본 논문에서는 식중독균을 제어하는 기술로써 진공자외선 아말감 램프의 적용 가능성을 확인하였다. 구체적인 목표는 (i) 식중독균에 대한 진공자외선 아말감 램프의 저감화 메커니즘 규명, (ii) 통후추 표면의 식중독균 제어를 위한 진공자외선 아말감 램프의 적용이다.
먼저, 진공자외선 아말감램프와 저압수은램프의 식중독균 저감화 효과와 살균 메커니즘을 멸균 증류수와 스테인리스강 표면에서 비교하였다. 멸균 증류수와 스테인리스강 표면에 Escherichia coli O157:H7, Salmonella enterica Serovar Typhimurium 과 Listeria monocytogenes 를 접종시킨 후 두 램프를 같은 에너지 양만큼 조사하였다. 그 결과, 두 램프 모두 멸균된 증류수에서 접종된 모든 식중독균을 효과적으로 비활성 시켰으나 두 램프 간의 유의적인 차이는 없었다 (p > 0.05). 반면에, 스테인리스강 표면에서 진공자외선 아말감 램프가 모든 식중독균에 대해 저압수은램프보다 유의적으로 더 높은 저감화 효과를 나타내었다 (p < 0.05). 진공자외선 아말감램프의 저감화 기작은 SYBR green I assay 와 PI uptake assay 를 통한 형광염색방법으로 분석하였다. 254 nm 파장을 조사하는 저압수은램프와 다르게 진공자외선 아말감 램프는 254 nm 파장과 공기 중 산소와 반응하여 오존을 생성하는 185 nm 파장을 동시에 조사한다. 따라서 진공자외선 아말감램프는 스테인리스강 표면에 처리 시 185 nm 파장에 의해 생성된 오존 및 산소활성종 (ROS)의 산화효과에 의해 세포막 손상을 유도하는 것으로 나타났으며, 254 nm 파장에 의해 DNA 에도 손상을 발생시켰다.
다음으로, 진공자외선 아말감램프 살균기술을 통후추 표면의 식중독균 제어를 위해 적용하였다. 근적외선 램프 단독처리는 20 분 후 통후추 표면 온도를 85℃ 로 증가시켰고 E. coli O157:H7 과 S. Typhimurium 에 대하여 각각 3.14 및 1.88 log 감소시켰다. 또한, 진공자외선 아말감 램프를 20 분 동안 단독으로 처리했을 때 E. coli O157:H7 및 S. Typhimurium 이 각각 2.26 및 1.55 log 감소했다. 이러한 한계를 극복하기 위해 근적외선 램프와 진공자외선 아말감 램프를 조합처리 하는 통후추 살균 시스템을 개발하였다. 그 결과, 15 분 처리 후 통후추 표면에 접종된 E. coli O157:H7, S. Typhimurium 에 대하여 각각 5 log 이상 감소시켰다. 시너지 살균효과가 나타난 원인을 분석하기 위하여 Gastec 장비를 통해 처리 시스템 내부의 오존 농도를 측정하였다. 그 결과, 진공자외선 아말감램프를 단독처리 했을 때는 오존농도가 유지되는 반면에 진공자외선 아말감 램프와 근적외선 램프를 동시처리 했을 때는 오존농도가 유의적으로 감소하였다 (p < 0.05). 이를 통해 동시처리 시 오존이 반응하여 살균능을 가진 다른 활성종이 생성될 가능성을 확인하였다. NIR 조사의 건조 효과로 인해 생성되는 수증기가 185 nm 조사 또는 오존과 반응하여 과산화수소가 유의적으로 생성되는 것을 확인하였고 (p < 0.05), 이것이 동시 처리 중에 살균효과가 상승하는 주 원인으로 해석된다.
결론적으로, 본 연구의 결과는 진공자외선 아말감 램프가 표면 및 물 살균에 대하여 기존 LP 램프를 대체할 가능성이 있음을 시사한다. 또한 진공자외선 아말감 램프와 근적외선 가열 램프를 동시에 처리하면 ROS 생성을 통해 통후추에서 품질 변화 없이 식중독균에 대한 불활성화 효과를 높일 수 있을 것으로 기대된다.