세척용 시판 살균제 종류에 따른 신선편의 양상추의 저장 중 미생물 변화

시중에서 판매중인 양상추를 실험 당일 구입하여, 구입 즉시 보냉하여 이동하였고, 구입 당일 실험에 사용하였다. 이물 제거 및 선별한 양상추를 샐러드 크기(4×4 cm)로 절단 하고 증류수로 1차 세척 후 각각의 농도로 제조한 살균제 용액에 3분간 침지 후 3분간 헹굼 세척하였다. 종이타월을 이용하여 물기를 제거한 양상추는 각 100 g씩 low density polyethylene(LDPE) 필름(18×21 cm, 두께 50 μm)으로 밀봉 포장하여 10℃로 설정한 인큐베이터(Model VS-8480, Vision scientific Co, Ltd., Bucheon, Korea)에 저장하면서 미생물적 품질변화를 조사하였다. 시판 살균제의 스크리닝 실험 후 이를 통해 선정된 시판 살균제를 신선편의 양상추 에 적용하고 저장 중 품질 변화를 조사하였다.

시판 중인 살균제의 감균 효과를 스크리닝하기 위해 사 용한 살균제 종류 및 용액의 농도는 다음의 Table 1과 같다. 즉, 염소용액은 식품첨가물급의 Y사(Seoul, Korea) 차아염 소산나트륨제품(유효염소 4%)을 0.02%의 농도로 제조하 여 사용하였다. ascorbic acid(1%), citric acid(1,2,3,4%) 및 acetic acid(1,3,5,6%)은 분석용 grade의 시약(Junsei Chemical Co., Ltd., Tokyo, Japan)으로 각 농도의 용액으로 제조하였고, citric acid와 acetic acid를 각각 1:1로 혼합하여 1, 2, 3%의 용액으로 제조하여 사용하였다. 시판중인 살균 제 중 Formula 4(1,3,4%) 및 Fresh Produce Wash(1,3,4%)는 영국 D사의 제품을, 크린콜(1%), 키토콜(1%)은 J사(Ansan, Korea)(www.cleancohol.com) 및 천연칼슘(CaO)(0.1%)은 일본 B사의 제품을 각각 구입하여 해당 농도로 제조하여 사용하였다. 살균제 중 Formula 4와 Fresh Produce Wash는 citric acid를 함유하여 감균과 동시에 항갈변 효과를 목적으 로 하는 제품이다(www.drywite.co.uk). 각 살균제의 농도는 각 살균제 업체에서 권장하고 있는 농도를 기준으로 설정하 였다. 아스코르브산의 경우 원가 측면에서 다소 고가이므 로 세척에 사용하기 어려운 점을 감안하여 1% 농도를 조제 하여 기타 살균제와의 감균 효과 비교를 위해 적용하였다.

살균제에 대한 스크리닝 결과는 시판 살균제 각각의 감 균 효과로 나타내었는데(10), 살균제 적용 전후의 일반세균 수를 측정하여 그 차이를 log reduction으로 나타내었다.

서로 다른 살균제 적용에 따른 양상추의 저장 중 pH 변화 는 시료와 증류수를 1:1로 혼합하여 균질화한 다음 여과하 여 pH meter(420A, Orion, Beverly, MA, USA)를 이용하여 측정하였다.

멸균 팩에 각 처리구의 신선편의 양상추 시료 10 g씩을 넣고 0.85% saline solution을 90 mL 가하여 1분간 좌우상하 로 각 100회식 교반한 후, 1 mL씩 취하여 일반세균배지 (Petrifilm^TM aerobic count, 3M, St. Paul, MN, USA), 효모 및 곰팡이배지(Petrifilm^TM yeast and mold, 3M)와 대장균군 배지(Petrifilm^TM coliform count, 3M)에 각각 접종하였다. 접종 후 일반세균은 35℃에서 48시간, 효모 및 곰팡이는 25-28℃에서 48시간, 대장균군은 35℃에서 24시간 동안 배 양한 후 colony 수를 측정하여 log colony forming unit(CFU/g)로 나타내었다.

실험은 3회 반복 실시하였으며, 유의성 검증을 위하여 SPSS version 12(SPSS Institute, Chicago, IL, USA)를 이용하 여 ANOVA analysis와 Duncan‘s multiple range test로 5% 수준에서 유의성을 분석하였다.

