[논문]농산물 접촉 표면 재질에 따른 Escherichia coli O157:H7의 생존 및 상추로의 교차오염도 조사

김세리; 최송이; 서민경; 김원일; 정덕화; 류경열; 윤종철; 김병석

doi:10.13103/jfhs.2013.28.3.272

[국내논문] 농산물 접촉 표면 재질에 따른 Escherichia coli O157:H7의 생존 및 상추로의 교차오염도 조사
Survival and Cross-contamination of Escherichia coli O157:H7 on Various Agricultural Product-Contact Surfaces 원문보기

한국식품위생안전성학회지 = Journal of food hygiene and safety, v.28 no.3, 2013년, pp.272 - 278

김세리 (농촌진흥청 국립농업과학원 농산물안전성부 유해생물팀) , 최송이 (농촌진흥청 국립농업과학원 농산물안전성부 유해생물팀) , 서민경 (농촌진흥청 국립농업과학원 농산물안전성부 유해생물팀) , 김원일 (농촌진흥청 국립농업과학원 농산물안전성부 유해생물팀) , 정덕화 (경상대학교 응용생명과학부) , 류경열 (농촌진흥청 연구정책국 연구성과관리과) , 윤종철 (농촌진흥청 국립농업과학원 농산물안전성부 유해생물팀) , 김병석 (농촌진흥청 국립농업과학원 기획조정과)

초록
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본 연구는 polyvinyl chroride (PVC)와 stainless steel 표면에서 E. coli O157:H7의 부착, 바이오필름형성, 온 습도에 따른 생존율을 조사하고, E. coli O157:H7이 오염된 작업대 표면에서 상추로의 교차오염도 조사를 통하여 E. coli O157:H7에 오염된 작업대가 상추의 미생물학적 안전성에 미치는 영향을 평가하고자 수행하였다. 작업대 표면 재질인 PVC와 stainless steel에 E. coli O157:H7 배양액을 1시간 노출시켰을 때, PVC의 경우, stainless steel 보다 10배 정도 부착력이 높았으나, 6시간째는 두 재질간의 차이가 없었다. 또한, E. coli O157:H7의 바이오필름 형성은 TSB > 10% 상추추출액 > 1% 상추추출액 > phosphate buffer 순이었으며, 재질별로는 PVC에서 바이오필름형성능이 높은 것으로 나타났다. 온도 $20^{\circ}C$, $30^{\circ}C$, 습도 43%, 69%, 100%에서 각각 노출 시켰을 때, E. coli O157:H7은 온도 $30^{\circ}C$, 습도 43%, 69% 조건에서 12시간 내에 약 5.0 log CFU/coupon이 감소한데 반해, 상대습도 100%에서는 농도의 큰 변화 없이 5일 이상 생존이 지속되었다. 또한, 유기물이 작업대 표면에 존재 시, E. coli O157:H7의 감소 속도가 느렸다. E. coli O157:H7에 오염된 작업대에 상추를 접촉시키고 상추의 오염도를 조사한 결과, 상추 표면에 수분이 존재할 때 오염된 작업대 표면에서 E. coli O157:H7의 이동수준이 상추에 수분이 없을 때 보다 10배 이상 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 E. coli O157:H7에 오염된 작업대는 상추의 안전성에 직접적인 영향을 미칠 수 있어 작업 후에 세척, 소독을 통하여 위생적으로 관리하는 것이 필요하다.

