Ochratoxin A와 aflatoxin은 곰팡이 독소 생산 균주가 자연 발효되는 식품에 오염되거나 발표식품의 종균을 분별없이 선택했을 때 검출 될 수 있다. 본 연구에서는 다양한 배양 환경이 ochratoxin A와 aflatoxin의 생산에 주는 영향에 대해 연구하였다. Aspergillus usamii KFRI 999와 A. awamori KFRI 983의 배양 온도, 배양 배지, 배양 시간을 달리하여 ochratoxin A생산 정도를 분석하였다. 또한 초기 pH, 온도, 배양 시간, 배양 배지를 다르게 하였을 때 A. flavus KACC 41403와 A. oryzae KACC 46471가 생산하는 aflatoxin의 양을 평가하였다. Ochratoxin A와 aflatoxin의 양은 HPLC로 분석하였다. 연구 결과, 곰팡이 독소는 배양 온도에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. A. oryzae KACC 46471는 aflatoxin을 생산하지 않았다. 곰팡이 독소를 생산하는 균주는 모두 $30^{\circ}C$에서 가장 높은 독소 생산량을 보였다. A. awamori KFRI 983은 PDA 배지에서 가장 적은 ochratoxin A 생산량을 보였다. 본 연구 결과는 다양한 식품의 ochratoxin A와 aflatoxin 저감화에 유용하게 활용 될 수 있다.
Ochratoxin A와 aflatoxin은 곰팡이 독소 생산 균주가 자연 발효되는 식품에 오염되거나 발표식품의 종균을 분별없이 선택했을 때 검출 될 수 있다. 본 연구에서는 다양한 배양 환경이 ochratoxin A와 aflatoxin의 생산에 주는 영향에 대해 연구하였다. Aspergillus usamii KFRI 999와 A. awamori KFRI 983의 배양 온도, 배양 배지, 배양 시간을 달리하여 ochratoxin A생산 정도를 분석하였다. 또한 초기 pH, 온도, 배양 시간, 배양 배지를 다르게 하였을 때 A. flavus KACC 41403와 A. oryzae KACC 46471가 생산하는 aflatoxin의 양을 평가하였다. Ochratoxin A와 aflatoxin의 양은 HPLC로 분석하였다. 연구 결과, 곰팡이 독소는 배양 온도에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. A. oryzae KACC 46471는 aflatoxin을 생산하지 않았다. 곰팡이 독소를 생산하는 균주는 모두 $30^{\circ}C$에서 가장 높은 독소 생산량을 보였다. A. awamori KFRI 983은 PDA 배지에서 가장 적은 ochratoxin A 생산량을 보였다. 본 연구 결과는 다양한 식품의 ochratoxin A와 aflatoxin 저감화에 유용하게 활용 될 수 있다.
Ochratoxin A and aflatoxin may be detected from naturally fermented foods due to the contamination of the mycotoxin-producing molds or un-prudential use of the mycotoxin producing starter strains during the fermentation. This study was carried out to analyze the production of ochratoxin A and aflato...
Ochratoxin A and aflatoxin may be detected from naturally fermented foods due to the contamination of the mycotoxin-producing molds or un-prudential use of the mycotoxin producing starter strains during the fermentation. This study was carried out to analyze the production of ochratoxin A and aflatoxin under the various environmental conditions. For the experiment, the effects of different temperature, culture media, and fermentation time on the production of ochratoxin A by Aspergillus usamii KFRI 999 and A. awamori KFRI 983 were analyzed. Additionally, the production of aflatoxin was assessed under the various temperature, initial pH, fermentation time and culture media during fermentation by A. flavus KACC 41403 and A. oryzae KACC 46471. The levels of ochratoxin A and aflatoxin were analyzed by HPLC. The result showed that the production of mycotoxin was greatly affected by the fermentation temperature. A. oryzae KACC 46471 did not produce aflatoxin. All of the mycotoxin producing strains showed the highest level of mycotoxin at $30^{\circ}C$. A. awamori KFRI 983 showed the lowest level of ochratoxin A in PDA media among the experimental medium. The results of the present study may be useful for the reduction of ochratoxin A and aflatoxin in various foods.
