This study investigated the inactivation effect of intense pulsed light (IPL) on various packaging films. The UV-C transmittance irradiance varied depending on the packaging materials, with the control group having an irradiance of 3.959 W/m2. For the thinnest layer of 30 mm, polypropylene (PP) had an irradiance of 3.258 W/m2, polyethylene (PE) had an irradiance of 3.193 W/ m2, and oriented polypropylene (OPP) had an irradiance of 3.200 W/m2. In contrast, polyethylene terephthalate (PET) exhibited a significantly lower irradiance of only 0.065 W/m2 for its thinnest film thickness of 100 mm. The light transmittance of the packaging materials was similar, with values of 91.3%, 89.7%, and 89.5% for PP, PE, and OPP, respectively. In contrast, PET exhibited a significantly lower light transmittance of 1.8% compared to the other packaging materials. These findings have practical implications for the food packaging industry. According to the packaging film material, the sterilization effects showed that the E. coli sterilization effect of PP was the highest, followed by PE and OPP, which were similarly effective. At the same time, PET exhibited the lowest sterilization effect. For PP film with a thickness of 30 mm, a 6.2 log reduction in the E. coli population was observed after 20 s of IPL treatment. Ultimately, inactivation was achieved after 60 seconds. Both PE and OPP films, which had a thickness of 30 mm, showed a 5.9 log reduction in E. coli after 30 s of IPL treatment, followed by complete inactivation after 60 s. The inactivation rate for PP, PE, and OPP films showed minimal variation regardless of thickness, although it gradually decreased with increasing thickness. For PET, achieving a 1 log reduction in E. coli required 180 s of IPL treatment at 100 mm thickness and 210 s at 120 mm thickness, indicating the influence of film thickness on inactivation rate. Even after 300 s of IPL treatment, the inactivation effect for PET remained around 1.5 log, the lowest among all packaging film materials.

본 연구에서는 처리용기의 재질에 따른 광펄스의 살균 효과에 대해서 알아보았다. 처리용기의 재질에 따른 UV-C 의 광량은 대조구는 3.595W/m2이었으며, 두께 1 mm에서 석영은 3.358W/m2, 아크릴은 0.878W/m2, 그리고 유리는 0.060W/m2였으며, 빛의 투과율은 석영은 93.4%, 아크릴은 24.4%, 유리는 1.7%로 나타났다. 처리 용기 재질에 따른 살균 효과는 석영은 처리용기의 두께와 상관없이 대조구와 동일한 살균 효과를 보였으며, 아크릴은 1 mm 두께에서 60초 처리 후 1.1 log 사멸하였으며, 180초 처리 후에는 5.0 log의 사멸효과를 보였으며, 두께가 증가함에 따라 살균 효과가 현저히 감소하였다. 유리는 두께와 관계없이 살균 효과가 거의 없었다. 사멸패턴은 유리를 제외하고는 모두 bi-phasic의 형태를 보였으며, 사멸속도상수와 D 값은 대조 구는 k1값은 0.287 s−1이었으며, k2값은 0.072 s−1이었고, D1 은 8.02 s였으며, D2는 31.87 s였다. 1 mm의 두께에서 석영 은 k1은 0.284 s−1, k2는 0.069 s−1, 아크릴은 k1은 0.018 s−1, k2는 0.042 s−1이었고, 유리는 k는 0.004 s−1이었다. 두께 1 mm에서 D값은 석영은 D1=8.11 s, D2=33.87, 아크릴은 D1 =127.94 s, D2=54.83 s, 유리는 D=575.75 s로 나타났다.

This study evaluated the microbiological quality of fresh-cut bell pepper and ginger, as well as the inactivation effects of intense pulsed light (IPL) on E. coli ATCC 25922 inoculated in the fresh-cut samples by varying the treatment voltages (1,200-2,400 V) and time (1–7 min). The contamination levels of mesophilic bacteria, psychrophilic bacteria, yeast and mold for bell pepper and ginger were 6.64±0.81 and 6.35±1.96 log CFU/g, 6.75±1.13 and 5.63±1.89 log CFU/g, and 4.68±0.43 and 4.57±1.25 log CFU/g respectively. Through the IPL treatment at 2,400 V for 7 min, 2.04 and 2.11 log of E. coli ATCC 25922 inoculated in bell pepper and ginger were reduced, respectively, with a negligible temperature rise (< 2.2oC). Although the reduction rate varied, the bactericidal effect of E. coli ATCC 25922 showed an increase as treatment time and voltage increased. Under the same treatment conditions, temperature increased by 1.71oC and 2.13oC for bell pepper and ginger, respectively. These results demonstrate that IPL is a suitable device for inactivating E. coli ATCC 25922 on fresh-cut bell pepper and ginger.

