본 연구는 집단급식소에서 제공되는 빈도수가 높은 비 가열 및 가열조리 엽경채류에 사용되는 차아염소산나트륨 수에 대하여 미생물적 안전성을 평가하고자 수행되었다. 비병원성 대장균과 장출혈성 대장균의 칵테일(E. coli O157:H7)을 엽경채류(초기 균수 7-8 log CFU/g)에 인위적 으로 오염시킨 후 차아염소산나트륨을 5분간 침지 후 흐 르는 물에 3번 씻어서 생균수를 측정하였다. 실험 결과 초 기 오염물질에 비해 살균효과가 1-2 log CFU/g 저감화하 여 대조군에 대해 유의적인 차이가 있었다(P<0.05). 잎채 소의 특성에 따라 약간의 차이가 있었는데 표면적이 클수 록, 덜 거칠고 잎이 부드러울수록 살균효과가 높았다. 200 mg/kg으로 처리하였을 때 100 mg/kg에 비해 0.1-0.3 log CFU/g만큼 효과가 더 감소하였으나 농도 증가에 따 른 유의적 차이는 없었다(P>0.05). 그러므로 학교급식위생 관리지침에서 제시한 기준 이상으로 차아염소산나트륨 농 도를 높이는 것은 불필요하다고 판단된다. 그러나 잎채소 는 일반적으로 미생물의 초기 오염도가 높기 때문에 차아 염소산나트륨 처리만으로는 안전한 수준의 저감을 달성하 기 어려워 생물학적 위험이 잔존한다. 따라서 여름철에 가 열하지 않은 잎채소의 대체 조리방법을 개발하는 것이 안 전성에 보다 효과적인 것으로 판단된다.

Water disinfection using UV-LED(Light emitting diode) has many advantages, such as smaller footprint and power consumption as well as relatively longer lifespan than those of conventional mercury-UV lamps. Moreover, UV-LED disinfection is considered an environmentally benign process due to its mercury-free nature. In this study, disinfection using an LED module emitting 275nm UV was carried out. 384 UV-LEDs were put into a cylinder tube with a capacity of 1.7 liters. The UV intensity of the UV-LED module was controlled from 1.7 to 8.4 mW/cm2. The disinfection efficiency for the model microorganism solutions(E. coli ) was monitored. As the UV intensity(I) and contact time(t) varied, inactivation of the microorganisms from 2 to 4-log-removals(i.e., 99 to 99.99% of disinfection efficiency) was achieved. Disinfection using UV-LED was followed to 1st order reaction and the reaction rate constant, k was determined. In addition, the relationship between UV intensity(I) and contact time(t) in order to obtain 99.99% of disinfection efficiency was modeled: I1.2∙𝑡= 460, which indicates that the product of UV intensity and contact time requiring 4-log-removals is always constant.

본 연구에서는 처리용기의 재질에 따른 광펄스의 살균 효과에 대해서 알아보았다. 처리용기의 재질에 따른 UV-C 의 광량은 대조구는 3.595W/m2이었으며, 두께 1 mm에서 석영은 3.358W/m2, 아크릴은 0.878W/m2, 그리고 유리는 0.060W/m2였으며, 빛의 투과율은 석영은 93.4%, 아크릴은 24.4%, 유리는 1.7%로 나타났다. 처리 용기 재질에 따른 살균 효과는 석영은 처리용기의 두께와 상관없이 대조구와 동일한 살균 효과를 보였으며, 아크릴은 1 mm 두께에서 60초 처리 후 1.1 log 사멸하였으며, 180초 처리 후에는 5.0 log의 사멸효과를 보였으며, 두께가 증가함에 따라 살균 효과가 현저히 감소하였다. 유리는 두께와 관계없이 살균 효과가 거의 없었다. 사멸패턴은 유리를 제외하고는 모두 bi-phasic의 형태를 보였으며, 사멸속도상수와 D 값은 대조 구는 k1값은 0.287 s−1이었으며, k2값은 0.072 s−1이었고, D1 은 8.02 s였으며, D2는 31.87 s였다. 1 mm의 두께에서 석영 은 k1은 0.284 s−1, k2는 0.069 s−1, 아크릴은 k1은 0.018 s−1, k2는 0.042 s−1이었고, 유리는 k는 0.004 s−1이었다. 두께 1 mm에서 D값은 석영은 D1=8.11 s, D2=33.87, 아크릴은 D1 =127.94 s, D2=54.83 s, 유리는 D=575.75 s로 나타났다.

