Bactericidal Effect of Pathogenic Bacteria on Acid Treatment Combined with Red, Green, and Blue LED Light at a Low Temperature Environment

The bactericidal effects of 642, 521, and 461 nm LED were investigated on Escherichia coli O157:H7 and Staphylococcus aureus strains in TSB with pH 7.2, 4.0, and 3.5 for 10 h at $15^{\circ}C$. The bactericidal effect of 461 nm blue LED was the most pronounced compared to 642 nm and 521 nm LEDs at pH 3.5. When E. coli was exposed to pH 3.5 with 461 nm LED, populations of E. coli O157:H7 ATCC 43894 and 35150 decreased by 4 and 5 log CFU/mL for 2 h, respectively. Populations of E. coli ATCC 8739 decreased by 5 log CFU/mL for 2 h. Further, S. aureus ATCC 27664, 43300, and 19095 were inactivated by 4, 5 and 5 log CFU/mL for 2 h, respectively, at pH 3.5 with 461 nm LED. In conclusion, combined treatment with 461 nm LED and acidic conditions at low-temperature ($15^{\circ}C$) showed the greatest antimicrobial effects. This study suggests that LEDs may be potentially used as a method to maintain the safety of the food preservation technology.

저온에서 산 처리와 적색, 녹색, 청색 LED 조사의 조합에 따른 식중독 세균의 살균 효과

본 연구는 $15^{\circ}C$ 저온환경에서 642 nm, 521 nm, 그리고 461 nm LED를 이용하여 E. coli O157:H7, S. aureus의 식중독균에 대해 pH 7.2, 4.0, 3.5의 환경에서 10시간 동안 조사 후 살균 효과를 측정하였다. 이는 화학적 photosensitizer 없이 직접 조사로 이루어졌다. 642 nm 적색 LED와 521 nm 녹색 LED는 pH 7.2에서 미생물을 효과적으로 저해시키지 못했다. 반면 461 nm 청색 LED는 모든 pH 환경에서 가장 높은 살균 효과를 나타냈다. 특히 pH 3.5 환경은 모든 균종에서 높은 생육 저해가 이루어져 그람음성균과 그람양성균에 관계없이 높은 살균 효과를 나타냈다. 모든 파장에서 pH는 강한 산성 환경이 형성될수록 높은 살균 효과가 나타나 pH 3.5의 환경에서 가장 효과적인 저해가 일어났다. 본 연구의 결과는 LED 처리 및 산 환경과의 조합을 통해 식품산업의 미생물 안전성을 증진시키는 새로운 살균 처리 기술로 적용하기 위한 기초자료로의 이용이 가능할 것으로 판단된다.