잡곡의 Fusarium 곰팡이독소의 오염 조사를 위해, 총 244개 잡곡시료(귀리, 수수, 율무, 기장)를 수확기 포장에서 2017년과 2018년에 수집하였다. 데옥시니발레놀(DON), 니발레놀(NIV), 제랄레논(ZEA)은 면역친화컬럼법과 UPLC를 이용하여 분석하였으며, 푸모니신(FUM)은 QuEChERS 방법과 LC-MS를 이용하여 분석하였다. 잡곡 시료 중 귀리의 NIV 오염수준은 120.0-3277.0 μg/kg로 다른 잡곡에 비해 가장 높았다. 율무에서는 DON이 최대 730.0 μg/kg 검출되었다. 기장의 NIV과 ZEA의 오염빈도는 각각 61.5% 와 57.9%로 높았으나 평균 오염량은 각각 75.6 μg/kg과 21.5 μg/kg로 안전한 수준이었다. 잡곡 시료 중 수수는 DON, ZEA, FUM의 오염빈도가 가장 높았으며, 2 종 이상의 Fusarium 독소 중복 오염률이 70.0%로 잡곡 평균 29.9%에 비해 높았다. 잡곡 재배포장에서 Fusarium 독소 오염을 안전하게 관리하기 위하여 독소 발생 모니터링과 함께 오염예방기술 개발 연구가 수행되어야 할 필요가 있다.

유해 미생물에 오염된 농업용수는 배추의 재배기간 동안 지속적인 식중독세균 오염의 주원인이 될 수 있다. 농업용수는 야생동물 및 가축의 분변에 의해 오염되고 있다. 따라서 본 연구는 야생동물의 출입이 농업용수의 미생물학적 안전성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 수행하였다. 이를 위하여 산악지대에 위치한 배추 재배농가에 사용되는 농업용수의 상류에서부터 하류까지 시기별 위생지표세균 오염도와 수원 상류의 야생동물의 출입 빈도를 조사하였다. 배추를 재배하는 기간 동안 멧돼지, 고라니 등 총 37회의 야생동물들이 농업용수 수원 근처에서 관찰되었다. 농업용수의 위생지표세균을 조사한 결과, 3종의 위생지표세균 모두 사람의 출입이 없는 상류에서부터 검출 되었으며 대장균군, 대장균, 장구균의 오염도는 각각 2.13~4.32 log MPN/100mL, 0.26~2.03 log MPN/100mL, 1.43~3.49 log MPN/100mL 수준이었다. 대장균군과 대장균의 오염수준은 배추 이식기 보다 수온이 낮은 수확기에 낮았으나 장구균은 시기별로 큰 차이가 없었다. 본 연구의 결과로 미루어 볼 때 농업용수의 오염은 야생동물의 출입과 관련이 있을 것으로 판단된다.

붉은곰팡이는 곰팡이독소를 생성하는 식물병원균으로 수확된 보리 알곡에 잔존하여 저장 중 적절한 환경이 조성 되면 곰팡이독소를 생성할 수 있다. 저장 중 겉보리의 저장온도와 곡물수분함량이 붉은곰팡이와 곰팡이독소 오염에 미치는 영향을 알아보기 위해 전라도에서 수집한 겉보리 시료 3점의 수분함량을 14%와 20%로 조절한 후 온도 조절이 되지 않는 상온창고와 12oC 이하로 온도를 조절한 저온창고에 각각 저장하였다. 창고의 온도와 습도를 실시간으로 측정하면서 1, 3, 6, 12개월 후 시료의 수분함량, 붉은곰팡이와 곰팡이독소의 오염 정도를 조사하였다. 창고의 온·습도 조사결과 상온창고는 월별 평균온도가 최 저 3oC에서 최고 29oC였으며, 평균습도는 58~70% 인 반면 저온창고는 평균온도가 3~13oC 였으며, 평균습도는 62~74% 였다. 시료의 수분함량은 상온창고에서 감소하였으나 저온창고에서는 초기수분함량 14% 시료는 수분함량이 증가하였고, 초기수분함량 20% 시료는 감소하였다. 붉은곰팡이 오염립은 상온창고에서 저장기간이 경과할수록 감소하였으나 저온창고에서는 시료의 수분함량이 높아감 소폭이 적었다. 곰팡이독소는 대부분의 시료에서 저장 12 개월 후에는 상온창고에서 니발레놀이 더 많이 검출되었 으나 1, 3, 6개월에는 뚜렷한 차이가 없었다. 따라서 겉보리의 건조가 덜 된 경우 저온창고에 보관하는 것이 붉은 곰팡이의 오염을 줄이는데 효과적이며, 겉보리를 1년이상 장기 저장할 경우 저온창고에 보관해야 니발레놀의 오염을 줄일 수 있다.