본 연구는 광주광역시에 유통·판매되고 있는 소고기를 대상으로 식중독 발생 비율이 높은 병원성대장균의 검출 여부와 분리된 균주의 항생제 내성 및 유전적 특성을 조사 하였다. 전체 335건의 소고기 중 82건에서 병원성대장균이 검출(24.4%)되었고 102개의 다양한 균주를 분리하였다. 분리균주의 병원성 유전자를 토대로 분류한 결과, EHEC가 66 균주로 가장 많았고 EHEC와 EPEC 등 2가지 유전자가 동시에 검출된 균주도 11균주가 있었다. 분리된 균주의 항생제 내성 시험결과, 30균주는 1가지 이상의 항생제에 대하여 내성을 보였다. 그 중 tetracycline에 내성을 보이는 균주가 27균주로 가장 많았고 그 외에 ampicillin, trimethoprim/ sulfamethoxazole, chloramphenicol 등의 순으로 많았다. 분리 된 균주의 혈청형 검사 결과, 혈청형은 O26, O91, O103, O104, ,O111, O113, O121, O128 및 O145로 확인되었다. 따라서 소고기의 조리 가공 시 교차오염이 발생하지 않도록 조리기구 등에 대한 위생적 관리와 충분한 조리 등의 식중독 예방을 위한 주의가 필요할 것으로 생각된다.

Phenylethanol (PhE)에서 야기되는 피부 부작용 문제를 극복하기 위한 대안으로 phenylethanol galactoside (PhE-gal)에 대하여 연구하였다. 그 중에서도 대장균 효소 β-galalactosidase (β-gal)을 이용하여 PhE로부터 PhE-gal를 합성하는 반응의 최적 조건에 대하여 조사하였다. 그리고, 용매 분획연구를 수행하여 PhE-gal의 특성도 조사하였다. 반응조건 중에서 반응액의 β-gal 농도, PhE 농도, 반응액의 pH, 그리고 온도에 대하여 조사한 결과, 최적 β-gal의 농도는 0.45 U/ml, 최적 반응물 PhE의 농도는 1.0%, 최적 반응액의 pH는 8.0, 최적 반응온도는 40℃ 였다. 그리고, 최적 반응조건에서 48 시간까지의 반응을 관찰하였는데, 약 81.9 mM의 PhE로부터 약 47.4 mM의 PhE-gal이 합성되었고, PhE로부터 PhE-gal로의 전환수율은 약 57.9% 정도였다. 또한, PhE와 PhE-gal이 포함된 반응물을 용매 EA와 MC로 분획한 결과, 물 층으로 대부분의 PhE-gal이 분획 되었고, 용매 층으로는 PhE가 분획 되었다. 그러나, 물 층으로의 PhE-gal의 분획이 용매 MC를 사용할 때, 더 분명하고 명확하게 나타났으며, 용매 EA를 이용한 분획에서는 명확히 물 층으로 PhE-gal이 분획 되지 않았다. 앞으로, PhE-gal을 화장품에 사용할 수 있는 첨가물(방부제)로 개발하기 위한 후속연구를 계속 진행할 예정이다.

본 연구는 저온살균(60oC, 5-20분)과 대기압플라즈마(5- 20분)를 병용한 고춧가루 중의 E. coli 저감화 및 시너지 효과를 조사하였다. 저온살균 단일처리시 대장균의 불활 성화는 최대 2 log10 CFU/g(=99% 감소) 이상 나타내었으며, 대기압플라즈마 5, 10, 15, 및 20분간 단일처리 하였을 때 각각 0.4, 0.8, 0.9 및 1.4 log10 CFU/g 감소되었다. 저온 살균 및 대기압플라즈마 단독 처리만으로는 만족할 만한 미생물 저감화효과를 얻을 수 없었기에 저온살균 처리 후, 대기압플라즈마를 병용처리 하여 대장균의 불활성화는 1- 6 log10 CFU/g 이상 감소되었다. 그러나, 저온살균과 대기 압플라즈마 병용처리에 따른 관능적 품질 (색, 이취, 맛, 조 직감 및 전체적인 기호도)에 대한 유의적인 차이는 관찰 되지 않았다(P>0.05). 따라서 고춧가루의 미생물학적 안전성 확보를 위해 저온살균과 대기압플라즈마 단독처리보다 이 둘의 병용처리가 E. coli의 확실한 저감화 효과를 유도 하고 식품 고유의 품질특성을 유지하는데 효과적이었음을 본 연구를 통해 확인되었다.

