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문제 정의
- 이와 같이 저장, 가공과정에 발생하여 품질 저하 및 수량 감소와 곰팡이독소를 생산하는 곰팡이를 관리하기 위해서는 곰팡이의 종류와 발생빈도 등의 기초적인 정보가 필수적으로 필요하다. 따라서 안전한 쌀 생산을 통한 소비 촉진, 수출을 증진하고 금후 쌀의 안전성 향상연구의 우선순위를 설정하고자 전국 미곡종합처리장 93개소를 대상으로 저장, 가공중인 쌀 시료를 채집하여 독소생성 곰팡이의 오염 정도를 조사하였다.
- 본 연구에서 우리나라 미곡종합처리장의 가공단계별 7종의 쌀 시료에 대한 곰팡이 오염 정도를 조사하였다. 곰팡이독소를 생산하는 곰팡이인 Aspergillus spp.
제안 방법
- 25ºC 항온기에서 5−7일간 배양한 후 각각의 낱알에서 자란 곰팡이를 PDA와 한천배지(water agar)로 이식하여 7−14일 간 재배양한 후 포자형태를 관찰하였다.
- 표면소독한 낟알은 살균 증류수로 30초간 2회 세척한 후 3겹의 멸균여과지로 물기를 제거하여 105립씩 streptomycin 600 µg/ml가 첨가된 감자한천배지(PDA)에 치상하였다(King 등, 1986). 그리고 왕겨 시료는 5g을 무작위로 선택하여 표면살균 후 낱개 껍질 105개를 동일한 방법으로 배지에 치상하였다. 25ºC 항온기에서 5−7일간 배양한 후 각각의 낱알에서 자란 곰팡이를 PDA와 한천배지(water agar)로 이식하여 7−14일 간 재배양한 후 포자형태를 관찰하였다.
- 시료에서 균 분리 및 동정. 보관된 시료로부터 무작위로 10 g의 시료를 선택하여 1% 차아염소산나트륨에 2분간 침지하여 표면살균하였다. 표면소독한 낟알은 살균 증류수로 30초간 2회 세척한 후 3겹의 멸균여과지로 물기를 제거하여 105립씩 streptomycin 600 µg/ml가 첨가된 감자한천배지(PDA)에 치상하였다(King 등, 1986).
- 곰팡이 분류동정매뉴얼(Barnett 등, 1998; Domsch 등, 1980; Ellis, 1971; Samson 등, 1995; Leslie 등, 2006)을 참고하여 속(genus) 수준의 동정을 하였다. 시료 종류별, 지역별 총 곰팡이 오염율(%), 개별 곰팡이 오염율(%)은 검정한 립수 중 개별 곰팡이 오염립수를 백분율로 계산하였으며 시료오염빈도는 전체 조사시료수 중 개별 곰팡이가 오염된 시료수로 표시하였다.
- 지역별 곰팡이 오염 실태를 조사하기 위하여 전국 미곡종합처리장 93개소 별로 각각 7종의 쌀 시료를 채집하여 총 615시료를 조사하였다. 전국적으로 쌀 시료에 오염 정도가 높았던 독소 생성균인 Aspergillus, Fusarium, Alternaria, Penicillium속 곰팡이를 대상으로 지역별, 시료 종류별 오염 정도를 분석하였다(Table 3).
대상 데이터
- aTotal 105 kernels in each sample were tested. % of kernels infected = Number of kernels infected/ Total number of kernels tested × 100
- cTotal 615 samples collected from 93 RPCs were tested. Twenty-nine genera were observed at low (< 1% of kernels infected) incidence; Colletotrichum spp.
- 본 연구에서 조사한 원료벼는 수확 후 약 3−4개월 안에 채집하였다.
- 원료벼와 부산물에 발생하는 진균의 종류를 조사하기 위하여 2010년 2−3월에 전국 93개 미곡종합처리장으로부터 가공을 위해 저장중인 2009년산 원료벼와 가공과정에서 생산되는 부산물인 청치미, 싸라기, 색채미, 왕겨와 최종가공산물인 현미와 백미 등 총 615시료를 각각 채집하였다(Table 1).
