자몽종자추출물, EDTA와 열 병행에 의한 Bacillus cereus 포자 불활성화 상승효과 Synergistic Effect of Grapefruit Seed Extract, EDTA and Heat on Inactivation of Bacillus cereus Spore원문보기
본 실험에서는 천연항균제인 lysozyme, 자몽종자추출물, EDTA와 열처리를 병행하여 Bacillus cereus포자에 대한 저감효과를 측정하였다. B. cereus 포자는 5 ${\mu}g/mL$$MnSO_4$-$H_2O$을 첨가한 nutrient agar에 접종, 3일간 배양하여 포자를 제조하였으며 실험 직전 $80^{\circ}C$에서 10분간 열처리하여 영양 세포는 불활성화 시켰다. Lysozyme, 자몽종자추출물, EDTA를 항균제로 사용하였으며 열은 $70^{\circ}C$, $80^{\circ}C$, $90^{\circ}C$ 온도 조건으로 처리하였다. 단독처리 시 $90^{\circ}C$ 열처리 조건에서만 약 2.3 log 수준의 불활성 효과를 볼 수 있었다. 그러나 단독처리 조건에서 효과가 없었던 1% 자몽종자추출물과 0.5 mM EDTA 농도 조건으로 $80^{\circ}C$ 열처리를 병행한 경우 각각 2.1 log, 3.2 log 수준의 포자 불활성화 효과가 있어 상승효과가 발생하였음을 알 수 있었다. 따라서 저농도의 자몽종자추출물, EDTA와 열을 병행처리하면 상승효과에 의해 효율적인 포자 불활성화가 발생할 수 있음을 알 수 있었다.
본 실험에서는 천연항균제인 lysozyme, 자몽종자추출물, EDTA와 열처리를 병행하여 Bacillus cereus 포자에 대한 저감효과를 측정하였다. B. cereus 포자는 5 ${\mu}g/mL$$MnSO_4$-$H_2O$을 첨가한 nutrient agar에 접종, 3일간 배양하여 포자를 제조하였으며 실험 직전 $80^{\circ}C$에서 10분간 열처리하여 영양 세포는 불활성화 시켰다. Lysozyme, 자몽종자추출물, EDTA를 항균제로 사용하였으며 열은 $70^{\circ}C$, $80^{\circ}C$, $90^{\circ}C$ 온도 조건으로 처리하였다. 단독처리 시 $90^{\circ}C$ 열처리 조건에서만 약 2.3 log 수준의 불활성 효과를 볼 수 있었다. 그러나 단독처리 조건에서 효과가 없었던 1% 자몽종자추출물과 0.5 mM EDTA 농도 조건으로 $80^{\circ}C$ 열처리를 병행한 경우 각각 2.1 log, 3.2 log 수준의 포자 불활성화 효과가 있어 상승효과가 발생하였음을 알 수 있었다. 따라서 저농도의 자몽종자추출물, EDTA와 열을 병행처리하면 상승효과에 의해 효율적인 포자 불활성화가 발생할 수 있음을 알 수 있었다.
The efficacy of antimicrobial agents and heat treatments on spore inactivation was investigated. Grapefruit seed extract (GFE) and ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) were used and as antimicrobial agents, and heat treatments were conducted at $70^{\circ}C$, $80^{\circ}C$, a...
The efficacy of antimicrobial agents and heat treatments on spore inactivation was investigated. Grapefruit seed extract (GFE) and ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) were used and as antimicrobial agents, and heat treatments were conducted at $70^{\circ}C$, $80^{\circ}C$, and $90^{\circ}C$ for 30 minutes. Heat treatments at $90^{\circ}C$ were the most effective on spore inactivation as a single treatment and caused a 2.3 log reduction. When combined with a single treatment to discover synergistic effects, 1% GFE with $80^{\circ}C$ heat treatments and 0.5 mM EDTA with $80^{\circ}C$ heat treatments resulted in 2.1 log and 3.2 log reductions, respectively, though they did not show reductions at each single treatment (GFE 1% (v/v), EDTA 0.5 mM, $80^{\circ}C$). So it was concluded that by combining GFE, EDTA in low concentration treatment, and heat treatment, B. cereus spores can be effectively inactivated.
