본 연구에서는 식품에 문제가 되는 대표 병원성 미생물 (Salmonella Typhimurium, Escherichia coli O157:H7, Listeria monocytogenes)들을 제어하기 위한 살균 기술로 플라즈마 활성수 (plasma activated water)와 초음파(ultrasound)를 균주가 접종된 식품 샘플 3종 (양파, 로메인, 델리 햄)에 처리함으로써 이에 대한 살균 능력 및 살균 기작에 대해 확인하고, 해당 처리 기술이 식품 품질에 미치는 영향을 확인하여 식품 고유의 품질 보존과 병원성 미생물 살균에 적합한 조합 처리 기술을 구축하고자 하였다.
양파 및 로메인의 경우 개별 처리와 조합 처리의 살균 능력 차이를 비교함을 통해 조합 처리의 미생물 제어 능력이 얼마나 우수한지를 평가하고자 하였다. 살균 효과를 확인한 결과, 양파와 로메인 모두 플라즈마 활성수 또는 초음파의 단일 처리에서는 식품 내 병원성 미생물을 효과적으로 제어하지 못하였다. 그러나 두 기술을 조합 처리하여 식품에 적용시켰을 때, 각 단일처리의 제어 효과를 합한 것보다 더 높은 미생물 제어 능력을 가지는 것을 알 수 있었다. 최대 처리 시간 (10분)으로 비교하였을 때 양파의 경우 조합 처리 시 S. Typhimurium은 4.19 log CFU/g (단일 처리의 합은 2.24 log CFU/g), S. Typhimurium은 3.66 log CFU/g (단일 처리의 합은 2.21 log CFU/g)의 미생물 제어 능력을 보였다. 로메인의 경우 조합 처리 시 S. Typhimurium은 3.98 log CFU/cm² (단일 처리의 합은 (3.07 log CFU/cm²), S. Typhimurium은 3.58 log CFU/cm² (단일 처리의 합은 2.33 log CFU/cm²)의 미생물 제어 능력을 보였다.
조합하여 개발해낸 기술의 살균 효과 능력이 우수더라도 해당 기술이 식품 고유 품질에 유의한 영향을 미치지 않는지에 대한 여부를 확인해야하기 때문에 품질 측정 실험을 진행하였다. 양파, 로메인과 같은 신선식품에서 중요하다고 판단되는 외적인 요소인 색도, 경도에 대한 측정과 함께 항산화능 활성 (Total polyphenol content, 2,2-diphenyl-1-picrylhyrazyl free radical scavenging activity)에 대해 실험하였다. 실험 결과 모든 항목에서 조합 처리한 것과 처리하지 않은 식품이 유의미한 차이를 발생시키지 않았고, 이로 인해 해당 처리 기술은 식품 고유 품질에 영향을 미치지 않는다는 것을 판단할 수 있었다.
델리 햄의 경우 앞선 실험에서 나아가 플라즈마 활성수의 중요 요소인 pH를 변화시켜 식품에 적용시키는 실험을 진행하였고, 각 pH의 플라즈마 활성수 개별 처리, 초음파 기술 개별 처리와 함께 조합 처리 시의 미생물 제어 효과를 확인하였다. pH의 경우 2.5, 3.0, 3.5로 맞추어 각 처리를 진행하였다. 델리 햄에서도 마찬가지로 각 기술의 개별적인 처리는 병원성 미생물을 효과적으로 제어하지 못했으나, 조합 처리를 하였을 때 각 처리의 합보다 효과적인 미생물 제어 효과를 나타냈다. 최저 pH (2.5)를 기준으로 보았을 때 최대 처리 시간 (10 min)을 기준으로 보았을 때 조합 처리 시 S. Typhimurium은 3.57 log CFU/g (단일 처리의 합은 1.90 log CFU/g), E. coli O157:H7은 3.19 log CFU/g (단일 처리의 합은 2.54 log CFU/g)의 미생물 제어 능력을 보였다.
또한 이에 대한 품질 측정으로 경도와 색도를 측정하였고, 실험 결과 모든 항목에서 조합 처리한 것과 처리하지 않은 식품이 유의미한 차이를 발생시키지 않았다. 또한 이와 더불어 플라즈마 활성수와 초음파 기술의 미생물 불활성화 기작에 대해 알아보기 위하여 membrane damage와 DNA damage를 propidium iodide와 SYBR green을 이용해 확인하였으며 추가적으로 CAT (catalase) activity를 측정하였다. 측정 결과, 새로이 개발된 조합 기술이 병원성 미생물의 세포막 및 DNA를 파괴시켜 불활성화한다는 것을 알 수 있었다.
이상의 결과를 종합하자면 플라즈마 활성수와 초음파 처리는 식품의 고유 품질에 영향을 주지 않으면서 식중독의 원인이 되는 병원성 미생물을 효과적으로 저해할 수 있다는 것이 확인되었다. 또한 이러한 불활성화 기작은 병원성 미생물의 기능 유지에 중요한 역할을 하는 세포막 및 DNA를 공격해 미생물을 제어할 수 있는 방법으로 확실한 미생물 살균 기작임을 표명할 수 있었다. 따라서 해당 기술은 효과적인 살균 기술로써 적용 가치가 우수한 것으로 판단된다.