일부 대장균 균주는 독성을 가지고 있으며 이들을 제어 하기 위해 박테리오파지와 같은 대체 항균물질에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 E. coli DH5α 균주를 모델로 이 균주의 생육을 억제하는 박테리오파지 ECP27과 병용처리했을 때 상승효과를 나타낼 수 있는 항균물질을 탐색하였다. 후보물질로는 CaCl2, 젖산, 구연산 이 사용되었다. CaCl2의 경우 6시간째 농도 의존적으로 생육억제 상승효과가 나타났으나 12시간째 E. coli DH5α의 생균수가 회복되는 추세를 보였다. 그러나 30mM 농도에 서 젖산과 구연산은 박테리오파지 ECP27과 병용처리 했을 때 E. coli DH5α의 생육저해에 대하여 6시간째 상승 효과를 보였으며 12시간째 생균수가 검출되지 않았다. 또한 젖산과 구연산을 단독으로 처리했을 때 12시간째 E. coli DH5α의 생균수가 확인되지 않아 독자적으로도 항균력이 우수하였다. 따라서 박테리오파지와 유기산을 병용 처리하는 것은 대장균의 생육을 효과적으로 억제하는 좋은 전략이 될 수 있을 것이다.

농식품과 생산환경에서 대장균 오염여부를 휴대 전화에서 실시간으로 결과를 확인할 수 있는 IoT 기반 스마트 대장균 검출 장치를 개발하였다. 개발된 대장균 검출기는 온도 조절부, UV 램프, 고해상도 카메라 및 검출 여부를 판단할 수 있는 소프트웨어로 구성된 장치이다. 검출기의 성능을 평가하기 위하여 온도, 대장균 검출 시간 및 검출 한계를 측정하였는데, 개발 된 장치의 설정 온도와 실제 온도의 차이는 약 1.0oC 이내 였다. 또한 검출시간은 1 CFU / 100 mL일 때 15 시간이었고, 대장균 오염농도가 증가할수록 검출시간이 감소하였다. 개발된 스마트 대장균 검출기를 기구, 장갑, 관개 수, 종자 및 채소를 포함한 다양한 시료에 적용했을 때, 대장균의 검출율은 식품공전 법으로 분석하였을 때보다 높았다. 따라서 개발된 대장균 검출기술은 농식품 및 생산환경에서 대장균을 효율적으로 검출할 수 있을 것으로 판단된다.

최근에 화장품, 식품, 그리고 의약용품의 첨가제로 사용되어지는 benzyl alcohol (BzOH)에 대한 독성 문제와 피부 알러지 문제가 보고되고 있다. 그래서, 본 연구에서는 이러한 첨가제의 문제점을 해결하기 위하여 galactose 한 분자를 BzOH 분자에 결합시킨 benzyl alcohol galactoside (BzO-gal)를 합성하여 이러한 문제를 해결하려는 시도를 수행하였다. 이미 선행연구에서 대장균의 β-galactosidase (β-gal)를 이용하여 BzOH로부터 BzO-gal이 transgalactosylation 반응으로 합성된다는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 먼저 대장균의 β-gal을 이용하여 BzOH로부터 BzO-gal의 합성을 반응액의 액체 크 로마토그래피/질량 분석을 이용하여 BzO-gal-sodium adduct ion (m/z=293.1004)과 BzO-gal의 protonated ion (m/z=271.1180)의 검출로 확인할 수 있었다. 그리고, BzOH로부터 BzO-gal로의 합성 반응을 실시 할 때, 최적의 β-gal 양, BzOH 양, 반응 온도, 반응 pH, lactose 농도 등 반응의 최적 조건을 확인하는 실험을 수행하였다. 그 결과 0.75 U/ml β-gal, 185 mM BzOH, 온도 40℃, pH 7.5, 350 g/l lactose의 조건이 가장 많은 양의 BzO-gal이 합성되는 최적의 조건을 확인하였다. 또한, BzO-gal의 최적 합성 조건에서 36시간 동안 β-gal에 의하여 185 mM BzOH로부터 약 131 mM BzO-gal이 합성되었고, 이 때, 전환 수율(conversion, %)은 약 72%로 확인되었다. 본 연구를 통하여 보다 안전한 식품, 화장품, 그리고 의약품용 첨가제의 개발을 기대하고 있으며, BzO-gal의 특성 분석 등 추가적인 연구를 계획하고 있다.

