Shaw, Priyanka;Kumar, Naresh;Attri, Pankaj;Choi, Eun Ha
한국진공학회:학술대회논문집
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한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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pp.230.2-230.2
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2016
A new approach for antimicrobial is based on the overproduction of reactive nitrogen species (RNS), especially; nitric oxide (NO) and peroxinitrite ($ONOO^-$-) are important factors to deactivate the bacteria. Recently, non-thermal atmospheric pressure plasma jet (APPJ) has been frequently used in the field of microbial sterilization through the generation of different kinds of RNS/ROS species. However, in previous study we showed APPJ has combine effects ROS/RNS on bacterial sterilization. It is not still clear whether this bacterial killing effect has been done through ROS or RNS. We need to further investigate separate effect of ROS and RNS on bacterial sterilization. Hence, in this work, we have enhanced NO production, especially; by applying a 1% of HNO3 vapour to the N2 based APPJ. In comparison with nitrogen plasma with inclusion of water vapour plasma, it has been shown that nitrogen plasma with inclusion of 1% of HNO3 vapour has higher efficiency in killing the E. coli and different type of cancer cell through the high production of NO. We also investigate the enhancement of NO species both in atmosphere by emission spectrum and inside the solution by ultraviolet absorption spectroscopy. Moreover, qPCR analysis of oxidative stress mRNA shows higher gene expression. It is noted that 1% of HNO3 vapour plasma generates high amount of NO for killing bacteria and cancer cell killing.
Shaw, Priyanka;Kumar, Naresh;Attri, Pankaj;Kwak, Hyong Sin;Choi, Eun Ha
한국진공학회:학술대회논문집
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한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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pp.159-159
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2015
A new approach for antimicrobial is based on the overproduction of reactive nitrogen species (RNS), especially; nitric oxide (NO) and peroxinitrite (ONOO-) are important factors to deactivate the bacteria. Recently, non-thermal atmospheric pressure plasma jet (APPJ) has been frequently used in the field of microbial sterilization through the generation of different kinds of RNS/ROS species. However, in previous study we showed APPJ has combine effects ROS/RNS on bacterial sterilization. It is not still clear whether this bacterial killing effect has been done through ROS or RNS. We need to further investigate separate effect of ROS and RNS on bacterial sterilization. Hence, in this work, we have enhanced NO production, especially; by applying a 1% of HNO3 vapour to the N2 based APPJ. In comparison with nitrogen plasma with inclusion of water vapour plasma, it has been shown that nitrogen plasma with inclusion of 1% of HNO3 vapour has higher efficiency in killing the E. coli through the high production of NO. We also investigate the enhancement of NO species both in atmosphere by emission spectrum and inside the solution by ultraviolet absorption spectroscopy. Moreover, qPCR analysis of oxidative stress mRNA shows higher gene expression. It is noted that 1% of HNO3 vapour plasma generates high amount of NO for killing bacteria.
김에 존재하는 M. roseus는 비병원성 세균이나 사람이 면역력이 떨어지게되면 질병을 일으킬 수 있는 균주로서 열처리를 통해서도 쉽게 사멸되지 않고 특히 10 kGy의 감마선 조사에서도 1 log, 40 kGy의 조사선량에서 1 log CFU/mL 이상의 생존율을 나타내는 방사선 저항 세균이다. 이러한 방사선 저항 세균인 M. roseus를 광펄스 살균을 통해 살균 가능성을 알아보았다. M. roseus는 빛의 세기가 증가함에 따라 사멸율이 증가하는 경향을 나타냈으며, 1,000 V의 빛의 세기에서 3분 처리 후에 6.4 log의 감소효과를 보였고 tailing 현상을 보이지 않았다. 빛의 세기와 처리시간을 같이 한 조건에서는 단위 시간동안 펄스 수가 높을수록 살균율이 높아졌으며, 10 pps에서는 2분의 처리로 모든 균이 사멸하였다. 또한 광원과 시료사이의 거리는 가까울수록 사멸율이 증가하는 경향을 보였다. 이러한 연구 결과로 볼 때 광펄스 살균이 향후 김의 위생적 처리의 방법의 하나로 가능성이 있을 것으로 예측된다.
