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문제 정의
- aureus 등의 병원성 미생물에 오염될 가능성이 있으며, 온도관리가 부적절할 경우 증식의 위험성이 있다. 따라서 본 연구에서는 S. aureus가 쉽게 증식할수 있는 조리식품 중 수육을 대상으로 성장예측모델을 적용하고, 적용한 모델의 적합성을 조사함으로써 수육의 안전관리에 활용 가능한 예측모델을 제시하고자 하였다.
- 본 연구는 수육에 쉽게 오염될 수 있는 S. aureus에 대한 성장 예측모델을 적용하고, 이를 비교하여 수육을 안전하게 관리하기 위한 적절한 모델을 제시하고자 하였다. 온도에 따른 S.
제안 방법
- 1차 모델을 개발하기 위하여 배양 온도에 따른 S. aureus 의 생육변수인 lag time(LT, h)과 specific growth rate(SGR, LogCFU/g/h)를 산출하였다. LT와 SGR은 MicroFit(version 1.
- 각 온도별(5, 15, 25°C) 수육에 오염된 S. aureus의 생육 결과(Fig. 1)를 기초로 온도에 따른 Baranyi model과 Gompertz model을 이용하여 증식속도(SGR)와 유도기(LT)를 산출하였다(Table 1).
- 1×108 CFU/mL로 조절하였고, 이 균액을 단계적으로 희석하여 사용하였다. 균 접종은 조리단계의 일반적인 오염 수준을 고려하여(Yang et al., 2001), 수육 무게의 1/10인 2.5 mL씩 표면에 골고루 뿌려 초기균수가 3 Log CFU/g가 되도록 조정하였다. 수육을 섭취하기 전까지 S.
- 각각의 균질화된 시료를 Baird Parker RPF agar(Biomerieux, France) 표면에 100µL씩 분주하고 spread한 후 37°C에서 24-48시간 배양하였다. 배양 후 회색빛을 띠는 검은색 colony를 계수하였다.
- 배양된 균은 백금이로 1 colony를 취하여 0.1% 멸균 인산완충액으로 희석시킨 후 colorimeter(Vitek Special DR 100, Hach, USA)를 이용하여 균수를 1.5×108-7.1×108 CFU/mL로 조절하였고, 이 균액을 단계적으로 희석하여 사용하였다.
- 온도는 수육의 일반적인 보관온도를 고려하여 5, 15, 25°C로 결정하였다.
- 온도에 따른 S. aureus의 성장곡선은 5, 15, 25°C의 보관 온도에서 측정하였다.
- 저장기간은 0, 2, 4, 6, 12, 24, 48, 72, 120, 168, 240, 360, 480, 720시간에 대해 온도별 균의 성장속도를 고려하여 5°C에서는 720시간, 15°C에서는 480시간, 25°C에서는 72시간까지 보관하였고, 각 시간대별로 시료를 채취하여 분석하였다.
대상 데이터
- 본 실험의 주재료인 돈육 목심(목심 보쌈, 프로포크, Korea)과 부재료인 마늘, 대파, 양파, 생강, 소주, 커피, 소금은 서울의 H 대형마트에서 구입하였다. 주재료인 돈육 목심은 구입한 상품을 10 cm 두께로 자른 후 물에 넣고 가정용 가스레인지(RTR-C303N, Rinnai, Korea)에서 가열하였다.
- 실험에 사용된 시험균주 S. aureus ATCC 6538는 한국미생물보존센터에서 제공받았다. 균주는 Tryptic soy broth (TSB; Difco Corp.
- 본 실험의 주재료인 돈육 목심(목심 보쌈, 프로포크, Korea)과 부재료인 마늘, 대파, 양파, 생강, 소주, 커피, 소금은 서울의 H 대형마트에서 구입하였다. 주재료인 돈육 목심은 구입한 상품을 10 cm 두께로 자른 후 물에 넣고 가정용 가스레인지(RTR-C303N, Rinnai, Korea)에서 가열하였다. 부재료에서 통양파는 반으로 자르고, 대파는 약5 cm의 길이로 썰어 준비하였다.
- , 2004; Korean Dietetic Association, 2007). 준비된 시료는 2차 오염을 방지하기 위해 실험실에서 조리한 직후 멸균된 petri dish에 25 g씩 채취하여 실험에 이용하였다.
데이터처리
- 두 model에 대한 통계적인 적합성을 평가하기 위하여 R2 값과 RMSE를 분석하였다. Baranyi model의 경우 통계적 적합성을 나타내는 R2 값은 0.
- 실험에서 관측된 값과 RSM을 이용하여 유도된 2차 모델식에 의해 얻어진 예측값의 상관관계를 살펴보았다(Fig. 3). 그 결과 R2이 5°C에서는 0.
- 제시된 2개의 성장예측모델(Baranyi model과 Gompertz model)의 비교 및 적합성 평가는 root mean square error(RMSE), coefficient of determination(R2), bias factor(Bf), accuracy factor(Af)값을 사용하여 평가하였다. R2은 회귀분석에서 종속변수 y의 데이터 yi에 대하여 yi의 총변동합에 대한 변동합의 비율을 구한 값으로서 0에서 1사이의 값을 나타낸다.
이론/모형
- 2차 모델은 온도의 영향에 따른 LT와 SGR을 예측하기 위하여 response surface model(RSM)식을 이용하였다. RSM식은 polynomial quadratic 식을 이용하여 계산되었다.
- aureus 의 생육변수인 lag time(LT, h)과 specific growth rate(SGR, LogCFU/g/h)를 산출하였다. LT와 SGR은 MicroFit(version 1.0, The Institute of Food Research, Norwich, UK)을 이용한 Baranyi model(Baranyi et al., 1995; Baranyi et al., 1996)과 GraphPad Prism(version 4.0, San Diego, USA)을 사용한 Gompertz model(Gibson et al., 1988)을 적용하여 구하였다. 식은 다음의 (1), (2)와 같다.