Ochratoxin A and aflatoxin may be detected from naturally fermented foods due to the contamination of the mycotoxin-producing molds or un-prudential use of the mycotoxin producing starter strains during the fermentation. This study was carried out to analyze the production of ochratoxin A and aflatoxin under the various environmental conditions. For the experiment, the effects of different temperature, culture media, and fermentation time on the production of ochratoxin A by Aspergillus usamii KFRI 999 and A. awamori KFRI 983 were analyzed. Additionally, the production of aflatoxin was assessed under the various temperature, initial pH, fermentation time and culture media during fermentation by A. flavus KACC 41403 and A. oryzae KACC 46471. The levels of ochratoxin A and aflatoxin were analyzed by HPLC. The result showed that the production of mycotoxin was greatly affected by the fermentation temperature. A. oryzae KACC 46471 did not produce aflatoxin. All of the mycotoxin producing strains showed the highest level of mycotoxin at $30^{\circ}C$. A. awamori KFRI 983 showed the lowest level of ochratoxin A in PDA media among the experimental medium. The results of the present study may be useful for the reduction of ochratoxin A and aflatoxin in various foods.
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문제 정의
또한 식문화는 현재 시대에 다른 지역에 전파될 수 있으며 지역에 따라 온도의 차이가 발생하므로 한국에서 배양하는 온도 외에 다른 온도에서의 곰팡이 독소 생산에 대한 연구도 필요하다. 따라서 본 연구에서는 OTA와 AF이 생산되는 조건을 분석하여 식품에서 곰팡이 독소의 오염을 줄일 수 있는 조건을 탐색하였다.
그러나 pH, 온도, 배양기간 등의 여러 요소를 여러 배지에서 한 번에 비교한 연구는 부족하며 각 조건들 간의 상호작용에 대해서는 잘 알려져 있지 않다. 이번 연구에서는 OTA와 aflatoxin (AF)의 생산량을 여러 조건에서 비교하며 조건들의 영향에 대해 연구하였다.
제안 방법
00 × 105 spores/g을 접종하였다. 15℃, 30℃, 40 ℃에 호기적으로 10일, 20일, 30일간 배양하였다.
00 × 105 spores/g을 접종하였다. 15℃, 30℃, 40 ℃에 호기적으로 10일, 20일, 30일간 배양하였다.
곰팡이 독소 분석을 위해 Polaris C18 column (250 mm long, 4.6 mm inside diameter, 5 µm particle size; Agilent Technologies)과 Ultimate 3000 HPLC systems (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA)를 사용하였다.
A. 999와 A. 983를 온도, 배양 기간, 배지를 달리하여 배양하였다(Table 1, Table 2). PDA 배지에서 30℃에서 10일간 배양했을 때 310.
983)를 사용하였다15). AF 생산 균주로는 Aspergillus flavus KACC 41403 (A. 41403)이 사용되었으며 음성 대조군으로는 Aspergillus oryzae KACC 46471 (A. 46471)을 사용하였다16). 위의 균주들은 서울대학교 식품영양학과 식품미생물연구실에서 보관 중인 균주를 사용하였다.
사용된 균주들은 한국식품연구원(KFRI: Gyeonggi-do)와 농업미생물은행(KACC: Gyeonggi-do)에서 제공받았다. OTA 생산균주로는 Aspergillus usamii KFRI 999 (A. 999)와 A. awamori KFRI 983 (A. 983)를 사용하였다15). AF 생산 균주로는 Aspergillus flavus KACC 41403 (A.
