[논문]영.유아용 식품원료의 Bacillus cereus와 일반세균 모니터링 및 제조공정 중 미생물 품질제어

정우영; 엄준호; 김병조; 주인선; 김창수; 김미라; 변정아; 박유경; 손상혁; 이은미; 정래석; 나미애; 육동연; 강지연; 허옥순; 윤민호

영.유아용 식품원료의 Bacillus cereus와 일반세균 모니터링 및 제조공정 중 미생물 품질제어
Monitoring Bacillus cereus and Aerobic Bacteria in Raw Infant Formula and Microbial Quality Control during Manufacturing 원문보기

한국식품과학회지 = Korean journal of food science and technology, v.42 no.4 = no.212, 2010년, pp.494 - 501

정우영 (대전지방식품의약품안전청 유해물질분석과) , 엄준호 (대전지방식품의약품안전청 유해물질분석과) , 김병조 (대전지방식품의약품안전청 유해물질분석과) , 주인선 (대전지방식품의약품안전청 유해물질분석과) , 김창수 (대전지방식품의약품안전청 유해물질분석과) , 김미라 (대전지방식품의약품안전청 유해물질분석과) , 변정아 (대전지방식품의약품안전청 유해물질분석과) , 박유경 (대전지방식품의약품안전청 유해물질분석과) , 손상혁 (대전지방식품의약품안전청 유해물질분석과) , 이은미 (대전지방식품의약품안전청 유해물질분석과) , 정래석 (대전지방식품의약품안전청 유해물질분석과) , 나미애 (대전지방식품의약품안전청 유해물질분석과) , 육동연 (대전지방식품의약품안전청 유해물질분석과) , 강지연 (대전지방식품의약품안전청 유해물질분석과) , 허옥순 (대전지방식품의약품안전청 유해물질분석과) , 윤민호 (충남대학교 생물환경화학과)

초록
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영 유아용 식품에 주로 사용되는 원료에 대한 미생물 오염도를 조사한 결과, 총 10종(n=20)의 원료 중 B. cereus가 검출된 원료는 2종(n=4, 20%) 이었고, $1.02{\pm}1.36\;\log\;CFU/g$으로 나타났으며, B. cereus가 검출된 원료로는 organic brown rice powder(C사)와 mixed orgarnic vegetable powder(C사) 이었다. 미생물이 검출되지 않거나 낮게 검출된 원료는 제조공정에 살균, 분무건조, 팽화 및 압출 등의 열처리 공정이 있었다. 각 원료에 대한 일반세균수를 알아보기 위해 10종(n=20) 검사결과 4종(n=8) 검출(40%)되었으며, $3.21{\pm}3.64\log\;CFU/g$으로 나타났다. 원료에서 분리한 미생물 분포를 조사한 결과 총 11종이 분리 되었으며, 분리된 일반세균 중 76%를 차지하는 우점종은 S. paucimobilis, P. fluorescens, R. radiobactor, St. maltophilia 순으로 나타났다. 본 연구에서는 영 유아식의 미생물 안전성 확보를 위해 원료 생산공정에 살균 등의 열처리 공정이 필요하며, 미생물에 오염된 원료를 사용할 경우에도 생산공정에 드럼건조(drum surface temperature: $100-135^{\circ}C$), 분무건조(inlet air temperature: $135-204^{\circ}C$), 살균(pasteurization, UHT $130-150^{\circ}C$/1-4 sec), 미생물 저감화 방안의 제조공정을 거쳐 생산된 제품은 일반세균, 대장균군, B. cereus가 검출되지 않아 안전한 제품의 생산이 가능하였다. 또한, 영 유아용 식품을 제조할 경우 명확한 살균조건을 설정하고, 공정품의 품질평가를 거쳐야만 제품의 안전성을 확보할 수 있을 것으로 보인다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to examine the presence of Bacillus cereus, aerobic bacteria and coliforms in the raw material of infant formulas and investigate the manufacturing process in terms of microbial safety. Among ten kinds of raw infant formula material samples (n=20), Bacillus cereus appeared in two (n=4). Aerobic bacteria were not detected in raw infant formula material or maximum 4.15 log CFU/g. Eleven species of aerobic bacteria were isolated and 76% of them were Sphingomonas paucimobilis, Pseudomonas fluorescens, Rhizobium radiobactor, or Stenotrophomonas maltophilia. A Pearson's correlation analysis revealed that the most influential factors for detecting Bacillus cereus were aerobic bacteria and coliforms. In other words, when the measured values of aerobic bacteria and coliforms were higher, the possibility that Bacillus cereus would appear increased. In a regression model to predict Bacillus cereus, the rate of appearance was correlated with aerobic bacteria and coliforms, and its contribution rate for effectiveness was 86%. Improving microbial quality control by pasteurization, spray dry, popping and extrusion resulted in a decrease in the numbers of Bacillus cereus, aerobic bacteria and coliforms in the raw materials. The results suggest that a hazard analysis and critical control point system might be effective for reducing microbiological contamination.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

