본 연구에서는 미생물 오염도가 높은 김의 위생화 기술을 확보하고자 전자선 조사 기술을 이용하여 위생화를 극대화하여 전자선 조사의 실용화에 필요한 기초자료가 되고자 하였다. 전자선을 조사한 김의 미생물의 저감 효과 및 이화학적 품질변화를 살펴보았으며, 열처리를 병용한 처리조건을 최적화하여 위생화를 극대화시키고자 하였다. 또한 위생화 처리된 김의 저장을 통하여 조사선량에 따른 유통기한을 설정하였으며, 전자선 조사 마커의 판별 방법을 확보하여 위생적인 유통 관리를 도모하고자 하였다.
방사선 조사가 되지 않은 것이 확인된 시판 김 18종의 일반세균은 <10-107 CFU/g, 효모 및 곰팡이는 <10-105 CFU/g이었으며, 구운김 및 조미김보다 마른김의 미생물 오염도가 높았다. 시판 김에서 검출된 B. cereus 및 방사선 저항성 균주 등의 D10 value는 0.53-7.46 kGy로 전자선 감수성을 확인할 수 있었다.
모델시료 5종 (재래김, 돌김, 파래김, 구운김, 조미김)에 전자선을 0, 1, 4, 7 및 10 kGy로 조사하여 미생물 제어특성 및 이화학적, 관능적 품질특성, 품질위해인자를 확인하였다. 대장균군의 경우 1 kGy 저선량만으로도 충분한 살균이 이루어졌으나, 일반세균 및 효모와 곰팡이의 경우 국내 조류식품에 허가된 7 kGy 선량만으로는 살균효과가 불충분하였다. 클로로필과 카로티노이드 함량은 10 kGy 조사 선량에서 다소 감소하였고, 7 kGy 선량 이상에서 눈에 띄는 정도의 색변화가 확인되었다. 따라서 열처리와 전자선 조사를 병용할 경우 미생물 저감화 및 품질안정성에 효과적일 것으로 판단되었다. 7 kGy 선량에서 아크릴아마이드, 벤조피렌, 트랜스지방산은 불검출 수준으로 확인되었다.
김의 위생화를 위한 전자선 조사와 열처리 병용조건을 최적화하기 위해 전자선 조사와 열처리 병용순서에 따른 품질특성을 확인한 결과, 열처리를 먼저 하는 방법이 효과적이었다. 전자선 조사 선량, 열처리 온도, 열처리 시간을 독립변수로 한 반응표면분석 결과, 일반세균은 전자선 조사 선량에 영향을 많이 받았으며 수분 함량, 클로로필 함량, 카로티노이드 함량, 기계적 색도, 수용성 색소 함량, 관능적 특성은 열처리 온도와 시간에 영향을 많이 받는 것으로 나타났다. 일반세균 3 log CFU/g 이하, 수분 함량 5% 이하, 전반적 기호도 6.5 이상이 되는 열처리 병용 최적화 조건은 전자선 조사 선량 2.4 kGy, 열처리 온도 160℃, 열처리 시간 15 s로 저선량에서 최적화가 가능하였다.
위생화 처리된 김의 저장 중 이화학적 품질특성은 조사 선량보다는 저장온도에 영향을 많이 받았다. 저장기간이 길어질수록 미생물, 수분, 적색도, 색차, 수용성 색소 함량은 증가하였으며, 클로로필, 카로티노이드 함량, 황색도는 감소하는 경향을 보였다. 저장기간이 길고 저장온도가 높을수록 색 및 향의 기호도가 감소하였으나, 저장 12주까지 15℃ 이하의 저장온도에서는 전반적 기호도가 유지되었다.
전자선이 조사된 김의 유통 중 조사 판별을 위하여 PSL분석은 4 kGy이상의 조사시료에서 5,000 PCS이상의 값을 나타내어 조사여부 스크리닝이 가능하였다. 확정 판별을 위한 TL 측정 결과 조사시료는 180-230℃범위에서 glow curve가 나타났으며, TL ratio가 0.1이상을 나타내어 전자선 조사판별이 가능하였다. ESR의 경우, 5% NaOH를 이용한 가수분해 전처리에서 방사선 유래의 삼중항 signal이 확인되어 확정판별을 위한 분석조건이 확립되었다.

