사람이 섭취하는 식품 내의 항생제, 알레르기 유발 물질, 병원균 및 기타 오염물질의 수준을 모니터링하기 위해서는, 빠르고 정확하며 저렴한 비용으로 테스트 해야 한다. 이러한 문제 중 일부를 해결하기 위해 지난 10-15년 동안 진보된 기술(label-free biosensor assays)이 개발되어 왔다. 이 면역감지키트들은 실시간 측정이 가능하고, 높은 수준의 자동화를 제공하며, 향상된 처리율과 민감도를 가지고 있다. 또한, 기존의 방법과 비교하여 가격이 저렴하고, 덜 복잡하며, 분석 시간을 단축시켜주는 사용자 친화 적 키트이다. 이 리뷰에서는 면역감지키트의 장단점, 그리고 미래의 식품안전검사에서의 사용성에 관한 것에 대해 논의해 볼 것이다.
건강기능식품의 경우 단성분보다는 복합제품 개발이 우선시되고, 12가지 기본제형이외에도 일반식품형태의 제품으로 범위가 확대되고 있다. 이러한 제품에서 기능성(지표)성분을 효율적으로 분석할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요한 실정이다. 복합제품 등에서 정성·정량 가능한 코엔자임Q10을 효과적으로 분석할 수 방법을 확립하기 위하여 본 연구를 수행하였다. 액체크로마토그라프-질량분석기(LC-MS/MS)를 이용하여 건강기능식품 중 코엔자임Q10의 정성·정량시험법을 확립하였다. 확립된 시험법에 대해 특이성, 검출한계, 정량한계, 정확도, 정밀도에 대한 검증을 통하여 유효성을 확인하였다. 또한 시중 유통검체 14 건을 확보하여 시험의 적용가능성도 검토하였다. 직선성에서는 R2>0.999 이상임을 확인하였고, 검출한계 및 정량 한계는 각각 26.0 및 78.9 μg/L이었다. 또한 평균 회수율은 98.6-107.0%로 나타났으며, 반복정밀도는 상대표준편 차 4.0%이하, 실험실간 재현성은 2.4%로 나타나 정확성, 재현성이 우수하였으며 이는 AOAC 가이드라인에서 제시한 기준에 모두 적합한 수준이었다. 시중 유통 제품에 대하여 실험한 결과 84.0-118.7%로 모두 적합하였다. 따라서 본 연구에서 개발된 분석법은 건강기능식품 중 코엔자임Q10의 정성·정량분석에 이용될 수 있으며, 우수한 품질의 건강기능식품유통에 기여할 것으로 판단된다.
본 연구에서는 시판 중인 신선편이 어린잎채소의 식중 독세균 오염도를 조사하고 신선편이 어린잎채소에 사용되는 원료를 재배방법별(토양재배, 상토재배)로 채취하여 재배방법이 어린잎채소의 안전성에 미치는 영향을 조사하였다. 이를 위하여 시판 중인 어린잎채소 상품 181점과 어린잎채소 상품 원료를 재배방법별로 구분하여 117점을 채취하여 위생지표세균(대장균군, E. coli)와 병원성미생물(E. coli O157:H7, Salmonella spp., S. aureus)를 조사하였다. 그 결과, 시판 중 어린잎채소의 대장균군은 봄철과 여름철에 각각 3.60±2.53 log CFU/g, 5.59±1.18 log CFU/g로 여름철이 유의하게 높게 나타났다(P<0.05). 또한 E. coli의 경우, 봄철에는 A마트에서 수집된 시료 1점에서 검출되었으나 여름철에는 수집된 시료의 42.2%(43/102)점에서 검출되었다. S. aureus의 경우는 봄철에 1점에서만 검출되었고, E. coli O157:H7과 Salmonella spp.는 모든 시료에서 검출되지 않았다. 어린잎채소 원료의 대장균군의 오염도는 토양 재배한 경우 봄철에 1.15±1.95 log CFU/g, 여름철 에는 4.09±2.52 log CFU/g 수준이었다. 한편 상토 재배한 경우는 계절에 관계없이 5.0 log CFU/g이상이었다. E. coli 는 토양 재배한 어린잎채소의 경우 봄철에는 적청경채 1점에서 검출 되었으나 여름철에는 44.4%의 시료에서 E. coli가 검출되어 계절적인 영향이 큰 것으로 나타났다. 한편 상토 재배한 어린잎채소의 경우 봄철과 여름철에 수집 된 시료의 33%, 19%에서 각각 검출되어 시기에 관계없이 지속적으로 검출되는 것으로 나타났다. S. aureus의 경우, 봄철 상토 재배한 어린잎채소 1점에서 검출되었으며 E. coli O157:H7과 Salmonella spp.는 검출되지 않았다. 따라서 어린잎채소 상품의 안전성은 원료의 안전성과 밀접한 관련이 있으며 원료의 안전성을 확보를 위해서는 농업 생산환경 위생관리 기술 개발과 보급이 필요하다.
