식중독 세균의 열/항생제 내성과 환경 스트레스간의 관계에 대한 연구 Characterization of the Relationship between Environmental Stresses and Heat/Antibiotic Resistance in Foodborne Bacteria원문보기
열처리는 식품에서의 원하지 않는 미생물을 제거하기 위한 가장 효과적인 방법이다. 항생제는 세균성 감염의 예방 및 치료를 목적으로 사용된다. 식품 공정 중 식품 유래 세균들은 산성, 삼투성, 저온 스트레스 등의 다양한 환경 스트레스를 겪으며, 이러한 식품 관련 스트레스에 노출된 후 그들의 열 저항성과 항생제 내성의 변화를 보여준다. 현재 연구의 주 목적은 식품 관련 스트레스의 세균의 열 저항성과 항생제 내성에 미치는 영향을 평가하는 것이다. 첫번째 연구는 4가지 액란(난백액, 전란액, 난황액, 10%가염 난황액)에서의 Salmonella Enteritdis의 D-value를 측정함으로써 식품 성분이 잔존 미생물의 열 저항성에 미치는 영향을 조사하였다. Salmonella Enteritdis가 접종된 액란을 Capillary tube 내에서 51-59℃의 구간에서 열처리하고, tryptic soy agar에 평판도말한 후 37℃에서 24시간 배양한다. 동시에, 측정된 D-value를 활용하여 액란 살균 기준들의 살균력을 평가하였다. 난백액, 전란액, 난황액 순으로 낮은 Salmonella Enteritdis의 D-value가 관찰되었으며 이는 난백액의 높은 pH와 항균 단백질이 기여한 것으로 생각된다. 난황액의 ...
열처리는 식품에서의 원하지 않는 미생물을 제거하기 위한 가장 효과적인 방법이다. 항생제는 세균성 감염의 예방 및 치료를 목적으로 사용된다. 식품 공정 중 식품 유래 세균들은 산성, 삼투성, 저온 스트레스 등의 다양한 환경 스트레스를 겪으며, 이러한 식품 관련 스트레스에 노출된 후 그들의 열 저항성과 항생제 내성의 변화를 보여준다. 현재 연구의 주 목적은 식품 관련 스트레스의 세균의 열 저항성과 항생제 내성에 미치는 영향을 평가하는 것이다. 첫번째 연구는 4가지 액란(난백액, 전란액, 난황액, 10%가염 난황액)에서의 Salmonella Enteritdis의 D-value를 측정함으로써 식품 성분이 잔존 미생물의 열 저항성에 미치는 영향을 조사하였다. Salmonella Enteritdis가 접종된 액란을 Capillary tube 내에서 51-59℃의 구간에서 열처리하고, tryptic soy agar에 평판도말한 후 37℃에서 24시간 배양한다. 동시에, 측정된 D-value를 활용하여 액란 살균 기준들의 살균력을 평가하였다. 난백액, 전란액, 난황액 순으로 낮은 Salmonella Enteritdis의 D-value가 관찰되었으며 이는 난백액의 높은 pH와 항균 단백질이 기여한 것으로 생각된다. 난황액의 가염은 Salmonella Enteritdis의 열저항성을 증가시켰다. 두번째 연구에서는 Salmonella Enteritdis가 산성, 염도 복합스트레스와 이후 저온 스트레스에 장기적 노출되었을 때의 열 저항성과 heat shock 유전자의 변화를 조사하기 위하여, 세균을 4가지 pH와 4가지 NaCl 농도를 가진 TSB에 배양한 후 4도에서 0, 1, 4, 7일 노출시켰다. Fresh (0일) 그리고 short-refrigerated (1일) cultures의 경우 산성 또는 높은 NaCl 스트레스의 사전 적응이 Salmonella Enteritdis의 열 저항성과 유전자 발현을 증가시켰지만, 이 스트레스들의 복합 적용 시에 특히 성장배지의 pH가 낮을수록 열 저항성을 감소시켰다. 냉장 기간은 D-value (r=-0.505)와 rpoH (r=-0.654), dnaK (r=-0.652), groEL (r=-0.645)의 발현 수준과 음의 상관관계(P<0.01)를 보여주었다. 세번째 연구에선 디스크 확산법을 사용하여 Salmonella Enteritdis, Listeria monocytogenes, Escherchia coli O157:H7의 항생제 내성에 대한 산성, 염도, 저온 스트레스의 효과를 알아보았다. Salmonella Enteritdis의 경우 산성 성장 조건이 ciprofloxacin과 erythromycin에 대한 저항성을 증가시켰으며, 4% 염도 성장 조건은 chloramphenicol에 대한 저항성을 감소시켰다(P<0.05). 성장배지의 pH와 염도에 상관없이 냉장된 Escherchia coli O157:H7은 amoxycillin, ciprofloxacin, gentamicin, streptomycin, and erythromycin에 대한 내성이 증가하였다 (P<0.05). 산성 적응 Listeria monocytogenes의 경우 ampicillin, amoxicillin, ciprofloxacin, gentamicin, streptomycin, tetracycline, erythromycin, chloramphenicol에 대한 내성이 감소하였다 (P<0.05). 현재 연구는 S. Entertidis의 D-value를 비교함으로써 식품 보존 스트레스를 받은 S. Entertidis의 열저항성 평가법을 제시하였다. 현재 결과는 S. Entertidis의 열저항성에 식품 보존 스트레스가 미치는 영향을 증명하였다. 식품보존법의 복합 적용은 살균 식품에서의 스트레스 적응(stress adaptation)과 교차 방어(cross-protection)에 의한 S. Entertidis생존을 예방할 것으로 기대된다. 이러한 결과들은 식품산업에 주요한 영향력을 가지고 있으며 보다 정확한 위해 평가, 효과적인 중점관리기준(Critical control point) 설정, 액란, 유제품 또는 발효식품에서의 부작용을 줄이기 위한 열처리 살균의 최적화가 가능하게 할 것이다. 더불어서, 산성, 염도, 저온 스트레스에 장기적 노출된 식중독균의 항생제 내성은 변화하지만, 그 효과는 세균의 종과 항생제 종류에 따라 달라진다.
