceptibility changes over time. Applied intensities of ultrasound power were varied at 27.7 W and 39.1 W by changing the amplitude 20 to 40 to three bacteria species (Escherichia coli, Enterococcus faecalis, and Staphylococcus aureus). By 15-min irradiation, E. coli, a gram-negative bacterium, showed 1.2- to 1.6-log removals, while the gram-positive bacteria, Enterococcus faecalis and Staphylococcus aureus, showed below 0.5-log removal efficiencies. Antibiotic susceptibility of penicillin-family showed a dramatic increase at E. coli, but for other antibiotic families showed no significant changes in susceptibility. Gram-positive bacteria showed no significant differences in their antibiotic susceptibilities after ultrasound irradiation. Bacterial re-survival and antibiotic susceptibility changes were measured by incubating the ultrasound-irradiated samples. After 24-hour incubation, it was found that all of three bacteria were repropagated to the 2- to 3-log greater than the initial points, and antibiotic inhibition zones were reduced compared to ones of the initial points, meaning that antibiotic resistances were also recovered. Pearson correlations between bacterial inactivation and antibiotic susceptibility showed negative relation for gram-negative bacteria, E. coli., and no significant relations between bacterial re-survival and its inhibition zone. As a preliminary study, further researches are necessary to find practical and effective conditions to achieve bacteria inactivation.

내생포자는 다양한 스트레스에 매우 내성이 강하기 때문에 이를 효과적으로 제어하는 것은 매우 중요하다. 가열 처리로 포자를 제어할 수 있지만 이러한 열 공정은 식품의 텍스처와 색의 변화, 향기 성분의 손실, 영양성분의 파괴 등 품질 저하를 야기한다. 따라서 비가열 살균 기술인 광펄스(Intense Pulsed Light)를 통해 식품의 품질은 유지하면서 효과적으로 식품의 안정성을 증진시킬 수 있다. 광펄스 살균은 고전압 발생 장치를 통해서 제논 램프에 의해 200-1100nm 범위의 넓은 파장을 가진 빛을 아주 짧은 시간 안에 펄스의 형태로 가하여 식품 표면에 존재하는 미생물을 사멸시키는 기술이다. 본 연구에서는 광펄스 살균 기술을 이용하여 Bacillus subtilis 포자의 저감화 효과를 800 V에서 1400V까지 200 V 간격에서 최대 90초까지 처리한 후 평판계수법을 이용하여 확인하였다. Bacillus subtilis 포자의 사멸 정도는 전압이 증가할수록 처리시간이 길어질수록 높아지는 경향을 보였다. 800 V와 1200 V에서 50초간 처리한 결과 5.7, 6.1 log 정도의 사멸을 보였으며 1400 V에서는 50초 처리 만에 7 log 사멸을 나타내며 완전 사멸에 도달하였다. 포자는 생존 적절한 환경이 주어지면 영양세포로 발아, 성장을 하므로 이러한 기간 동안 광펄스에 대한 민감도 변화를 모니터링하는 것이 중요하다. 따라서 최대 6시간까지 배양하면서 포자의 발아 정도를 포자염색법을 통해 광학현미경으로 확인하고 이를 광펄스 처리하여 광펄스에 대한 민감도 변화를 비교, 분석하였다. 800, 1000, 1200 V 세 가지 조건 모두 배양 시작 후 1시간까지는 광펄스 저항성이 일시적으로 증가하다가 이후에는 점차 저항성이 감소함을 확인하였다. 6시간까지 배양시킨 포자의 발아, 성장 단계 파악을 위하여 600 nm에서 optical density를 측정하였으며 그 결과, 80분까지는 발아가 일어나며 그 기간 중 1시간 까지는 초기 발아단계로 판단되었다. 초기 발아 단계에서 가장 주요한 내부 물질의 변화는 바로 포자 내의 디피콜린산의 유출로 디피콜린산은 자외선의 민감도를 부여하는 물질로 알려져 있다. 본 연구에서도 포자 안에 축적되어 있던 디피콜린산이 유출되면서 광펄스에 대한 저항성이 발아 초기에 약간 증가한 것으로 판단된다. 따라서 본 연구를 통해 포자의 발아, 성장 단계와 광펄스 민감도의 변화 간의 관계를 파악하여 광펄스 살균 기술의 포자 저감화 가능성을 확인하였다.