The efficacy of antimicrobial agents and heat treatments on spore inactivation was investigated. Grapefruit seed extract (GFE) and ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) were used and as antimicrobial agents, and heat treatments were conducted at $70^{\circ}C$, $80^{\circ}C$, and $90^{\circ}C$ for 30 minutes. Heat treatments at $90^{\circ}C$ were the most effective on spore inactivation as a single treatment and caused a 2.3 log reduction. When combined with a single treatment to discover synergistic effects, 1% GFE with $80^{\circ}C$ heat treatments and 0.5 mM EDTA with $80^{\circ}C$ heat treatments resulted in 2.1 log and 3.2 log reductions, respectively, though they did not show reductions at each single treatment (GFE 1% (v/v), EDTA 0.5 mM, $80^{\circ}C$). So it was concluded that by combining GFE, EDTA in low concentration treatment, and heat treatment, B. cereus spores can be effectively inactivated.
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문제 정의
70oC, 80oC 온도에서는 포자 불활성화가 발생하지 않았으므로 항균제와 병행처리 함으로써 포자 불활성화 가능성을 타진하고자 하였다. 열처리 조건을 80oC로 고정한 후 lysozyme, 자몽종자추출물, EDTA와 병행처리 하였다.
본 연구는 Bacillus 포자의 효과적인 불활성화 조건을 파악하기 위해 주로 세포막과 세포벽에 관여하여 미생물을 사멸시키는 것으로 알려져 있는 lysozyme, 자몽종자추출물의 천연항균물질 및 EDTA와 열(70oC, 80oC, 90oC)을 단독처리 및 병행처리 하여 포자 불활성화 효율을 측정하였다.
가설 설정
1)Antimicrobial agents were used at 25oC.
2)Means with the same letter within a column (following the values) are not significantly different (p<0.05).
3)Mean with the same letter within a column (following the values) are not significantly different (p<0.05).
제안 방법
열처리 조건을 80oC로 고정한 후 lysozyme, 자몽종자추출물, EDTA와 병행처리 하였다. 100 mg/ L lysozyme, 1% 자몽종자추출물, 0.5 mM EDTA 농도로 항균제를 25oC에서 30분간 반응시킨 후 80oC 항온수조에서 30분간 열처리 후 포자 불활성화를 측정하여 Fig. 1에 나타내었다. 그 결과 lysozyme과 열처리 병행 시 포자 불활성화가 발생하지 않았지만, 자몽종자추출물과 열처리, EDTA와 열처리 처리구에서 각각 2.
cereus 포자는 5 μg/mL MnSO4- H2O을 첨가한 nutrient agar에 접종, 3일간 배양하여 포자를 제조하였으며 실험 직전 80oC에서 10분간 열처리하여 영양 세포는 불활성화 시켰다. Lysozyme, 자몽종자추출물, EDTA 를 항균제로 사용하였으며 열은 70oC, 80oC, 90oC 온도 조건 으로 처리하였다. 단독처리 시 90oC 열처리 조건에서만 약 2.
5 mM)를 포자 현탁액에 처리한 후 shaking incubator를 이용하여 25oC에서 200 rpm 조건에서 30분 반응시킨 후 연속적으로 80oC에서 30분 열처리 하였다. 병행처리에 의한 포자 불활성화는 자몽종자추출물(0.2, 1, 5%)과 EDTA(0.125, 0.25, 0.5 mM) 를 포자현탁액에 처리한 후 연속적으로 70oC, 80oC, 90oC의 온도 조건에서 열처리 하였다.
본 실험에서는 천연항균제인 lysozyme, 자몽종자추출물, EDTA와 열처리를 병행하여 Bacillus cereus 포자에 대한 저감효과를 측정하였다. B.
EDTA와 열 병행처리에 따른 포자 불활성화 실험 결과를 Table 3에 나타내었다. 실험에 사용된 EDTA 농도는 0.125, 0.25, 0.5 mM이었으며, 자몽종자추출물의 경우와 마찬가지로 70oC, 80oC, 90oC 열처리를 병행하였다. 70oC에서는 자몽 종자추출물과 마찬가지로 포자 불활성화 효과가 없었다.