cereus의 검사를 실시하였으며, 그로부터 분리된 균주들에 대하여 독소 gene 확인시험을 한 결과, 모두 하나 이상의 enterotoxin gene을 보유하였으나, cereulide 생성균의 빈도는 낮았다고 보고하였다. 본 연구에서는 미생물학적 오염현황을 알아보기 위해 B. cereus, 대장균군, 일반세균수를 조사하였으며, 일반세균을 동정하여 오염균종을 파악하고자 하였다. 또한, 영·유아용 식품과 원료에 대한 미생물학적 오염을 제어하기 위한 방안을 조사하기 위해 살균(pasteurization), 분무건조(spray dry), 팽화(popping) 및 압출(extrusion) 등의 열처리 여부를 조사하였다.
이를 통해, 국·내외 문헌 및 상용화된 영·유아용 식품 설비 제조업체인 Niro사의 권장 제조공정과 본 연구에 사용된 Infant formula M(H사) 제조사의 미생물 품질관리 방안의 적합성을 비교하여, 미생물 적으로 안전한 영·유아용 식품의 생산가능성을 파악하고자 하였다.
cereus를 측정하였다. 즉, 완제품 Infant formula M(H사)의 제조공정에 대장균군, B. cereus 등에 오염된 원료를 배합, 가공하여 완제품에 미치는 영향을 파악하고자 하였다.

제안 방법

Bacillus cereus 측정을 위하여, 멸균된 인산완충 희석액으로 균질화한 검액을 한 백금이를 MYP 한천배지(Oxoid)에 접종하여 30℃에서 48시간 배양(BI-125-4S, Yeon-u E.N.G)하여 전형적인 집락을 선별하였다. 정량시험으로는 균질화된 검액 총 1 mL를 5개의 MYP 한천배지(Oxoid)에 나누어 접종한 후, 30℃에서 24시간 배양하였다.
또한 대장균군 시험을 위하여, 각 검체의 시험용액 1 mL를 10 mL durham 관을 포함한 lactose broth(Oxoid, Hampshire, England) 및 brilliant green lactose broth(BD, Le pont de claix, France)에 가하고, incubator(BI-125-4S, Yeon-u E.N.G) 35±1℃에서 48±3시간 배양하고 가스 발생 여부를 관찰하였다.
cereus를 확인하였다. 또한, B. cereus로 확인된 경우라도 B. cereus와 B. thuringiensis를 구분하기 위해, gram stain(BioMeriux) 후에 microscope (Leica, DM2500)를 통해 1,000 배율로 확대하여 crystal-forming인 경우 B. thuringiensis로 구분하였다.
또한, 영·유아용 식품과 원료에 대한 미생물학적 오염을 제어하기 위한 방안을 조사하기 위해 살균(pasteurization), 분무건조(spray dry), 팽화(popping) 및 압출(extrusion) 등의 열처리 여부를 조사하였다.
또한, 영·유아용 식품을 제조할 경우, 대장균군, B. cereus 등의 미생물 품질관리 방안을 조사하기 위해 국·내외 발표된 문헌을 조사하였으며, 상용화된 영·유아용식품 설비 제조업체인 Niro(Copenhagen Denmark)사의 권장 제조방법을 조사하였다.
미생물 품질수준이 파악된 영·유아용 식품원료 10종을 이용하여 완제품으로 가공하였을 경우 완제품 가공공정에 설정된 드럼건조(drum drying, drum surface temperature: 100-135℃), 분무건조(spray drying, inlet air temperature: 135-204 ℃), 살균(pasteurization, UHT 130-150℃/1-4 sec), 미생물 저감화 방안(hazard analysis and critical control point system)이 적정한지를 평가하기 위해 제조공장(H사)에서 미생물 품질수준이 파악된 영·유아용 식품원료 10종으로 가공한 완제품 Infant formula M(H사)의 일반세균, 대장균군, B. cereus를 측정하였다.
영·유아용 식품의 미생물 오염에 대하여 원재료 유래 여부를 파악하기 위하여, 영·유아용 식품원료 10종인 dextrin(A사), lactose(B사)/lactose(E사), organic brown rice powder(C사), mixed orgarnic vegetable powder(C사), extrusion rice powder(C사), alpha rice powder(D사), orgarnic alpha rice powder(D사), mixed skim milk powder(F사), skim milk powder(G사), whole milk powder (G사)의 일반세균, 대장균군, B. cereus를 측정하여 미생물 품질수준을 파악하였다.
전형적인 집락을 보통한천배지(Oxoid)에 계대하여 배양시킨 균들은 gram stain(BioMeriux), β-Hemolysis 여부를 관찰하였고, 또한 API 50CHB, API 20E(BioMeriux), Vitek® 2(BioMeriux)를 이용한 생화학적 시험검사를 통하여 B. cereus를 확인하였다.
해당 검체를 25 g을 취하여 멸균 생리식염수 225 mL를 가하고 Pulsifier(PUL 100E, Microgen Bioproducts, Camberley, Surrey, UK)로 15초간 혼합하여 시험용액으로 하고, 시험용액 1 mL와 각 단계 희석액 1 mL를 2매 이상의 세균수 측정용 plate count agar(Oxoid, Hampshire, England)에 접종하여 35±1에서 24-48시간 배양(Yeon-u E.N.G, BI-125-4S, Daejeon, Korea)한 후 생성된 집락 수를 계산하고 그 평균 집락수를 희석배수에 곱하여 세균수를 산출하였으며, 검출된 세균을 gram stain(BioMeriux, Color Gram 2-F, Hazelwood, MO, USA)한 후 microscope(DM2500, Leica, Wetzlar, Germany)관찰, Vitek® 2(BioMeriux, Inc., Marcy-I'Eltole, France)을 이용하여 생화학적 시험검사를 실시하였다.