열처리는 식품에서의 원하지 않는 미생물을 제거하기 위한 가장 효과적인 방법이다. 항생제는 세균성 감염의 예방 및 치료를 목적으로 사용된다. 식품 공정 중 식품 유래 세균들은 산성, 삼투성, 저온 스트레스 등의 다양한 환경 스트레스를 겪으며, 이러한 식품 관련 스트레스에 노출된 후 그들의 열 저항성과 항생제 내성의 변화를 보여준다. 현재 연구의 주 목적은 식품 관련 스트레스의 세균의 열 저항성과 항생제 내성에 미치는 영향을 평가하는 것이다. 첫번째 연구는 4가지 액란(난백액, 전란액, 난황액, 10%가염 난황액)에서의 Salmonella Enteritdis의 D-value를 측정함으로써 식품 성분이 잔존 미생물의 열 저항성에 미치는 영향을 조사하였다. Salmonella Enteritdis가 접종된 액란을 Capillary tube 내에서 51-59℃의 구간에서 열처리하고, tryptic soy agar에 평판도말한 후 37℃에서 24시간 배양한다. 동시에, 측정된 D-value를 활용하여 액란 살균 기준들의 살균력을 평가하였다. 난백액, 전란액, 난황액 순으로 낮은 Salmonella Enteritdis의 D-value가 관찰되었으며 이는 난백액의 높은 pH와 항균 단백질이 기여한 것으로 생각된다. 난황액의 가염은 Salmonella Enteritdis의 열저항성을 증가시켰다. 두번째 연구에서는 Salmonella Enteritdis가 산성, 염도 복합스트레스와 이후 저온 스트레스에 장기적 노출되었을 때의 열 저항성과 heat shock 유전자의 변화를 조사하기 위하여, 세균을 4가지 pH와 4가지 NaCl 농도를 가진 TSB에 배양한 후 4도에서 0, 1, 4, 7일 노출시켰다. Fresh (0일) 그리고 short-refrigerated (1일) cultures의 경우 산성 또는 높은 NaCl 스트레스의 사전 적응이 Salmonella Enteritdis의 열 저항성과 유전자 발현을 증가시켰지만, 이 스트레스들의 복합 적용 시에 특히 성장배지의 pH가 낮을수록 열 저항성을 감소시켰다. 냉장 기간은 D-value (r=-0.505)와 rpoH (r=-0.654), dnaK (r=-0.652), groEL (r=-0.645)의 발현 수준과 음의 상관관계(P<0.01)를 보여주었다. 세번째 연구에선 디스크 확산법을 사용하여 Salmonella Enteritdis, Listeria monocytogenes, Escherchia coli O157:H7의 항생제 내성에 대한 산성, 염도, 저온 스트레스의 효과를 알아보았다. Salmonella Enteritdis의 경우 산성 성장 조건이 ciprofloxacin과 erythromycin에 대한 저항성을 증가시켰으며, 4% 염도 성장 조건은 chloramphenicol에 대한 저항성을 감소시켰다(P<0.05). 성장배지의 pH와 염도에 상관없이 냉장된 Escherchia coli O157:H7은 amoxycillin, ciprofloxacin, gentamicin, streptomycin, and erythromycin에 대한 내성이 증가하였다 (P<0.05). 산성 적응 Listeria monocytogenes의 경우 ampicillin, amoxicillin, ciprofloxacin, gentamicin, streptomycin, tetracycline, erythromycin, chloramphenicol에 대한 내성이 감소하였다 (P<0.05). 현재 연구는 S. Entertidis의 D-value를 비교함으로써 식품 보존 스트레스를 받은 S. Entertidis의 열저항성 평가법을 제시하였다. 현재 결과는 S. Entertidis의 열저항성에 식품 보존 스트레스가 미치는 영향을 증명하였다. 식품보존법의 복합 적용은 살균 식품에서의 스트레스 적응(stress adaptation)과 교차 방어(cross-protection)에 의한 S. Entertidis생존을 예방할 것으로 기대된다. 이러한 결과들은 식품산업에 주요한 영향력을 가지고 있으며 보다 정확한 위해 평가, 효과적인 중점관리기준(Critical control point) 설정, 액란, 유제품 또는 발효식품에서의 부작용을 줄이기 위한 열처리 살균의 최적화가 가능하게 할 것이다. 더불어서, 산성, 염도, 저온 스트레스에 장기적 노출된 식중독균의 항생제 내성은 변화하지만, 그 효과는 세균의 종과 항생제 종류에 따라 달라진다.
Heat treatment is one of the most effective methods for eliminating undesirable microorganisms in foods. Antibiotics are used in the treatment and prevention of bacterial infections. During food processing, food-borne bacteria encounter various environmental stress, including acid, osmotic and cold ...
Heat treatment is one of the most effective methods for eliminating undesirable microorganisms in foods. Antibiotics are used in the treatment and prevention of bacterial infections. During food processing, food-borne bacteria encounter various environmental stress, including acid, osmotic and cold stress, and show modifications in their heat and antibiotic resistance after exposure to such food-related stresses. The main object of the present study was to evaluate the effect of food-related stresses on heat and antibiotic resistance of bacteria. In first study, the influence of food matrix on heat tolerance of residual bacteria investigated by estimating the thermal inactivation D-values (decimal reduction time) of Salmonella Enteritidis in four different liquid egg products (egg white, whole egg, egg yolk, and egg yolk + 10% NaCl). Liquid egg products inoculated with S. Enteritidis were