Stainless steel 표면의 Bacillus licheniformis biofilm 형성에 대한 aqueous chlorine dioxide와 UV-C의 제어 효과 :Aqueous chlorine dioxide and UV-C control effect on Bacillus licheniformis biofilm formation on stainless steel surface

천사아

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자료유형: 학위논문

저자정보: 천사아 (목포대학교, 목포대학교 대학원)

지도교수: 김정목

발행연도: 2022

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2022

Stainless steel 표면의 Bacillus licheniformis biofilm 형성에 대한 aqueous chlorine dioxide와 UV-C의 제어 효과

천사아 , 조종락 , 오용채 외 1명 한국식품영양과학회 학술대회발표집 2022.10 학술대회자료

Stainless steel 표면의 Bacillus licheniformis biofilm 형성에 대한 aqueous chlorine dioxide와 UV-C의 제어 효과

천사아 식품공 2022.01 학위논문

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Biofilm은 식품 산업에서 가공 장비의 생물학적 오염뿐만 아니라 식품 접촉 표면에 부착하여 제품에 오염이 발생하게 되어 식중독 및 경제적 손실 등의 여러 문제를 일으키고 있다. 특히 Bacillus licheniformis의 포자는 소수성이며 접착성이 있어 영양 세포보다 식품 가공 장비 표면에 더 쉽게 부착된다. 또한 저온 살균 및 열처리 과정에서 파괴되지 않아 언제든지 영양 세포로 전환되어 biofilm을 형성할 수 있기 때문에 원유, 유제품, 육류, 채소류 등의 여러 제품에서 높은 오염률이 보고되고 있다. 따라서 본 연구에서는 B. licheniformis의 영양 세포와 포자 현탁액으로 각각 stainless steel 표면에 biofilm을 형성하여 열 저항성을 확인하고, 이산화염소 수용액과 UV-C를 단일 처리 및 결합 처리하여 biofilm cell의 저감화 효과를 확인하고자 하였다. B. licheniformis의 biofilm을 형성하기 위해 TSB, 0.1% peptone water 및 distilled water에 대한 형성 능력을 비교하였고, 그 결과 TSB에서 가장 높은 biofilm의 형성을 나타내었다. B. licheniformis의 biofilm에 대한 열 저항성을 확인한 결과, 100℃에서 20분간 열처리를 하였을 때 영양 세포 및 포자 현탁액으로 형성한 biofilm은 열처리를 하지 않은 것에 비해 6.85, 5.91 log CFU/mL의 감소를 나타내어 포자 현탁액으로 형성한 biofilm이 열에 대한 저항성이 더 강한 것을 확인할 수 있었다. B. licheniformis의 biofilm을 제어하기 위해 이산화염소 수용액 및 UV-C를 각각 단일 처리하였다. 영양 세포 및 포자 현탁액으로 형성한 biofilm을 이산화염소 수용액 100 mg/L에서 20분간 처리한 결과, 대조군과 비교해 5.93, 3.34 log CFU/mL 감소하여 포자 현탁액으로 형성한 biofilm이 이산화염소에 대한 강한 내성을 나타내었다. 또한 25 W의 UV-C에서 20분간 처리하였을 때, B. licheniformis의 영양 세포로 형성된 biofilm은 4.29 log CFU/mL로 4.04 log 감소가 있었고, 포자 현탁액으로 형성된 bioiflm은 4.87 log CFU/mL로 대조군에 비해 3.71 log의 감소가 나타나 영양 세포로 형성된 biofilm보다 UV-C에 대한 저항성을 나타내었다. 이후 결합 처리를 하여 biofilm cell 저감화 효과를 확인한 결과, 영양 세포 및 포자 현탁액으로 형성한 biofilm 둘 다 약 6 log 정도의 효과적인 비활성화가 나타났다. 영양 세포로 형성된 biofilm에 비해 포자 현탁액으로 형성된 biofilm이 이산화염소 수용액 및 UV-C의 단일 처리를 하였을 때 저항성을 나타냈지만, 결합 처리를 함으로써 저항성을 나타내지 않고 B. licheniformis biofilm 제어 효과에 뛰어난 것으로 확인하였다.