비가열 살균 기술 중 하나인 광펄스 기술을 이용하여 후추에 존재하는 미생물의 사멸 효과를 원통형 처리 용기를 이용하여 검토하였다. 후추에 존재하는 미생물의 오염도는 일반세균은 약 2.0-4.0×106 CFU/g, Bacillus cereus는 약 3.0-5.0×103 CFU/g이었다. 펄스 수 5 pps, 광원과 처리용기 사이의 거리 4 cm의 동일한 조건에서 빛의 세기를 달리하여 처리하였을 경우 빛의 세기가 강할수록 사멸정도는 증가하였으며, 빛의 세기 1,000 V에서 흑후추의 경우 일반세 균은 0.55 log, B. cereus는 0.6 log, 백후추의 경우 일반세균은 0.7 log, B. cereus는 0.6 log의 사멸효과를 보였다. 펄스 수를 달리하였을 경우에는 펄스수가 증가할수록 높은 사멸율을 보였으며, 광원과 처리 용기사이의 거리에 따른 사멸효과를 거리가 짧을수록 사멸율은 증가하였다. 입자의 크기에 따른 사멸 효과는 입자의 크기가 클수록 살균효과 가 높은 것으로 나타났다. 후춧가루의 살균에 있어 광펄스 기술은 처리 조건에 따라 40-80%정도의 사멸율을 나타내어 후춧가루의 비가열 살균 기술로서의 적용 가능성을 볼 수 있었다.

Black pepper (piper nigrium L.) is a spice commonly used but has a problem with microbial control, so it needs non-thermal decontamination method for product quality of dried foods. Intense pulsed light (IPL) technology is a non-thermal method for superficial decontamination of foods to inactivate pathogenic microorganisms by using high peak power and short duration pulses of a broad-spectrum (170-2600 nm) using a xenon lamp. The objective of this study was to reduce total number of bacteria in ground black pepper effectively by combined treatments of IPL and immobilized TiO2 photocatalyst. Self-designed cyclone type of pilot-scaled IPL device (> 5 kg/h) was used, which makes samples to flow cyclonically in a vacuum space longer time rather than moving vertically. Using this device alone, without TiO2 coated, 0.3-0.6 log reductions were achieved under a total energy fluence of 14.85 J/cm2 (DC voltage; 1200, 1800, and 2400 V, pulse duty; 0.5, 2.1, and 3.0 ms, treatment time; 60, 120, 180, 240, and 300 s, frequency; 2 Hz). Subsequently, TiO2-coated quartz plates with different layers between light source and samples were installed to observe the effect of photocatalyst and the efficiency of decontamination was improved slightly. However to increase the effect of the photocatalyst, several factors (TiO2 particle size, TiO2 film thickness and transparency, adhesiveness between quartz and photocatalyst, etc.) need to be concerned additionally. Nevertheless, the application of IPL treatment combined with TiO2 photocatalyst offers a potential of effective non-thermal decontamination method for dealing with powder foods in food industry.

Because of many benefits from raw seed sprouts, consumers have consumed them largely. However, despite of many benefits, raw sprouts has been implicated in food-borne diseases. The source of food-borne disease related to raw seed sprouts is thought to originate from seeds contaminated by pathogenic bacteria. So, Intense Pulsed Light (IPL), a non-thermal processing method, is an effective device for seeds to maintain microbial safety without loss of seed viability. The objective of this research was to determine the effects on microbial inactivation and quality in radish and wheat seed by IPL treatment and to figure out the correlation between inactivation of seeds and surface roughness value (Ra). At 5th day of germination, the average germination rate and shoot length of radish sprouts by IPL at total fluences of 121 J/cm2 were 95% and 5.8 cm. It was not significant compared to the control group. And log reductions of radish and wheat seeds by IPL showed 1.0 and 1.2, respectively. The results showed radish seeds have higher tolerance to IPL treatment than wheat seed. Also, radish seed had the rougher surface (Ra=2.85 μm) than wheat seed (Ra=0.55 μm). Therefore, IPL can decontaminate microbial population on seeds, but the effectiveness of IPL is dependent on the surface morphology of seeds.

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.

UV 파장이 차단된 고강도 광원을 활용한 광펄스 시스템을 이용하여 막걸리로부터 분리한 효모의 살균 효과에 대하여 연구하였다. 광펄스 처리의 주요 변수인 빛의 세기와 처리시간 그리고 frequency에 따른 효모의 사멸 효과를 살펴본 결과 광원의 빛의 세기(전압의 세기)가 높아질수록 그리고 처리시간이 길어질수록 높은 사멸율을 나타내어 1000V, 50 sec 처리 후 모든 균(약 7 log CFU/mL) 이 사멸하였으며, 처리시간에 따라 직선적으로 사멸하는 경향을 보였다. 일정한 빛의 세기와 처리시간에서는 frequency가 증가할수록 사멸 효과가 증가하였지만 실제 처리시간(처리시간×펄스수)이 같으면 frequency에 상관없이 같은 사멸효과를 보여 frequency에 따른 사멸율의 영향은 없었다. 시료내에 초기 균수 농도가 높을수록 투명도의 감소에 의해 광원의 투과력이 떨어져 사멸효과는 감소하였으며, 시료의 깊이가 증가할수록 사멸효과는 감소하여 시료의 깊이가 5 mm이상일 경우 사멸효과가 급격히 떨어졌다. 광펄스 처리 중 시료의 온도는 변화가 없었다. 이상의 결과로 미루어 볼 때 광펄스 처리가 실제 공정에 적용될 경우 온도의 변화없이 시료 내의 미생물을 사멸하는데 효과는 있으나 이를 위해서는 시료의 탁도와 초기균수 그리고 깊이를 고려하여 설계되어야 할 것으로 보인다.