- 주요 우점곰팡이의 지역별 오염정도. 지역별 곰팡이 오염 실태를 조사하기 위하여 전국 미곡종합처리장 93개소 별로 각각 7종의 쌀 시료를 채집하여 총 615시료를 조사하였다. 전국적으로 쌀 시료에 오염 정도가 높았던 독소 생성균인 Aspergillus, Fusarium, Alternaria, Penicillium속 곰팡이를 대상으로 지역별, 시료 종류별 오염 정도를 분석하였다(Table 3).
이론/모형
- 25ºC 항온기에서 5−7일간 배양한 후 각각의 낱알에서 자란 곰팡이를 PDA와 한천배지(water agar)로 이식하여 7−14일 간 재배양한 후 포자형태를 관찰하였다. 곰팡이 분류동정매뉴얼(Barnett 등, 1998; Domsch 등, 1980; Ellis, 1971; Samson 등, 1995; Leslie 등, 2006)을 참고하여 속(genus) 수준의 동정을 하였다. 시료 종류별, 지역별 총 곰팡이 오염율(%), 개별 곰팡이 오염율(%)은 검정한 립수 중 개별 곰팡이 오염립수를 백분율로 계산하였으며 시료오염빈도는 전체 조사시료수 중 개별 곰팡이가 오염된 시료수로 표시하였다.
성능/효과
- 순으로 높았다. Aspergillus속 곰팡이는 다른 우점균에 비해 상대적으로 오염빈도는 적으나, 오염 시료에서는 가장 높은 이병립율을 보였다. 한편 Fusarium속 곰팡이는 가장 많은 시료에 광범위하게 오염되어있었다.
- 또한 원료벼에서 가공단계가 진전될수록 Fusarium과 Alternaria와 같은 포장곰팡이의 오염 정도는 낮아졌으나 심하게 오염된 전라도 시료에서는 크게 낮아지지 않는 경향을 보였다. Aspergillus와 Penicillium과 같은 저장 곰팡이의 오염 정도는 가공단계가 진전될수록 높은 경향을 보였다. 또한 7종의 쌀 시료에는 총 35종의 곰팡이 속(genus)이 오염되어 있었으며 이 중 Myrothecium spp.
- RPC 가공과정의 시료 종류별 총 곰팡이에 대한 이병립율은 원료벼(unhusked rice), 왕겨(rice husk), 현미(brown rice), 청치미(blue-tinged rice), 색채미(discolored rice), 백미(polished rice), 싸라기(broken rice)순으로 저장중인 원료 벼에서 최종가공산물인 백미에 이르기까지 가공단계가 진전될수록 이병립율이 낮아짐을 알 수 있었다(Table 2). 이러한 결과는 원료벼의 표피에 존재하던 대부분의 곰팡이가 왕겨로 제거된다는 것을 의미한다.
- [Aspergillus spp.] 시료별 이병립율은 현미 11.0%, 백미 7.8%, 색채미 7.4% 순으로 높았다. 이들 오염 정도가 높은 시료들에 대한 이병립율과 시료 오염 빈도를 지역별로 살펴보면 전라도와 경상도 지역에서는 이병립율 0−0.
- 시료별 오염곰팡이의 종류 또한 원료벼가 28종의 곰팡이로 가장 많았으며, 왕겨는 27종으로 원료벼와 비슷하였다. 가공단계가 진전될수록 백미와 싸라기에서 각각 19종, 18종으로 줄어들었다. 이번 연구 결과는 원료벼와 가공과정의 단계별 중간산물과 최종가공산물인 현미, 백미로 구분하여 곰팡이 오염 정도를 조사한 점에서 큰 의미가 있다.
- 8%으로 추정하였다. 그런데, 본 연구 결과 RPC에 저장하고 있는 원료벼의 전국이병립율은 5.9%로 농가저장단계에 비해 낮았다. 이러한 차이는 저장기간의 경과함에 따른 포장곰팡이의 밀도가낮아졌기 때문으로 생각된다.
- 가 우점하고 있었고, 포장곰팡이인 Fusarium과 Alternaria는 남부지방에 저장 곰팡이인 Aspergillus와 Penicillium는 중부지방에 오염이 많았다. 또한 원료벼에서 가공단계가 진전될수록 Fusarium과 Alternaria와 같은 포장곰팡이의 오염 정도는 낮아졌으나 심하게 오염된 전라도 시료에서는 크게 낮아지지 않는 경향을 보였다. Aspergillus와 Penicillium과 같은 저장 곰팡이의 오염 정도는 가공단계가 진전될수록 높은 경향을 보였다.
