Abstract
There has been increasing concern regarding misuse of disinfectants and sanitizers such as ethanol, sodium hypochlorite, and hydrogen peroxide for food contact surfaces in the food industry. Examining the efficacy of the concentration of currently used disinfectants and sanitizers is urgently required in the Korean society. This study aimed to develop predictive reduction models for Escherichia coli and Staphylococcus aureus in suspension, as a function of $ClO_2$ (chlorine dioxide) and contact time using response surface methodology. E. coli ATCC 10536 and S. aureus ATCC 6538 (initial inoculum, 8-9 log CFU/mL) in tryptic soy broth were treated with different concentrations of $ClO_2$ (5, 20, and 35 ppm) for different contact times (1, 3, and 5 min) following a central composite design. The polynomial reduction models for $ClO_2$ on E. coli and S. aureus were developed under the clean condition. E. coli reduction by 35 ppm $ClO_2$ for 1, 3, and 5 min was 2.49, 2.70, and 3.65 log CFU/mL, respectively. Also, S. aureus reduction by 35 ppm $ClO_2$ for 1, 3, and 5 min was 4.59, 5.25, and 5.81 log CFU/mL, respectively. The predictive response polynomial models developed were $R=0.43231-0.056492^*X_1-0.097771^*X_2+9.24167E-003^*X_1^*X_2+3.06333E-003^*X_1{^2}$ ($R^2=0.98$) on E. coli and $R=1.10542-0.20896^*X_1-0.046062^*X_2+8.30000E-003^*X_1^*X_2+8.73300E-003^*X_1{^2}$ ($R^2=0.99$) on S. aureus, where R was the bacterial reduction (log CFU/mL), $X_1$ was the concentration and $X_2$ was the contact time. Our predictive reduction models should be validated in developing the optimal concentration and contact time of $ClO_2$ for inhibiting E. coli and S. aureus on food contact surfaces.
본 연구는 기구등에 오염된 E. coli와 S. aureus를 제어하기 위해 이산화염소의 농도별 접촉시간에 따른 살균소독력을 평가하여 살균예측모델을 개발하였다. E. coli의 경우 초기균수가 9.13 log CFU/mL이었고, 청정조건에서 5ppm으로 1분, 3분, 5분 처리한 결과 각각 0.04, 0.07, 0.10 log CFU/mL의 감소값을 나타내었다. 20 ppm을 처리한 결과 각각 0.74, 0.79, 0.84 log CFU/mL의 감소값을 나타내었다. 또한 CCD에 의한 최대농도 35 ppm으로 처리한 결과 각각 2.49, 2.70, 3.65 log CFU/mL의 감소값을 나타내었다. S. aureus의 경우 초기균수가 8.70 log CFU/mL이었고, 청정조건에서 5 ppm으로 1분, 3분, 5분 처리한 결과 각각 0.14, 0.28, 0.36 log CFU/mL의 감소값을 나타내었다. 20 ppm을 처리한 결과 각각 0.66, 0.79, 0.90 log CFU/mL의 감소값을 나타내었다. 또한 CCD에 의한 최대농도 35 ppm으로 처리한 결과 각각 4.59, 5.25, 5.81 log CFU/mL의 감소값을 나타내었다. 따라서 이산화염소의 살균소독력 평가결과는 E. coli와 S. aureus에 대하여 식품의약품안전처 살균소독력 기준에 모두 만족하는 것으로 나타났다. 살균예측모델의 경우, $R^2$값이 모두 0.98 이상으로 두 균주에 대해 모두 높은 적합성을 보였다. 본 연구에서 개발된 이산화염소의 살균예측모델을 식품산업 적용을 위한 기초자료로 활용함으로써 E. coli와 S. aureus를 적절한 농도와 접촉시간으로 제어할 수 있을 것으로 사료된다.
