상업적으로 이용하고 있는 화학적 살균·소독제를 대체 할 수 있는 천연 살균·소독제를 개발하기 위하여 식중독 세균에 의해 플라스틱(polyethylene)과 스테인리스스틸 (stainless steel) 표면에 형성된 생물막(biofilm)에 대한 계 피, 정향 및 레몬 그래스 정유와 시판 살균·소독제의 제거 효과를 비교하였다. 또한 몇 가지 주방용품(수세미, 고무 장갑, 행주)과 농산물(양상추, 콩)에 형성된 biofilm에 대 한 계피, 정향 및 레몬 그래스 정유의 제거 효과를 시험 하였다. 향신료 정유와 시판 살균·소독제의 biofilm 제거 활성을 비교한 결과 시판 살균·소독제 중 염소계 및 암모 늄계 살균·소독제와 정향 정유 처리에 의해 시험한 모든 식중독 세균의 biofilm이 제거되는 효과를 나타내었다. 계 피 정유를 처리한 경우 E. coli에 의해 플라스틱과 스테인 리스스틸 표면에 형성된 biofilm이 모두 제거되었으며, S. aureus를 제외한 다른 식중독 세균에 의해 플라스틱 표면 에 형성된 biofilm을 완전히 제거하였다. 식중독 세균은 주 방용품 표면에서 5.67±0.03-8.22±0.03 log CFU/coupon의 biofilm을 형성하였다. 계피, 정향 및 레몬 그래스의 정유 를 처리한 후 모든 주방용품 표면에 형성된 biofilm이 유 의적으로 감소하였으며, 특히 정향 정유에 의한 biofilm 제 거 활성이 유의적으로(P<0.05) 높은 것으로 나타났다. 양 상추와 대두 표면에 형성된 식중독 세균의 biofilm 제거 효과를 측정한 결과, 모든 균주에서 계피, 정향 및 레몬 그래스 정유를 처리에 의해 biofilm이 감소하는 것으로 확 인되었고, 그 제거 효과는 정향>계피>레몬 그래스 순으로 나타났다. 본 연구를 통하여 계피와 정향 정유(0.5%)는 몇 가지 주방용품과 농산물 표면에 식중독 세균이 형성하는 biofilm을 제거할 수 있는 천연 살균·소독제로 이용될 수 있다고 생각된다.

식중독 세균에 의한 biofilm 형성을 억제하는 효과를 시 험하기 위하여 cinnamon, clove 및 lemongrass 정유의 휘 발성 성분을 분석하였다. 또한 정유의 주요 항균활성 성 분이 polyethylene과 stainless steel 표면에서 식중독 세균 에 의한 biofilm 형성을 억제하는 효과에 대하여 조사하였 다. Cinnamon 정유의 주요 휘발성 성분은 cinnamaldehyde (38.30%), linalool (9.61%), β–caryophyllene (8.90%) 및 1,3,4-eugenol (8.19%)로 동정되었다. Clove 정유의 주요 휘발성 성분은 1,3,4-eugenol (61.84%)로 분석되었다. Lemongrass의 주요 휘발성 성분은 citral의 이성질체인 geranial (19.11%)과 neral (19.23%)로 검출되었으며, citral 은 isomeric acyclic monoterpene aldehydes로서 geranial (trans-citral, 19.11%)과 neral (cis-citral, 19.23%)의 혼합물 로 분석되었다. Cinnamon, clove 및 lemongrass의 주요 성 분 중 cinnamaldehyde, linalool, eugenol 및 citral이 disc diffusion assay에 의해 시험한 6종의 식중독 세균에 대하 여 강한 항균활성을 나타냈다. Eugenol (0.1%)과 citral은 polyethylene 및 stainless steel coupon 표면에서 식중독 세 균에 의해 형성된 biofilm에 대하여 강한 억제 작용을 나 타났다. Cinnamaldehyde (0.1%)는 Listeria monocytogenes ATCC 19112와 Staphylococcus aureus KCCM 11812에 의 해 형성된 biofilm에 대해 장한 억제 작용을 나타냈다. 연 구 결과 cinnamaldehyde, eugenol 및 citral 처리에 의해 식 중독 세균에 의한 biofilm 형성을 억제가 가능할 것으로 판단된다.