대상 데이터

2007년 2월부터 2008년 6월까지 식품공전 식품유형 분류[제 4. 식품별 기준 및 규격 중 12. 특수용도식품으로 분류된 조제유류(Milk Formula, MF), 영아용 조제식(Infant Formula, IF), 성장기용 조제식(Follow-up Formula, FF), 영·유아용 곡류 조제식(Cereal based Formula, CF), 기타 영·유아식(Baby Food, BF) 및 영·유아용 특수조제식품(Formula for special Medical Purposes, FMP)]에 의한 6가지 식품유형에 사용하는 주요원재료를 대상으로 하였다.
특수용도식품으로 분류된 조제유류(Milk Formula, MF), 영아용 조제식(Infant Formula, IF), 성장기용 조제식(Follow-up Formula, FF), 영·유아용 곡류 조제식(Cereal based Formula, CF), 기타 영·유아식(Baby Food, BF) 및 영·유아용 특수조제식품(Formula for special Medical Purposes, FMP)]에 의한 6가지 식품유형에 사용하는 주요원재료를 대상으로 하였다. 대상 실험재료는 dextrin(A사, Incheon, Korea), lactose(B사, USA) organic brown rice powder(C사, Anseong, Korea), mixed orgarnic vegetable powder(C사), extrusion rice powder(C사), alpha rice powder(D사, Gwangju, Korea), orgarnic alpha rice powder (D사), lactose(E사, Denver, USA), mixed skim milk powder(F사, Germany), skim milk powder(G사, Yangju, Korea), whole milk powder(G사), Infant formula M(H사, Gongju, Korea)을 사용하였다.
본 연구의 수행을 위해 확인한 제조공정은 통합공정으로 영·유아용 식품이 제조되고 있었다.

데이터처리

cereus 검출율과 일반세균수, 대장균군에 대한 상관분석을 실시하여 Pearson 상관 계수를 구하였고, 유의성 검정을 실시하였다. 또한, B. cereus 검출을 예측하기 위하여 회귀분석을 실시하여 출현 예측모델을 구하였다. 통계처리는 SPSS ver.
영·유아용 식품원료의 B. cereus 검출과 일반세균수, 대장균군 인자가 미치는 영향을 알아보기 위해 B. cereus 검출율과 일반세균수, 대장균군에 대한 상관분석을 실시하여 Pearson 상관 계수를 구하였고, 유의성 검정을 실시하였다.

