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박테리오파지 증폭 기법을 활용한 시가 독소 생성 병원성 대장균의 신속 검출
Rapid detection of shiga-toxin producing E. coli by bacteriophage amplification assay 원문보기

한국식품과학회지 = Korean journal of food science and technology, v.52 no.1, 2020년, pp.103 - 108  

백다윤 (가천대학교 식품생물공학과) ,  박종현 (가천대학교 식품생물공학과) ,  조석철 (서원대학교 식품공학과) ,  이영덕 (서원대학교 식품공학과)

초록
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본 연구는 식품에서 문제가 되는 시가독소생성 대장균(STEC)을 박테리오파지 증폭 기법을 통해 검출하고자 시가독소 생성 대장균에 대한 박테리오파지를 분리하였고 분리된 4종의 파지와 기 분리된 2종의 박테리오파지를 혼합하여 사용하였다. 분리된 박테리오파지는 형태학적 특성 및 제한효소 절단 패턴 등을 통해서 동정하였다. 5종의 파지는 E. coli O157:H7 및 non-O157 시가독소 생성 대장균을 모두 저해하는 특징을 가지는 것으로 나타났다. 박테리오파지 증폭 기법에서 중요한 단계인 세균에 감염되지 않은 박테리오파지를 제거하기 위해 10% (v/v) ferrous ammonium sulfate (FAS)을 사용하였으며 약 7-9 log PFU/mL 수준의 박테리오파지를 10분 내로 제거하는 것을 확인하였다. 시가독소 생성 대장균인 E. coli NCCP 13937을 검출하기 위해서는 약 6 log PFU/mL 이상의 박테리오파지 혼합액의 농도 및 약 4-5 log CFU/mL 이상의 목표 균주가 필요한 것으로 나타났다. 이러한 조건을 바탕으로 실제 판매되고 있는 신선식품에서 시가독소생성 대장균을 검출한 결과, 5시간 이내에 증폭된 약 2-3 log PFU/mL의 plaque를 통해 검출이 가능한 것을 확인하였다. 따라서 본 연구를 통해 박테리오파지 혼합액을 이용한 증폭 기법을 통해 시가독소 생성 대장균의 오염 여부를 보다 효율적으로 확인할 수 있음을 보여주었고 이를 적용한 제품을 개발하여 검출 단계의 간편화가 가능할 것으로 판단된다.

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Shiga toxin-producing Escherichia coli (STEC) is an important pathogenic bacteria and can cause severe foodborne disease. For STEC detection, conventional culture methods have disadvantages in the fact that conventional culture takes a long time to detect and PCR can also detect dead bacteria. To ov...

주제어

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 이렇듯 살바이러스제로 FAS는 일반적으로 많이 사용되고 있고 최근에는 추가적으로 차 추출물, 석류추출물, cetyltrimethylammonium bromide(CTAB) 등도 활용이 되고 있는 것으로 보고되고 있다(de Siqueira등, 2006; Ly-chatain 등, 2013; Park 등, 2003; Stewart 등,1998). 따라서, 박테리오파지 증폭 기법에 살바이러스제로서 10% FAS를 사용하여 비감염 박테리오파지 제거에 사용하고자 하였다.
  • 국내에서도 박테리오파지를 이용하여 식중독 세균 검출에 대한 연구가 시도되고 있으나, 박테리오파지 증폭 기법을 활용한 연구 보고는 다소 미흡한 것으로 판단된다. 따라서, 본 연구에서는 시가독소 생성 대장균에 대한 신속 검출을 위해 박테리오파지 증폭 기법을 이용하여 검출하고자 하였다.
  • coli NCCP 13937가 존재할 경우 plaque가 나타나는 것으로 확인되었다(data not shown). 따라서, 시가독소 생성 대장균의 검출에 사용될 박테리오파지 혼합액은 약 6 log PFU/mL 보다 높은 농도인 약 7-8 log PFU/mL로 수행하고자 하였다. 그리고 약 7-8 log PFU/mL 수준의 박테리오파지 혼합액을 E.
  • 박테리오파지 증폭 기법에 사용될 박테리오파지는 형태학적 특성이 모두 Myoviridae에 속하는 것으로 확인되어 이것들에 대한 차이점을 확인하기 위해 박테리오파지 DNA에 대한 제한효소 처리에 따른 절단 패턴 확인과 시가독소 생성 대장균에 대한 숙주 저해 특성을 확인하고자 하였다. Fig.
  • 살바이러스제(Virucidal agent)로 알려진 Ferrous Ammonium Sulfate (FAS, Sigma Aldrich)를 사용하여 비감염 박테리오파지의 제거에 이용하고자 하였다. FAS 처리는 박테리오파지 용액을 20%로 제조한 FAS 와 1:1 비율로 처리하여 최종농도(v/v)가 10%가 되도록 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
세균성 식중독으로 알려진 것들은 무엇이 있는가? 최근 전세계적으로 식품 안전 관리에 대한 중요성에 따라 식중독 세균 제어 기술, 검출 기술 및 식품 안전 관리 기술 등이 발전하고 있으나, 여전히 식중독 사고는 지속적으로 발생하고 있다. 또한 대부분의 식중독 사고의 약 90% 이상이 세균성 식중독으로 병원성 대장균(pathogenic E. coli), 황색포도상구균(Staphylococcus aureus), 살모넬라(Salmonella), 리스테리아(Listeria) 등이 알려져 있으며 몇몇 주요 병원성 미생물에 의한 식중독 사고는 인간의 건강에 치명적인 질병을 야기할 뿐만 아니라 전 세계적으로 다수의 사망 사고 및 큰 경제적 손실을 일으키고 있다. 특히 병원성 대장균인 시가독소 생성 대장균(Shiga-toxin producing E.
시가독소 생성 대장균은 무엇을 유발하는가? 특히 병원성 대장균인 시가독소 생성 대장균(Shiga-toxin producing E.coli)는 설사증, 출혈성 대장염, 용혈성요독증후군(hemolytic uremic syndrome) 등을 유발하며 매우 중요한 식중독 세균으로 알려져 있다(Nataro와 Kaper, 1988; Lee와 Park, 2015).
박테리오파지 증폭법이 시가독소 대장균에 대한 검출에 적용하기 용이할 것으로 판단되는 이유는 무엇인가? 하지만 증폭되는 박테리오파지를 유전적으로 변형시켜야 효율적인 검출이 가능하다는 단점이 있다(Jassim과 Griffiths, 2007). 따라서 박테리오파지 증폭 기법은 다른 박테리오파지를 이용한 검출 기법에 비해 상대적으로 간단하며, 유전자 조작 기술 등 특별한 작업을 필요로 하지 않기 때문에 비숙련자도 실험이 가능하다. 또한 실험 비용이 적어 경제성이 높은 것으로 알려져 있다. 따라서, 해당 기술을 통한 시가독소 대장균에 대한 검출에 적용하기 용이할 것으로 판단된다.
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