Biofilm not only biologically contaminates processing equipment in the food industry, but also adheres to food contact surfaces and contaminates products, causing various problems such as food poisoning and economic loss. In particular, Bacillus licheniformis spores are hydrophobic and adhesive, making them easier to adhere to the surface of food processing equipment than vegetative cells. In addition, since it is not destroyed in the process of pasteurization or heat treatment and can be converted into vegetative cells at any time to form a biofilm, high contamination rates have been reported in various products such as crude oil, dairy products, meat and vegetables. Therefore, in this study, biofilm was formed on the surface of stainless steel with vegetative cells and spore suspensions of B. licheniformis to confirm thermal resistance, and an aqueous chlorine dioxide and UV-C were single-treated and combined to confirm the reduction effect of biofilm cells. As results of comparing TSB, 0.1% peptone water and distilled water for B. licheniformis biofilm forming ability, TSB showed the highest biofilm formation. After confirming the thermal resistance of B. licheniformis biofilm, when heat-treated at 100°C for 20 minutes, the biofilm formed by the vegetative cell and spore suspension respectively showed reduction of 6.85, 5.91 log CFU/mL as compared with control. So it was confirmed that the biofilm formed by spore suspension was more resistant to heat. Therefore, in order to control the biofilm of B. licheniformis, aqueous chlorine dioxide aqueous and UV-C were treated separately. As a result of treating the biofilm formed by vegetative cells and the spore suspension with 100 mg/L of aqueous chlorine dioxide for 20 minutes, they respectively showed reduction of 5.93, 3.34 log CFU/mL as compared with the control and the biofilm formed by spore suspensions showed strong resistance to chlorine dioxide. In addition, when treated with 25 W UV-C for 20 minutes, the biofilm formed by the vegetative cells of B. licheniformis showed reduction of 4.04 log and decreased by 4.29 log CFU/mL. The bioiflm formed by the spore suspension decreased by 4.87 log and showed 3.71 log reduction compared to the control and showed resistance to UV-C compared to biofilms formed from vegetative cells. After that, as a result of confirming the biofilm cell reducing effect with combined treatment, both the biofilm formed by vegetative cells and spore suspension showed effective inactivation of about 6 logs. Biofilms formed from spore suspensions were more resistant to the single treatment effect of UV-C and aqueous chlorine dioxide than biofilms formed from vegetative cells, but it was confirmed that the combined treatment have a excellent control effect to B. licheniformis biofilm.

#Biofilm #Bacillus licheniformis #aqueous chlorine dioxide #UV-C #stainless steel

국문초록
제 1 장 서 론 1
제 2 장 재료 및 방법 4
1. 실험 균주 4
2. 포자 현탁액의 제조 5
3. Stainless steel coupon 준비 6
4. Biofilm 형성 7
1) TSB, 0.1% peptone water 및 distilled water 비교 7
2) Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) 7
5. Heat treatment 8
6. Aqueous chlorine dioxide 제조 9
7. UV-C 장치 11
8. Aqueous chlorine dioxide, UV-C 단일 처리 13
9. Aqueous chlorine dioxide 및 UV-C 결합 처리 13
10. Biofilm cell 분리 및 계수 14
11. 통계처리 15
제 3 장 결과 및 고찰 16
1. 포자 형성 확인 16
2. Biofilm 형성 18
1) TSB, 0.1% peptone water 및 distilled water 비교 18
2) Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) 20
3. Heat treatment 22
4. Aqueous chlorine dioxide, UV-C 단일 처리 효과 30
1) Aqueous chlorine dioxide 처리에 따른 biofilm 제어 효과 30
2) UV-C 처리에 따른 biofilm 제어 효과 38
5. Aqueous chlorine dioxide, UV-C 결합 처리 효과 40
제 4 장 결 론 43
참고문헌 46
영문초록 53

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