본 연구는 기구등에 오염된 E. coli와 S. aureus를 제어 하기 위해 이산화염소의 농도별 접촉시간에 따른 살균소 독력을 평가하여 살균예측모델을 개발하였다. E. coli의 경우 초기균수가 9.13 log CFU/mL이었고, 청정조건에서 5 ppm으로 1분, 3분, 5분 처리한 결과 각각 0.04, 0.07, 0.10 log CFU/mL의 감소값을 나타내었다. 20 ppm을 처리한 결 과 각각 0.74, 0.79, 0.84 log CFU/mL의 감소값을 나타내었다. 또한 CCD에 의한 최대농도 35 ppm으로 처리한 결과 각각 2.49, 2.70, 3.65 log CFU/mL의 감소값을 나타내었다. S. aureus의 경우 초기균수가 8.70 log CFU/mL이었고, 청정조건에서 5 ppm으로 1분, 3분, 5분 처리한 결과 각각 0.14, 0.28, 0.36 log CFU/mL의 감소값을 나타내었다. 20 ppm을 처리한 결과 각각 0.66, 0.79, 0.90 log CFU/mL의 감소값을 나타내었다. 또한 CCD에 의한 최대농도 35 ppm 으로 처리한 결과 각각 4.59, 5.25, 5.81 log CFU/mL의 감소값을 나타내었다. 따라서 이산화염소의 살균소독력 평 가결과는 E. coli와 S. aureus에 대하여 식품의약품안전처 살균소독력 기준에 모두 만족하는 것으로 나타났다. 살균 예측모델의 경우, R2값이 모두 0.98 이상으로 두 균주에 대해 모두 높은 적합성을 보였다. 본 연구에서 개발된 이산화염소의 살균예측모델을 식품산업 적용을 위한 기초자 료로 활용함으로써 E. coli와 S. aureus를 적절한 농도와 접촉시간으로 제어할 수 있을 것으로 사료된다.

병원성 대장균군은 전세계적으로 식중독을 발생하는 중요한 병원균으로 알려져 있다. 국내 유통중인 생닭과 조리된 닭가공품 356시료에서 대장균 80균주(22.5%)를 분리 하여 병원성 유전자 multiplex PCR를 이용하여 분석한 결 과 astA 유전자가 26균주(32.5%)에서 검출되었으며, escV 유전자는 17균주(21.3%) eaeA 유전자는 16균주(20.0%) 검 출되었다. 특히 식품에서 문제가 되는 장출혈성 대장균 유 전자 stx 1는 3균주(3.8%)와 stx 2, EHEC-hly는 각 1균주 (1.3%)에서 검출되었다. 병원성 유전자를 토대로 STEC, EPEC, EHEC, EIEC or EAEC의 병원성 대장균으로 분류 한 결과 45균주(56.3%)가 검출되었으며 typical EPEC, EIEC and ETEC의 병원성 대장균은 검출되지 않았다. STEC 병원성 대장균은 O152, O1, O116, O26, O25, O119, O153 혈청형이 분리되었다. 특히 생닭에서 병원성 대장균에 대한 검출률이 높으므로 생닭을 가공 조리 시 교차 오염이 발생하기 않도록 조리 도구, 조리 환경에 대한 철저 한 관리가 필요하다고 생각된다.

본 연구에서는 한외여과 막을 사용하여 대장균 단독, 대장균 및 Bacillus subtil is 균을 혼합액을 대상으로 제거 효과를 고찰하였으며, 아울러 kaolin, CaCO3 및 urea와 같은 탁도 유발 성분들과 대장균 단독, 대장균 및 Bacillus subtilis 균과의 혼합액에서의 상호작용을 검토하고자 pH 변화, 탁도 제거 효율, urea, kaolin, Ca CO3 제거 효율, 대장균 군 및 Bacillus subtilis 균의 제거 효과를 고찰하였다.