heated in capillary tubes to temperatures ranging from 51 to 59 ℃, and then spread-plated onto tryptic soy agar, followed by incubating at 37 ℃ for 24 h. Concurrently, the performance of egg pasteurization protocols were evaluated using the calculated D-values. S. Enteritidis in egg white showed the lowest D-values followed by whole egg and egg yolk, attributing to the high pH and antimicrobial proteins of egg white. The addition of NaCl to egg yolk increased the heat resistance of S. Enteritidis. In the second study, to investigate the modifications in heat resistance and heat shock gene expression of S. Enteritidis following its prolonged exposure to combination of acid and salt stresses and subsequent cold stress, cells were grown in TSB of four pH (4.5, 5.4, 6.4, 7.3) and four NaCl concentrations (0, 1, 2 and 3%) at 37 ℃ for 24 h, and then kept at 4 ℃ for 0, 1, 4, and 7 days. For fresh (0 day) and short refrigerated (1 day) cultures, previous adaptation to low pH or high NaCl stress increased the heat resistance and gene expression of S. Enteritidis, but combination of these stresses reduced bacterial heat tolerance, specially the growth medium pH was decreased. Refrigeration period is negatively correlated (P<0.01) with the d-value (r=-0.505) and transcription levels of rpoH (r=-0.654), dnaK (r=-0.652), groEL (r=-0.645). In third study, the effect of acid, salt, and cold stress on antibiotic resistance of S. Enteritidis, Listeria monocytogenes, and Escherchia coli O157:H7 was investigated using disc diffusion methods. For S. Entertidis, acidic growth conditions increased (P<0.05) the resistance to ciprofloxacin and erythromycin, and the addition of 4% NaCl to growth mediums decreased (P<0.05) the resistance to chloramphenicol. Regardless of pH and NaCl concentration of growth mediums, refrigerated E. coli showed increased antibiotic resistance (P<0.05) to amoxycillin, ciprofloxacin, gentamicin, streptomycin, and erythromycin. Acid-adapted L. monocytogenes showed decreased antibiotic resistance (P<0.05) to ampicillin, amoxycillin, ciprofloxacin, gentamicin, streptomycin, tetracycline, erythromycin, and chloramphenicol. Present study provided an evaluation method for heat resistance environmental-stressed S. Enteritidis by comparing the D-value of S. Enteritidis. Present results demonstrated the effects of the environmental stresses on the heat resistance of S. Enteritidis. The combination of preserving methods is expected to prevent S. Enteritidis survival caused by stress adaptation or cross-protection in pasteurized food products. These results have important implications in the food industry and may facilitate more accurate risk assessments, the development of effective critical control points, and the optimization of mild thermal treatments for reducing negative effects on some foods, such as liquid egg products, dairy products, and fermented foods. Furthermore, prolonged exposure of foodborne bacteria to acid, salt, and cold stress alters their antibiotic resistance. However, the effects of acid, salt, and cold stress on bacterial antibiotic resistance depend on both the bacterial species and the specific antibiotic.