Abstract ▼ AI-Helper

To evaluate the effect of surface contaminated with Escherichia coli O157:H7 (E. coli O157:H7) on the microbiological safety of lettuce, this study was conducted to investigate the attachment, biofilm producing, survival, and cross-contamination of E. coli O157:H7 on stainless steel and polyvinyl chloride (PVC). The attachment rate of E. coli O157:H7 on PVC was 10 times higher than that on stainless steel after exposure 1 h in cell suspension. However, there was not a difference between two types of surface after exposure for 6 h and 24h. The biofilm producing of E. coli O157:H7 was TSB > 10% lettuce extracts > 1% lettuce extracts > phosphate buffer. When two kinds of materials were stored at various conditions ($20^{\circ}C$ and $30^{\circ}C$, relative humidity (RH) 43%, 69%, and 100%), the numbers of E. coli O157:H7 at $30^{\circ}C$, RH 43% or RH 69% were reduced by 5.0 log CFU/coupon within 12 h regardless of material type. Conversely, the survival of E. coli O157:H7 at RH 100% was lasted more than 5 days. In addition, the reduction rate of E. coli O157:H7 was decreased in the presence of organic matter. The transfer efficiency of E. coli O157:H7 from the contaminated surface to lettuce was dependent upon the water amount of the surface of lettuce. Especially, the transfer rate of E. coli O157:H7 was increased by 10 times in the presence of water on the lettuce surface. From this study, the retention of E. coli O157:H7 on produce contact surfaces increase the risk cross-contamination of this pathogen to produce. Thus, it is important that the surface in post harvest facility is properly washed and sanitized after working for prevention of cross-contamination from surface.

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구는 수확 후 처리시설 내에서 가장 널리 사용되는 표면의 재질인 polyvinyl chroride (PVC)와 stainless steel 표면에서 E. coli O157:H7의 부착, 바이오필름형성, 온·습도에 따른 생존을 조사하였다.
coli O157:H7의 부착, 바이오필름형성, 온·습도에 따른 생존을 조사하였다. 또한, E. coli O157:H7이 오염된 작업대 표면에서 상추로의 교차오염도 조사를 통하여 E. coli O157:H7에 오염된 작업대가 상추의 미생물학적 안전성에 미치는 영향을 평가하고자 수행하였다.
농산물을 취급하는 수확후 처리시설은 흙, 먼지, 농산물부스 러기 등의 물질로 오염되기 쉽다. 따라서 이와 같은 유기물의 존재가 작업대 표면에서 E. coli O157:H7의 생존에 미치는 영향을 평가하였다. 본 연구에서 사용된 유기물로는 Park¹³⁾ 등의 연구에서와 같이 1% bovine serum albumin (Sigma-Aldrich, St.
수확 후 처리시설로 흙과 같은 유기물이 유입은 유해미생물의 생존에 영향을 미칠 수 있다. 이들 유기물이 존재할 때 유해미생물의 생존에 어떤 영향을 미치는지를 조사하였다. 유기물이 존재할 시와 존재하지 않을 때 E.
본 연구는 polyvinyl chroride (PVC)와 stainless steel 표면에서 E. coli O157:H7의 부착, 바이오필름형성, 온·습도에 따른 생존율을 조사하고, E. coli O157:H7이 오염된 작업대 표면에서 상추로의 교차오염도 조사를 통하여 E. coli O157:H7에 오염된 작업대가 상추의 미생물학적 안전성에 미치는 영향을 평가하고자 수행하였다.