The objective of this study was to optimize analytical methods for ochratoxin A (OTA) and zearalenone (ZEA) in rice straw silage and winter forage crops using ultra-high performance liquid chromatography (UHPLC). Samples free of mycotoxins were spiked with 50 μg/kg, 250 μg/kg, or 500 μg/kg of OTA and 300 μg/kg, 1500 μg/kg, or 3000 μg/kg of ZEA. OTA and ZEA were extracted by acetonitrile and cleaned-up using an immunoaffinity column. They were then subjected to analysis with UHPLC equipped with a fluorescence detector. The correlation coefficients of calibration curves showed high linearity (R2 ≧ 0.9999 for OTA and R2≧0.9995 for ZEA). The limit of detection and quantification were 0.1 μg/kg and 0.3 μg/kg, respectively, for OTA and 5 μg/kg and 16.7 μg/kg, respectively, for ZEA. The recovery and relative standard deviation (RSD) of OTA were as follows: rice straw = 84.23~95.33%, 2.59~4.77%; Italian ryegrass = 79.02~95%, 0.86~5.83%; barley = 74.93~97%, 0.85~9.19%; rye = 77.99~ 96.67%, 0.33~6.26%. The recovery and RSD of ZEA were: rice straw = 109.6~114.22%, 0.67~7.15%; Italian ryegrass = 98.01~109.44%, 1.65~4.81%; barley = 98~113.53%, 0.25~5.85%; rye = 90.44~108.56%, 2.5~4.66%. They both satisfied the standards of European Commission criteria (EC 401-2006) for quantitative analysis. These results showed that the optimized methods could be used for mycotoxin analysis of forages.

보리, 밀 등에서 발생되는 붉은곰팡이병균(Fusarium)은 전세계적으로 분포하고 있으며 작물의 수확량을 감소시키고 품질을 저하시키는 원인이 된다. 특히, 곰팡이병균은 deoxynivalenol(DON), nivalenol(NIV), zearalenone(ZEA) 등과 같은 제2차 대사산물인 곰팡이 독소를 생성하여 사람과 가축에 치명적인 피해를 주기도 한다. 발암물질로 알려진 곰팡이독 소는 조리 및 가공 후에도 분해되지 않는 특성으로 인해 오염된 곡물을 미리 검출하여 폐기해야 그 피해를 막을 수 있다. 기존 곰팡이독소 검출을 위해서는 정확성이 높은 TLC, HPLC, ELISA 등을 사용하고 있지만 고가 장비 및 전문 인력이 요구되고 있으며 분석을 위해 장시간이 소요되는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 1175∼2170 nm의 근적 외선(NIR) 파장대역을 가진 분광센서를 이용하여 곰팡이독소(DON)에 오염된 겉보리 시료의 농도를 예측하고자 하였 다. 겉보리 시료에 적용된 곰팡이독소(DON)의 농도별로 0, 10, 100, 10000 ppm으로 각각 20립씩 총 80립을 조제하였 다. 용매는 아세트나이트릴에 침지하였으며 질소를 이용하여 건조시켜 곰팡이 독소를 조제하였으며 NIR 분광센서를 이용하여 총 3회 반복 측정하였다. 겉보리의 농도별 곰팡이독소를 예측하기 위해서 교정 및 검정 PLSR(Partial least square regression) 모델을 개발하였으며 각각의 반사 스펙트럼 전처리별 R2, SEC, SEP 등의 값을 산출하여 예측성능을 비교하였다.