- 2차 모델은 온도의 영향에 따른 LT와 SGR을 예측하기 위하여 response surface model(RSM)식을 이용하였다. RSM식은 polynomial quadratic 식을 이용하여 계산되었다. 모든 계산은 Minitab program(version 15.
- aureus의 성장곡선은 5, 15, 25°C의 보관 온도에서 측정하였다. 수육에 오염된 S. aureus의 성장결과를 기초로 온도에 따라 Baranyi model과 Gompertz model 을 이용하여 SGR와 LT를 산출하였다. 두 모델에 대하여 R2과 RMSE를 산출하여 통계적인 적합성을 비교 하였으며 그 결과 Baranyi model에서는 각각 0.
성능/효과
- 5, 15, 25°C에서의 각 온도별 S. aureus 성장 결과를 근거로 온도와 균의 증식속도는 비례하여 나타난 것을 확인할 수 있었다.
- LT 값의 경우는 반대로 두 모델 모두에서 5°C에서 가장 큰 값으로 나타났고, 15°C까지 급격한 감소를 보이다가 생육 최적조건인 25°C에서 최소값을 보였다.
- 결론적으로 개발된 모델은 5, 15, 25°C에서 RMSE은 각각 0.11, 0.24, 0.10으로, Bf는 각각 1.12, 1.02, 1.03으로, Af는 각각 1.17, 1.03, 1.03으로 나타나 통계적 적합성이 높다고 할 수 있으며, 수육에 대한 S. aureus 성장 예측모델로 사용 가능하다고 판단된다.
- aureus의 성장결과를 기초로 온도에 따라 Baranyi model과 Gompertz model 을 이용하여 SGR와 LT를 산출하였다. 두 모델에 대하여 R2과 RMSE를 산출하여 통계적인 적합성을 비교 하였으며 그 결과 Baranyi model에서는 각각 0.98, 0.27, Gompertz model에서는 각각 0.84, 0.84로 나타나 Baranyi model이 온도변화에 따라 S. aureus 생육을 예측하기 위한 이차모델의 변수 값으로 사용하는데 더 적합하였다. RSM을 이용한 2차 모델에서는 R2이 5, 15, 25°C에서 각각 0.
- 따라서 본 연구의 결과에 의해 수육을 안전하게 섭취할 수 있도록 하기 위해서는 저온(10°C 이하)에서 보관하는 것을 권장하며(Fig. 2), 만약 높은 온도에서 취급할 경우에는 신속하게 섭취하는 것이 바람직하다.
- 저장기간은 0, 2, 4, 6, 12, 24, 48, 72, 120, 168, 240, 360, 480, 720시간에 대해 온도별 균의 성장속도를 고려하여 5°C에서는 720시간, 15°C에서는 480시간, 25°C에서는 72시간까지 보관하였고, 각 시간대별로 시료를 채취하여 분석하였다. 모든 실험은 5회 반복하였다.
- 본 연구에서 개발된 model에 대한 RMSE는 5, 15, 25°C에서 각각 0.11, 0.24, 0.10으로 0에 근접하게 나타났고, Bf는 각각 1.12, 1.02, 1.03로 모두 1에 근접하게 나타났다.
- 84로 Baranyi model과 비교하였을 때 통계적 적합성이 낮은 것으로 나타났다. 이상의 결과로 볼 때 수육에서 온도변화에 따른 S. aureus 생육을 예측하기 위한 이차모델의 변수 값으로 사용하는데 Baranyi model이 더 적합하다고 볼 수 있다. Pouched mashed potatoes에서 E.
- 1)를 기초로 온도에 따른 Baranyi model과 Gompertz model을 이용하여 증식속도(SGR)와 유도기(LT)를 산출하였다(Table 1). 전반적으로 SGR값은 온도와 비례적으로 증가하였으며, LT값은 온도와 반비례적으로 감소하는 경향을 나타냈다. 특히, SGR값은 두 모델 모두 5°C에서 매우 작았고 15°C까지 완만한 증가추세를 보이다가 급격히 증가하여 25°C에서 최고의 수치를 나타내었다.
- 특히, SGR값은 두 모델 모두 5°C에서 매우 작았고 15°C까지 완만한 증가추세를 보이다가 급격히 증가하여 25°C에서 최고의 수치를 나타내었다.
- 한번 끓인 후 돈육에 대하여 양파 4.10%, 대파 1.74%, 통마늘 1.74%, 생강 0.60%, 소주 2.27%, 커피 0.20%, 소금 0.42%를 넣고 돈육의 중심 온도가 75°C에 도달할 때까지 충분히 가열하였다.
후속연구
- 2), 만약 높은 온도에서 취급할 경우에는 신속하게 섭취하는 것이 바람직하다. 그러나 다른 병원성 미생물들도 수육의미생물학적 품질특성에 영향을 미치기 때문에 이에 대한 추가적인 연구를 통해 온도관리 기준의 설정이 필요할 것으로 사료된다.
- 수육의 조리 및 섭취시간을 고려하여 72시간으로 제한할 경우 수육의 온도가 5, 10°C일 경우에는 72시간까지 뚜렷한 성장이 나타나지 않으며, 15°C와 25°C의 경우는 실험결과와 유사한 성장이 나타난다고 볼 수 있다. 따라서 개발된 모델을 이용할 경우 수육의 다양한 조리환경과 온도에 따른 S. auresus 성장을 추정할 수 있으며, 이를 위해평가에서 충분히 활용할 수 있을 것으로 보인다.
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