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pp.209-218
식중독균은 식품의 생산, 가공 및 유통 과정에서 확산 될 수 있으며, 이는 대규모 식중독 사고로 이어질 수 있 다. ‘Farm to table’ 전 과정에서의 식품 안전을 확보하기 위해서는 신속하고 정확한 검출 기술이 필수적이다. 그러 나 기존 PCR 시스템은 실험실 환경에 제한되어 있어 현 장 적용이 어렵다. 이를 해결하기 위해 현장형 PCR 기기 가 개발되었으며, 마이크로유체칩(microfluidic chip)은 고속 처리, 비용 효율성 및 다중 검출 기능을 갖춘 기술로 주목 받고 있다. 특히, 반응 구획이 분리된 다중 반응 챔버를 활용하면 여러 병원체를 동시에 검출할 수 있다. 본 연구에 서는 현장형 실시간 PCR 장비와 마이크로유체칩을 통합한 Lab-on-a-chip 시스템을 개발하고, 이를 이용한 식중독균의 신속한 현장 검출법을 검증하였다. 본 시스템은 swab 분석 을 이용한 DNA 추출법과 현장형 실시간 PCR을 결합하여 E. coli O157:H7, Salmonella spp., L. monocytogenes, S. aureus의 DNA를 식품 및 환경 시료에서 효과적으로 추출 하고 분석할 수 있었다. GENECHECKER® UF-300 실시간 PCR 시스템을 활용한 검출 결과, 30분 이내에 105-101 CFU/ mL (cm2) 수준의 검출 한계를 나타내며, 신속하고 민감한 다중 병원체 검출이 가능함을 확인하였다. 본 연구 결과 는 마이크로유체칩을 활용한 현장형 실시간 PCR 시스템 이 식품 안전 모니터링 및 현장 진단에 효과적으로 활용 될 가능성을 보여준다. 현장형 다중 검출 시스템을 통해 식중독균을 보다 신속하게 검출할 수 있어, 식중독 예방 및 감시 체계에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.
Foodborne pathogens can spread during food production, processing, and distribution, leading to widespread outbreaks. Ensuring food safety from “farm to table” requires rapid and accurate detection. However, conventional PCR systems are limited to laboratory settings, restricting their use in field applications. To overcome this problem, portable PCR devices have been developed for flexible and on-site monitoring. Microfluidic chips further enhance detection by enabling high-throughput, cost-effective, and multiplex pathogen analysis using compartmentalized reaction chambers. In this study, we developed and validated a lab-on-a-chip system for the rapid and on-site detection of foodborne pathogens. The system integrates swab-based DNA extraction, a portable real-time PCR device, and microfluidic chips. Using this approach, we successfully extracted the DNA of four major foodborne pathogens, Escherichia coli O157:H7, Salmonella spp., Listeria monocytogenes, and Staphylococcus aureus, from food and environmental samples. The GENECHECKER® UF-300 Real-time PCR System enabled target gene detection within 30 min, with a detection limit of 105-101 CFU/mL (cm2) for each pathogen, demonstrating its ability to provide rapid, sensitive, and simultaneous pathogen identification. These results demonstrate the potential of portable real-time PCR systems integrated with microfluidic chips for rapid, sensitive, and on-site food safety monitoring, which is a significant advancement in outbreak prevention.
Methods and Materials
사용 균주 및 배양 조건
DNA 추출
미세유체칩 기반 현장형 다중 real-time PCR
환경 및 식품 시료 준비 및 표면 인위 접종
Swab 분석
Swab 분석과 DNA 추출법의 연계
환경 및 식품시료에서 민감도 평가
통계분석
Results and Discussion
미세유체칩 기반 multiplex real-time PCR 시스템의 구축
순수 배양액에서의 민감도 확인
Swab 분석과 연계된 DNA 추출법의 비교평가
환경 및 식품 표면에서의 적용성 평가
Conclusion
Acknowledgement
국문요약
Conflict of interests
ORCID
References