맥류에서 발생되는 붉은곰팡이병균(Fusarium)의 제2차 대사산물인 deoxynivalenol (DON), nivalenol (NIV), zearalenone (ZEA) 등과 같은 곰팡이 독소는 수확후 처리과정에서 소멸되는 경우도 있지만 이미 생성된 독소들은 농산물에 잔류 하게 된다. 발암물질로 알려진 곰팡이독소는 열에 안정적인 특성으로 인해 조리 및 가공 후에도 분해되지 않기 때문 에 오염된 농산물이나 식품을 사전에 선별하여 폐기하는 것이 중요하다. 기존 곰팡이독소 검출을 위해 사용되는 방법 으로는 Thin layer chromatography (TLC)법과 HPLC법이 있으며 최근 aflatoxin 등을 비롯한 주요 곰팡이독소 분석용으 로 효소면역분석법(ELISA)이 도입되고 있다. 이러한 화학분석법의 경우에 정확성은 높지만 분석에 대한 전체적인 과 정을 수행하기 위해서는 고가의 장비와 전문 인력이 요구되고 있으며 최종 결과를 획득하기 위해서 장시간이 소요되 는 단점이 있으며 다량의 시료를 분석하기에는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 근적외선 분광 기술을 적용하여 곰팡이독소(DON)에 오염된 겉보리 시료와 정상시료를 신속하게 판별하기 위해 수행되었다. 겉보리 시료에 적용된 곰 팡이독소(DON)의 농도는 0, 1, 10, 100 ppm으로 하였으며 용매는 물을 이용하였고 1, 12, 24시간 동안 초음파, 진탕, 정치의 3가지 방법을 이용하여 독소를 침투시켰다. 각각의 처리조건별로 15립의 겉보리 시료를 조제하였으며 파장대 역이 1,175~2,170 nm 분광센서를 이용하여 3회 반복 측정하였다. 오염됨 시료와 정상시료를 판별하기 위해서 PLS-DA (Partial least square discrimination analysis) 모델을 개발하였으며 물에 정치하여 조제한 100 ppm 곰팡이독소 감염 겉보리 시료와 정상 시료에 있어서 정상에 대한 판별율은 100%였으나 감염 시료에 대한 판별율은 34.6%로서 저 조하였다.

붉은곰팡이병균(Fusarium)은 맥류의 출수기에 많은 비가 내려 습도가 높거나 기온이 10~25℃ 환경 조건에서 병원균 이 급속하게 증식되어 발생 빈도가 증가하게 되는 특징이 있다. 이러한 붉은곰팡이병균에 감염된 피해 이삭은 껍질이 갈색으로 변색되고 분생포자 형태의 붉은색 곰팡이로 뒤덮이게 된다. 붉은곰팡이병균에 감염된 곡물은 수량이 감소되 고 품질이 저하되어 경제적 손실을 일으키게 되어 이를 사전에 신속하게 판별할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 붉은곰팡이병균에 감염된 겉보리 시료와 정상 겉보리 시료를 가시광선 및 근적외선(visible and near-infrared; VNIR) 초분광 영상 시스템을 이용하여 비파괴적이고 신속하게 판별하기 위해 수행되었다. 붉은곰팡이병균에 감염된 겉보리 시료는 총 298립이고 대조군(control)로 사용한 정상 겉보리 시료는 총 127립을 사용하였다. VNIR 초분광 영상 시스템은 파장대역이 403~998 nm이고 시스템의 구성은 EMCCD 카메라, 영상분광기(imaging spectrograph), 할로겐 램 프, C 마운트 렌즈, 시료대 등으로 구성되었다. 모든 시료는 종구(groove)를 기준으로 앞면과 뒷면을 구분하여 측정하였 으며 획득한 초분광 영상은 배경을 제거하여 겉보리 시료에 대한 관심영역(ROI)을 추출하였다. 정상 및 감염 시료를 판별하기 위한 최적 파장대역의 선발은 분산분석(ANOVA)을 적용하였으며 선발된 최적 파장 대역은 문턱값을 이용하 여 이치화 영상으로 변환하여 오염 겉보리 검출에 대한 판별률을 계산하였다. VNIR 초분광 영상 시스템을 이용하여 붉은곰팡이병균에 감염된 다수의 겉보리 시료를 비파괴적이고 신속하게 검출할 수 있는 가능성을 확인할 수 있었다.

To establish good storage practices for hulled barley against mycotoxin contamination, we measured occurrence of fungi and mycotoxin in hulled barley grains under various storage conditions. Hulled barley grains collected from two places were stored in five different warehouses: 1) two without temperature control, 2) one with temperature controlled at 12°C, 3) a chamber set at 15°C/65% relative humidity, and 4) one seed storage set at 10°C. The samples were stored for six month with temperature and relative humidity monitored regularly. Every stored samples were retrieved after 0, 1, 3, and 6 month to investigate fungal and mycotoxin contamination. From the stored grains, Fusarium, Epicoccum, Alternaria, and Drechslera spp. were frequently detected. In the warehouses without temperature control, Fusarium and Alternaria spp. constantly decreased, whereas Drechslera spp. increased along with storage period. In the other warehouses with temperature controlled, Fusarium spp. decreased slowly and more than 2.5 log CFU/g of Fusarium spp. were detected after 6 month storage. The level of nivalenol was maintained during 0-3 month but increased after 6 month storage. There was no difference in the nivalenol levels between the warehouses. Therefore reducing storage period less than 6 months could be more effective to control nivalenol contamination in hulled barley grains.