자몽종자추출물과 EDTA를 혼합하여 처리한 후 연속적 으로 열처리하여 포자의 불활성화 정도를 측정하였으며 그 결과를 Table 4에 나타내었다. 실험에 사용된 자몽종자추출 물과 EDTA 농도는 각각 0.2%, 0.125 mM 농도로서 Table 2, Table 3 실험에 적용한 최소농도로 실험하였다. 이는 산업 적으로 활용 시 소량의 항균제를 활용하는 것이 바람직할 것으로 판단되었기 때문이다.
C 온도에서는 포자 불활성화가 발생하지 않았으므로 항균제와 병행처리 함으로써 포자 불활성화 가능성을 타진하고자 하였다. 열처리 조건을 80oC로 고정한 후 lysozyme, 자몽종자추출물, EDTA와 병행처리 하였다. 100 mg/ L lysozyme, 1% 자몽종자추출물, 0.
이는 산업 적으로 활용 시 소량의 항균제를 활용하는 것이 바람직할 것으로 판단되었기 때문이다. 온도 처리는 항균제와 포자 현탁액을 25oC에서 30분 반응한 후 앞서 실험한 것과 동일 조건인 70oC, 80oC, 90oC에서 30분 열처리 하였다. 70oC에서 는 자몽종자추출물과 열처리, EDTA와 열처리의 병행처리 에서와 마찬가지로 유의적인 불활성화가 발생하지 않았다.
우선적으로 병행처리를 위한 항균제 선발은 lysozyme (100 mg/L), 자몽종자추출물(1%), EDTA(0.5 mM)를 포자 현탁액에 처리한 후 shaking incubator를 이용하여 25oC에서 200 rpm 조건에서 30분 반응시킨 후 연속적으로 80oC에서 30분 열처리 하였다. 병행처리에 의한 포자 불활성화는 자몽종자추출물(0.
cereus 포자에 대하여 85oC에서 30분간 자몽종자추출물을 처리한 결과와 유사하였고 병행처리 순서를 바꾸어 열처리를 한 후 25oC에서 각 항균제를 처리하였을 때에는 포자 불활성화 효과가 없었다. 이러한 결과를 토대로 80oC 열처리와 병행하여 효과가 없었던 lysozyme은 다음 단계 실험에서 제외하였고, 자몽종자추출물과 EDTA 를 대상으로 농도와 온도 조건에 따른 포자 불활성화 효과를 검토하였다.
포자 불활성화에 대한 상승효과가 기대되는 자몽종자추출물과 열 병행처리 시의 포자 불활성 효과를 살펴보았다 (Table 2). 자몽종자추출물은 0.2, 1, 5%(v/v) 농도로 70oC, 80oC, 90oC 항온수조에서 열처리를 병행하였다. 70oC 온도 조건에서는 자몽종자추출물 모든 농도 조건에서 불활성 효과가 없었다.
포자 불활성화에 대한 상승효과가 기대되는 자몽종자추출물과 열 병행처리 시의 포자 불활성 효과를 살펴보았다 (Table 2). 자몽종자추출물은 0.
열처리에 의한 포자 불활성화는 포자현탁액 1 mL를 취한후 9 mL의 saline solution과 혼합한 후 70℃, 80℃, 90℃로 조정된 항온수조(SH-501, ACT tech, Seoul, Korea)에서 30분 열처리하였다. 항균제에 의한 포자 불활성화는 lysozyme (10, 100, 1,000 mg/L), 자몽종자추출물(0.2, 1, 5%), EDTA (0.125, 0.5, 1 mM)를 포자현탁액에 처리한 후 shaking incubator(VS-8480SF, Vision, Seoul, Korea)를 이용하여 25oC에서 200 rpm 조건에서 30분 동안 반응시켰다.
대상 데이터
Bacillus cereus(ATCC 21772)는 50% glycerol stock으로 -80oC에서 보관중인 균주를 사용하였다. 균주 및 포자 배양 배지로서 nutrient broth(NB, Oxoid, Hampshire, England), nutrient agar(NA, Oxoid)를 사용하였다.