시판 살균제의 감균 효과는 살균제 적용 전후의 일반세 균수의 변화를 비교하여 나타내었다(Fig. 1). 증류수, 염소 수 및 유기산 종류별, 시판 살균제 종류별로 그룹을 나누었 을 때 각 살균제별로 유의적인 차이가 나타났다(p<0.05). 증류수의 감균 효과를 0으로 했을 때 0.02%의 염소수가 가장 높은 수준의 감균 효과(log 3.1)을 나타내었다. 다수의 연구에서 적정 농도의 염소 계열 살균제의 감균 효과는 1-2 log 수준이 바람직하다고 한 것과 비교해 다소 높은 수준으로 나타났다(9,11). 또한 유기산 중 1%의 농도 기준 ascorbic acid는 1.3, citric acid는 0.7 log 수준의 감균 효과를 나타내었으며, acetic acid가 가장 높은 수준의 감균 효과(2.4 log)를 나타내었다. 신선편의 양상추에 ascorbic acid, acetic acid, citric acid, lactic acid를 각각 0.5, 1%로 적용했을 때 모든 처리구에서 증류수 처리구와 비교하여 1-2 log 수준(L. monocytogenes, E. coli)의 감균 효과를 나타낸 것과 유사하 였으나, lactic 및 citric acid에서 가장 효과적으로 나타난 것은 본 연구 결과와 다소 상이하였다. 이러한 차이는 세척 과정, 용액의 pH, 대상 미생물 종류의 차이 등에서 기인한 것으로 보인다(12). 유기산은 generally recognized as safe(GRAS)로 안전성 측면이나 항균효과 측면에서 염소를 대체할 수 있는 물질군으로 알려져 있다(9,11,13). 한편 ascorbic acid와 acetic acid를 동량으로 혼합한 용액 1%에서 는 citric acid 1%와 같은 0.7% 수준의 log reduction을 나타내 어 혼합으로 인한 영향은 보이지 않았다. 유기산 종류간의 비교에서는 acetic acid 그룹만이 유의적인 차이를 나타내었 으며, 시판중인 살균제 중 Formula 4(F4)^TM 및 Fresh Produce Wash(FPW)^TM이 유기산과 동일한 감균 양상을 나타내었다. 알코올을 기반으로 하는 시판 살균제 중 크린콜은 자몽종자 추출물 즉, ascorbic acid를, 키토콜은 citric acid를 함유하고 있는데, 크린콜은 1.8, 키토콜은 2.1 log 수준의 감균 효과를 나타내었다. 또한 칼슘의 경우 0.05%에서 2.1 log 수준의 감균 효과를 나타내었다. 즉, 시판 살균제들은 농도별로 상이하지만 대부분 2.0 log 수준의 감균 효과를 나타내고 있었으며, acetic acid 전체 농도, ascorbic acid와 acetic acid 혼합용액 3%에서와 동일한 양상의 감균 효과를 나타내었 다.

Fig. 1. Relative efficacy of various sanitizers in aerobic bacteria on fresh-cut iceberg lettuce. DW, distilled water; CL, hypochlorite (NaOCl) (0.02%); AA, 1% ascorbic acid; CA_1, 1% citric acid, CA_2; 2% citric acid; CA_3, 3% citric acid; CA_4, 4% citric acid; AC_1, 1% acetic acid; AC_3, 3% acetic acid; AC_6, 6% acetic acid; AAC_1, ascorbic acid+acetic acid=1:1 (1%); AAC_2, ascorbic acid+acetic acid=1:1 (2%); AAC_3, ascorbic acid+acetic acid=1:1 (3%); F4_1, 1% formular 4^TM; F4_3, 3% formular 4^TM; F4_4, 4% formular 4^TM; FPW_1, 1% Fresh produce wash^TM; FPW_3, 3% Fresh produce wash^TM; FPW_4, 4% Fresh produce wash^TM; CC_1, 1% CleancolTM; CT_1, 1% ChitocolTM; Ca_0.05, 0.05% calcium oxide. Log10 CFU/g reduction; Log10 (distilled water)-Log10 (sanitizer). Vertical lines represent Mean±SD (n=3). ^a-cMean values with different letters within a row are significantly different p<0.05 by Duncan’s multiple range test.

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다양한 살균제의 감균 효과 결과를 바탕으로 2.0 log 이상 의 감균 효과를 나타내는 시판 살균제를 선정하고, 이들을 신선편의 양상추의 세척 시 살균제로 사용하였다. 저장 중 양상추의 pH 변화를 측정한 결과는 다음의 Table 2와 같았 다. 모든 처리구에서 초기 pH는 4.7-6.1수준으로 F4의 농도 가 3, 4%일 때의 pH만 유의적으로 낮은 수준이었다(4.7, 4.9). 이는 F4(3, 4%)용액의 pH가 가장 낮았기 때문으로 판단된다(Table 1). 이처럼 저장 초기 양상추의 pH는 살균 제 용액의 pH와 관련이 있었다. 칼슘용액의 경우 용액의 pH가 12로 가장 높았는데, 양상추의 pH도 6.1로 가장 높았 다. 또한 모든 처리구에서 저장에 따라 pH는 증가하는 경향 을 나타내다가, 저장 후기로 갈수록 유의적으로 낮아지고 있었다(Table 2). 일반적인 신선농산물의 경우 pH가 5.8-6.5 로 절단, 세척과 같은 가공이나 기체조성, 온도와 같은 저장 조건에 의해 영향을 받는 것으로 보고되고 있다(14,15). 본 연구결과에서도 F4를 제외한 모든 처리구에서 유사한 결과 를 나타내고 있었다.