성능/효과

본 연구에서는 B. cereus와 B. thuringiensis 검출율을 비교한 결과 crystal-forming인 B. thuringiensis가 10%, B. cereus가 90%로 B. cereus가 우세하였다.
각 원료에 대한 일반세 균수를 알아보기 위해 10종(n=20) 검사결과 4종(n=8) 검출(40%) 되었으며, 3.21±3.64 log CFU/g으로 나타났다.
86 log CFU/g으로 나타났다. 곡류나 야채를 원료로 생산된 원료에서의 B. cereus가 검출 되었으며, 일반세균 수는 organic brown rice powder(C사)에서 4.15 log CFU/g으로, mixed orgarnic vegetable powder(C사)에서 3.41 CFU/g으로, extrusion rice powder(C사)에서 2.07 log CFU/g으로 각각 나타났다.
그러나, 대장균군, B. cereus가 오염된 원료를 가공하여 생산된 완제품 Infant formula M(H사, Kongju, Korea)의 경우는 일반세균, 대장균군, B. cereus가 검출되지 않았으며 이를 통해 안전한 영·유아용 식품생산이 가능함을 확인 하였다(Table 1).
대장균군은 총 10종(n=20)의 원료 중 organic brown rice powder(C사) 1종(n=2)에서 1.00 log CFU/10 g으로 검출(10%) 되었으며, 다른 원료에서는 대장균군이 검출되지 않았다. 총 10종(n=20)의 원료 중 B.
따라서, 조제분유와 영·유아용 곡류조제식의 제조공정에서 B. cereus 포자의 발아를 위한 온도 유지와 90℃ 이상의 열처리는 미생물 제어를 위한 방안으로 작용함을 알 수 있었다(18,27,31,32).
본 연구에서는 B. cereus의 검출에 영향을 주는 환경인자를 조사하기 위해 Pearson 상관분석을 실시한 결과, 일반세균수와 대장균군이 B. cereus 검출에 영향을 미치는 것으로 나타났고, 일반 세균수와 대장균군 검출이 높을수록 B. cereus의 검출가능성이 증가되는 경향을 나타내었다(Table 4). 회귀분석을 통한 Bacillus cereus 출현 예측 모델은 아래식과 같이 도출되었으며, 회기식의 유효성을 나타내는 기여율은 86%로 평가 되었다(Table 5).
본 연구에서는 각 원료에 대한 일반세균수를 알아보기 위해 영·유아용 식품원료 10종(n=20) 검사결과 4종(n=8)에서 검출(40%) 되었으며, 3.21±3.64 log CFU/g으로 나타났으며, 최고 4.15 log CFU/g에서 최저 1.86 log CFU/g(검출한계 101 CFU/g)의 분포를 보였다.
본 연구에서는 영·유아식의 미생물 안전성 확보를 위해 원료 생산공정에 살균 등의 열처리 공정이 필요하며, 미생물에 오염된 원료를 사용할 경우에도 생산공정에 드럼건조(drum surface temperature:100-135℃), 분무건조(inlet air temperature: 135-204℃), 살균(pasteurization, UHT 130-150℃/1-4 sec), 미생물 저감화 방안의 제조 공정을 거쳐 생산된 제품은 일반세균, 대장균군, B. cereus가 검출되지 않아 안전한 제품의 생산이 가능하였다.
본 연구에서는 영·유아용 식품원료의 경우, 제조공정에 살균, 분무건조, 팽화 및 압출 등의 열처리 공정이 없는 경우에는 일반세균, 대장균군, B. cereus의 검출 가능성이 상재되어 있음을 알수 있었다(Table 1).
분리된 균종 중 S. paucimobilis, P. fluorescens는 전체의 50% 이상을 나타내 영·유아용 식품원료의 주요 오염균으로 나타났다.
영·유아용 식품에 주로 사용되는 원료에 대한 미생물 오염도를 조사한 결과, 총 10종(n=20)의 원료 중 B. cereus가 검출된 원료는 2종(n=4, 20%) 이었고, 1.02±1.36 log CFU/g으로 나타났으며, B. cereus가 검출된 원료로는 organic brown rice powder(C사) 와 mixed orgarnic vegetable powder(C사) 이었다.
영·유아용 식품원료에서 분리한 일반세균 분포를 조사한 결과 총 11종이 분리 되었으며, 분리된 일반세균 중 76%를 차지하는 우점종은 Sphingomonas paucimobilis, Pseudomonas fluorescens, Rhizobium radiobactor, Stenotrophomonas maltophilia 순으로 나타났다(Table 2).
64 log CFU/g으로 나타났다. 원료에서 분리한 미생물 분포를 조사한 결과 총 11종이 분리 되었으며, 분리된 일반세균 중 76%를 차지하는 우점종은 S. paucimobilis, P. fluorescens, R. radiobactor, St. maltophilia 순으로 나타났다. 본 연구에서는 영·유아식의 미생물 안전성 확보를 위해 원료 생산공정에 살균 등의 열처리 공정이 필요하며, 미생물에 오염된 원료를 사용할 경우에도 생산공정에 드럼건조(drum surface temperature:100-135℃), 분무건조(inlet air temperature: 135-204℃), 살균(pasteurization, UHT 130-150℃/1-4 sec), 미생물 저감화 방안의 제조 공정을 거쳐 생산된 제품은 일반세균, 대장균군, B.
원유(raw milk)를 원재료로 가공한 원료에서는 모두 B. cereus가 검출되지 않았으며, 일반세균수는 mixed skim milk powder(F사, Germany)에서 1.86 log CFU/g으로 나타났다. 곡류나 야채를 원료로 생산된 원료에서의 B.
이를 통해 안전한 영·유아용 식품의 미생물학적 품질관리가 가능한 것으로 확인 되었다.
총 10종(n=20)의 원료 중 B. cereus가 검출된 원료는 2종(n=4, 20%)이었으며, 1.02±1.36 log CFU/g으로 나타났으며 최고 1.81 log CFU/g에서 최저 1.60 log CFU/g(검출한계 101 CFU/g)의 분포를 보였다.
cereus의 검출가능성이 증가되는 경향을 나타내었다(Table 4). 회귀분석을 통한 Bacillus cereus 출현 예측 모델은 아래식과 같이 도출되었으며, 회기식의 유효성을 나타내는 기여율은 86%로 평가 되었다(Table 5).