Disinfection of microorganisms using UV light is widely used in the field of water supply and wastewater treatment plant, In spite of high germicidal effect and relatively clean by-product, UV disinfection has fundamental defeat that is accumulation of fouling materials at the interface of water and lamp sleeve. Non-contact type of UV photoreactor which can avoid this fouling generation was developed and the experimental performance evaluation of the system was carried out in this study. Log inactivation rate of E. coli was selected as a disinfection index. The concentration of E. coli of second clarifier effluent was 8.2×101 - 8.2×103 colony per mL and was well inactivated by the non-contact type of UV photoreactor. Under the UV intensity condition of 2.1 - 2.5mW/cm2, E. coli removal rate was observed in the range of 54 - 95% when the HRT was increased from 10 to 52 seconds. Experimental results showed that log inactivation of E. coli was proportional to UV dosage and 200mJ/cm2 of UV dose is expected for the 2.0 log inactivation of E. coli from the second clarifier effluent. Between the two parameters of UV intensity and contact time which are consist of UV dose, UV intensity was 4 times more effective than contact time.s

주스의 품질악화를 초래하는 효소를 불활성화시키기 위해서 감귤 주스와 사과 주스 추출물에 초고압 처리와 열처리를 하여 각 시료의 PPO와 POD의 불활성화 정도를 확인하고 동역학 모델에 적용하여 이들의 불활성화 특성을 연구하였다. 감귤 주스와 사과 주스에서 모두 PPO가 POD보다 열과 압력에 대해서 상대적으로 내성을 갖는 것을 알 수 있었으며, 초고압 처리 과정을 거쳤을 때 보다는 열처리 과정을 거쳤을 때 PPO와 POD가 효과적으로 불활성화되는 것을 확인할 수 있었다. 초고압 기술은 처리 후에도 제품의 영양분과 색의 변화에 영향을 미치지 않기에, 최상의 상태와 품질로 제품을 제공 할 수 있는 장점을 가지고 있지만, 효소를 불활성시키기에는 부족하다는 단점을 가지고 있다. 이를 보완하여 산업적으로 이용되어지기 위해서는 영양분이 파괴되지 않는 열 처리 조건을 잡고, 효소를 효과적으로 불활성시킬 수 있는 초고압 처리 조건과 결합하여 최상의 결과를 얻을 수 있는 조건을 찾는 연구가 필요하다고 판단된다.

본 연구에서는 FCV 현탁액에 물리, 화학적 위생처리 후 복합효소처리라는 전처리과정을 적용한 뒤 real-time RTPCR법을 이용하여 살균효능을 분석하였다. RT-PCR 이전에 37oC에서 30분 동안 PK와 RNase A를 처리함으로써 UV, 열, 염소, 에탄올, 과초산계열 제품에 의해 불활성화 된 바이러스들은 음성 결과를 나타내었고, real-time RTPCR법을 통해 살균 효능을 정량분석한 결과, 복합효소처리를 했을 경우 무처리구보다 더 높은 살균 효능을 보이는 것을 확인할 수 있었다. 이로써 Nuanualsuwan S. 등11,18,29)의 선행연구에서와 같이 PK와 RNase A로 전처리하는 단계를 통하여 물리, 화학적 위생처리에 의해 손상되지 않은 바이러스가 RT-PCR 법에 의해 증폭되는 것을 방지함으로써 Real-time PCR법 에 대한 검출 감도를 높일 수 있음을 확인하였다. 또한, FCV를 검출하기 위해 사용된 RT-PCR과 real-time RT-PCR 두 방법 중에서도 real-time RT-PCR법이 가장 신속하면서도 민감도 높은 결과로 도출되었다. 따라서, 유전자 분석 이전에 복합효소처리는 물리, 화학적 위생처리에 의해 불활성화 된 바이러스의 RNA가 transcription 또는 증폭되는 것을 방지하기 위한 수단으로 real-time RT-PCR법과 결합 됨으로써 노로바이러스를 비롯한 식중독 바이러스를 검출 하는데 효과적으로 적용될 것으로 판단된다. 또한 식품현 장에서 전기영동 과정없이 신속하게 살아있는 바이러스만을 수치적으로 정량화함으로써 식품안전에도 기여할 것으 로 사료된다.