고전압 펄스 전기장 기술은 전기 에너지를 활용한 친환경적 비가열 공정 기술로서 꾸준히 업계의 관심을 받고 있다. 장치에 대한 이해의 부족과 장비가격에 대한 부담으로 실제 상업적 적용이 크게 증가하지 않고 있으나 가열 공정을 대체할 수 있는 기술로서의 가능성은 지속적으로 제기되고 있다. PEF 공정을 이용한 식품의 살균은 지금까지는 대부분 과일 및 야채 주스 등 저점도의 액체 식품의 살균에 대해 적용되어 왔으나 최근에는 고점도의 스무디, 고농도 단백질 음료, 혼합 주스, 알코올 음료 등으로 적용 범위가 확대되었으며, 분말, 생육 등 고체 식품의 살균에 대한 연구도 진행되고 있다. 살균 이외에도 색소, 유용성분의 추출 및 회수, 생리활성물질의 활성화, 건조의 전처리 등의 식품 공정뿐만 아니라 씨앗의 발아율 증가, 육제품의 육질 변화, 전분의 물성 변화 등에 대한 적용이 연구되면서 기존의 식품 공정을 보완 또는 대체할 수 있는 기술로서 기대되고 있다.
비가열 살균 기술의 하나인 광펄스 기술을 이용하여 마른 김에 존재하는 미생물에 대한 살균 효과와 품질 변화에 대하여 알아보았다. 마른 김에 1,000 V, 5 pps의 조건하에서 7.9 cm의 거리에서 광펄스 조사를 하였을 때 처리 1분 후에는 0.6 log CFU/g, 처리 10분 후에는 1.6 log CFU/g의 사멸 효과를 보였다. 같은 조건에서 광펄스 조사 후 마른 김의 표면 온도는 약 $1.9^{\circ}C$의 상승을 나타냈으며, 색도에 있어서는 명도가 증가하고, 적색도 및 황색도는 감소하는 경향을 보였으며, 처리 시간이 길어질수록 전체적인 색도의 차이가 크게 나타나는 결과를 보였으나 육안으로는 차이 정도를 확인할 수 없었다. 이러한 결과로 미루어 볼 때 광펄스 살균 기술은 품질 변화없이 마른 김에 존재하는 위해 미생물을 효과적으로 감소시킬 수 있을 것으로 판단된다.
Park, Gyung-Soon;Ryu, Young-Hyo;Hong, Young-June;Uhm, Han-Sup;Choi, Eun-H.
한국진공학회:학술대회논문집
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한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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pp.476-476
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2012
Although plasma is an efficient means of microbial sterilization, mechanism of plasma effect on microorganisms still needs to be clarified. In addition, a limited number of studies are available on eukaryotic microorganisms such as yeast and fungi in relation to plasma application. Thus, we investigated cellular and molecular aspects of plasma effects on a filamentous fungus, Neurospora crassa by making use of argon plasma jet at atmospheric pressure. The viability and cell morphology of N. crassa spores exposed to plasma were both significantly reduced depending on the exposure time when treated in water. The intracellular genomic DNA content was dramatically reduced in fungal tissues after a plasma treatment and the transcription factor tah-3 was found to be required for fungal tolerance to a harsh plasma environment.
Ionizing radiation is one of the efficient non-thermal pasteurization methods. The US Food and Drug Administration (FDA) allows the use of ionizing radiation to a dose up to 10 kGy for controlling foodborne pathogens and extending the self-life of foods. Recently X-rays, generated on absorption of high energy electrons in an appropriate metal target, have been used commercially for sterilization purposes. X-rays have the advantages of higher penetration power than E-beams and absence of harmful radioactive sources, such as Cobalt-60 or Cesium-137 associated with gamma-rays. That is why it has continued to receive attention as an attractive alternative to gamma-ray or E-beam irradiation. In this article, the potential of X-ray irradiation for controlling foodborne pathogens in various food products and necessary pre-requisite knowledge for the introduction of X-ray irradiation to the Korean food industry will be provided.
