초록 ▼

본 과제는 국내 유통 발효주류의 미생물학적 안전성 실태를 파악하고 효율적인 미생물 저감화 및 위생관리 방안을 도출하고자 다음과 같은 방법으로 접근하였다. 1) 국내외 발효주류 현황 및 미생물 관리 실태 분석, 2) 발효주류의 발효미생물 종류 및 생산공정 DB 구축, 3) 국내 유통 발효주류 (맥주, 청주, 포도주, 과실주, 약주, 탁주 대상, 총 432품목 636건)의 총체적 미생물 평가(정량분석: 총세균수, 대장균군, 젖산균, 초산균, 진균류, Bacillus cereus; 균총분석: 검출된 젖산균, 초산균, 진균류 동정; 정성분

본 과제는 국내 유통 발효주류의 미생물학적 안전성 실태를 파악하고 효율적인 미생물 저감화 및 위생관리 방안을 도출하고자 다음과 같은 방법으로 접근하였다. 1) 국내외 발효주류 현황 및 미생물 관리 실태 분석, 2) 발효주류의 발효미생물 종류 및 생산공정 DB 구축, 3) 국내 유통 발효주류 (맥주, 청주, 포도주, 과실주, 약주, 탁주 대상, 총 432품목 636건)의 총체적 미생물 평가(정량분석: 총세균수, 대장균군, 젖산균, 초산균, 진균류, Bacillus cereus; 균총분석: 검출된 젖산균, 초산균, 진균류 동정; 정성분석: Escherichia coli 및 8종 위해미생물 - B. cereus, Camphylobacter jejuni, Clostridium perfringens, E. coli O157:H7, Listeria monocytogenes, Salmonella spp., Staphylococcus aureus, Yersinia enterocolitica), 4) 국내 유통 발효주류에서 분리된 B. cereus(185균주)의 설사/구토 독소 유전자 분석, 5) 고위해 발효주류 선정 및 생산단계별 미생물학적 안전성 평가(탁주 7개소, 자가생산맥주 3개소 현장 방문을 통한 실험 수행, 총 96건), 6) 발효주류 원료 및 생산 단계의 위해미생물 저감효과 실험 및 새로운 저감기술 개발, 7) 안전한 발효주류 생산을 위한 주종별·업체규모별 올바른 위생관리 가이드(3건) 개발, 8) 저장 중 발효주류(18 제품) 내 위해미생물 (B. cereus, E. coli O157:H7, L. monocytogenes, Salmonella spp., S. aureus) 및 B. cereus 포자의 저장 중 특성 및 반응, 9) 양조미생물의 알콜 스트레스 반응, 10) 유통 발효주류의 미생물 기준·규격을 제시하였다.
국제기구 및 제외국 정부부처 26개, 주류 관련 협회 58개의 발효주류 관리 실태 분석 결과 중국, 베트남을 제외한 대부분의 국가에서 발효주류의 미생물 관리를 위한 법적 기준이나 규격을 별도로 설정하지 않아 국제적으로 미생물학적 안전성에 대한 관심이 미미한 것으로 나타났다. 유통맥주, 청주, 포도주, 과실주, 살균약주에서는 미량의 미생물이 검출된 반면 탁주(생탁주, 살균탁주), 맥주(생맥주, 자가생산맥주), 생약주에서는 풍부한 미생물 균총이 검출되었으며, 대부분 발효미생물 또는 자연·곡류 상재균(젖산균: Lactobacillus sp., 초산균: Acetobacter aceti, 진균류: S. cerevisiae, Aspergillus sp., Penicillium sp.)으로 동정되었다. E. coli는 생탁주 2건(2.4%)에서 검출되었으며, B. cereus를 제외한 위해미생물은 모든 시료에서 검출되지 않았다. B. cereus의 오염도는 일부 주종에서 높게 나타나 생탁주 55.3%(평균 0.7 log CFU/ml), 살균탁주 61.0%(평균 1.4 log CFU/ml), 생약주(50.0%)에서 검출되었다. 