Norovirus causes acute gastroenteritis in all age groups and its food poisoning outbreaks are rapidly increasing in Korea. Reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) is most widely used for the rapid detection of foodborne viruses due to high sensitivity. However, the false positive results of RT-PCR obtained against already inactivated viruses could be a serious drawbacks in food safety area. In this study, we investigated a method to yield true positive RT-PCR results only with alive viruses. To decompose the RNA genes from dead viruses, the enzymatic treatments composed of proteinse K and Ribonuclease A were applied to the sanitized and inactivated virus particles. Another aim of this study was to quantify the efficiencies of several major sanitizing treatments using realtime RT-PCR. Feline calicivirus (FCV) that belongs to the same Caliciviridae family with norovirus was used as a surrogate model for norovirus. The initial level of virus in control suspension was approximately 104 PFU/mL. Most of inactivated viruses treated with the enzymatic treatment for 30 min at 37oC were not detected in RT-PCR, Quantification results to verify the inactivation efficiencies of sanitizing treatments using real-time RT-PCR showed no false positive in most cases. We could successfully develope a numerical quantification process for the inactivated viruses after major sanitizing treatments using real-time RT-PCR. The results obtained in this study could provide a novel basis of rapid virus quantification in food safety area.

D_(10) values obtained for radiation alone in Bacillus subtilis and Clostridium perfrigenes were 0.35-0.48 kGy in vegetative cells, and 2-2.08 kGy in spores, respectively. Irradiation dose of 24 kGy completely inhibited spores. In the case of heat treatment, D_(50, 60) values ranged from 10 to 14 minutes in vegetative cells, and D_(70, 80, 90), values ranged from 10 to 140 minutes in spores. In the case of combined treatment with heat and radiation, D_(10) values ranged from 1 to 1.25 kGy in vegetative cells, and from 3.42 to 3.61 kGy in spores. Thus, resistance of cells to gamma radiation did not seem to be influenced by pre-heating.

모자익 Virus병에 감염된 마늘인편에 열처리, 화학치료제의 효과를 본 시험결과는 다음과 같다. 수중 또는 기중 열처리에 있어서 공히 에서 35일간-1시간의 처리로서는 마늘 Virus의 불활성 화효과가 없었고, 에 분간의 처리로서 마늘엽에 나타난 병징이 감소되기는 하였으나 식물체의 생장력이 매우 약화되었으므로 열처리로서는 마늘 Virus를 완전히 불활성화 시킬 수 없었다. 마늘 인편을 의 Malachite Green, 동농도의 2,4-Dichlorophenoxy Acetic Acid 또는 의 Quinhydrone 수용액에 24시간 침윤처리한 후에 식재생장한 마늘엽에 모자익 병징은 감소되었으나 고농도에서 마늘의 생육이 억제되었다. 의 Naphthyl Activ A챵에 침윤한 마늘 인편을 식재 하였을 때에도 생장한 마늘엽에 모자익 병징이 감소되기는 하였으나 완전히 없어지지는 않았다. 수정한 Murashigh-Skoog 배지에 의 Naphthyl Acetic Acid를 가용하여 마늘의 조직을 배양하였을 때에는 신생한 마늘식생체내에 Virus가 불활성화되어 엽에는 모자익 병징이 나타나지 않았으며 조직세포내에는 봉입체가 형성되지 않고, 정상적인 핵을 가진 건전한 식물체를 얻을 수 있었다.