제안 방법

작업대 표면에서 E. coli O157:H7의 온·습도에 따른 생존력을 평가하기 위하여, stainless steel coupon과 PVC coupon위에 E. coli O157:H7 균 현탁액(10 8 CFU/ml) 100 µl씩을 접종하고 습도 43, 69, 100%, 온도 20℃, 30℃에서 각각 노출시켰다.
coli O157:H7 (ATCC 43889)을 사용하였다. 각 균주는 시료 중 존재하는 microflora의 생육을 억제하고자 대상 균주를 rifampicin 저항성을 유도하였다. Rifampicin 저항성 유도는 tryptic soy agar (TSA; Oxoid, Basingstoke, England)에서 배양 균주 1 loop 취하여 50 µl/ml의 rifampicin (R; Biosesang, Sungnam, Korea)이 함유된 7 ml의 Luria bertani broth (LB, Oxoid, England)에 접종하고 37℃, 24시간 진탕·배양하였다.
Stainless steel coupon과 PVC coupon을 균액이 들어있는 50 ml tube에 넣고 10℃에서 6시간 동안 배양하여 부착시킨 다음, 부착되지 않은 cell들을 제거하기 위하여 35 ml의 PBS가 든 튜브에 넣고 15초간 흔들어 세척하였다. 이후 각종 판은 PBS, TSB, 1% 상추 추출액, 10% 상추 추출액에 넣고 20℃와 30℃에서 각각 24시간 동안 배양하였다. 배양 후에 바이오필름을 형성하지 않고 부착된 cell들을 제거하기 위하여 35 ml의 PBS가 든 튜브에 넣고 15초간 흔들어 세척한 다음, 각종 판을 30 ml의 D/E broth가 든 tube에 넣고 28 kHz에서 4분 동안 초음파처리 후, 30초간 vortex하여 균을 회수하였다.
준비된 균액은 stainless steel coupon과 PVC coupon위에 100 µl씩 접종하고 온도 20℃, 습도 43, 69, 100%에 각각 3, 6, 12, 18, 24시간, 1일, 2일, 3일, 4일, 5일간 노출시켰다.
습도 43%는 K₂CO₃ (Duksan, Ansan, Korea)을, 69%는 KI (Duksan, Ansan, Korea)을, 100%는 멸균증류수를 사용하였다. 접종 된 각종 쿠폰은 각 조건별로 3, 6, 12, 18, 24시간, 1일, 2일, 3일, 4일, 5 일 동안 노출시켰다. 이후 stainless steel coupon과 PVC coupon 은 30 ml의 D/E broth가 든 tube에 넣고 28 kHz에서 4분 동안 초음파처리 후 30초간 vortex하였다.
Louis, MO, USA)을 사용하였다. 균주는 앞서 언급한 바와 같이 배양하고, PBS로 세척한 후 유기물 처리구는 1% bovine serum albumin이 함유된 PBS에, 유기물 무처리구는 PBS에 현탁하여 최종 10⁸ CFU/ml이 되도록 조정하였다. 준비된 균액은 stainless steel coupon과 PVC coupon위에 100 µl씩 접종하고 온도 20℃, 습도 43, 69, 100%에 각각 3, 6, 12, 18, 24시간, 1일, 2일, 3일, 4일, 5일간 노출시켰다.
E. coli O157:H7에 오염된 작업대가 상추의 미생물안전 성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 stainless steel coupon 과 PVC coupon을 E. coli O157:H7로 오염시키고 이후에 상추를 각종 쿠폰과 접촉시킨 후 상추의 미생물 오염도를 조사하였다. 이를 위해, 먼저 상추는 200 ppm sodium hyperchloride에 1분간 침지하고 증류수로 2번 세척한 후 4 × 4 cm 로 절단하였다.
또한 각종 coupon (4 × 4 cm)은 10⁸ CFU/ml, 10⁶ CFU/ml 농도의 균액 100 µl로 접종하고 실온에서 1시간 노출시켰다. 이후 상추 표면위로 E. coli O157:H7이 접종된 PVC coupon, stainless steel coupon을 각각 올려놓고 상추에 가해지는 힘을 동일하게 하기 위하여 PVC coupon을 올린 상추위에는 stainless steel coupon을, stainless steel coupon을 올린 판에는 PVC coupon을 올려 1분간 접촉시켰다. 접촉시킨 후에 상추를 20 ml의 PBS가 든 conical tube에 넣고 30초간 vortex하였다.
E. coli O157:H7에 오염된 작업대 표면이 상추의 미생물 오염에 미치는 영향을 조사하기 위하여 각 표면에 초기오염수준을 각각 2.5와 4.5 log CFU/coupon으로 오염시켜놓고 상추 표면에 수분을 완전히 제거한 상추와 수분을 흠뻑 가한 상추를 접촉시켰다. 그 결과, Table 1에서 보는 바와 같이, 상추의 수분상태에 따른 오염정도는 유의적인 차이가 있었으며 수분이 있을 때에 stainless steel에서 PVC에서보다 상추 오염도가 더 높았다.