Ochratoxin A 배양에는 potato dextrose agar (PDA) (DifcoTM, Detroit, MI, USA), czapek yeast extract agar (CYA), 메주를 사용하였다. CYA는 1 L의 증류수에 K2PO4 1 g, czapek concentrate 10 ml, yeast extract 5 g, sucrose 30 g, agar 15 g을 녹였다17).
Ochratoxin A는 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)와 면역 친화성 컬럼을 이용해 추출하였다18). 수거된 시료를 cell strainer (BD Biosciences, Bedford, MA, USA)로 균질화시켰다.
Ochratoxin A는 20 µl의 시료를 주입하여 이동상으로는 acetonitrile-water-acetic acid (99:99:2, v/v/v)이며 1 ml/min의 속도로 15분간 흘려주었다. Ochratoxin A의 검출에는 형광 검출기(fluorescence detector)를 사용하였다(333 nm excitation, 460 nm emission). 사용된 OTA 표준물질은 Sigma Chemical Co.
10 µg/kg 이하이어야 하며 그 외의 식품에서 t AF로 15 µg/kg이하, AFB1은 10 µg/kg이하이어야 한다4). SBM 배지에서 이 기준에 만족하지 못하는 시료는 10개였다. 그 중 30℃에서 배양한 시료가 8개로 가장 많았으며 나머지 2개는 15℃에서 배양되었다.
CYB는 CYA배지에서 agar를 제외하고 제조하였다. SBM는 콩 분말과 물을 혼합하여 사용하였다. 최종적으로 1 N NaOH (Samchun, Pyeongtaek city, Gyeonggi-do, Korea), 5 N NaOH, 1 N citric acid (Samchun)에 의해 pH 4.
Ochratoxin A의 검출에는 형광 검출기(fluorescence detector)를 사용하였다(333 nm excitation, 460 nm emission). 사용된 OTA 표준물질은 Sigma Chemical Co. (St. Louis, MO) 에서 구입하였다.
사용된 균주들은 한국식품연구원(KFRI: Gyeonggi-do)와 농업미생물은행(KACC: Gyeonggi-do)에서 제공받았다. OTA 생산균주로는 Aspergillus usamii KFRI 999 (A.
46471)을 사용하였다16). 위의 균주들은 서울대학교 식품영양학과 식품미생물연구실에서 보관 중인 균주를 사용하였다.
최종 시료는 0.45 µm pore size membrane filter로 여과하여 HPLC 분석에 사용하였다.
1 g을 녹였다17). 콩(soybean, glycine max)은 경기 농협에서 국내산을 구매하여 실온에서 보관하였다. 메주는 물에 불린 콩을 고압 멸균기에서 멸균하고 둥글게 성형하였다.
데이터처리
, Chicago, IL, USA) 를 사용하였다. 각 배지, 온도, 배양 기간, pH간의 관련성을 파악하기 위하여 Kuskal-Wallis test를 이용하였고 균주 간의 비교는 Mann-Whitney U test로 검정하였다. p값이 0.
05 미만인 경우를 유의수준으로 고려하였다. 군간에 유의적인 차이가 있을 때는 Mann-Whitney U test를 Bonferroni 보정하여 사후 검정하였다.
통계처리
통계분석은 Statistical Package for the Social Science (SPSS, Ver. 22.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 를 사용하였다. 각 배지, 온도, 배양 기간, pH간의 관련성을 파악하기 위하여 Kuskal-Wallis test를 이용하였고 균주 간의 비교는 Mann-Whitney U test로 검정하였다.
성능/효과
HPLC 분석 결과 온도 조건이 ochratoxin 생산량에 영향을 미치는 것으로 확인되었다(p < 0.05).
46471의 배양 결과는 Table 3과 Table 4에 나타내었다. HPLC를 이용한 분석 결과 A. 46471은 어떤조건에서도 aflatoxin을 생산하지 않는다는 것을 확인하였다(data not shown). 가장 높은 AF 생산량은 pH 8.
