Development of a Predictive Growth Model of Staphylococcus aureus and Shelf-life Estimation of Cooked Mung Bean Sprouts Served in School Foodservice Operations

학교급식에서 제공되는 숙주나물의 Staphylococcus aureus 성장예측모델 개발 및 섭취유효기간 설정

This study was conducted to estimate the shelf-life of cooked mung bean sprouts contaminated with Staphylococcus aureus according to storage temperatures after cooking in school foodservice operations. A predictive growth model of S. aureus in cooked mung bean sprouts prepared using a standard recipe was developed at 4 storage temperatures (5, 15, 25, and 35${^{\circ}C}$). To determine the effect of vinegar on the shelf-life of cooked mung bean sprouts, the growth of S. aureus in sprouts prepared using vinegar and the standard recipe were compared. The $R^2$ values of the specific growth rate (SGR) and lag time (LT) determined using the Gompertz model were greater than 0.90 at all temperatures except 5${^{\circ}C}$, which confirmed that it would be appropriate to use these parameters for a secondary model. The secondary model, which indicates changes in LT and SGR values according to storage temperatures, was calculated using response surface models. The compatibility of the developed model was confirmed by calculating $R^2$, Bf, Af and MSE values as statistic parameters. The $R^2$ values of LT and SGR were 0.94 or higher, and the MSE, Bf and Af values were 0.02 and 0.002, 0.97 and 1.03, and 1.31 and 1.10, respectively, with high statistical compatibility. The growth rate of S. aureus was higher when the standard recipe was used than when vinegar was used at all temperatures. Indeed, no growth of S. aureus was observed in mung bean sprouts prepared using vinegar. Based on the model developed, cooked mung bean sprouts prepared using the standard recipe for school foodservice should be stored at 10${^{\circ}C}$ or less. Additionally, sprouts stored at 25 or 35${^{\circ}C}$ should be consumed within 6 or 12 hours after cooking. Finally, the addition of vinegar will prevent the growth of S. aureus in cooked mung bean sprouts.

본 연구는 학교급식에서 제공되는 숙주나물의 안전성을 확보하기 위하여 수행되었다. 표준레시피를 이용하여 조리한 숙주나물에 대하여 예측 미생물학을 이용하여 숙주나물의 성장예측 모델을 개발한 후 보관기간을 설정하였고, 식초를 첨가하여 조리한 숙주나물의 S. aureus 성장과 비교하였다. 표준레시피를 이용하여 조리한 S. aureus는 성장하기에 적절한 pH(6.32)로 측정되었고, 온도 변화(5, 15, 25, 35$^{\circ}C$)에 따라 빠르게 증식하였다. 성장예측모델을 개발하기 위하여 Gompertz model을 적용하여 생육 지표(LT, SGR)를 구한 결과 5$^{\circ}C$를 제외하고 0.90 이상의 높은 $R_2$값을 나타내어 이차모델의 변수 값으로 사용하기에 적합성이 높았다. Response surface model을 이용한 2차 모델에서는 LT, SGR의 R²값이 모두 0.94 이상으로 나타나 관측값과 예측값의 상관관계가 밀접하였다. MSE는 각각 0.020, 0.002로 나타났고, Bf와 Af의 경우에도 이상적인 값인 1에 가까운 값으로 나타나 관측값과 예측값 간의 높은 정확성을 나타내었다. 따라서 본 연구의 S. aureus 성장예측모델은 통계적으로 적합성이 높다고 할 수 있으며, 사용 가능한 모델로 판단된다. 숙주나물의 보관기간은 S. aureus의 성장조건과 독소가 생성되는 6.0 log CFU/g을 근거로 설정하였다. 그 결과 10$^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도에서 보관할 것을 권장한다. 25$^{\circ}C$ 이상에서 보관할 경우에는 12시간 이전, 35$^{\circ}C$ 이상에서는 6시간 이전에 섭취하여야 할 것이다. 숙주나물에 식초를 첨가한 결과 pH는 4.78로 나타나 S. aureus의 증식에 불리한 조건이었고, 균의 증식도 온도 변화와 상관없이 일정한 수준을 유지하거나 감소하였다. 따라서 기온이 높은 계절에는 식초를 이용하면 S. aureus에 대한 증식억제 효과를 나타내 숙주나물의 안전성을 높일 수 있을 것이다.