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문제 정의
- , Listeria monocytogenes, 3가지 병원균에 대해 개발 중에 있으며 앞으로 새롭게 떠오르는 병원균에 대한 파아지도 관심을 갖고 있다. 본 고찰에서는 식품과 식품 생산 환경에서 식품 유래 병원성 세균을 감소시킬 수 있는 파아지 기반 전략에 대한 최신 문헌과 현황에 대해 살펴보고자 한다.
제안 방법
- 최근 몇몇 연구에서 푸드 체인에서의 엔도라이신의 항균가능성이 언급되었다. 식물병원체인 Erwinia amylovora로 부터 보호하기 위해 형질전환 감자에 T4 lysozyme을 처리, 배에서 재조합 파아지 Ea1h 엔도라이신을 표면에 처리, 그리고 유선염과 S. aureus에 의한 우유의 오염을 감소시키기 위해 형질전환 소에 엔도라이신 처리등의 효과를 나타냈다. 또한 에어로졸화한 PlyC 엔도라이신이 비이온 세제, 경수, 유기물 등에 다양하게 존재하는 Streptococcus equi를 제거하거나 줄이는데 효과가 있으며, Staphylococcal 엔도라이신이 바이오필름에 존재하는 S.
대상 데이터
- USDA는 LISTEX™의 GRAS 상태를 식품제조용제(processing aid)로 최근 개정하였다. E. coli O157:H7 3가지 strain 혼합액에 오염된 유리나 석고와 같은 식품생산시설의 단단한 표면, 토마토, 시금치, 브로콜리, 쇠고기 분쇄육의 오염 감소를 테스트하기 위해 ECP-100라 명명된 3가지 파아지 혼합물이 사용되었다. 그 결과는 파아지가 다양한 식품의 오염 감소뿐만 아니라 표면의 오염제거에도 유용할 수 있다는 다른 연구들과도 일치한다.
성능/효과
- fluorescens와 Staphylococcus lentus, 두 가지 모두 제어하는데 이용될 수 있다(32). Staphylococcus 특이적 파아지 K의 부유 세포 및 바이오필름 감수성 조사 결과, 파아지 K는 세균의 성장 단계에 의존하여 효율적으로 분해하였고, 바이오필름 복합체에는 침투하여 분해활성을 나타내지 않았다. 파아지와 세균은 바이오필름 내에서 지속적으로 함께 생존할 수 있으므로 파아지, 다당 탈중합효소, 소독제 등의 혼합물이 바이오필름을 제어하는데 더 효과적이라고 제안되었다.
- 5 log 이상으로 감소하였다(6). 같은 연구그룹이 파아지A511과 P100을 이용하여 핫도그, 살균초콜릿우유(3.5% fat), 모짜렐라치즈의 염수, 아이스버그 상추와 양배추에 대해 2 log 이상 세균 수가 감소되는 것을 관찰하였다.
- Enteritidis를 감소시킬 수 있다고 보고하였다. 까망베르 치즈와 림버거 형태의 치즈에서 파아지 A511을 단일 또는 반복 투여한 결과, 파아지 투여량과 치즈 종류에 상관없이 숙성이 완료되는 기간(21일 후)에 L. monocytogenes가 2.5 log 이상으로 감소하였다(6). 같은 연구그룹이 파아지A511과 P100을 이용하여 핫도그, 살균초콜릿우유(3.
- aureus에 의한 우유의 오염을 감소시키기 위해 형질전환 소에 엔도라이신 처리등의 효과를 나타냈다. 또한 에어로졸화한 PlyC 엔도라이신이 비이온 세제, 경수, 유기물 등에 다양하게 존재하는 Streptococcus equi를 제거하거나 줄이는데 효과가 있으며, Staphylococcal 엔도라이신이 바이오필름에 존재하는 S. aureus를 제거함을 확인하였다. 식품 가공 분야에서는 주로 낙농생산에 적용된다.
- 유아 조제분유에 이용되는 Enterobacter(지금은 Chronobacter) sakazakii 특이적 파아지는 24℃와 37℃에서 모두 C. sakazakii의 생장을 억제시키는 것을 확인하였다. 또한 Whichard 등은 숙주 범위가 넒은 Salmonella 파아지 Felix-O1이 소시지에서 S.
- 이전 연구에서는 감염된 돼지에서 파아지 혼합물로 Salmonella를 충분히 제어 할 수 없었다. 이 연구에 기초하여, Lee와 Harris는 3주된 돼지에 108CFU의 Salmonella enterica serovar Typhimurium과 1010 PFU의 Salmonella 특이 파아지 Felix 01을 3시간 동안 경구 또는 근육투여 한 결과, 편도와 맹장에서는 대조군에 비해 S. typhimurium의 양이 확연히 감소하였다. 파아지 처리는 돼지에서 S.