대상 데이터

본 연구에 사용된 재질은 농산물 수확후 처리시설에서 가장 많이 사용하는 stainless steel coupon (2 cm × 4 cm)과 PVC coupon (2 cm × 4 cm)을 사용하였다.
본 연구에 사용된 E. coli O157:H7 (ATCC 43889)을 사용하였다. 각 균주는 시료 중 존재하는 microflora의 생육을 억제하고자 대상 균주를 rifampicin 저항성을 유도하였다.
coli O157:H7 균 현탁액(10 8 CFU/ml) 100 µl씩을 접종하고 습도 43, 69, 100%, 온도 20℃, 30℃에서 각각 노출시켰다. 습도조절은 포화염용액이 들어있는 chamber를 이용하였다. 습도 43%는 K₂CO₃ (Duksan, Ansan, Korea)을, 69%는 KI (Duksan, Ansan, Korea)을, 100%는 멸균증류수를 사용하였다.
습도조절은 포화염용액이 들어있는 chamber를 이용하였다. 습도 43%는 K₂CO₃ (Duksan, Ansan, Korea)을, 69%는 KI (Duksan, Ansan, Korea)을, 100%는 멸균증류수를 사용하였다. 접종 된 각종 쿠폰은 각 조건별로 3, 6, 12, 18, 24시간, 1일, 2일, 3일, 4일, 5 일 동안 노출시켰다.
coli O157:H7의 생존에 미치는 영향을 평가하였다. 본 연구에서 사용된 유기물로는 Park¹³⁾ 등의 연구에서와 같이 1% bovine serum albumin (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA)을 사용하였다. 균주는 앞서 언급한 바와 같이 배양하고, PBS로 세척한 후 유기물 처리구는 1% bovine serum albumin이 함유된 PBS에, 유기물 무처리구는 PBS에 현탁하여 최종 10⁸ CFU/ml이 되도록 조정하였다.
이를 위해, 먼저 상추는 200 ppm sodium hyperchloride에 1분간 침지하고 증류수로 2번 세척한 후 4 × 4 cm 로 절단하였다. 상추는 물기를 종이타월(Yuhan Kimberly, Ltd., Seoul, Korea)로 제거한 것과 분무기로 10초간 분사 하여 표면에 물기가 많은 것 두 가지로 준비하였다. 또한 각종 coupon (4 × 4 cm)은 10⁸ CFU/ml, 10⁶ CFU/ml 농도의 균액 100 µl로 접종하고 실온에서 1시간 노출시켰다.

데이터처리

평균값은 Duncan's multiple test 를 통하여 다중비교를 하였으며, 대조군과 비교하여 P값이 0.05 미만일 경우에 통계학적으로 유의성이 있다고 판정하였다.
모든 실험은 3반복으로 수행하였으며, 모든 실험결과는 평균치와 표준편차를 사용하여 나타내었고, 각 군간 비교는 one-way ANOVA를 이용하여 분석하였다. 평균값은 Duncan's multiple test 를 통하여 다중비교를 하였으며, 대조군과 비교하여 P값이 0.