- Pitt 등(1994)은 원료벼에 존재하는 포장곰팡이는 가공과정을 거치면서 높은 마찰열로 밀도가 낮아지고 저장곰팡이만 존재하였다고 하였다. 본 연구 결과에서는 백미에서 포장곰팡이인 Fusarium속 곰팡이가 Aspergillus 다음으로 우점하고 있었다. 또한 총 18속의 곰팡이가 존재함을 알수 있었다.
- 본 연구에서는 원료벼의 우점곰팡이는 Fusarium, Alternaria속의 포장곰팡이었고 Aspergillus, Penicillium과 같은 저장곰팡이의 이병립율이 낮았다. 본 연구에서 조사한 원료벼는 수확 후 약 3−4개월 안에 채집하였다.
- 이러한 결과는 원료벼의 표피에 존재하던 대부분의 곰팡이가 왕겨로 제거된다는 것을 의미한다. 시료별 오염곰팡이의 종류 또한 원료벼가 28종의 곰팡이로 가장 많았으며, 왕겨는 27종으로 원료벼와 비슷하였다. 가공단계가 진전될수록 백미와 싸라기에서 각각 19종, 18종으로 줄어들었다.
- 4%를 차지였다. 시료의 종류에 따라 오염 정도가 달랐으며, RPC마다 오염 곰팡이의 종류와 오염 정도가 각각 상이하였다. Table 2에서 보는 바와 같이 총 곰팡이 이병립율은 24.
- ] 시료 종류별 이병립율은 원료벼, 왕겨, 청치미, 색채미 순으로 높았으나 시료 오염 빈도는 원료벼, 청치미, 왕겨, 색채미 순이었다. 싸라기의 이병립율은 0.3%로 가장 낮았으며, 식용인 백미와 현미의 이병립율은 각각 1.0%와 0.8%로 낮았다. 청치미의 Fusarium 곰팡이 오염 빈도는 왕겨보다 높았다.
- 이번 연구 결과는 원료벼와 가공과정의 단계별 중간산물과 최종가공산물인 현미, 백미로 구분하여 곰팡이 오염 정도를 조사한 점에서 큰 의미가 있다. 원료벼와 왕겨에서는 Fusarium, Alternaria, Dreschlera와 같은 포장곰팡이가 우점하였고, 가공단계가 진전될수록 포장곰팡이의 오염 정도는 낮아졌다. 가공산물인 현미에서는 Aspergillus, Penicillium, Fusarium속 곰팡이가 우점하였으며, 백미에서는 Aspergillus, Fusarium, Penicillium속 곰팡이 순으로 우점하였다.
- 이들 시료들의 지역별 이병립율과 시료 오염 빈도는 전라도가 각각 3.9−16.1%, 68−100%로 가장 높았고, 경상도가 각각 2.0−11.4%, 72−92.3%, 강원도 0−2.3%, 0−20.0%, 충청도 0.3−0.8%, 17.6−44.4%, 경기도 0.1−0.9%, 7.1−42.9%의 순으로 높았다.
- 이들 시료에 대한 이병립율과 시료 오염 빈도를 지역으로 살펴보면 전라, 경상도의 남부지방이 이병립율 4.7−12.7%, 시료 오염 빈도 64.0−96.2%로 충청, 강원, 경기도의 중부지방에 비해 높았다.
- 이들 오염 정도가 높은 시료들에 대한 이병립율과 시료 오염 빈도를 지역별로 살펴보면 전라도와 경상도 지역에서는 이병립율 0−0.3%와 시료 오염 빈도 0−28.5%인 반면, 충청, 강원, 경기도 지역은 이병립율 3.3−21.2%과 시료 오염 빈도 16.7−84.6%로 지역간의 차이가 있었다.