결론적으로, aflatoxin과 ochratoxin A의 생산은 생산 균주 및 환경 조건에 따라 생산량이 달리 나타나지만 특히 온도에 의한 영향을 크게 받은 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 곰팡이 독소의 저감화 기술 개발의 기초 자료로서 활용 될 수 있을 것이다.
983을 배양한 경우는 PDA에서 생산된 OTA의 양이 CYA와 메주에서의 OTA 생산량에 비해 유의적으로 낮게 나타났다. 따라서 연구 결과에 의하면 A. 999이 A.983 보다 온도에 더 민감한 영향을 받았으며 배지 조성에서는 A. 983이 영향을 받았다.
41403는 온도 조건을 다르게 하였을 때에는 유의한 차이가 있었으나 배양 기간이나 pH 조건, 배지의 차이에 의해서는 유의적인 차이를 보이지 않았다. 온도 조건을 보면 AFB1, AFB2 모두 30℃에서 가장 많이 검출되었다. 15℃와 40℃에서 생산한 AF 양에서는 유의적인 차이를 보여 AF 생산량은 15℃가 두 번째로 높았으며 그 다음은 40℃이었다.
후속연구
또한 본 연구에서는 aw에 대해서는 고려하지 않아 배양기간이 길어질수록 배양된 시료마다 aw의 차이가 생기게 되므로 aw를 고려한 후속 연구가 필요하다.
AF의 생산이 온도에 영향을 받는 이유에 대해 AF 생산 관련 유전자인 AFLR이 28℃에서는 활발하나 37℃에서는 작동하지 않아 aflatoxin이 생산되지 않는다고 보고하였다22). 보고에 따르면 AF의 생산이 10일 이전에 끝나게 되므로 더 짧은 배양기간에서의 추가 연구가 필요하다23).
결론적으로, aflatoxin과 ochratoxin A의 생산은 생산 균주 및 환경 조건에 따라 생산량이 달리 나타나지만 특히 온도에 의한 영향을 크게 받은 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 곰팡이 독소의 저감화 기술 개발의 기초 자료로서 활용 될 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
장기간 보관해도 곰팡이 독소가 생산되지 않는 온도는?
그러므로 메주를 생산하는 온도에서의 곰팡이 독소 생산량에 대한 연구가 중요하다. 13℃의 저온에서는 장기간 배양시 곰팡이 독소가 생산되며 41℃의 고온에서는 생산되지 않는다는 보고가 있다13). 따라서 저온에서의 곰팡이 독소 연구는 장기간 배양하여야 하며 비록 고온에서는 곰팡이 독소가 생산되지 않았으나 다양한 조건 하에서도 곰팡이 독소가 생산되지 않는지 확인하여야 한다.
곰팡이 독소 오염으로 인해 나타나는 문제는?
곰팡이 독소는 곰팡이에 의해 2차 대사산물로 생산되며 여러 종류 식품에서 발견된다 1,2). 식품에서의 곰팡이 독소 오염은 발암, 급성 간염, 기형아 출산 등의 문제를 야기하며 특히 국제암연구소(International Agency for Research on Cancer)에 의해 ochratoxin (OTA)는 group 2B의 발암물질로, aflatoxin B1 (AFB1)은 group 1으로 지정되어 있다3). 곰팡이 독소의 섭취에 의한 피해를 방지하기 위해 국가적 으로 식품에서의 곰팡이 독소 함량에 대한 제한을 설정해 두고 있다4).
메주를 생산하는 온도에서 곰팡이 독소 생산량을 점검해봐야 하는 이유는?
AFB1의 최적 생산 온도는 20-30℃이며8), OTA는 15-40℃에서 검출되는 것이 보고되었다9,10). 전통식 메주의 제조는 25-30℃의 온도에서 발효하며11) 장류에서 분리된 곰팡이중 AFT를 생산 할 수 있는 A. flavus가 동정되었다12). 그러므로 메주를 생산하는 온도에서의 곰팡이 독소 생산량에 대한 연구가 중요하다.
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