성능/효과

수확후 처리시설에서 작업대의 표면재질로 가장 널리 사용 되는 stainless steel과 PVC에서 E. coli O157:H7의 부착력을 조사한 결과는, Fig. 1에서와 같이 E. coli O157:H7 현탁액에 1시간 노출시킨 PVC가 stainless steel 보다 약 0.9 log CFU/coupon 높았으나, 6시간과 24시간째에는 두 재질간의 유의적 차이가 없었다.
또한, 처리 용액별로는 TSB > 10% 상추출물 > 1% 상추추출물 > PBS 순이었다. PBS에서 바이오필름을 형성시켰을 때, PVC와 stainless steel에서 각각 5.5, 3.1 log CFU/coupon이었으나, 10% 상추추출물에서는 각각 7.8, 6.6 log CFU/coupon으로 10% 상추추출물에서 약 2.3~3.5 log CFU/coupon 높았다. 세균의 부착과 바이오필름형성은 세균의 curli, pili, fibrillae, flagella 등 세균 표면구조와 memberane protein, capsular polysaccharides, lipopolysaccharides 등의 세포 외부 구성물질이 관여한다고 보고되고 있다¹⁴⁾.
따라서 이상의 결과로 미루어 볼 때, stainless steel에서 PVC 보다 부착력과 바이오필름 형성이 낮아 수확 후 처리시설에서 작업대의 재질로 stainless steel이 보다 적합할 것으로 보인다. 또한, 바이오필름은 외부환경으로부터 식중독세균을 보호하여 생존을 보다 오랫동안 지속시켜주기 때문에 농산물 안전성을 제고하기 위해서는 주기적인 세척, 소독을 통하여 작업대를 청결하게 유지하는 것이 필수적이다.
coli O157:H7의 생존력은 유의적인 차이가 있었다. 온도 20℃보다 30℃에서 사멸속도가 빨랐으며 습도가 낮을수록 사멸속도가 현저하게 빨랐다. 온도 30℃, 습도 43% 조건에서는 6시간 이내에 약 5.
0 log CFU/coupon이었다. 또한, 온도 30℃, 습도 100% 조건에서는 PVC에서 120시간동안 초기 균수가 유지되고 있었으나, stainless steel에서는 24시간 이후에 감소하기 시작하여 96시간 이후에는 약 2.0 log CFU/coupon이 감소하였다. Bae¹⁸⁾ 등도 E.
coli O157:H7의 생존이 오래 지속되는 이유는 바이오필름을 형성하기 때문이라고 Bae¹⁸⁾ 등은 보고하였다. 따라서 본 연구의 결과로 미루어 볼 때, 작업대에서 병원성미생물의 생존과 바이오필름형성에는 온도와 습도가 중요한 요소로 판단되며 작업대를 위생관리 측면에서 사용 후에는 반드시 건조한 상태로 유지해야 할 것으로 보인다.
이들 유기물이 존재할 때 유해미생물의 생존에 어떤 영향을 미치는지를 조사하였다. 유기물이 존재할 시와 존재하지 않을 때 E. coli O157:H7의 생존을 비교한 결과 Fig. 4에서 보는 바와 같이 유기물이 존재할 경우, PVC와 stainless steel 표면에서 사멸속도가 감소하는 것을 알 수 있었다. 습도 43%에서 48시간 노출시켰을 때, stainless steel 과 PVC에 유기물이 존재하지 않을 때는 각각 4.
4에서 보는 바와 같이 유기물이 존재할 경우, PVC와 stainless steel 표면에서 사멸속도가 감소하는 것을 알 수 있었다. 습도 43%에서 48시간 노출시켰을 때, stainless steel 과 PVC에 유기물이 존재하지 않을 때는 각각 4.4와 4.7 log CFU/coupon이 감소하였으나, 유기물이 존재할 때는 각각 1.9와 2.5 log CFU/coupon이 감소하였다. 또한 습도 69%에 노출시켰을 때, stainless steel과 PVC표면에서 유기물이 존재하지 않을 때는 각각 48시간과 72시간까지 생존 가능하였으나, 유기물이 존재할 때는 120시간이 경과하여도 생존력이 유지되었다.
5 log CFU/coupon으로 오염시켜놓고 상추 표면에 수분을 완전히 제거한 상추와 수분을 흠뻑 가한 상추를 접촉시켰다. 그 결과, Table 1에서 보는 바와 같이, 상추의 수분상태에 따른 오염정도는 유의적인 차이가 있었으며 수분이 있을 때에 stainless steel에서 PVC에서보다 상추 오염도가 더 높았다. 상추 표면의 수분을 완전히 제거했을 경우에는 작업대 오염농도의 약 1%, 상추 표면에 수분이 존재할 시에는 약 10% 정도로 검출되어 상추의 표면에 수분이 존재할 시에 10배 이상 오염도가 높아짐을 알 수 있었다.