본 연구는 부추의 안전한 재배를 위해 전국에 부추를 재배하는 지역 중 겨울재배지 A지역 3농가(I, II, III)와 여름재배지 B지역 3농가(I, II, III)를 선정하여 부추와 부추가 재배되고 있는 토양의 미생물 오염도를 조사하였다. 부추와 부추 재배 토양에서 위생지표세균(일반세균수, 대장균군, 대장균)과 병원성 미생물(B. cereus, E. coli O157:H7, Salmonella spp., L. monocytogenes)을 조사하였다. 그 결과, A지역 3농가의 부추에서 일반세균수는 5.87-8.76 log CFU/g으로 검출되었으며 r대장균군은 1.20-6.98 log CFU/ g으로 검출되었다. B지역 3농가에서는 일반세균수가 6.30- 7.90 log CFU/g으로 나타났으며 대장균군은 4.97-7.36 log CFU/g이었다. 또한 A지역 3농가의 부추 재배 토양에서 일반세균수는 5.94-7.48 log CFU/g으로 검출되었으며 대장 균군은 2.45-5.62 log CFU/g으로 검출되었다. B지역 3농가에서는 일반세균수가 6.30-7.80 log CFU/g으로 나타났으며 대장균군은 6.17-7.40 log CFU/g으로 검출되었다. A 지역과 B지역의 부추, 부추 재배 토양에서 대장균이 모두 검출되지 않았다. 두 지역의 부추와 부추 재배 토양의 병원성 미생물 분석 결과, B. cereus는 A지역의 부추 시료 30개 중 8개(26.6%) 시료에서 검출되었으며 부추 재배 토양 24개 시료 중 24개(100%) 시료에서 검출되었다. 또한 B지역 3농가는 모두 멀칭한 농가로 부추에서는 B. cereus 가 검출되지 않았으며 부추 재배 토양에서 9개 시료 중 6개(66.6%) 시료에서 검출되었다. 반면에 두 지역의 부추와 부추 재배 토양에서 E. coli O157:H7, Salmonella spp., L. monocytogenes은 검출되지 않았다. 농산물에서 B. cereus 와 같은 병원성 미생물의 오염은 재배단계에서 토양 등으로 인해 쉽게 오염될 수 있다. 이러한 오염을 줄이기 위 해 농작물 재배 시 작물과 토양의 접촉을 최소화하기 위 해 토양 멀칭재배와 온도 및 습도 등 재배환경을 관리하는 것이 미생물 오염도를 줄이는데 효과적일 것으로 판단 된다. 또한 농산물로 인한 식중독 사고를 예방하기 위해 서는 재배환경 모니터링 연구와 위생적인 관리방안에 대한 지속적인 연구가 필요할 것이라고 생각된다.
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.
세척수에 포함된 무기물질의 함량이 먹는 물의 수질기준을 초과하여, 참외 GAP 인증을 받지 못하는 사례가 최근 들어 종종 발생하고 있다. 이에 농업현장에서는 껍질을 제거하여 먹는 참외의 소비특성을 감안하여 세척수 수질기준의 일부를 완화해 줄 것을 요청하고 있다. 이에, 본 연구에서는 성주 지역에서 2017-2019년 GAP 인증 참외의 세척에 이용되는 지하수 142건의 수질자료를 근거로 무기물질 4종(불소, 비소, 철, 망간)의 인체 위해성을 평가 하였다. 연구 결과, 성주 지역 GAP 참외의 세척에 사용 되는 지하수를 음용수 수준으로 섭취하는 우리나라 국민의 4종 무기물질에 대한 HQ는 모두 평균 0.10 이하로 안전한 수준이었다. 특히, 심미적 영향물질인 철, 망간의 경우 성주 지역 지하수를 음용수 수준으로 섭취하는 경우 HQ 가 평균 0.00. 과다노출군의 경우 0.01나타났는데, 일반 참외를 섭취하는 국민의 HQ(평균 0.01, 과다노출군 0.03)보다 낮은 수준이었다. 따라서, 성주 지역 지하수를 GAP 농산물의 세척에 활용하더라도 철, 망간을 포함한 4종 무기 물질이 인체에 미치는 영향은 미미할 것으로 생각된다.