- 파아지가 니신과 함께 사용할 때 파아지의 감소가 줄어든다고 보고되었다. 후속 연구에서, 허니듀 멜론에 고농도의 6가지 파아지 혼합물을 사용한 결과, L.monocytogenes을 크게 감소시켜, 파아지 투여량 또한 중요하다는 것을 다시금 확인할 수 있었다(20). 절단한 아이스버그 양배추와 칸달루프에서도 E.
후속연구
- 식품의 생물학적 저장(biopreservation)에 관련된 연구는 아직 초기 단계에 있다. 그러나, 수많은 동물 매개 및 식품 유래 병원균에 대한 엔도라이신의 활성 연구는 기하급수적으로 증가하고 있으며 앞으로도 다양하게 응용될 것이다. 지금까지 엔도라이신에 대한 어떤 저항성도 보고되지 않았기 때문에 다른 항균제에 비해 장점이 될 수 있다.
- 향후 더 진행되어야하는 연구 주제는 용원성, 숙주 특이성의 분자적 기초, 변이의 빈도, 항균 활성/도메인과 연결된 알려지지 않은 파아지 단백질, DNA 교환 및 숙주 병원성, 독성에 있어서 파아지의 역할, 식품 매트릭스 및 식품 가공의 영향, 허들 테크놀로지의 사용, 바이오필름 제거 및 생물학적 위생 등이다. 또한 파아지를 박테리오신과 같은 다른 항균제, 백신, 경쟁적 배제 방법 등과 통합하는 방법을 개발하는 연구도 필요하다. 이러한 여러 가지 해결해야할 과제가 있음에도 불구하고, 식품에서 병원균을 감소시키고 식품생산에서의 오염을 줄이는 데에 파아지의 유용성이 입증되고 있으므로 앞으로 더 많은 파아지 제품이 연구개발되어 식품 안전에 기여할 것으로 사료된다.
- coli O157:H7을, 가금류에서 Salmonella를 감소시킬 수 있는 2가지 제품을 생산하였다. 유럽에서 생고기와 낙농제품에서 파아지의 사용을 지지하고 있기 때문에 앞으로는 파아지 기반 제품의 승인이 용이해지리라 사료된다.
- 또한 파아지를 박테리오신과 같은 다른 항균제, 백신, 경쟁적 배제 방법 등과 통합하는 방법을 개발하는 연구도 필요하다. 이러한 여러 가지 해결해야할 과제가 있음에도 불구하고, 식품에서 병원균을 감소시키고 식품생산에서의 오염을 줄이는 데에 파아지의 유용성이 입증되고 있으므로 앞으로 더 많은 파아지 제품이 연구개발되어 식품 안전에 기여할 것으로 사료된다.
- 이상의 결과들로부터 파아지 투여량, 투여횟수(1회 또는 연속), 투여방법(물, 사료, 직장내), 파아지 요법의 경제성 연구 등이 필요함을 알 수 있다.
- 예를 들어 1990년과 2003년 사이에 채소와 관련하여 554건의 식중독 사고가 보고되어 28,000명의 환자가 발생하고 그중 일부는 사망에 이르렀다. 최근 독일의 유기농 농장에서 생산된 콩나물에서 분리된 대장균 속에 의해 발생된 식중독 사고는 날것으로 소비되는 음식에서 식품 유래 병원균을 제어하는 더 나은 방법을 개발해야 함을 시사한다. 게다가 유기농업은 천연항균제를 생산에 사용하도록 되어있는데, 이는 파아지를 생물학적 제어제로 사용하는데 매우 적합한 조건이라 할 수 있다.
- 하지만 파아지-세균 상호작용과 생태, 다양한 환경조건에 따른 파아지의 효과, 식용동물의 생리적 조건, 파아지 저항성, 소비자의 수용 여부 등에 대한 문제를 해결해야 한다. 향후 더 진행되어야하는 연구 주제는 용원성, 숙주 특이성의 분자적 기초, 변이의 빈도, 항균 활성/도메인과 연결된 알려지지 않은 파아지 단백질, DNA 교환 및 숙주 병원성, 독성에 있어서 파아지의 역할, 식품 매트릭스 및 식품 가공의 영향, 허들 테크놀로지의 사용, 바이오필름 제거 및 생물학적 위생 등이다. 또한 파아지를 박테리오신과 같은 다른 항균제, 백신, 경쟁적 배제 방법 등과 통합하는 방법을 개발하는 연구도 필요하다.
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