발효주류에서 분리된 B. cereus에서 hemolysin BL(HBL), nonhemolytic enterotoxin(NHE), cytotoxin CytK를 전사하는 다양한 설사형 독소 유전자가 검출된 반면 구토형 독소(cereulide)의 경우 4균주(2.2%)에서만 검출되었다. 유통제품의 미생물 오염실태 결과를 기반으로 탁주와 자가생산맥주를 고위해 주종으로 선정하여 업체 방문을 통한 생산공정별 미생물 추이를 분석하였다. 탁주의 경우 유통제품 분석 결과와 마찬가지로 총세균수의 대부분이 발효미생물로 나타났으며, 원료 및 살균 후 제품에서 B. cereus가 검출되어 원료에 존재하는 B. cereus가 포자를 형성하여 살균 후에도 잔존하는 것으로 판단된다. 자가생산맥주의 경우 자비공정에 의해 모든 미생물이 멸균되어 최종 제품의 미생물 오염은 자비 이후 단계에서 교차오염 된 것으로 생각된다. 탁주/ 자가생산맥주 제조 공정 중 원료(주정을 이용한 쌀 세척), 증자, 자비, 밑술첨가(입국첨가량에 따른 미생물 생육 관찰), 살균(탁주/맥주 내 미생물 내열성 측정을 통한 살균 효과 검증, 저온살균, HTST-high termperature short time, UHT-ultra high temperature 살균)단계에서 다양한 미생물 저감기술을 적용한 결과 증자, 자비, 살균에 의해 B. cereus, E. coli, S. aureus, L. casei, S. cerevisiae가 완전 사멸하였으며, B. cereus 포자의 경우 증자에 의해 쌀에서 3.9 log CFU/g, 자비에 의해 맥아즙에서 5.3 log CFU/ml, UHT에 의해 탁주 최종제품에서 3.1 log CFU/ml의 저감효과를 나타냈다. 탁주, 자가생산맥주의 공정별 위해분석을 기반으로 올바른 위생관리 가이드를 개발하였으며, 탁주의 경우 업체규모 및 특성을 고려하여 대규모/영·세규모로 차별화하였다. 발효주류 내 위해미생물 및 포자의 생존 실험결과 B. cereus 생균은 발효주류에서 급격한 사멸을 보였으나 B. cereus 포자는 장시간동안 초기 농도를 유지하였으며, 일부 주종(맥주, 탁주)에서는 B. cereus 생균이 저장 중 포자를 형성하는 것으로 나타났다. 탁주에서 분리한 유산균과 효모의 알콜내성 측정 결과 발효주류에서도 생존이 가능한 것으로 나타났다. 최종적으로 발효주류의 미생물 실태와 현황을 고려하여 미생물 기준·규격의 실효성을 고취하고자 1) 현행 식품공전 상 살균탁주, 살균약주의 진균류 음성 규격 삭제, 2) 살균탁주·살균약주 대장균군 음성, 생탁주·생약주 대장균 음성 규격 신설, 3) 생탁주·생약주에 B. cereus 정량규격 설정(10,000 CFU/ml 이하)과 같은 기준·규격을 제안하였다.
본 과제에서 산출된 결과는 국내 발효주류의 실질적이고 체계적인 미생물 기준·규격 설정 및 관리방안 마련을 위한 기초자료로 활용 가능하다. 국제적으로도 연구가 미흡한 분야의 데이터 베이스를 구축함으로써 향후 발효주류에서의 미생물 안전관리 방향 및 기준·규격 설정 시 국제적으로 선도적 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다. 현장종사자가 쉽게 이해하고 적용할 수 있는 위생관리 가이드를 개발함으로써 발효주류의 미생물학적 안전성을 확보에 크게 이바지할 것으로 판단된다. 또한 과제 수행을 통해 전세계적으로 전무한 새로운 연구분야(발효주류 환경에서의 미생물 생존, 발효주류에서 분리된 균주 연구, 발효주류의 위해미생물 저감화 기술 개발)를 개척할 수 있었으며, 향후 발효주류 관련 연구의 초석이 될 것으로 판단된다.