후속연구

thuringiensis가 생성하는 toxin crystal 확인을 통하여 분류할 수 있다(12,13). 그러나, Hsieh 등(14)은 B. thuringiensis 역시 B. cereus와 같은 장독소들을 생산하고 병원성도 같다고 분류하였으므로, 두 종을 구별할 필요 없이 B. cereus group으로 함께 관리하는 것이 합리적이라고 사료되나 식품 중 두 균종을 구분할 수 있는 시험방법이 식품공전에 명시 되어야 할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 B.
따라서 엄격한 원료관리를 통하여 영·유아용 식품에서 효과적인 B. cereus 관한 안전한 관리를 할 수 있을 것으로 사료된다.
또한, 영·유아용 식품을 제조할 경우 명확한 살균조건을 설정하고, 공정품의 품질평가를 거쳐야만 제품의 안전성을 확보할 수 있을 것으로 보인다.
영·유아가 섭취하는 제품에서 일반세균, 대장균군, B. cereus 검출로 인한 위해발생이 상존함에 따라 원료에서의 미생물과 완제품 제조공정에서 오염을 제어하기 위한 체계적인 연구가 필요하다.
cereus의 동정결과는 Table 3에 나타내었다. 한편, B. cereus 확인을 위해서는 선택배지 외에도 추가 확인시험이 요구된다는 것을 알 수 있었다. 생화학 시험으로는 B.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	영·유아용 식품에 대하여 미생물 기준을 어떻게 설정, 관리되고 있는가?	영·유아용 식품은 성인이 섭취하는 식품과는 다르게 국내의 경우 식품공전(2008년, 식품의약품안전청)에서 대장균군(coliforms) 음성, Bacillus cereus는 102 CFU/g 이하로 미생물 기준을 설정, 관리되고 있다. 영·유아는 성인과 달리 오염된 식품을 섭취하여 발생하는 세균성 설사나 장염 등에 의해서도 신체적, 경제적 손실이 크게 발생함에 따라 완제품이나 원료에 대한 미생물학적 오염현황을 제어하고 조사할 필요가 있다.
	Bacillus cereus은 무엇인가?	Bacillus cereus는 토양 및 야채, 곡류, 우유 등 식품 원료에서도 흔히 발견되는 그람양성균으로, 대부분의 식품 가공 처리 과정에서도 생존 가능한 포자 형성균이다(2,3). B.
	살균을 통한 병원성 미생물의 제어가 필요하나, 조제분유 제조를 위해 과도한 살균은 제품의 품질저하를 가져온다고 보고된 이유는?	Bryan(20)은 조제분유와 이유식에 주요 원료로 사용하는 원유(raw milk)에 결핵(tuberculosis), 브루셀라병(brucellosis), 디프테리아(diphtheria), 성홍열(scarlet fever), Q-열(Q-fever), 위장염(gastroenteritis) 등과 Listeria monocytogenes, Yersinia enterocolitica, Campylobacter jejuni와 같은 병원성 미생물의 오염 가능성을 제기하였고, Muytjens 등(21)은 35개 국가에서 생산하는 141개의 조제분유의 52%에서 Enterobacteriaceae를 분리하였다. Park 등(22)은 우유를 UHT(ultra high temperature)살균 후 보존할 경우 포자 형성균 발아 가능성이 있다고 하였다. 따라서 살균을 통한 병원성 미생물의 제어가 필요하나, 조제분유 제조를 위해 과도한 살균은 제품의 품질저하를 가져온다고 보고 하였다(23,24).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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