C에서 보관중인 균주를 사용하였다. 균주 및 포자 배양 배지로서 nutrient broth(NB, Oxoid, Hampshire, England), nutrient agar(NA, Oxoid)를 사용하였다. 천연 항균제인 자몽종자추출물은 성남시에 위치한 서울식연에서 구입하였으며 lysozyme, EDTA를 포함한 모든 시약은 Sigma Chemical Co.
데이터처리
실험은 3 반복 실시하였으며 결과의 분석은 SPSS software(version 19.0, IBM, New York, NY, USA)의 ANOVA 와 Turkey’s(T) test, 독립표본 T 검정을 사용하여 5% 유의 수준(p<0.05)에서 각 처리구간의 유의적 차이를 분석하였다.
이론/모형
회수된 포자는 4 oC에서 보관하였고 실험 직전에 80℃에서 10분간 열처리하여 영양세포를 사멸시킨 뒤 실험에 사용하였다. 포자의 확인은 Schaeffer and Fulton 포자 염색법을 사용하였고, 포자는 녹색, 영양세포는 붉은색으로 나타나며 Olympus BX51(Olympus America Inc, Melville, NY, USA) 현미경으로 확인하였다. 회수된 포자의 최종 농도는 108 CFU/mL 수준이었다.
성능/효과
10～1,000 mg/L 농도로 처리된 lysozyme과 0.2～5%(v/v) 농도의 자몽종자추출물, 0.125～0.5 mM 농도의 EDTA를 25oC에서 30분간 반응시킨 결과 모든 처리구에서 포자 불활성화 효과가 없었다.
70oC, 80oC, 90oC로 열처리한 결과 70oC, 80oC에서는 포자 불활성 효과가 없었지만 가장 고온 조건인 90oC에서 약 2.3 log(p<0.05) 수준의 포자 불활성화가 발생 하였다.
특히 자몽종자추출물 5% 농도에서는 80oC, 90oC 열처리와 병행하였을 경우 검출한계(2 log CFU/mL) 이하로 저감되어 6 log 이상의 큰 포자 불활성화가 발생하였다. B. cereus 포자 불활성화는 자몽종자추출물 농도와 열처리 온도가 높아질수록 유의적으로 증가하였다. 자몽종자추출물은 미생물 세포벽을 약화시키는 것과 같이 열과 함께 포자의 외벽을 손상시키는 역할을 하는 것으로 생각되어진다.
그 결과 lysozyme과 열처리 병행 시 포자 불활성화가 발생하지 않았지만, 자몽종자추출물과 열처리, EDTA와 열처리 처리구에서 각각 2.1, 3.2 log(p<0.05) 수준의 포자불활성화가 발생하였다.
70oC에서 는 자몽종자추출물과 열처리, EDTA와 열처리의 병행처리 에서와 마찬가지로 유의적인 불활성화가 발생하지 않았다. 그러나 80oC, 90oC의 경우, 자몽종자추출물과 열처리, EDTA 와 열처리를 병행한 것보다 높은 효과가 있었으며 특히 80oC 열처리 시 자몽종자추출물과 열처리, EDTA와 열처리의 경 우 각 각 0.5 log 수준으로 감소되었지만 자몽종자추출물, EDTA와 열처리를 병행한 경우 1.5 log로 보다 더 높은 불활 성화 정도를 나타내었다. 또한 90oC의 경우, 자몽종자추출물 과 열처리, EDTA와 열처리로 하였을 때 각각 3.
3 log 수준의 불활성 효과를 볼 수 있었다. 그러나 단독처리 조건에서 효과가 없었던 1% 자몽종자추출물과 0.5 mM EDTA 농도 조건으로 80oC 열처리를 병행한 경우 각각 2.1 log, 3.2 log 수준의 포자 불활성화 효과가 있어 상승효과가 발생하였음을 알 수 있었다. 따라서 저농도의 자몽종자추출 물, EDTA와 열을 병행처리하면 상승효과에 의해 효율적인 포자 불활성화가 발생할 수 있음을 알 수 있었다.
5 mM 농도의 EDTA를 25oC에서 30분간 반응시킨 결과 모든 처리구에서 포자 불활성화 효과가 없었다. 동일한 온도에서 반응시간을 2배로 연장하였을 때에도 효과가 없는 것으로 나타났다. 70oC, 80oC, 90oC로 열처리한 결과 70oC, 80oC에서는 포자 불활성 효과가 없었지만 가장 고온 조건인 90oC에서 약 2.
