[논문]가축분퇴비와 유기질비료에서 병원성박테리아의 분포도 분석

정규석; 허성기; 노은정; 이동환; 윤종철; 김계훈

doi:10.7745/kjssf.2011.44.5.824

[국내논문] 가축분퇴비와 유기질비료에서 병원성박테리아의 분포도 분석
Prevalence of Pathogenic Bacteria in Livestock Manure Compost and Organic Fertilizer 원문보기

韓國土壤肥料學會誌 = Korean journal of soil science & fertilizer, v.44 no.5, 2011년, pp.824 - 829

정규석 (농촌진흥청 국립농업과학원) , 허성기 (농촌진흥청 국립농업과학원) , 노은정 (농촌진흥청 국립농업과학원) , 이동환 (농촌진흥청 국립농업과학원) , 윤종철 (농촌진흥청 국립농업과학원) , 김계훈 (서울시립대학교 환경원예학과)

초록
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최근에 건강식품의 선호에 따라 신선 채소류 등의 소비가 증가하면서 퇴비등 유기농자재의 안전성에 대한 관심이 점점 증가하고 있다. 본 연구는 우리나라를 경기도, 강원도, 충청도, 전라도, 경상도로 크게 5그룹으로 구분한 후 각 지역에서 국내 축산의 주요 축종인 소, 돼지, 닭의 분뇨를 주원료로 생산, 유통되는 가축분 퇴비 32종과 박(粕) 종류가 주원료인 유기질 비료 28종을 수집하여 총균수, 대장균군 E. coli, Salmonella spp., E. coli O157:H7, S.aureus, L. monocytogenes, C. sakazakii, B. cereus 등 미생물 오염도를 분석하고자 수행되었다. 가축분 퇴비 32종과 유기질 비료 28종의 총균수는 각각 $5.09{\sim}9.68log\;CFU\;g^{-1}$, $3.16{\sim}7.09log\;CFU\;g^{-1}$이었다. 총균수에서는 유기질 비료가 가축분 퇴비보다 더 낮은 미 생물 분포를 보였으며, 특히 가축분 퇴비의 경우에는 총 32종 중 약 88%가 $7log\;CFU\;g^{-1}$ 이상의 수준을 보였다. 가축분 퇴비와 유기질 비료에서 대장균군은 각각 32종 중 4종 (12.5%)에서, 28종 중 4종 (14.2%)에서 검출되었고, E. coli은 각각 32종 중 2종 (6.3%), 28종 중 1종 (3.5%)에서 검출되었다. 대장균군은 가축분 퇴비에서, 그 범위가 $2.77{\sim}4.63log\;CFU\;g^{-1}$, 평균 $3.42log\;CFU\;g^{-1}$ 수준으로 나타났다. 반면 유기질 비료에서, 그 범위는 $1.00{\sim}3.25log\;CFU\;g^{-1}$, 평균 $2.42log\;CFU\;g^{-1}$ 수준으로 나타났다. E. coli은 가축분 퇴비 32종 중 2종에서 $2.62{\sim}2.85log\;CFU\;g^{-1}$ 수준으로 검출되었으며, 유기질 비료에서 $1.85log\;CFU\;g^{-1}$ 수준으로 검출되었다. 가축분 퇴비에서 Salmonella spp., E. coli O157:H7, S. aureus, L. monocytogenes, C. sakazakii 등은 검출되지 않았고, B. cereus는 3종 (9%)에서 검출되었다. 유기질 비료에 Salmonella spp., E. coli O157:H7, S. aureus, L. monocytogenes, C. sakazakii, B. cereus 등은 전혀 검출되지 않았다. 따라서 병원성 미생물을 사멸시키기 위해서는 충분한 부숙 과정이 필요하다고 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

In recent years, there has been an increasing public concern about fecal contamination of water, air and agricultural produce by pathogens residing in organic fertilizers such as manure, compost and agricultural by-products. Efforts are now being made to control or eliminate the pathogen populations at on-farm level. Development of efficient on-farm strategies to mitigate the potential risk posed by the pathogens requires data about how the pathogens prevail in livestock manure composts and organic fertilizers. Microbiological analysis of livestock manure composts and organic fertilizers obtained from 32 and 28 companies, respectively, were conducted to determine the total aerobic bacteria count, coliforms, Escherichia coli count and the prevalence of Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Salmonella spp., Escherichia coli O157:H7, Listeria monocytogenes, and Cronobacter sakazakii. The total aerobic bacteria counts in the livestock manure composts and organic fertilizers were in the range of 7 to $9log\;CFU\;g^{-1}$ and 4 to $6log\;CFU\;g^{-1}$, respectively. In the livestock manure composts, coliforms and E. coli were detected in samples obtained from 4 and 2 companies, respectively, in the range of 2 to $5log\;CFU\;g^{-1}$ and $2log\;CFU\;g^{-1}$. In the organic fertilizers, coliforms and E. coli were detected in samples obtained from 4 and 1 companies, respectively, in the range of 1 to $3log\;CFU\;g^{-1}$ and $2log\;CFU\;g^{-1}$. In 3 out 32 compost samples, B. cereus was detected, while other pathogens were not detected. In 28 organic fertilizers, no pathogens were detected. The complete composting process can result in the elimination of pathogens in livestock manure compost and organic fertilizer. The results of this study could help to formulate microbiological guidelines for the use of compost in environmental-friendly agriculture. This research provides information regarding microbiological quality of livestock manure compost and organic fertilizer.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