본 연구에서는 가축분퇴비에 존재할 수 있는 식중독균 의 검출을 위하여 기존의 배양을 이용한 방법을 대체할 수 있는 real-time PCR을 적용하고자 하였으며, 이에 따라 유전자 증폭에 영향을 미치는 DNA 추출 방법에 따른 식중독균 검출 효율을 비교하였다. 적용한 방법은 가열 처리, 유기용매 및 흡착제 처리, 효소 처리의 3가지로 구분 할 수 있으며, 각 방법에 따른 DNA의 검출 효율을 실험 결과로 나타내었다. 가열 처리 방법에서는 가열 시간의 증가에 따라 DNA 검출 효율이 높아지는 경향을 나타냈으며, 유기용매 및 흡착제는 효과를 나타내지 않았고, 효소 처리의 경우에는 그람 양성균 보다는 그람 음성균의 DNA가 추출 효율이 더 높은 것으로 나타났다. 결론적으로 퇴비에서 30분 이상의 가열 처리와 효소의 처리를 통한 DNA 추출 방법은 real-time PCR을 적용한 식중독균 검출에 적합한 것으로 판단된다.
경기도에서 유통되고 있는 건조수산물 95건에 대하여 유해중금속인 납, 카드뮴, 수은 및 미량영양소인 셀레늄 함량을 조사하였다. 금아말감법의 수은분석기, 유도결합플 라즈마 질량분석기를 사용하여 측정하였으며, 각 항목별 평균함량은 납 0.062±0.071(0.002-0.428) mg/kg[평균값±표 준편차(최소값-최대값) mg/kg], 카드뮴 0.083±0.100(0.004- 0.540) mg/kg, 수은 0.012±0.012(N.D-0.054) mg/kg, 셀레 늄 0.839±0.371(0.362-2.124) mg/kg으로 나타났으며, 유해 중금속인 납, 카드뮴, 수은 모두 기준규격 이하로 나타났다. 멸치 크기에 따른 중금속 및 셀레늄 함량은 수은이 대멸치에서 통계적으로 유의하게 높게 나타났으며(P<0.05), 셀레늄은 잔멸치와 대멸치의 크기에 따른 유의적인 함량 차이를 나타냈다(P<0.05). 새우 종류에 따른 중금속 및 셀레늄 함량을 비교한 결과 보리새우가 납, 카드뮴, 수은에서 유의적으로 높게 나타났다(P<0.05). 대멸치, 밴댕이의 부위별 중금속 및 셀레늄 함량은 내장부위가 가장 높았고, 새우는 머리부위가 중금속 및 셀레늄 함량이 높게 나타났다. 건조수산물을 통해 섭취하는 수은, 카드뮴의 주간 및 월간섭취량은 JECFA에서 설정한 PTW(M)I의 0.712%와 2.978%로 조사된 건조수산물 내 중금속 함량은 안전한 농도수준으로 판단된다.
수확, 세척 전후, 건조 전후와 건조 중의 고추 시료를 사용하여 건고추의 생산 단계 중 곰팡이발생을 조사하였다. 곰팡이 발생량은 무작위 고추 파편을 감자한천배지에 치상하여 배양한 후 자라는 균총수를 계수하였다. 고추 세척기를 이용한 1회 세척은 곰팡이 수 감소에 효과적이지 않았고 세척기 내부와 고추 운반용기에서 곰팡이 오염이 관찰되었다. 건조 고추의 곰팡이 수는 건조 방법에 관계 없이 건조 전에 비해 유의하게 증가하였으며 기계 건조 고추가 비가림하우스 건조 고추보다 유의하게 낮았다. 비가림하우스 건조 중 고추의 곰팡이 수가 증가하였고 독성 곰팡이 종도 검출되었다. 따라서 건고추 생산 단계 중 가장 중요한 곰팡이 관리점은 건조 단계이며 그 중 비가림 하우스 건조로 볼 수 있다.