신선 농산물의 비가열 살균에 사용되는 살균소독제는 처리시간과 살균소독제의 농도에 비선형적인 감균효과를 나타낸다. 따라서 실제 사용에 있어서는 적정 농도와 적정 시간에 대한 고려가 매우 중요하다. 본 연구에서는 희석염산(6%, v/v)을 원료로 생성한 미산성 차아염소산수(slightly acidic electrolzyed water, SlAEW)($20{\pm}1^{\circ}C$에서의 유효염소 30 ppm, ORP $562{\pm}23mV$, pH 6.4)로 4종의 채소류(상추, 깻잎, 치콘 및 케일)에 대한 미생물 저감 특성을 분석하여 비가열 살균공정설계에 필요한 살균효과를 평가하였다. SlAEW에 30분간 3회 침지하면서 핵심인자인 유효염소와 미생물군수 및 잔류 미생물군수와의 관계를 분석하였다. 대부분의 총균수 감소는 1차 침지 초기 10분간 이루어졌으며 4종의 채소류에 생존하는 3 log CFU/g의 총균수가 침지를 통해 감소시킬 수 있는 한계값으로 판단되었다. 또한 SlAEW에 10분간 침지함으로써 감소시킬 수 있는 균수는 평균적으로 약 2 log CFU/g이었다. 초기 10분후의 감소된 유효염소는 상추, 깻잎, 치콘 및 케일에 대해 각각 2.2 ppm, 2.0 ppm, 1.7 ppm 및 2.5 ppm이었고 감소된 유효염소량의 약 50-80%가 초기 10분내에 감소되었다.
Park, Gyung-Soon;Baik, Ku-Yeon;Kim, Jung-Gil;Kim, Yun-Jung;Lee, Kyung-Ae;Choi, Eun-Ha;Uhm, Hwan-Sup;Jung, Ran-Ju;Cho, Kwang-Sup
한국진공학회:학술대회논문집
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한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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pp.337-337
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2011
Application of plasma technology on microbial sterilization has been frequently studied. In spite of accumulating number of studies, many have been focused on bacteria. Reports on eukaryotic yeasts and filamentous fungi are limited. In addition, mechanism of plasma effect still needs to be clarified. In this study, we analyzed the effect of non-thermal atmospheric pressure plasma on the budding yeast, Saccharomyces cerevisiae using DBD-type device. When yeast cells were exposed to plasma (at 2 mm distance) and then cultured on YPD-agar plate, number of cells survived (shown as colony) were reduced proportionally to exposure time. More than 50% reduction in number of colonies were observed after twice exposure of 5min. each. Colonies much smaller than those of control (no plasma exposure) were appeared after twice exposure of 5 min. each. It seems that small colonies are resulted from delayed cell growth due to the damage caused by plasma treatment. Microscopic analysis demonstrates that yeast cells treated with plasma for 5 min. twice have more rough and shrinked shape compared to oval shape with smooth surface of control.
Objectives : The purpose of this study was to investigate the effect of non-thermal atmospheric pressure plasma jet(NTAPPJ) on surface properties and Streptococcus mutans disinfection of denture base resin. Methods : Self-cured denture base resin (Jet denture repair resin, Lang dental Mfg, co., USA) was used to make specimen($12mm{\times}2mm$). To observe surface change before and after plasma process, surface roughness and contact angle were measured. For sterilization experiments, the surfaces of specimens were treated with nitrogen and air NTAPPJ for 1 minute after S. mutans was inoculated on the material surfaces. Results : Before plasma process, surface roughness of denture base resin was $0.21{\mu}m{\pm}0.02{\mu}m$. After air and nitrogen NTAPPJ process, surface roughness was $0.19{\mu}m{\pm}0.03{\mu}m$ and $0.18{\mu}m{\pm}0.01{\mu}m$ respectively. There was no significant difference(p>0.05). Contact angle of control group without plasma process was $83.81^{\circ}{\pm}3.14^{\circ}$, while after plasma treatment, contact angles of air NTAPPJ and nitrogen NTAPPJ groups were $63.29^{\circ}{\pm}2.27^{\circ}$ and $46.68^{\circ}{\pm}5.82^{\circ}$ respectively. The result showed a significant decrease in contact angle after plasma process(p<0.05). Compared to the control group 6020.33(CFU/mL) without plasma process, CFU decreased significantly after air NTAPPJ 90.75(CFU/mL) and nitrogen NTAPPJ 80.25(CFU/mL) treatment(p<0.05). Conclusions : It was considered that NTAPPJ can be used for denture disinfection without changing surface properties of materials.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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