Heat treatment is one of the most effective methods for eliminating undesirable microorganisms in foods. Antibiotics are used in the treatment and prevention of bacterial infections. During food processing, food-borne bacteria encounter various environmental stress, including acid, osmotic and cold stress, and show modifications in their heat and antibiotic resistance after exposure to such food-related stresses. The main object of the present study was to evaluate the effect of food-related stresses on heat and antibiotic resistance of bacteria. In first study, the influence of food matrix on heat tolerance of residual bacteria investigated by estimating the thermal inactivation D-values (decimal reduction time) of Salmonella Enteritidis in four different liquid egg products (egg white, whole egg, egg yolk, and egg yolk + 10% NaCl). Liquid egg products inoculated with S. Enteritidis were heated in capillary tubes to temperatures ranging from 51 to 59 ℃, and then spread-plated onto tryptic soy agar, followed by incubating at 37 ℃ for 24 h. Concurrently, the performance of egg pasteurization protocols were evaluated using the calculated D-values. S. Enteritidis in egg white showed the lowest D-values followed by whole egg and egg yolk, attributing to the high pH and antimicrobial proteins of egg white. The addition of NaCl to egg yolk increased the heat resistance of S. Enteritidis. In the second study, to investigate the modifications in heat resistance and heat shock gene expression of S. Enteritidis following its prolonged exposure to combination of acid and salt stresses and subsequent cold stress, cells were grown in TSB of four pH (4.5, 5.4, 6.4, 7.3) and four NaCl concentrations (0, 1, 2 and 3%) at 37 ℃ for 24 h, and then kept at 4 ℃ for 0, 1, 4, and 7 days. For fresh (0 day) and short refrigerated (1 day) cultures, previous adaptation to low pH or high NaCl stress increased the heat resistance and gene expression of S. Enteritidis, but combination of these stresses reduced bacterial heat tolerance, specially the growth medium pH was decreased. Refrigeration period is negatively correlated (P<0.01) with the d-value (r=-0.505) and transcription levels of rpoH (r=-0.654), dnaK (r=-0.652), groEL (r=-0.645). In third study, the effect of acid, salt, and cold stress on antibiotic resistance of S. Enteritidis, Listeria monocytogenes, and Escherchia coli O157:H7 was investigated using disc diffusion methods. For S. Entertidis, acidic growth conditions increased (P<0.05) the resistance to ciprofloxacin and erythromycin, and the addition of 4% NaCl to growth mediums decreased (P<0.05) the resistance to chloramphenicol. Regardless of pH and NaCl concentration of growth mediums, refrigerated E. coli showed increased antibiotic resistance (P<0.05) to amoxycillin, ciprofloxacin, gentamicin, streptomycin, and erythromycin. Acid-adapted L. monocytogenes showed decreased antibiotic resistance (P<0.05) to ampicillin, amoxycillin, ciprofloxacin, gentamicin, streptomycin, tetracycline, erythromycin, and chloramphenicol. Present study provided an evaluation method for heat resistance environmental-stressed S. Enteritidis by comparing the D-value of S. Enteritidis. Present results demonstrated the effects of the environmental stresses on the heat resistance of S. Enteritidis. The combination of preserving methods is expected to prevent S. Enteritidis survival caused by stress adaptation or cross-protection in pasteurized food products. These results have important implications in the food industry and may facilitate more accurate risk assessments, the development of effective critical control points, and the optimization of mild thermal treatments for reducing negative effects on some foods, such as liquid egg products, dairy products, and fermented foods. Furthermore, prolonged exposure of foodborne bacteria to acid, salt, and cold stress alters their antibiotic resistance. However, the effects of acid, salt, and cold stress on bacterial antibiotic resistance depend on both the bacterial species and the specific antibiotic.
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