코로나방전플라즈마제트(CDPJ) 생성장치를 제작하여 조업특성을 조사하고 비가열살균기술로서의 활용가능성을 탐색하고자 E. coli를 대상으로 살균성능을 조사하였다. CDPJ장치는 전력공급장치, 변압기, 전극, 송풍기, 시료처리부 등 다섯 부분으로 구성하였다. 전압 10.0-20.0 kV의 직류전기를 10.0-45.0 kHz 구형파 펄스형태로 텅스텐리드 전극에 투입함으로써 코로나방전 플라즈마를 생성하고 동시에 전극사이로 강한 공기를 주입함으로써 하부방향으로 토출하는 플라즈마제트를 생성하였다. CDPJ 처리는 플라즈마 토출구 하부에 처리대상 물체를 위치하고 일정시간 처리하는 방식으로 시행하였다. 주파수를 높일수록 다량의 전류가 유입되었고, 비례하여 전력소비량도 증가하였다. 플라즈마 생성을 위한 임계전류는 1.0 A, 임계주파수는 32.5 kHz이었으며, 1.5 A 이상 40.0 kHz 이상에서 안정적인 플라즈마제트가 생성되었다. 플라즈마제트의 길이는 전류에 따라 증가하였고, 2분 이하 처리 시 대상물체의 표면온도 상승은 25oC를 하회하였다. E. coli 살균력은 전류세기에 비례하여 증가하였고, 전류 1.5 A에서 1분간 CDPJ처리에 의해 4.5 log 이상의 살균효과를 보였으며, 살균패턴은 2단계 1차 반응으로 확인되었다.

벤질리덴아세톤(benzylinedeneacetone: BZA)은 두 곤충병원세균인 Xenorhabdus nematophila와 Photorhabdus temperata subsp. temperata에서 유래된 대사산물의 일종이다. 이 물질은 곤충의 세포성 및 체액성 면역반응을 억제하며 또한 다양한 세균이나 곰팡이에 대해 항생효과를 갖고 있다. 그러나 이 물질이 갖는 비교적 높은 약해와 낮은 식물체 침투력은 효과적 농약으로 개발하는 데 어려움을 주고 있다. 본 연구에서는 다섯 개의 서로 다른 BZA 유사체를 스크리닝하여 면역억제 및 항균활성을 유지하면서 비교적 용해도가 높고 약해가 낮은 물질을 선발하였다. BZA의 벤젠 고리에 수산기가 붙은 유도체는 면역억제 및 항균활성이 뚜렷이 낮아졌다. 또한 BZA의 케톤기를 카르복실기로 변형하면 면역억제와 항균활성을 잃게 되었다. 그러나 BZA의 탄화수소 사슬을 짧게 하여 형성된 아세테이트 유도체인 4-hydroxyphenylacetic acid (HPA)는 면역억제와 항균활성을 잃지 않았다. 또한 HPA는 BZA 보다 고추(Capsicum annuum)에 대해 약해가 낮은 것으로 나타났다. 이 연구는 낮은 약해를 유발하면서 높은 곤충면역억제와 식물병원균에 대해 높은 항균활성을 보이는 BZA 유도체를 선발하였다.

비열살균기술로서 저온플라즈마 활용 가능성을 탐색하고자 유전체장벽 방전 플라즈마(DBDP)생성장치를 제작하여 최적 플라즈마생성 조건을 도출하고 Staphylococcus aureus를 대상으로 살균성능을 조사하였다. DBDP생성장치는 전력공급장치, 변압기, 전극, 시료처리부 등 네 부분으로 구성하였다. 인가전압은 단상 200 V AC를 사용하고, 변압기를 통하여 10.0-50.0 kV로 변환하고 10.0-50.0 kHz의 주파수의 펄스 구형파를 유전체인 세라믹 블록 내에 장치한 전극에 투입함으로써 상압에서 플라즈마를 생성하였다. 주파수를 올림에 따라 높은 전류가 유입되었고, 이에 비례하여 전력소비량이 증가하였다. 전류세기 1.0-2.0 A, 주파수 32.0-35.3 kHz 범위에서 균일하고 안정적인 플라즈마 발생이 이루어졌으며 시료를 투입하지 않은 상태에서의 최적 전극간격은 1.85 mm 이었다. 전극간격을 높임에 따라 소비 전력이 증가하였으나 시료 처리에 적합한 전극간격은 2.65 mm였다. DBDP 처리에 의한 온도상승은 최대 20oC에 불과하여 열에 의한 생물학적 효과는 무시할 수 있었으며 따라서 비열기술임이 확인되었다. Staphylococcus aureus를 대상으로 DBDP 처리할 경우 초기 5분 동안은 살균치가 직선적인 증가를 보이다가 이후 다소 완만해지는 경향을 보였으며 1.25 A에서 10분간 처리 시 살균치는 5.0을 상회하였다.

This study was to evaluate the efficacy of sanitizer concentrations and treatment time against two major food-borne pathogenic microorganisms such as Escherichia coli and Staphylococcus aureus on a stainless steel surface. As a result, stainless steel, treated with 100 ppm of chlorine showed reduction of E. coli(1.56, 1.49, 1.95 log cfu/25 ㎠) and S. aureus(0.49, 0.88, 1.27 log cfu/25 ㎠) after 0, 5 and 10 min, but none was not detected in treatment with 200 ppm. The population of E. coli(0.73, 0.90, 1.55 log cfu/25 ㎠) and S. aureus(0.37, 1.00, 1.45 log cfu/25 ㎠) reduced in 35.5% ethanol treated group, but none was not detected in treatment with 70%. The population was reduced E. coli(0.28, 0.64, 1.07 log cfu/25 ㎠) and S. aureus(0.53, 0.87, 0.99 log cfu/25 ㎠) by treatment with 45.5ppm of hydrogen peroxide, but none was not detected in treatment with 91 ppm. Quarternary ammonium compound with 100 ppm was reduced E. coli(0.82, 1.62, 1.71 log cfu/25 ㎠) and S. aureus(0.46, 0.93, 1.38 log cfu/25 ㎠), but none was not detected in treatment with 200 ppm. Predictive models of sterilization for all 4 disinfectants were suitable to use with r2 value of higher than 0.94. These models may be of use to food services and manufacture of safe products by controlling E. coli and S. aureus without the need for further detection of the organisms.

Ozone concentrations in water and air, and resulting disinfective properties, were measured following generation by either an ozone generator or a low-temperature dielectric barrier discharge plasma generator. In freshwater, ozone concentrations of 0.81 and 0.48 mg/L O3 were observed after the ozone and plasma generators had been operated for five minutes, respectively. Higher levels of dissolved O3 were attained more easily with the ozone generator. In seawater, both systems were capable of creating concentrations greater than 3.00 mg/L O3 after 5minutes of operation. Higher ozone levels were attained more easily in seawater than in freshwater. Rates of bacterial sterilization in seawater after three minutes were 96% and 88%, using the plasma and ozone generators, respectively. In freshwater, higher concentrations of ozone were released into the atmosphere by the ozone generator than by the plasma generator. In creating equivalent levels of dissolved ozone in freshwater, the plasma generator released 4.5 times more ozone into the atmosphere than did the ozone generator. This shows that ozone generators are more effective than plasma generators for creating ozonated water. For the same concentration of dissolved ozone in seawater, more ozone was released into the atmosphere using the ozone generator than using the plasma generator. Therefore, with regard to air pollution, plasma generators seem to be less expensive than ozone generators.