coli, Salmonella spp., E. coli O157:H7, S. aureus, L. monocytogenes, C. sakazakii, B. cereus 등 미생물 오염도를 분석하고자 수행되었다.
그러므로 우리나라에서 유기농산물 등의 생산에 이용되는 가축분 퇴비, 유기질비료 등 농자재에 존재하는 병원성 미생물의 분포를 알아보는 것은 이들 농자재를 이용하여 재배전 농작물의 안전성을 확인하는데 있어 매우 중요하다고 할 것이다. 본 연구는 국내에서 유통되는 가축분 퇴비와 유기질비료를 대상으로 대장균 등 병원성 미생물의 존재 유무를 확인하고 가축분 퇴비 등의 친환경 유기농자재의 유해 미생물 기준설정에 도움을 주고자 수행하였다.

제안 방법

최근에 건강식품의 선호에 따라 신선 채소류 등의 소비가 증가하면서 퇴비 등 유기 농자재의 안전성에 대한 관심이 점점 증가하고 있다. 본 연구는 우리나라를 경기도, 강원도, 충청도, 전라도, 경상도로 크게 5그룹으로 구분한후 각 지역에서 국내 축산의 주요 축종인 소, 돼지, 닭의 분뇨를 주원료로 생산, 유통되는 가축분 퇴비 32종과 박 (粕) 종류가 주원료인 유기질 비료 28종을 수집하여 총균수, 대장균군/E. coli, Salmonella spp.
의심집락은 API test (bioMerieux, Marcy 1’Etoile, France), Latex test (Oxoid Ltd., Hampshire, UK) 또는 PCR을 수행하여 동정하였다.
총균수, 대장균군, E. coli의 분리는 채취한 시료를 무균적으로 균질화 한 뒤 25 g을 취해서 buffered peptone water (Difco) 225 mL에 접종한 후 stomacher (easyMIX, AES CHEMUNEX, France) 로 2분 동안 균질화 하였다. 이때 각 시료는 증균 과정 없이 직접 petrifilm (3M)에 도말하였다.

대상 데이터

국내 지역을 경기도, 강원도, 충청도, 전라도, 경상도로 크게 5그룹으로 구분한 후 국내 축산의 주요 축종인 소, 돼지, 닭의 분뇨를 주원료로 생산, 유통되는 가축분 퇴비와 박 (粕) 종류가 주원료인 유기질 비료를 수집하였다. 가축분 퇴비는 약 32지점, 유기질 비료는 약 28지점에서 검체를 채취하였다. 검체는 다음과 같이 채취하였다.
검체는 다음과 같이 채취하였다. 가축분 퇴비와 유기질비료는 완제품으로 생산된 것으로 시중에서 널리 유통되는 것을 검체로 채취하였고 채취된 시료는 냉장상태로 보관하여 실험실로 운반한 후 냉장보관하면서 24시간 이내에 시험을 실시하였다.
국내 지역을 경기도, 강원도, 충청도, 전라도, 경상도로 크게 5그룹으로 구분한 후 국내 축산의 주요 축종인 소, 돼지, 닭의 분뇨를 주원료로 생산, 유통되는 가축분 퇴비와 박 (粕) 종류가 주원료인 유기질 비료를 수집하였다. 가축분 퇴비는 약 32지점, 유기질 비료는 약 28지점에서 검체를 채취하였다.

이론/모형

병원성 미생물은 Salmonella spp., E. coli O157:H7, S. aureus, L. monocytogenes, C. sakazakii, B. cereus등을 조사하고 식품공전법 (KFDA, 2008)에 준하여 실험을 실시하였다. 채취한 시료를 무균적으로 균질화 한 뒤 25 g을 취해서 각각의 증균 배양액 225 mL에 접종한 뒤 18∼24시간 배양하였다.