항균활성이 뛰어난 식물 정유를 이용하여 식품가공 기구 및 용기에 다양하게 사용되는 polyethylene과 stainless steel 표면에 형성된 식중독 6종의 biofilm 형성에 대한 억제 효과를 연구하였다. 식물 정유 20종의 식중독 미생물에 대한 항균활성을 disk diffusion 방법으로 평가한 결과 cinnamon > clove > lemongrass > peppermint > pine needle 순으로 항균활성을 나타냈다. Cinnamon과 clove 정유의 최소억제농도(MIC)와 최소살균농도(MBC)는 각각 0.63-1.25 mg/mL과 1.25-2. mg/mL의 범위를 나타냈으며, lemongrass 정유의 MIC와 MBC는 각각 1.25-2.50 mg/mL 과 2.50-5.00 mg/mL로 약간 낮은 항균활성을 나타냈다. 정유 3종의 biofilm 형성 예방효과는 식중독 미생물과 polyethylene 및 stainless steel에 따라 다소 차이가 있었지만, 0.5% 농도의 cinnamon, clove와 lemongrass 정유를 식품접촉 표면에 미리 코팅하였을 때 biofilm 형성에 영향을 주는 것을 확인하였다. 정유의 농도가 증가할수록 모든 식중독 미생물에 대해서 biofilm 형성을 유의적으로 억제하였으며(P<0.05), 0.5% cinnamon과 clove 정유 처리에 의해 L. monocytogenes ATCC 19112와 S. aureus KCCM 11812의 biofilm이 형성되지 않았다. Polyethylene과 stainless steel coupon 표면에 형성된 식중독 미생물의 biofilm의 제거 효과를 측정한 결과, 식중독 미생물의 종류에 따라 차이가 있었지만 정유의 농도가 증가할수록 biofilm 제거 효과는 높아졌으며, 대체로 clove 정유의 biofilm 제거율이 높은 것으로 나타났다. 본 연구를 통하여 0.5%의 cinnamon과 clove 정유는 polyethylene과 stainless steel 표면에 식중독 미생물이 형성하는 biofilm을 예방, 성장 억제 및 제거할 수 있는 천연 소재로 적용이 가능한 것으로 나타났다.

식중독 미생물이 polyethylene과 stainless steel의 표면에서 biofilm을 형성하는 특성에 대하여 온도와 시간이 미치는 영향을 조사하였다. 식중독 미생물 6종(Bacillus cereus, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, and Salmonella Typhimurium) 32균주를 대상으로 예비실험을 하여 각 종별로 biofilm 형 성능이 강한 1균주씩을 선발하였다. 시험한 식중독 미생물 6종 모두 온도가 증가함에 따라 biofilm 형성능이 증가하였으며, 식중독 미생물의 종류와 polyethylene 및 stainless steel의 표면에 따른 차이는 일관된 경향을 나타내지 않았다. E. coli와 P. aeruginosa가 polyethylene 표면 에서 biofilm을 형성하는 능력은 stainless steel 표면에서 보다 유의적으로 높았다. 식중독 미생물은 표면에 균을 접종했을 때 바로 biofilm을 형성하였으며, E. coli, P. aeruginosa 및 S. Typhimurium은 접종 1시간 후에 모든 표면에서 biofilm을 형성하였다. Biofilm 형성 7일 후, S. aureus를 제외한 나머지 균주는 polyethylene과 stainless steel 표면에서 생존률에 차이가 없었다. 시험한 6종의 식중독 미생물의 경우 biofilm을 형성하는 능력은 균의 종류 및 polyethylene과 stainless steel 표면에 따라 다르게 나타났다.