시판 살균제로 세척한 양상추의 저장 중 일반세균의 변 화는 다음의 Table 3과 같았다. 살균제 종류 및 저장일수에 따른 유의적 차이가 나타났으며 저장에 따라 증가하고 있었 다. 염소수의 경우 현저히 낮은 일반세균수를 나타내어 저 장 7일까지도 3.0 log CFU/g 수준으로 유지하였다. 이러한 결과는 고농도 처리 및 항온유지에 의한 효과로 판단된다 (16). 반면 F4와 FPW의 경우 1% 농도에서 증류수 처리구와 유사한 수준으로 감균 효과가 나타나지 않았다. 한편 3, 4%의 농도에서는 저장 초기 3.4-3.7 log CFU/g 수준으로 낮게 나타났으며 저장일 경과에 따라 최대 9.5 log CFU/g까 지 증식하였다. 약산의 살균작용은 세포 내부로 유입된 유 기산이 세포의 pH 및 세포막 투과성을 변화시켜 기질 이동 을 방해하고 전자전달 체계 이상이나 효소의 변성을 초래하 여 미생물 증식에 영향을 주는 것으로 알려져 있다(17,18). 또한 세포 외부의 산도가 증가하게 되면 세포 내부로 유입 되는 양성자를 제거하기 위해 더 많은 에너지를 소비하기 때문에 증식이 억제 된다고 한다(19). 특히 citric acid의 경우 세포 내부로 유입되는 양보다는 세포 내부에서 해리되는 능력이 뛰어나기 때문에 세포 내부의 산성화를 유도하고, 미생물 성장에 필수적인 polyvalent cation과 킬레이팅하여 증식억제효과를 나타낸다고 보고되고 있다(20). 알코올을 주원료로 한 크린콜, 키토콜의 경우 각 1%의 농도에서 저장 초기 3.8-4.1 log CFU/g수준으로 감균 되며 저장일 경과에 따라 증가하는 경향을 나타내었다. 에탄올은 peptidoglycan 의 가교결합을 저해하여 살균하는 것으로 보고되고 있으며 (21), 유기산과 함께 사용할 경우 오히려 유기산의 활성이 저하되어 감균 효과가 낮아질 수 있다(22).

시판 살균제를 사용하여 세척한 양상추의 저장 중 효모 의 변화는 Table 4와 같았으며, 곰팡이의 경우 전체 처리구 에서 검출되지 않았다. 효모의 경우 저장일 경과에 따른 유의차는 발견되지 않았으나, 살균제에 따른 유의차는 나 타났다(p<0.05). 일반세균 결과와 유사하게 염소수, FPW(3,4%), 키토콜, 칼슘제제가 동일한 경향의 감균 효과 를 나타내고 있었다. F4의 경우 감균 효과보다는 항갈변 효과에 중점을 둔 제품으로, 효모 저해 효과도 여타 살균제 에 비해 낮았다. 유기산중 acetic acid나 citric acid는 전통적 으로 곰팡이 저해제로 활용되고 있으며 citric acid (C₃H₅O(COOH)₃)와 같은 유기산의 곰팡이 저해 효과는 구 조적으로 하나 이상의 카르복시기를 가지고 있기 때문으로 보고되고 있다(23).

살균제 종류에 따른 양상추에서 저장 중 대장균은 발견 되지 않았으며(데이터 미기재), 대장균군의 변화는 다음의 Table 5와 같다. 저장에 따른 유의차는 발견되지 않았으나 살균제에 따른 유의차는 나타나고 있었다(p<0.05). 염소수 처리의 경우 일반세균, 효모 및 곰팡이의 경우와 달리, 대장 균군은 저장 1일경부터 1.0-2.8 log CFU/g 수준으로 증식하 여 저해 효과가 크지 않았다. 가장 낮은 효과는 칼슘제제의 경우로 저장 7일경 대장균은 가장 높은 수준(7.1 log CFU/g) 으로 나타나고 있었다. 대장균군의 저해는 F4에서 효과적 으로 나타나 4% 수준에서는 저장 중 검출되지 않았다. 유기 산의 대장균에 대한 저해 효과는 균주에 대한 감수성 차이 등으로 인해 일치하지는 않으나, 특히 acetic acid는 대장균 및 Salmonella typhimurium, Listeria monocytogenes 에 대한 우수한 저해 효과를 가지는 것으로 보고되고 있다(13,17).

시판 살균제 중 염소수를 대체하기 위한 제품들은 대부 분 유기산 및 알코올을 중심으로 한 혼합물 형태이며, 이들 의 항미생물 작용에 의한 미생물 저해 효과를 가지는 것으 로 판단된다. 염소수의 원가 경쟁력 및 강력한 항균 효과에 도 불구하고 작업장 안전 및 각종 위해성 부산물을 고려한 다면 이를 대체할 만한 살균제의 적용 및 추가 검토가 지속 적으로 이루어져야 할 것이다. 또한 초기 미생물 저해 효과 가 큰 시판 살균제와 함께 공정관리 및 포장, 온도관리 등의 hurdle을 추가한다면 저장 후기까지 그 효과를 지속시켜 실제 현장에서 적용할 수 있을 것으로 판단된다.