그 결과, Table 1에서 보는 바와 같이, 상추의 수분상태에 따른 오염정도는 유의적인 차이가 있었으며 수분이 있을 때에 stainless steel에서 PVC에서보다 상추 오염도가 더 높았다. 상추 표면의 수분을 완전히 제거했을 경우에는 작업대 오염농도의 약 1%, 상추 표면에 수분이 존재할 시에는 약 10% 정도로 검출되어 상추의 표면에 수분이 존재할 시에 10배 이상 오염도가 높아짐을 알 수 있었다. Chai⁸⁾ 등의 연구에서는 Camphylobacter에 오염된 도마에서 농산물로 전이율은 22.
또한, E. coli O157:H7의 바이오필름 형성은 TSB > 10% 상추추출액 > 1% 상추추출액 > phosphate buffer 순이었으며, 재질별로는 PVC에서 바이오필름형성능이 높은 것으로 나타났다.
coli O157:H7의 바이오필름 형성은 TSB > 10% 상추추출액 > 1% 상추추출액 > phosphate buffer 순이었으며, 재질별로는 PVC에서 바이오필름형성능이 높은 것으로 나타났다. 온도 20℃, 30℃, 습도 43%, 69%, 100% 에서 각각 노출 시켰을 때, E. coli O157:H7은 온도 30℃, 습도 43%, 69% 조건에서 12시간 내에 약 5.0 log CFU/coupon이 감소한데 반해, 상대습도 100%에서는 농도의 큰 변화 없이 5일 이상 생존이 지속되었다. 또한, 유기물이 작업대 표면에 존재 시, E.
coli O157:H7의 감소 속도가 느렸다. E. coli O157:H7에 오염된 작업대에 상추를 접촉시키고 상추의 오염도를 조사한 결과, 상추 표면에 수분이 존재할 때 오염된 작업대 표면에서 E. coli O157:H7의 이동수준이 상추에 수분이 없을 때 보다 10배 이상 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 E.
또한 습도 69%에 노출시켰을 때, stainless steel과 PVC표면에서 유기물이 존재하지 않을 때는 각각 48시간과 72시간까지 생존 가능하였으나, 유기물이 존재할 때는 120시간이 경과하여도 생존력이 유지되었다.
바이오필름 형성능은 stainless steel 보다 PVC에서 높았으며, 온도별로는 stainless steel이 온도에 따른 차이가 없었던 반면에, PVC에서는 20℃보다 30℃에서 바이오필름 형성이 높았다. 또한, 처리 용액별로는 TSB > 10% 상추출물 > 1% 상추추출물 > PBS 순이었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	농산물로 인한 식중독사고의 원인균은?	농산물로 인한 식중독사고의 원인균으로는 Escherichia coli O157:H7 (E. coli O157:H7), Salmonella spp., Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus등이 있으며 그 중 E. coli O157:H7은 농산물로 인한 대형 식중독사고의 주요 원인으로 자리잡고 있다 4,6) . 그 예로 2006년에 E.
	E. coli O157:H7 균에 의해 발생한 국내 식중독 사고 사례는?	coli O157:H7은 농산물로 인한 대형 식중독사고의 주요 원인으로 자리잡고 있다 4,6) . 그 예로 2006년에 E. coli O157:H7에 오염된 시금치가 원인이 되어 발생한 식중독 사고를 들 수 있으며, 이사고로 205명 이상의 환자가 발생하였고 3명이 사망하였다 4) . 그 외에도 1996년 일본의 Sakai시에서 수경 재배한 무순에 의한 식중독사고를 들 수 있다 6) .
	세균 주위에 형성된 바이오필름이 농산물안전에 끼치는 영향은?	coli O157:H7을 비롯한 식중독세균으로 오염되면 식중독 세균이 작업대 표면에서 exopolysaccharide (EPS)를 생성하여 여러 가지 스트레스에 내성을 갖는 바이오필름을 형성한다 11) . 세균 주위에 형성된 바이 오필름은 세균을 보호하여 환경저항성을 높이고, 살균, 소독제 처리에도 생존할 수 있도록 하기 때문에 농산물안전에 중요한 영향을 미친다 11) . 세균의 부착, 바이오필름 형성에 미치는 인자는 영양원, 상대습도, 온도, 부착하는 표면의 재질 등이 있으며 이들 인자들에 따라 농산물과 접촉하는 표면에서 E.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

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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