2 log 수준의 포자 불활성화 효과가 있어 상승효과가 발생하였음을 알 수 있었다. 따라서 저농도의 자몽종자추출 물, EDTA와 열을 병행처리하면 상승효과에 의해 효율적인 포자 불활성화가 발생할 수 있음을 알 수 있었다.
05) 수준의 포자 불활성화가 발생 하였다. 따라서 항균제를 사용하는 것보다는 90oC 이상의 고온처리가 포자 불활성화에 효과적임을 알 수 있었다. 이러한 결과는 Cho 등(7)이 B.
5 log로 보다 더 높은 불활 성화 정도를 나타내었다. 또한 90oC의 경우, 자몽종자추출물 과 열처리, EDTA와 열처리로 하였을 때 각각 3.5 log, 3.7 log 수준으로 포자 불활성화가 발생하였으나, 자몽종자추출 물, EDTA와 열처리를 병행한 경우 4 log 수준의 포자 불활 성화가 발생하여 미약한 상승효과가 있음을 알 수 있었다. 따라서 고농도 항균제 처리나 고온 단독 처리보다는 낮은 농도의 항균제와 열을 병행 처리하여 상승효과를 유도하여 포자를 살균하는 것이 식품 특성을 손상시키지 않고 포자를 불활성화 할 수 있는 효율적인 방법이라고 생각된다.
05) 수준의 포자불활성화가 발생하였다. 자몽종자추출물, EDTA와 80oC 열처리는 단독으로 처리 시 포자 불활성화 효과가 없었지만, 병행처리를 통하여 상승효과가 발생하였음을 알 수 있었다. 이는 Shin 등(6)이 B.
후속연구
따라서 고농도 항균제 처리나 고온 단독 처리보다는 낮은 농도의 항균제와 열을 병행 처리하여 상승효과를 유도하여 포자를 살균하는 것이 식품 특성을 손상시키지 않고 포자를 불활성화 할 수 있는 효율적인 방법이라고 생각된다. 그러나 향후 식품을 대상으로 한 실험을 통하여 보다 정밀한 처리 조건이 설정되어야 할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
Bacillus cereus란 무엇인가?
Bacillus cereus는 그람 양성균이며 호기성, 혐기성 조건에서도 생존하는 균으로서 구토형, 설사형의 두 종류 식중독을 일으킨다(1). 설사형 식중독을 유발하는 독소는 열에 민감하여 56oC, 5분 열처리로 불활성화 되지만 구토형 독소는 열에 안정한 것으로 알려져 있으며 감염 후 1～6시간 후에 증상이 발생한다(1-3).
B. cereus은 어떻게 식중독을 유발하는가?
B. cereus는 다양한 환경에서 포자를 형성하는 균으로 포자 자체는 독성이 없지만 고기와 같은 단백질이 풍부한 육제품, 유제품과 과채류 등에서 포자로 생존하다가 생육하기 좋은 환경이 되면 영양세포로 발아하여 식중독을 유발한다(3-5). 포자는 외부환경으로부터 자신을 보호하는 특성이 있어 일반 영양세포보다 열, 항산화, 방 사선, 화학제품 등의 살균처리에 보다 높은 내성을 가지고 있기 때문에 불활성화 하기 어려운 것으로 알려져 있다(6-9).
Bacillus cereus에 포함된 설사형 식중독을 유발하는 독소는 어떤 특징이 있는가?
Bacillus cereus는 그람 양성균이며 호기성, 혐기성 조건에서도 생존하는 균으로서 구토형, 설사형의 두 종류 식중독을 일으킨다(1). 설사형 식중독을 유발하는 독소는 열에 민감하여 56oC, 5분 열처리로 불활성화 되지만 구토형 독소는 열에 안정한 것으로 알려져 있으며 감염 후 1～6시간 후에 증상이 발생한다(1-3). B.
참고문헌 (21)
Kim SJ, Jung JH, Tahk HM, Baek SY, Lee SY. 2009. Effect of factors on the sporulation of Bacillus cereus and their thermal resistance. J Fd Hyg Safety 24: 256-261.
