<h1>재료 및 방법</h1><h2>실험재료</h2><p>본 실험에 사용된 떡복이 떡의 제조를 위하여 미분(Nongshim Flour Mills Co., Asan, Korea)과 소금(CJ Cheiljedang, Seoul, Korea)을 시중에서 구입하여 이용하였다. 재료는 4\(^{\circ} \mathrm{C} \) 의 온도에서 보관하며 이용하였다.</p><h2>LED 광원 및 조사 장치</h2><p>압출떡에 청색광을 조사하기 위하여 파장 460 \(\mathrm{~nm} \), 크기 \( 3 \times 3 \mathrm{~mm} \)의 LED 광원 LD-CQAR (Osram, München, Germany)을 이용하였다. LED 조사 장치는 식품의 저장, 유통 및 진열을 목적으로 설계하였으며, 이에 따라 인체에 미치는 영향이 적으면서 균의 억제에 효과가 있는 것으로 알려저 있는 460 \(\mathrm{~nm} \) 파장의 광원을 선택하였다. LED 장치는 9개의 LED 광원을 보드에 부착하고 표류전원공급장치 (KPS305DF, Shenzhen Wanptek Electronic Technology Co., LTD, Shenzhen, China)를 이용하여 1.5 \( \mathrm{~A} \) 의 지속적인 전류를 공급하였고 LED 에 의한 온도 상승을 방지하기 위하여 냉각팬을 설치하였다. LED 장치의 광원 표면과 떡 표면 사이의 거리에 따른 빛의 세기는 light dependent resistor photocell (Luna Optoelectronics, Camarillo, CA, USA)를 이용하여 떡의 중심에서 lux 단위로 측정하였다.</p><h2>LED 배열 및 광학 시뮬레이션</h2><p>LED 장치에 부착된 9개의 LED 모듈의 배열(array) 및 광원과 샘플의 거리에 따라 달라지는 빛의 조사 세기와 패턴을 시뮬레이션하였다. LED 모듈의 배열을 Fig. 2와 같이 세 가지로 설정하여 비교하였으며, LED 배열에 따른 빛의 조사 패턴은 Zemax OpticStudio 16.5 (Zemax LLC, Kirkland, WA, USA) 소프트웨어를 이용하여 시뮬레이션 하였다. 시뮬레이션은 non-sequential 모드로 수행하였으며, 광원에 대한 정보는 광원의 제조사인 Osram사에서 제공하는 파일을 이용하였다. 광선 추적 (ray tracing) 기능을 이용하여 LED로부터 나오는 광선이 detector의 면적에서 나타내는 빛의 세기 패턴을 분석하였으며, 광선 추적 기능은 Monte-Carlo ray-tracing을 기반으로 detector 의 특정 면적에 광선이 도달하는 정도를 확률적으로 계산하여 수행하였다. 시뮬레이션의 빛의 세기는 Osram 사에서 제공하는 radiant flux 및 power의 즉정치를 기준으로 계산하였으며, 광원으로부터 입사되는 빛의 기본적인 굴절에 대한 특성은 Snell's law에 의하여 다음과 같이 계산하였다(Eq. (1)).</p><p>\( n_{1} \sin \theta_{1}=n_{2} \sin \theta_{2} \)<caption>(1)</caption></p><p>위의 식에서 \( n_{1} \) 과 \( n_{2} \) 는 서로 다른 두 매질의 굴절률, \( \theta_{1} \) 과 \( \theta_{2} \)는 입사광 및 굴절광의 각도이다.</p><p>Detector는 떡 샘플과 동일한 높이의 면적으로 설정하고 \( 250 \) 개의 픽셀에서 얻어진 빛의 세기 데이터를 이용하여 균일도 (uniformity)를 계산하였다. 균일도의 척도로 Petri factor를 계산 하였으며, Eq. (2)과 같이 조사 면적에서 평균 빛의 세기를 중심의 빛 조사 세기의 비율로 나누어서 나타내었다.</p><p>Petri factor \( =\frac{\sum\left(I / I_{0}\right)}{n} \)<caption>(2)</caption></p><p>위의 식에서 \( I \) 는 특정 위치에서의 빛의 세기, \( I_{0} \) 는 면적 중심에서의 빛의 세기를 의미한다.</p><h2>Bacillus cereus group의 분리</h2><p>떡볶이 떡에서의 LED 청색광의 효과를 열저항성이 높은 떡의 대표적인 식품 위해균인 Bacillus cereus (B. cereus) group을 기준으로 확인하기 위하여, 떡복이 떡을 제조한 후 \( 2 \mathrm{~h} \) 동안 \( 25^{\circ} \mathrm{C} \) 에서 냉각한 후 떡으로부터 균을 분리하였다. B. cereus group의 분리는 식품 공전(고시 제2011-20호) 및 Kim 등 의 방법으로 수행하였다. 