Efficacy of intense pulsed light as a sterilization treatment for powder foods

Abstract

Intense pulsed light (IPL) is an innovative non-thermal sterilization method that utilizes the very-high-power and very-short-duration pulses used in pulsed electric field technology, emitting light via inert-gas flash lamps. The large amount of radiation power, including an intense broad spectrum of ultraviolet (UV), visible (VL), and infrared (IR) light provided by the IPL, can be used for inactivating pathogenic microorganisms that are found on food surfaces. The objectives of this study were to determine the efficacy of IPL as a sterilization treatment for powdered foods and to verify its commercial feasibility as a sterilization method. Powdered foods were diluted and treated with IPL under the following conditions: triggering voltage, 25 kV; maintenance input voltage, 500~700 V; and energy density, 0~40 J/cm2. The inactivation of microorganisms increased with the treatment time. The reduction in the number of cells for the standard plate count was up to 5.0 log units at 9.6 J/cm2 in red pepper powder A, and 5.0 log units at 6 J/cm2 in raw grain powder. IPL treatment of soybean flour and cinnamon powder caused a reduction in bacteria count of up to 3.0 log units at 29.5 J/cm2 and 1.8 log units at 41.5 J/cm2, respectively. Sequencing was used to confirm the presence of Bacillus species in the powdered foods. Since color is an important food quality, it was evaluated using colorimetry at the high energy level of 41.5 J/cm2. The obtained ∆E value indicated that the powders were not burned by the IPL treatment. The influence of several components of the foods on the sterilization efficiency of IPL was also studied herein. Although IPL is a non-thermal treatment, the temperature of the surface of the food powders was monitored during the IPL sterilization treatment lamp, which was positioned 12 cm away from the samples, using energy levels up to 41.5 J/cm2. The temperature of the food surface increased by up to 16?C. Further studies are needed to establish the commercial application of IPL; however, we believe that it will prove to be a very useful non-thermal method of sterilization for various food products.;천연 상태 식품의 품질을 유지할 수 있는 새로운 비가열 살균 기술로써 기대되는 Intense Pulsed Light(IPL) 기술을 이용하여 분말식품의 살균 효과를 확인하였다. IPL의 가장 기본적인 원리는 전 파장의 강한 빛을 짧은 시간에 식품에 가하여 식품의 표면을 살균시키고 표면 미생물 수를 감소 시키는 데 있다. 또한 광펄스 기술은 식품의 유통기한을 연장하고 품질을 높게 유지하기 위한 목적으로 사용되며 식품 표면 살균과 투명한 포장재에도 적용되는 유용한 기술이다. 본 연구에서는 분말식품에 존재하는 일반 세균의 감소와 광펄스 기술이 분말 식품의 살균에 어떤 영향을 주는지 경향을 보았다. 25 kV triggering voltage, 500~700 V maintaining voltage; 0-40 J/cm2 energy density의 조건에서 처리하였다. IPL 처리를 한 결과 전기력의 세기가 증가할수록, 처리 시간이 상승할수록 미생물의 사멸율이 증가하였다. Plate 상에서 광펄스 처리 효과를 보았을 때는 고춧가루 A의 경우 9.6 J/cm2에서 5.0 log, 콩가루는 6 J/cm2에서 5.0 log 사멸율을 보였다. 또한 실제로 분말식품에 광펄스 처리를 하였을 때는 29.5 J/cm2 에서 3.0 log감소하였고 계피가루의 경우 41.5 J/cm2 에서 1.8 log 사멸율을 나타내었다. 일반적인 분말 식품에서의 위해 세균의 종류는 Sequencing결과로 추측할 수 있었는데, 주로 분말 식품에서 존재하는 미생물은 Bacillus 종으로 보여진다. 광펄스 처리 전과 후의 분말 식품의 외부 변화를 관찰하기 위해 펄스 당 41.5 J/cm2 에서 광펄스 처리 전 후의 색도를 측정하여 처리 후 변화를 관찰하였다. △E 값의 결과로 보아 광펄스 처리에 의해 시료의 색이 크게 변하지 않았음을 확인할 수 있었다. 또한, 비가열 살균인 광펄스 처리의 조건을 확인하기 위해 시료와 램프와의 사이 12 cm, 펄스 당 41.5 J/cm2 에서 광펄스 살균 시 온도 상승을 모니터링하였다. 온도 변화는 16ºC 내외였고, 광펄스 처리 시 열에 의한 살균이 아니라는 것을 확인하였다. 이와 같은 실험 결과를 바탕으로 분말 식품뿐만 아니라 해산물, 육류, 야채 등 영•유아용 식품 등 비가열 식품에 광펄스 기술을 실제로 적용할 수 있는 살균방법으로써의 가능성을 기대해 본다.