Staphylococcus pseudintermedius는 개에서 기회감염을 유발하는 병원체이며, 공중보건학적으로도 주요한 인수공통 병원체이다. 개에서 분리된 S. pseudintermedius 균주들은 주로 항생제 내성 및 개에서 피부 감염을 유발하는 주요 원인균으로 연구되어 왔지만, 가축에서 분리된 S. pseudintermedius 균주들의 항생제 내성 및 장내 독소 생성에 대한 정보는 매우 제한적이다. 본 연구에서는 개, 돼지, 육우에서 분리된 S. pseudintermedius 균주들에서 18가지의 장내 독소 (staphylococcal enterotoxin; SE) 유전자와 toxic shock syndrome toxin 유전자(tst-1)의 분포양상을 조사 하였다. 또한, S. pseudintermedius 균주들의 항생제 내성 양상과 더불어 mecA 유전자 및 SCCmec type 또한 확인하였다. 육우에서 분리한 하나의 균주를 제외한 모든 개와 돼지 분리주들이 4개 이상의 항생제에 내성을 보였으며, 개에서 분리된 6개의 균주 중 4개의 S. pseudintermedius 균주 들이 메티실린 내성과 더불어 SCCmec V를 가진 것으로 확인 되었다. 총 11개의 SE 유전자들 (seb, sec, see, seg, sei, sej, sel, seo, sep, seq, seu) 및 tst-1가 개, 돼지 및 육 우로부터 분리된 S. pseudintermedius 균주들에서 확인 되었으며, 대부분의 분리주들 (83%)에서 2개 이상의 SE 유전자들이 확인 되었고, 그 중 sel (42%) 및 sep (42%)가 가장 빈번하게 검출 되었다. 본 연구를 통하여 반려견에서 뿐만 아니라 주요 가축에서 존재하는 S. pseudintermedius 균주들에서 높은 항생제 내성 양상을 확인 하였으며 , 항생제 내성과 더불어 여러 staphylococcal enterotoxin 및 tst-1유전자들을 전파 할 가능성을 확인 하였다 .
본 연구는 기존 기초 연구를 통해 효과가 확인된 ‘광에 너지유도 활성산소’를 이용하여 세척용수를 소독할 수 있는 신개념의 순환형 물 소독 시스템에 대해 실증하는 것 이다. 다양한 형태의 감광제 이용 광유도 ROS 발생장치 를 이용하여 여러 종류의 병원성 세균을 1시간안에 3 log CFU/mL 이상의 밀도를 감소시키는 조건을 탐구하였다. PS-bead이용 광유도 ROS 발생장치의 밀도 감소 효과에 미치는 주요 요인을 분석한 결과, 세균의 종류에 따라 ROS 에 대한 밀도 감소효과가 서로 상이 하였다. B. cereus와 P. carotovorum subsp. carotovorum에 대한 밀도 감소효과는 높았으나 대장균 등 식중독 세균들에 대한 밀도 감소 효과는 상대적으로 낮았다. 순환형 물 소독시스템에서 유속은 유속이 빨라질 수록, 초기 세균밀도가 낮을수록 밀도 감소효과가 증가하는 경향을 보였다. bead의 양이 증가함에 따라 밀도 감소 효과는 일부 대상세균에서 지수적으로 증가함을 알 수 있었다. 싱글 유닛 두 개를 연결한 더블원통유닛3280은 B. cereus 나 P. carotovorum subsp. carotovorum에 대한 실험에서 30 분 안에 약 3 log CFU/mL 이상의 균을 완전히 살균할 수 있었다.
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.
본 연구는 아이스플랜트의 기능성 소금 대체제로서의 가능성을 조사하고자 천연 및 정제소금과의 NaCl, Dpinitol, 총 페놀, 총 플라보노이드 및 DPPH 라디칼 소거능에 대한 기초자료를 비교 조사하였다. 아이스플랜트 동 결건조분말의 NaCl 함량을 분석한 결과 19%이었고 Dpinitol의 함량은 777 mg/100 g으로 천일염 및 정제염에 비해 NaCl 함량은 유의적으로 낮으나 D-pinitol을 함유하고 있어 건강기능성에는 도움이 될 것으로 사료된다. 또한, 아이스플랜트 동결건조분말의 총 페놀 및 플라보노이드 함량은 각각 115 mg/100 g 및 985 mg/100 g을 함유 하고 있어 DPPH라디칼 소거능의 항산화효과를 갖는 것으로 나타났다. 따라서 아이스플랜트 분말의 bioactive compound을 함유한 대체 소금 천연소재로서 가능성을 확인한 기초 연구를 제공하였다.