Nonthermal sterilization of Enterobacter sakazakii and Listeria monocytogenes in infant foods using intense pulsed light

Abstract

Enterobacter sakazakii and Listeria monocytogenes are representative microorganisms which can be detected in infant foods and may cause serious disease to infants. The purpose of this study is to examine the inactivation effects by intense pulsed light (IPL) on E. sakazakii and L. monocytogenes and to confirm the commercial sterile availability with applying for intense pulsed light technology. Overall results show that the inactivation of microorganism increased as growing electric power and treatment time. The cell reduction of E. sakazakii was obtained by 5 log cycle with 15 kV of electric power and 1800 ㎲ of treatment time. The inactivation of L. monocytogenes also increased with increasing light intensity and treatment time. In the case of L. monocytogenes, 6 log reduction was obtained under conditions of 25 kV of electric power and 100 ㎲ of time. In contrast to E. sakazakii, L. monocytogenes shows the critical treatment time (tc) with little inactivation in early stage at 10, 15 and 20 kV. A possible reason is that the susceptibility by intense pulsed light shows higher in E. sakazakii than L. monocytogenes at 10 kV. The sterilization effects for infant foods inoculated E. sakazakii and L. monocytogenes were investigated at 15 kV of electric power. The results show that the microorganism was dead exponentially as a function of time. The cell population for infant beverage inoculated with E. sakazakii and L. monocytogenes reduced by 4 log cycle for 9500 and 2500 ㎲ of treatment, respectively. In the case of Gerber product, 2 log reduction was obtained for E. sakazakii with 7000 ㎲ of treatment time and 3 log reduction for L. monocytogenes with 3800 ㎲ treatment time at 15 kV. As the results from the beverage and Gerber, it was confirmed the high sterile effect of liquid and paste product by IPL. To study the commercial sterile effects of intense pulsed light for powdered food, infant powdered milk mixed with freezing dried microorganisms was used as a sample and it treated by IPL conveyer treatment system. The results showed that 1 log reduction was obtained for E. sakazakii with a treatment time of 2300 ㎲ and 3 log reduction for L. monocytogenes with conditions of 9500 ㎲ and 15 kV. Also, it was confirmed the commercial utility of ILP for infant powdered milk that is hard to apply the heat sterilization and can be polluted after dried process.;Enterobacter sakazakii 와 Listeria monocytogenes 는 영·유아용 식품에서 종종 검출되고, 감염 시 영·유아에게 심각한 질병을 일으킬 수 있는 대표적인 병원성 미생물이다. 본 연구에서는 intense pulsed light 기술을 이용하여 병원성 미생물을 대상으로 처리하였을 때 실험 균주의 불활성 현상과 intense pulsed light 기술의 상업적 살균 효용성에 대하여 연구하였다. 실험 결과, 전기력의 세기가 증가할수록, 처리 시간이 상승할수록 미생물의 불활성률이 증가하였다. E. sakazakii 는 15 kV의 전압에서 1800 ㎲ 처리시 5 log의 불활성률을 나타내었다. L. monocytogenes 의 경우도 E. sakazakii 와 마찬가지로 전기력의 세기와 처리시간의 증가에 따라 불활성률이 증가하였고, 25 kV 의 전압에서 100 ㎲ 동안 처리하였을 때 6 log의 불활성을 나타내었다. L. monocytogenes 에서는 10, 15 그리고 20 kV의 처리 조건에서 모두 임계처리시간을 나타내었으나, E. sakazakii 는 낮은 처리전압에서도 임계처리시간을 나타내지 않았고, 이는 10 kV의 낮은 전압에서 IPL 처리에 의한 L. monocytogenes의 민감성이 E. sakazakii 보다 낮게 나타난 것과 연관지어 생각해 볼 수 있다. 영·유아용 식품에 E. sakazakii 와 L. monocytogenes 균주를 주입하여 15 kV 에서 IPL처리를 하여 살균효과를 살펴보았다. 영·유아용 이온음료를 대상으로 처리한 결과, E. sakazakii 는 9500 ㎲ 의 처리시간에서 그리고 L. monocytogenes 는 2500 ㎲ 의 처리시간에서 4 log의 높은 불활성률을 나타내었다. 거버 이유식에 대상 균주를 주입하여 IPL 처리한 결과, E. sakazakii 는 7000 ㎲ 처리 시 2 log의 불활성률을 그리고 L. monocytogenes 는 3800 ㎲ 의 처리시간에서 3 log의 높은 불활성을 나타내어, 이온음료와 함께 IPL의 액상식품에의 살균 효용성을 확인할 수 있었다. 분말식품을 대상으로 한 IPL의 상업적 효용성을 연구하기 위하여, 대상 균주를 동결건조 하여 조제분유와 혼합한 뒤, 컨베이어 시스템을 이용한 IPL 처리를 하여 살균 효과를 연구하였다. 그 결과, E. sakazakii 에서는 15 kV에서 2300 ㎲ 처리 시 1 log의 불활성률을 나타내었고 L. monocytogenes 는 9500 ㎲ 의 처리시간에서 3 log의 불활성을 나타내어, 가열 살균이 어렵고 건조된 상태에서 병원성 미생물에 의한 오염될 수 있는 조제분유의 비가열 살균 방법을 이용한 살균 효용성을 확인할 수 있었다.