Dried laver is widely consumed worldwide and higher microbial loads affect the microbial quality of dried lavers. In this study, effects of E-beam on microbial reduction and physico-chemical quality changes of dried laver were investigated using E-beam irradiation technique. Microbial contamination and pre-sterilization treatment of commercial dried lavers and the applicability of E-beam irradiation were investigated. The effects of E-beam on microbial reduction and physico-chemical quality of model samples were confirmed after exposure to irradiation treatment. Furthermore, optimization of E-beam irradiation treatment was carried out using the central composite design of response surface methodology (RSM). In addition, the stability of quality attributes of sanitized lavers during storage and detection markers of irradiated lavers by PSL, TL and ESR analyses were confirmed.
As a result of measuring the microbial contamination level of commercial dried laver, total aerobic count was <10-107 CFU/g, yeasts and molds were <10-105 CFU/g, coliforms were <10-102 CFU/g and B. cereus was detected at the level of 102 CFU/g. Sterilization efficacy was difficult to confirm by using only DEFT/APC as screening technique and further screening status was confirmed by the PSL analysis as supportive evidence. In case of TL, all 18 commercial lavers were identified to be non-irradiated with a maximum TL glow peak above 300℃. Five kinds of commercially dried laver were selected as a model sample, and microorganism reduction, physicochemical and sensory quality characteristics of E-beam irradiated lavers at 0, 1, 4, 7 and 10 kGy were confirmed. In coliforms, sufficient sterilization was achieved at a low dose of 1 kGy, but total aerobic bacterial, yeasts & molds, the approved dose of 7 kGy, permitted for the domestic algal food, were insufficient to achieve the sterilization effect. The possibility of microbial reduction by the heat treatment during the manufacturing process was confirmed. Moisture and pH decreased with increases of irradiation dose, and Hunter’s color values showed noticeable changes in 10 kGy irradiated samples. Chlorophyll and carotenoid contents were not significantly affected up to 4 kGy irradiated dose, but showed a tendency to decrease in samples irradiated at more than 7 kGy. The sensory properties did not show any significant difference between non-irradiated and irradiated samples.
In the effect of heat-assisted irradiation treatments, the irradiation after heat treatment caused higher microbial reduction with negligible changes in physicochemical quality. In order to monitor the properties in accordance with the conditions specified by CCD for heat-assisted E-beam irradiated dried lavers, E-beam dose, heating temperature and heating time were used as independent variables. Total aerobic counts were more affected by irradiation dose as compared to the heating temperature and heating time. The contents of moisture, chlorophyll, carotenoid, Hunter’s color values, soluble pigments, and sensory characteristics were more affected by heating temperature and heating time than irradiation dose. The ranges of optimum conditions for heat-assisted E-beam irradiation treatment were 1.8-3.0 kGy of irradiation dose, heating temperature of 154-170℃ and 10-18 s of heating time.
Initial microbial decontaminations were achieved for both roasted and dried lavers at doses of 4 and 7 kGy, respectively. Microbial contamination showed increasing trends in irradiated lavers during prolonged storage period. Storage temperature influenced the physicochemical qualities in comparison with irradiation dose. Moisture content, degree of redness, color difference, and water soluble pigment contents increased with increase in storage period, while chlorophyll, carotenoids and degree of yellowness of lavers decreased. With extension in storage period and rise of the temperature, the preferences for color and flavor were decreased. The overall acceptability was maintained under storage temperatures below 15℃ until 12 weeks of storage period.
PSL values of E-beam irradiated laver showed more than 5,000 PCs at dose of more than 4 kGy and showed potential screening the irradiation status. In case of TL analysis, the glow curve was observed in the temperature range of 180-230℃ and TL ratio was 0.1 or more for irradiated samples. In the case of ESR, the radiation-induced triplet signal was identified in pretreatmented samples with alkaline hydrolysis with 5% NaOH. Hence the screening results for detection of irradiated samples were successfully confirmed.