- 이상의 결과를 종합하여 보면 포장곰팡이인 Fusarium 과 Alternaria속 곰팡이는 주로 전라도, 경상도의 남부지방에, 저장곰팡이인 Aspergillus와 Penicillium속 곰팡이는 주로 충청, 강원, 경기도의 중부지방에 상대적으로 오염 정도가 높았음을 알 수 있었다. Park 등(2005)은 국내 시장에 유통중인 백미를 전라도, 경상도의 남부지방에서 54 시료, 충청도와 경기도의 중부지방에서 34시료를 대상으로 독소생성 곰팡이의 지역적인 분포를 조사한 바 있으나, 우리나라 미곡종합처리장 93개소에서 채집한 7종의쌀 시료(원료벼, 왕겨, 청치미, 싸라기, 색채미, 현미, 백미)에 발생하는 독소생산 곰팡이의 지역적인 발생분포패턴이 남부지방과 중부지방으로 크게 구분된 것은 금후 곰팡이독소 발생에 대한 예방관리기술을 개발하는데 중요한 기초 자료를 제공할 수 있을 것이다.
- Park 등(2005)은 백미에서 11속의 곰팡이가 오염되었다고 하였다. 이전의 다른 연구 결과와 종합하여 보면 최종가공산물인 백미에 포장곰팡이인 Fusarium속 곰팡이가 해에 따라 상이하게 우점하였다. 즉 해에 따라 포장·생육단계에서 벼이삭에 Fusarium균이 심하게 발병하면 알곡 내부까지 균이 깊이 침투되어 도정과정에서도 제거되지 않을 수 있기 때문으로 해석되었다.
- 9%의 순으로 높았다. 즉 전라도와 경상도의 남부지방은 충청, 강원, 경기도의 중부지방에 비해 Fusarium 오염 정도와 시료 오염 빈도가 높았다. 2010년 맥류의 붉은곰팡이병의 지역별 발생조사 결과 전라도 지역이 이병립율이 가장 높은 결과와 일치하였다(Ryu 등, 2011).
- 지역별로 살펴보면 일정한 경향을 보이지 않았으며, 중부지방인 충청도와 경기도의 이볍립율이 1.1−8.5%로 0.1−2.3%인 남부지방인 전라도와 경상도의 이병립율보다 다소 높은 경향이었다.
- Oh 등(2007)은 희석평판법으로, Park 등(2005)은 직접 치상법으로 조사하였다. 희석한 평판도말은 포자를 많이 생성하는 Aspergillus와 Penicillium속 곰팡이가 우점하여 자라기 때문에, 포자가 상대적으로 적은 포장곰팡이의 오염 정도를 조사를 위해서는 직접 치상법이 유리함을 알 수 있었다.
후속연구
- 이상의 결과를 종합하여 보면 포장곰팡이인 Fusarium 과 Alternaria속 곰팡이는 주로 전라도, 경상도의 남부지방에, 저장곰팡이인 Aspergillus와 Penicillium속 곰팡이는 주로 충청, 강원, 경기도의 중부지방에 상대적으로 오염 정도가 높았음을 알 수 있었다. Park 등(2005)은 국내 시장에 유통중인 백미를 전라도, 경상도의 남부지방에서 54 시료, 충청도와 경기도의 중부지방에서 34시료를 대상으로 독소생성 곰팡이의 지역적인 분포를 조사한 바 있으나, 우리나라 미곡종합처리장 93개소에서 채집한 7종의쌀 시료(원료벼, 왕겨, 청치미, 싸라기, 색채미, 현미, 백미)에 발생하는 독소생산 곰팡이의 지역적인 발생분포패턴이 남부지방과 중부지방으로 크게 구분된 것은 금후 곰팡이독소 발생에 대한 예방관리기술을 개발하는데 중요한 기초 자료를 제공할 수 있을 것이다.
- 는 우리나라 쌀 시료에서 처음으로 검출되었다. 이러한 결과는 우리나라의 주식인 쌀의 수확 후 저장, 가공과정의 곰팡이독소의 오염을 종합적으로 관리하기 위한 기초 자료가 될 것이다.
- Christensen(1969)은 저장곰팡이인 Aspergillus의 종에 따라 증식에 필요한 수분함량과 저장 온도가 다르다고 하였다. 지역간 우점하는 Aspergillus속 곰팡이의 종이 달라서 오염 정도에 차이가 있는 것인지 아니면 RPC의 가공시설 내부에 위생관리의 차이인지는 좀 더 연구가 필요하다.
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