Schulz ME, Fricker M, Scherer S. 2004. Bacillus cereus, the causative agent of an emetic type of food-borne illness. Mol Nutr Food Res 48: 479-487.
Cho YS, Jung EY, Lee MK, Yang CY, Shin DB. 2008. Survival, isolation and characterization of Bacillus cereus from Sunshik. J Fd Hyg Safety 23: 343-347.
Ankolekar D, Rahmati T, Labbe RG. 2009. Detection of toxigenic Bacillus cereus and Bacillus thuringiensis spores in U.S. rice. Int J Food Microbiol 128: 460-466.
Abee T, Groot MN, Tempelaars M, Zwietering M, Moezelaar R, Voort M. 2011. Germination and outgrowth of spores of Bacillus cereus group members: diversity and role of germinant receptors. Food Microbiol 28: 99-208.
Shin HW, Lim YH, Lee JK, Kim YJ, Oh SW, Shin CS. 2008. Effect of commercial antimicrobials in combination with heat treatment on inactivation of Bacillus cereus spore. Food Sci Biotechnol 17: 603-607.
Cho HY, Yousef AE, Sastry SK. 1999. Kinetics of inactivation of Bacillus subtilis spores by continuous or intermittent ohmic and conventional heating. Biotechnol Bioeng 62: 368-372.
Kim S, Yook HS, Choi C, Kim JO, Byum MW. 1998. Elimination of spore bacteria in beef by gamma irradiation. J Fd Hyg Safety 13: 294-298.
Cho M, Kim JH, Yoon J. 2006. Investigating synergism during sequential inactivation of Bacillus subtilis spores with several disinfectants. Water Res 40: 2911-2920.
Lee HT, Kim JH, Lee SS. 2009. Analysis of microbiological contamination and biogenic amines content in traditional and commercial Doenjang. J Fd Hyg Safety 24: 102-109.
Kim DH, Yook HS, Youn KC, Sohn CB, Byun MW. 2001. Changed of microbiological and general quality characteristics of gamma irradiated Kochujang (fermented hot pepper paste). Korean J Food Sci Technol 33: 72-77.
KFDA. Natural additives, Korea food additives codex, Korean Food Standards Codex. available at: http://www.kfda.go.kr/index.kfda?mid92. Accessed Jun. 30, 2011.
Song YH, Kim DH, Park BJ, Shin MG, Byun MW. 2001. Changes in microbiological and general quality characteristics of gamma irradiated Kanjang and Shoyu. Korean J Food Sci Technol 33: 338-344.
Park HK, Kim SB. 2006. Antimicrobial activity of grapefruit seed extract. Korean J Food & Nutr 19: 526-531.
Gill AO, Holley RA. 2003. Interactive inhibition of meat spoilage and pathogenic bacteria by lysozyme, nisin and EDTA in the presence of nitrite and sodium chloride at 24 ${^{\circ}C}$ . Int J Food Microbiol 80: 251-259.
Suzuki Y, Rode LJ. 1969. Effect of lysozyme on resting spores of Bacillus megaterium. J Bacteriol 98: 238-245.
Hughey VL, Johnson EA. 1987. Antimicrobial activity of lysozyme against bacteria involved in food spoilage and food-borne disease. Appl Environ Microbiol 53: 2165-2170.
Aoyama Y, Shigeta Y, Okazaki T, Hagura Y, Suzuki K. 2005. Germination and inactiovation of Bacillus subtilis spores under combined conditions of hydrostatic pressure and medium temperature. Food Sci Technol Res 11: 101-105.
Lopez TJ, Roig AX, Trujillo AJ, Capellas M, Guamis B. 2003. Inactivation of spores of Bicillus cereus in cheese by high hydrostatic pressure with addition of nisin or lysozyme. J Dairy Sci 86: 3075-3081.
Mansour M, Amri D, Bouttefroy A, Linder M, Milliere J. 1999. Inhibition of Bacillus licheniformis spore growth in milk by nisin, monolaurin, and pH combinations. J Applied Microbiol 86: 311-324.
Jung YJ, Oh BS, Kang JW. 2006. Evaluation of disinfection sharacteristics of ozone, UV processes for Bacillus subtilis spores inactivation. J Korean Soc Water Qual 22: 672-677.
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