선행연구에서 화장품 소재로서 보습력과 방부력을 가지고 있는 1, 2-hexanediol (HD)의 transgalactosylation 반응을 통하여 galactose한 분자가 HD에 결합한 1, 2-hexanediol galactoside (HD-gal)의 합성을 확인하였다. 본 연구에서 재조합 β-galactosidase (β-gal)가 발현된 Escherichia coli (E. coli) 세포를 이용하여 약 94%의 수율로 HD-gal가 합성되는 것을 관찰하였고, HD-gal을 합 성한 후, 보다 효과적인 HD-gal의 정제 방법에 대하여서도 연구하였다. 먼저 고농도의 lactose (300 g/l) 존재 하에서 β-gal을 함유한 E. coli 세포를 이용하여, 48 시간 동안 75 mM의 HD로 부터 HD-gal이 합성되는 것을 TLC 분석으로 확인하였고, 반응액에서 E. coli β-gal의 존재를 Western blotting으로 확인할 수 있었다. HD-gal을 효과적으로 순수 정제하기 위하여, 용매를 사용하여 transgalactosylation 반응이 끝난 후 잔여 HD를 우선 제거하고, 이어서 silica gel chromatography를 수 행하는 방법을 실시하였다. 물에 녹지 않는 용매로는 methylene chloride와 ethyl acetate를 선택하여 비 교 실험하였는데, ethyl acetate를 사용하여 4회 물층을 분획하여, 잔여 HD를 효과적으로 제거할 수 있 었다. 그 후, 이어서 silica gel chromatography 수행하여, 순수한 HD-gal을 효과적으로 정제하였다. 반 응에 첨가된 75 mM의 HD를 기준으로 최종 정제된 HD-gal의 생산 수율은 mole 기준으로는 약 8.9±0.6% (n=3), weight 기준으로 약 21.1±1.4% (n=3) 정도였다. 앞으로 이러한 정제 방법을 이용하 여 얻은 HD-gal의 항균력 변화를 HD와 비교하여 평가할 예정이고, 피부세포에 대한 독성 변화를 역시 HD와 비교하여 분석할 예정이다.

화장품용 방부제로 사용하고 있는 1, 2-hexanediol (HD)에 높은 농도의 lactose (300 g/l)를 넣고, 재조합 대장균 β-galactosidase (β-gal)를 이용하여 galactose 한 분자를 결합시키는 transgalactosylation 반응을 시켜서, 1, 2-hexanediol galactoside (HD-gal)을 합성하였다. 그리고, 합성 된 HD-gal 분자를 확인하기 위하여, HD-gal에 대한 NMR (1H- and 13C-) 스펙트럼 분석과 mass 스 펙트럼 분석을 실시하였다. HD-gal의 1H NMR 스펙트럼에서 HD에 갈락토실화가 되었음을 보여주는 다양한 피크를 확인하였다. 1H NMR 스펙트럼의 다운필드인 δH 4.44 ppm과 δH 3.96~3.58 ppm에서 나타나는 다양한 피크들은 HD에 갈락토실화가 되었다는 것을 잘 암시하고 있으며, 또한 1H NMR 스 펙트럼의 업필드에서 나타나는 δH 1.60~1.35 ppm과 0.92 ppm의 피크는 HD의 CH2와 CH3 작용기로 부터 나타나는 피크로써 HD가 본 물질에 존재한다는 것을 나타내고 있다. 13C NMR 스펙트럼에서는 HD-gal의 알파-아노머와 베타-아노머의 구조에서 기인하는 총 21의 카본피크가 나타났고, 각 아노머 마다 12개의 카본이 존재하는데 이중 δC 68.6, 60.9 and 13.2 ppm에 보이는 3개의 카본은 겹쳐서 나 타나 총 24개의 피크 중 21개가 나타났다. 또한, 질량스펙트럼 분석에서는 protonated HD-gal인 281.1601 (m/z)의 peak를 확인할 수 있었다. 이를 종합하면, NMR (1H- and 13C-) 스펙트럼 분석 결 과와 질량분석 결과들은 우리가 기대했던 HD-gal의 구조와 매우 잘 일치하고 있다는 것을 알 수 있었 다. 앞으로 추가적으로, 세균에 대한 minimum inhibitory concentrations (MICs) 조사와 human skin cell에 대한 독성연구를 추가적으로 진행할 예정이며, 이러한 결과를 근거로 항균력을 유지하면서 피부세 포에 대한 독성이 감소된 화장품용 방부제의 연구/개발이 계속되기를 기대하고 있다.