This study aims to inactivate Artemia sp. (Zooplankton) in ballast water through the dielectric barrier discharge (DBD) plasma process. The DBD plasma process has the advantage of enabling direct electric discharge in water and utilizing chemically active species generated by the plasma reaction. The experimental conditions for plasma reaction are as follows; high voltage of 9-22 kV, plasma reaction time of 15-600 s, and air flow rate of 0.5-5.5 L/min. The results showed that the optimal experimental conditions for Artemia sp inactivation were 16 kV, 60 s, 2.5 L/min, respectively. The concentrations of total residual oxidants and ozone generated by plasma reaction increased with an increase of in voltage and reaction time, and the concentration of generated air did not increase above a certain amount.

This study was conducted to investigated the possibility of inactivating wilt germs (Fusarium oxysporum f. sp. radicis lycopersici) using Dielectric Barrier Discharge (DBD) plasma in a hydroponic system. Recirculating hydroponic cultivation system for inactivation was consisted of planting port, LED lamp, water tank, and circulating pump for hydroponic and DBD plasma reactor. Two experiments were conducted: batch and intermittent continuous process. The effect of plasma treatment on Total Residual Oxidants (TRO) concentration change, Fusarium inactivation and growth of lettuce were investigated. In the batch experiment, most of the Fusarium was inactivated at a TRO concentration of 0.15 mg/L or more at four-day intervals. There was no change in lettuce growth after two times of plasma treatment for one week. The intermittent continuous experiment consisted of 30-minute, 60-minute, and 90-minute plasma treatment in 2 day intervals and 30-minute treatment a one-day; most of the Fusarium was inactivated only by treatment for 30-minute every two days. However, if inactivation under 101 CFU/mL is required, it will be necessary to treat for 60 minutes in 2 day intervals. The plasma treatment caused no damage to the lettuce, except the 30 min plasma treatment ay the one-day interval. It was considered that the residual TRO concentration was higher than that of the other treatments.

This study was conducted to investigate the effect of salt concentration and turbidity on the inactivation of Artemia sp. by electrolysis, UV photolysis, electrolysis+UV process to treat ballast water in the presence of brackish water or muddy water caused by rainfall. The inactivation at different salt concentrations (30 g/L and 3 g/L) and turbidity levels (0, 156, 779 NTU) was compared. A decrease in salt concentration reduced RNO (OH radical generation index) degradation and TRO (Total Residual Oxidant) production, indicating that a longer electrolysis time is required to achieve a 100% inactivation rate in electrolysis process. In the UV process, the higher turbidity results in lower UV transmittance and lower inactivation efficiency of Artemia sp. Higher the turbidity resulted in lower ultraviolet transmittance in the UV process and lower inactivation efficiency of Artemia sp. A UV　exposure time of over 30 seconds was required for 100% inactivation. Factors affecting inactivation efficiency of Artemia sp. in low salt concentration are in the order: electrolysis+UV > electrolysis > UV process. In the case of electrolysis+UV process, TRO is lower than the electrolysis process, but RNO is more decomposed, indicating that the OH radical has a greater effect on the inactivation effect. In low salt concentrations and high turbidity conditions, factors affecting Artemia sp. inactivation were in the order electrolysis > electrolysis+UV > UV process. When the salt concentration is low and the turbidity is high, the electrolysis process is affected by the salt concentration and the UV process is affected by turbidity. Therefore, the synergy due to the combination of the electrolysis process and the UV process was small, and the inactivation was lower than that of the single electrolysis process only affected by the salt concentration.

In this study, we examined the suitability of ten disinfection models for predicting the inactivation of Artemia sp. via single or combined physical and chemical treatments. The effect of Hydraulic Retention Time (HRT) on the inactivation of Artemia sp. was examined experimentally. Disinfection models were fitted to the experimental data by using the GInaFiT plug-in for Microsoft Excel. The inactivation model were evaluated on the basis of RMSE (Root Mean Square Error), SSE (mean Sum Square Error) and r2. An inactivation model with the lowest RMSE, SSE and r2 close to 1 was considered the best. The Weibull+Tail model was found to be the most appropriate for predicting the inactivation of Artemia sp. via electrolytic treatment and electrolytic-ultrasonic combined treatment. The Log-linear+Tail model was the most appropriate for modeling inactivation via homogenization and combined electrolytic-homogenization treatment. The double Weibull disinfection model was the most suitable for the predicting inactivation via ultrasonic treatment.