떡을 희석하여 분쇄한 현탁액을 MYP (mannitol egg yolk polymyxin) agar (Difco, Detroit, Michigan, USA) 배지에 도말하여 배양한 후 colony 중 혼탁한 분홍색 환을 형성하는 colony를 선별하였다. 이후 멸균된 루프로 colony 를 분리하여 TSA (tryptic soy agar) (Difco) 배지에 평판 획선하여 접종하고 37\( ^{\circ} \mathrm{C} \) 에서 24 \( \mathrm{h} \) 동안 배양하였다. 선별된 colony 는 TSB (tryptic soy broth) (Difco) 액체배지에서 \( 10^{8} \mathrm{CFU} / \) \( \mathrm{mL} \) 가 되도록 \( 37^{\circ} \mathrm{C} \) 에서 \( 24 \mathrm{h} \) 동안 배양하여 실험에 이용하였다.</p><h2>떡볶이 떡 제조 및 샘플 준비</h2><p>떡복이 떡의 제조를 위하여 떡 반죽시 소금의 함량을 미분 대비 1 \(\%\) 가 되도록 첨가하고 미분과 정제수의 비율을 \( 2:1 \)로 흔합하였다. 이후 이를 증자하고 압출하여 떡볶이 떡을 제조하였다. 압출한 떡볶이 떡은 떡 3개를 가로 45 \( \mathrm{~mm} \), 세로 50 \( \mathrm{~mm} \), 높이 15 \( \mathrm{~mm} \) 가 되도록 배열하여 폴리에틸렌 포장지 내에 포장한 후 90\( ^{\circ} \mathrm{C} \) 에서 40 \( \mathrm{~min} \) 동안 열처리를 동하여 살균하였다. 살균을 완료한 떡은 떡볶이 떡의 보관 및 유통을 가정하여 냉장 온도인 4\( ^{\circ} \mathrm{C} \) 로 냉각하였다. 냉각한 떡 샘플의 LED를 조사할 표면에 B. cereus group 현탁액을 떡 샘플의 초기 균 수가 \( 10^{6} \mathrm{CFU} / \mathrm{g} \) 이 되도록 접종하고 \( 30 \mathrm{~min} \) 동안 건조시컸다. 이후 떡의 건조를 방지하고 포장 상대를 가정하기 위하여 빛이 투과하는 PVC 포장지로 포장하여 LED 조사 실험에 이용하였다.</p><h2>LED 조사에 따른 미생물 분석</h2><p>LED 장치가 떡 표면에서 B. cereus group의 균 수에 미치는 영향을 확인하기 위하여 2,4,8,12,16,24 \( \mathrm{~h} \) 동안 빛을 조사하였으며, LED 장치에 의하여 떡볶이 떡 표면 온도가 2 \( \mathrm{~h} \) 후 4\( ^{\circ} \mathrm{C} \) 에서 9\( ^{\circ} \mathrm{C} \) 까지 증가하고 24 \( \mathrm{~h} \) 까지 9\( ^{\circ} \mathrm{C} \) 로 유지되는 것을 확인하였다. 따라서 대조군은 온도 상승 효과를 제외한 LED 빛의 효과를 비교하기 위하여 \( 9^{\circ} \mathrm{C} \) 의 인큐베이터 내에서 LED 조사 실험군과 동일 시간 동안 보관하며 샘플링을 진행하었다. 또한, LED와 떡 표면 사이의 거리에 의한 빛 세기 변화 효과를 확인하기 위하여 LED와 떡 표면 사이의 거리가 \( 22,32,42 \mathrm{~mm} \) 가 되도록 장치의 높이를 조절하여 세 가지 높이에서 LED 조사에 따른 균 수 변화를 확인하였다. 떡의 균 수는 떡볶이 떡 \( 10 \mathrm{~g} \) 에 \( 0.1 \% \) 멸균 펩톤수를 \( 90 \mathrm{~g} \) 혼합한 후 homogenizer (Polytron PT 2100 , Kinematica AG, Luzern, Switzerland)를 이용하여 균질화 하였다. 이후 샘플 현탁액을 \( 0.1 \% \) 펩톤수에 단계적으로 희석하여 MYP 배지에 평판 도말하였다. 배지는 \( 30^{\circ} \mathrm{C} \) 에서 \( 24 \mathrm{~h} \) 동안 인큐베이터에서 배양한 후 colony의 수를 측정하였다.</p><h2>통계 분석</h2><p>본 연구에서 수행된 모든 실험은 3회 이상 반복측정을 하었으며, 데이터는 SPSS (SPSS Statistics \( 21 \), IBM, Armonk, NY, USA) 소프트웨어를 이용하여 분산분석(ANOVA)으로 유의성을 분석하였다 \( (p<0.05) \).</p>
460 \(\mathrm{~nm} \)의 LED 는 세균의 번식을 막고, 인체에 크게 영향을 미치지 않지?
YES