Abstract ▼

The objective of this project was to investigate the microbiological safety of fermented alcoholic beverages consumed in Korea and to search efficient ways to reduce microbiological hazards. The investigational approaches were 1) to survey current status and microbial standards of fermented alcoholi

The objective of this project was to investigate the microbiological safety of fermented alcoholic beverages consumed in Korea and to search efficient ways to reduce microbiological hazards. The investigational approaches were 1) to survey current status and microbial standards of fermented alcoholic beverages in foreign countries, 2) to investigate manufacturing processes of fermented alcoholic beverages and microorganisms used in production, 3) to analyze the microbial contamination in total 636 of fermented alcoholic beverages including beer, Chengju, fruit wine, Yakju, and Makgeolli (quantitative analysis: aerobic plate count, coliforms, lactic acid bacteria, acetic acid bacteria, fungi, and Bacillus cereus; analysis of bacterial flora for lactic acid bacteria, acetic acid bacteria, and fungi; qualitative analysis: B. cereus, Camphylobacter jejuni, Clostridium perfringens, Escherichia coli, E. coli O157:H7, Listeria monocytogenes, Salmonella spp., Staphylococcus aureus, Yersinia enterocolitica), 4) to screen the toxin gene of B. cereus (185 strains) isolated from fermented alcoholic beverages in Korea, 5) to select the potentially hazardous type of alcoholic beverages and to survey the changes of microbial contamination levels in Makgeolli and microbrew during production in manufacturing plants, 6) to apply various decontamination methods to raw and work-in-process materials of Makgeolli and microbrew, 7) to develop practical guidelines for production of microbiologically safe alcoholic beverages, 8) to analyze the characteristics and survival of foodborne pathogenic bacteria (B. cereus, E. coli O157:H7, L. monocytogenes, Salmonella spp., and S. aureus) and B. cereus spore in fermented alcoholic beverages (18 products) during storage at 5 and 22℃, 9) to analyze the stress response to alcohol of brewing microoragnisms, and 10) to suggest the microbial standards on fermented alcoholic beverages.
The 26 government branches and 58 societies associated with fermented alcoholic beverages were surveyed and only limited information was available regarding microbial hazards and standards. A few microorganisms were obtained from commercial beer, Chengju, fruit wine, and sterilized Yakju while sterilized and non-sterilized Makgeolli, draft beer, microbrew, and non-sterilized Yakju showed relatively higher microbial contamination levels rather than other products. The greater parts of microorganisms detected from those products were ubiquitous bacteria in environments or those used in saccharification and fermentation (Lactobacillus sp., Acetobacter aceti, S. cerevisiae, Aspergillus sp., Penicillium sp.). Any of foodborne pathogenic bacteria was not detected from all the tested samples except B. cereus. B. cereus was highly detected from non-sterilized Makgeolli (55.3%, average: 0.7 log CFU/ml), sterilized Makgeolli (61.0%, average: 1.4 log CFU/ml), and non-sterilized Yakju (50.0%). As a results of toxin gene screening of the isolated B. cereus, various diarrhoeal toxin genes including hblA, hblC, hblD, nheA, nheB, nheC, entFM, and cytK were highly detected while only 2.2% emetic toxin gene (ces) was detected. Makgeolli and microbrew were selected as potentially hazardous alcoholic beverages based on the results from microbial analysis of the marketed products. In the production of Makgeolli, B. cereus was isolated from raw materials and sterilized-final products, indicating that B. cereus could form spore and they may can survive during sterilization. In case of microbrew, all microorganisms were destructed by boiling, representing that recovered bacteria in final products may come from environments after boiling step. Various decontamination methods including washing rice with fermented ethanol, steaming rice, boiling wort, adding crude liquor, and sterilization (low temperature, high temperature short time, and ultra high temperature sterilization) were applied and vegetative cells of B. cereus, E. coli, S. aureus, L. casei, and S. cerevisiae were totally killed. The 3.9, 5.3, and 3.1 log reduction of B. cereus spore was achieved in rice, wort, and final products of Makgeolli by steaming, boiling, and ultra high temperature sterilization, respectively. To ensure microbial safety of products (Makgeolli and microbrew), guidelines for the practical application in the field were developed. Vegetative B. cereus counts rapidly reduced while their spore was not declined in all beverages. Lactic acid bacteria and yeast also could survive in alcoholic beverages. Overall, we proposed the microbial standards regarding current status and contamination levels of products as follows; 1) deletion of fungi standard for sterilized Yakju and Makgeolli, 2) establishment of coliforms and E. coli standard for sterilized and non-sterilized Makgeolli (coliforms and E. coli should be not detected), respectively, and 3) establishment of B. cereus standard for Makgeolli as under 10,000 CFU/ml.
The present project provides comprehensive database about microbiological safety of fermented alcoholic beverages in Korea and could be considerably useful as basic and scientific information to related food industry. Through the subsequent authorities' distributions, the developed guideline might be useful for food handlers in a practical way to control microbiological hazards. Additionally, our results will lead to the discovery of other researches about microbiological safety of fermented alcoholic beverages.

목차 Contents

• 표 지 ... 1
• 용역연구개발과제 최종보고서 ... 2
• 제 출 문 ... 3
• 목 차 ... 4
• Ⅰ. 총괄연구개발과제 요약문 ... 6
• 국문 요약문 ... 6
• Summary ... 9
• Ⅱ. 총괄연구개발과제 연구결과 ... 12
• 제1장 총괄연구개발과제의 목적 및 필요성 ... 12
• 제2장 총괄연구개발과제의 연구내용 및 방법 ... 22
• 제3장 총괄연구개발과제의 최종결과 및 고찰 ... 48
• 제4장 총괄연구개발과제의 연구성과 ... 250
• 제5장 총괄주요연구 변경사항 ... 252
• 제6장 총괄참고문헌 ... 252
• 제7장 총괄첨부서류 ... 261
• Ⅲ. 제(1)세부연구개발과제 연구결과 ... 263
• 제(1)세부 연구개발과제 요약문 ... 263
• 제2장 세부연구개발과제의 연구목적 ... 265
• 제3장 세부연구개발과제의 연구내용 및 방법 ... 267
• 제4장 세부연구개발과제의 연구결과 및 고찰 ... 286
• 제5장 세부참고문헌 ... 420
• Ⅲ. 제(2)세부연구개발과제 연구결과 ... 428
• 제(2)세부 연구개발과제 요약문 ... 428
• 제2장 세부연구개발과제의 연구목적 ... 430
• 제3장 세부연구개발과제의 연구내용 및 방법 ... 432
• 제4장 세부연구개발과제의 연구결과 및 고찰 ... 442
• 제5장 세부참고문헌 ... 499
• 끝페이지 ... 502