성능/효과

가축분 퇴비에서 Salmonella spp., E. coli O157:H7, S. aureus, L. monocytogenes, C. sakazakii 등은 검출되지 않았고, B. cereus는 3종 (9%)에서 검출되었다. 유기질 비료에 Salmonella spp.
가축분 퇴비 32종과 유기질 비료 28종에 오염된 병원성 미생물을 검출하기 위하여 각 시료를 selective enrichment broth와 selective agar에서 배양하고, 배양 후 selective agar에서 의심되는 colony는 PCR, 16s rRNA로 확인한 결과 가축분 퇴비에서 Salmonella spp., E. coli O157:H7, S. aureus, L. monocytogenes, Cronobacter sakazakii 등은 검출되지 않았고, B. cereus는 3종 (9%)에서 검출되었다. 유기질 비료에서 Salmonella spp.
42 log CFU g^-1수준으로 나타났다. E. coli는 가축분 퇴비 32종 중 2종에서 2.62～2.85 log CFU g^-1 수준으로 검출되었으며, 유기질 비료에서 1.85 log CFU g^-1 수준으로 검출되었다. 대장균군/E.
coli 의 검출현황을 조사한 결과는 Table 2, 3과 같다. 가축분 퇴비 32종과 유기질 비료 28종의 총균수는 각각 5.09～9.68 log CFU g^-1, 3.16～7.09 log CFU g^-1이었다. 총균수에서는 유기질 비료가 가축분 퇴비보다 더 낮은 미생물 분포를 보였고, 특히 퇴비의 경우에는 총 32종 중 약 88%가 7 log CFU g^-1이상의 수준을 보였다.
가축분 퇴비와 유기질 비료에서 대장균군은 각각 32종 중 4종 (12.5%)에서, 28종 중 4종 (14.2%)에서 검출되었고, E. coli는 각각 32종 중 2종 (6.3%), 28종 중 1종 (3.5%)에서 검출되었다. 대장균군의 경우 가축분 퇴비에서, 그 범위는 2.
총균수에서는 유기질 비료가 가축분 퇴비보다 더 낮은 미생물 분포를 보였으며, 특히 가축분 퇴비의 경우에는 총 32종 중 약 88%가 7 log CFU g^-1 이상의 수준을 보였다. 가축분 퇴비와 유기질 비료에서 대장균군은 각각 32종 중 4종 (12.5%)에서, 28종 중 4종 (14.2%)에서 검출되었고, E. coli은 각각 32종 중 2종 (6.3%), 28종 중 1종 (3.5%)에서 검출되었다. 대장균군은 가축분 퇴비에서, 그 범위가 2.
cereus 등은 전혀 검출되지 않았다. 전체적으로 비교할 때 유기질 비료가 가축분 퇴비보다 오염 도가 낮았고, 일부 가축분 퇴비에서 B. cereus만 검출된 결과로 보면 두 가지 모두 극히 오염도가 낮은 수준으로 보인다. 돼지, 닭, 소의 분변에서 병원성 미생물이 검출된 다는 점을 고려할 때 (Sukhbir et al.
09 log CFU g^-1이었다. 총균수에서는 유기질 비료가 가축분 퇴비보다 더 낮은 미생물 분포를 보였고, 특히 퇴비의 경우에는 총 32종 중 약 88%가 7 log CFU g^-1이상의 수준을 보였다. Kim (2000)의 보고에 의하면 농산물에서 총균수가 7～8 log CFU g^-1의 수준일 경우 균 제거를 위한 전처리 없이 섭취할 경우 식중독을 일으킬 가능성이 있다고 하였다.
09 log CFU g^-1이었다. 총균수에서는 유기질 비료가 가축분 퇴비보다 더 낮은 미생물 분포를 보였으며, 특히 가축분 퇴비의 경우에는 총 32종 중 약 88%가 7 log CFU g^-1 이상의 수준을 보였다. 가축분 퇴비와 유기질 비료에서 대장균군은 각각 32종 중 4종 (12.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	대표적인 비가열 농식품은 무엇인가?	, 1999). 대표적인 비가열 농식품으로 곡류, 과채류, 엽채류 등을 들 수 있는데 이들 식품은 가열 가공공정을 거치지 않으므로 여러 가지 생리기능성이 높아지는 반면에 농식품 내에 존재하는 미생물 또한 그대로 유지될 수밖에 없는 문제점을 내포하고 있다. Ueda (1993)는 상추, 깻잎 등의 채소류에서 식중독균인 Bacillus cereus가 검출되었다고 보고하였고, Kim et al.
	퇴비화된 축산분뇨로 인해 어떤 문제가 발생할 수 있는가?	, 2007). 만약 병원성 미생물이 퇴비 등의 농자재에 존재한다면 농작업 중 관개수나 작물을 오염시킬 수 있게 되고, 이 오염된 작물을 인간이 섭취를 할 경우 식중독 사고가 발생될 수 있다. 퇴비화 과정 중 발생하는 고온은 가축분뇨에 존재하는 유해 미생물을 사멸시킬 수 있고 (Hess et al.
	비가열 농식품은 어떤 문제점을 내포하는가?	, 1999). 대표적인 비가열 농식품으로 곡류, 과채류, 엽채류 등을 들 수 있는데 이들 식품은 가열 가공공정을 거치지 않으므로 여러 가지 생리기능성이 높아지는 반면에 농식품 내에 존재하는 미생물 또한 그대로 유지될 수밖에 없는 문제점을 내포하고 있다. Ueda (1993)는 상추, 깻잎 등의 채소류에서 식중독균인 Bacillus cereus가 검출되었다고 보고하였고, Kim et al.

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표제어: PCR

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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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