식품에서 대장균군을 효율적으로 분리하기 위해 대장균군 선택배지 5종: Chromocult Chromocult coliform agar (Merck), Hicrome coliform agar (Sigma), CHROMagar ECC, Brilliance E.coli/coliform medium (OXOID), endo agar (Merck)을 선별하여 식품 분리 대장균군 83종 및 표준균주 21종에 대해서 민감도와 특이도를 분석한 결과 Chromocult coliform agar와 HICrome coliform agar에서 94%도 민감도가 가장 높았으며, Brilliance E.coli/coliform medium는 93%, CHROMagar ECC는 92%, ENDO agar는 74%의 민감도를 나타냈다. Chromocult coliform agar와 HICrome coliform agar는 대장균군의 회수율도 높았다. 그러므로 Chromocult coliform agar와 HICrome coliform agar는 대장균군을 분리하는데 가장 효율적인 배지로 생각된다.

낙동강 하구역과 부산연안해역에서 분변계 대장균의 계절적, 해역별 분포특성을 파악하기 위해, 2013년 2월부터 2015년 11월까지 계절 조사를 수행하였다. 아울러 부산연안해역의 오염 정도와 해역의 지리학적 특성을 바탕으로 25개 정점을 5개의 구역(I, II, III, IV, V)을 나누어 평가하였다. 조사기간 중 수온과 염분은 각각 7.50~27.64℃와 16.82~34.82 psu의 범위로 관찰되었고, 수온은 전형적인 온대지역의 특성을 보였다. 염분은 2014년 하계 구역 IV에서 구역 III까지 광역해역에 걸쳐 저염분화 현상이 나타나, 대장균의 증식을 가속화시켰다. 대장균 E. coli 는 2015년 추계 정 점 1(지역 I)에서 6,000 cfu l-1로 최고치를 기록되었고, 외측 구역 III에서 상대적으로 낮게 관찰되었 다. 수온은 대장균 E. coli 과 유의한 상관성이 관찰되지 않았지만(p >0.05), 상대적으로 고수온조건 에서 대장균 밀도가 높게 나타났다. 아울러 대장균 밀도는 염분농도와 음(r =-0.53 p <0.05)의 상 관관계를 보였고, 해역의 저염분화 현상은 대장균의 증식 및 유지에 중요한 촉진제 역할을 한 것으로 파악되었다. 결과적으로 부산연안해역에서 하계 집중강우로 인한 육상기원 담수 유입으로 분변계 대장균이 지역 IV과 지역 III에서 현저하게 영향을 미쳤고, 계절에 관계없이 수영만에서 높은 대장균 밀도가 관찰되어 오염화 현상이 두드러졌다.

Disinfection of microorganisms using UV light is widely used in the field of water supply and wastewater treatment plant, In spite of high germicidal effect and relatively clean by-product, UV disinfection has fundamental defeat that is accumulation of fouling materials at the interface of water and lamp sleeve. Non-contact type of UV photoreactor which can avoid this fouling generation was developed and the experimental performance evaluation of the system was carried out in this study. Log inactivation rate of E. coli was selected as a disinfection index. The concentration of E. coli of second clarifier effluent was 8.2×101 - 8.2×103 colony per mL and was well inactivated by the non-contact type of UV photoreactor. Under the UV intensity condition of 2.1 - 2.5mW/cm2, E. coli removal rate was observed in the range of 54 - 95% when the HRT was increased from 10 to 52 seconds. Experimental results showed that log inactivation of E. coli was proportional to UV dosage and 200mJ/cm2 of UV dose is expected for the 2.0 log inactivation of E. coli from the second clarifier effluent. Between the two parameters of UV intensity and contact time which are consist of UV dose, UV intensity was 4 times more effective than contact time.s