식품 제조업체에서 식품 내에서 발생하는 곤충관련이물의 저감화를 위하여 과자류, 면류, 캔디류에서의 곤충관련이 물 클레임 발생 상황을 2010년부터 2018년까지 약 9년간 1481건의 곤충관련이물 클레임을 현물, 사진 등을 통하여 조사하였다. 과자류에서는 분류학적으로는 딱정벌레목, 생태학적으로는 저장해충류가 높은 빈도를 보였으며, 발생유 형으로는 치사성충의 빈도가 가장 높게 나타났다. 또한, 면류, 캔디류에서는 분류학적으로는 나비목, 생태학적으로는 저장해충류가 가장 높은 빈도를 차지하였으며, 발생유형으로는 치사성충의 빈도가 가장 높게 나타났다. 모든 식품유형 에서 공통적으로 곤충이물은 유통, 소비 단계에서 주로 유입되는 것으로 조사되었다.

식품 중 발견 이물은 광물성, 동물성, 식물성 이물로 대별된다. 식약처 이물 발생 신고 자료를 보면 곤충이물이 거의 모든 식품유형에서 가장 높은 빈도(40% 내외)를 차지한다. 식품 중 곤충 이물은 직접적인 인체 위해보다는 소비자에게 혐오감 유발, 식품업체 비위생적 취급 우려와 같이 간접적으로 식품 안전에 대한 소비자 불안감을 가중시키고 언론과 소비자단체를 통해 지속적인 이슈가 되어 식품 기업의 매출감소, 위생, 안전성 측면의 신뢰도를 감소시키고 민원처리, 이물조사 업무가중 등 행정력낭비를 유발하고 있다. 식품 중 발생하는 곤충이물은 다양한 원인으로 유발되어 확실하게 규명되는 제조 중발생(6.5%), 소비, 유통 단계 유입(39.4%) 이외에 대부분이 판정불가(53.4%)로 처리되고 있다. 따라서 앞으로 식품산업에서 는 생산단계와 유통, 보관 단계에 실용화될 수 있는 효과적인 곤충 이물 저감화기술을 개발/적용하여 이물발생 리스크를 관리하고 국민의 식품안전에 대한 체감도를 높이는 것이 필요하다.

방충포장 상용화 연구를 위하여 선정된 천연기피물질을 이용한 방충포장 소재를 개발하고 이들의 저장해충에 대한 방충효과를 시험하였다. ㈜농심의 라면포장 박스의 접착제로 사용되는 핫멜트에 0, 2%의 기피물질을 처리하고 화랑곡나방에 대한 방충효과를 시험한 결과, 2% 기피물질이 처리된 방충 핫멜트 처리구와 무처리구 간 화랑곡나방 개체수는 박스외부에서는 차이가 없었으나(df=30, t=0.56, P>0.05), 박스의 골판지 틈새(df=30, t=6.78, P<0.05)와 박스내 부(df=30, t=2.45, P<0.05)에서는 처리구에서 유의하게 적게 나타났으며, 무처리구와 처리구 박스내부 전체(박스내부+ 골판지 틈새)와 박스 전체에서 발견된 화랑곡나방 개체수도 처리구에서 유의하게 적은 것으로 조사되었다 (내부전체: df=30, t=13.58, P<0.05, 박스전체: df=30, t=13.60, P<0.05). 화랑곡나방 유충이 발견된 위치는 무처리구와 처리구 모두에서 박스외부가 가장 적었으며, 박스내부와 골판지 틈새의 순으로 조사되었으며 전체적으로 처리구에서 유의하 게 적게 발견되었다.

식품 중 발견 이물은 광물성, 동물성, 식물성 이물로 대별된다. 식약처 이물 발생 신고 자료를 보면 곤충(35%), 곰팡이(10%), 금속(8%), 플라스틱(5%) 순으로 곤충이물이 거의 모든 식품유형에서 가장 높은 빈도로 발생하며 제조 중 발생(6.5%) 보다는 소비, 유통 단계 유입(39.4%), 판정불가(53.4%)가 대부분인 것으로 보고되고 있다. 곤충 이물의 경우 일반적으로 인체 위해성과는 큰 관계는 없으나 소비자에게 혐오감을 불러일으키며(특히 생존곤충 발견 시) 비위생적 취급의 우려로 인해 식품 안전에 대한 소비자 불안감을 가중시키고 언론과 소비자단체를 통해 지속적인 이슈가 되어 식품 기업의 매출감소, 위생, 안전성 측면의 신뢰도를 감소시키고 이물관련 공무원의 이물조사 업무가중 등 행정력낭비를 유발하고 있다. 따라서 산업현장에서 실용화될 수 있는 효과적인 이물 저감화 기술의 개발로 이물발생을 낮추고 국민의 식품안전에 대한 체감도를 높이는 것이 필요하다.

이산화염소(ClO2) 훈증제는 살충효과를 나타낸다. 그러나 일부 곤충은 이산화염소에 대해 회피행동을 보여, 이 훈증제에 대한 방제효율을 크게 떨어뜨리고 있다. 본 연구는 이를 해결하기 위해 이산화염소 처리에 열처리를 추가하여 곤충의 이산화염소에 대한 회피행동을 줄여 살충효과를 극대화하는 전략을 세웠다. 이산화염소 훈증 처리는 거짓쌀도둑거저리(Tribolium castaneum)에 대해 살충효과를 주었으며, 시험 곤충이 노출된 조건에서 12 시간 처리할 때 유충에 대해서 383.67 ppm (153.63 - 955.78 ppm: 95% 신뢰구간), 성충에 대해서 397.75 ppm (354.46 - 446.13 ppm: 95% 신뢰구간)의 반수치사농도를 나타냈다. 그러나 먹이인 밀가루를 충분히 제공한 상태에서 이산화염소를 처리하면, 처리 약제에 반응하여 시험 곤충이 먹이 속으로 들어가는 회피행동을 보이면서 방제효과는 크게 낮아졌다. Y 튜브를 이용한 이 곤충의 먹이 선호성 행동을 분석한 결과 거짓쌀도둑거저리 성충은 이산화염소가 처리된 먹이를 회피하는 행동을 보였다. 그러나 촉각을 제거한 경우 이러한 회피행동은 둔화되었다. 거짓쌀도둑거저리에 6 시간 동안 46℃ 열처리를 하면 살충효과는 10% 이하로 낮지만, 처리된 성충들이 먹이 밖으로 나와 있는 것을 관찰하였다. 반면 400 ppm의 이산화염소를 단독으로 6 시간 처리한 결과 회피행동에 따라 전혀 살충효과를 보이지 않았다. 그러나 46℃ 열처리와 400 ppm의 이산화염소를 병행하여 6 시간 처리한 결과 살충효과는 95%로 크게 증가하였다. 따라서 열처리는 거짓쌀도둑거저리의 이산화염소에 대한 회피행동을 억제하여 살충효과를 증가시켰다.

An oxidative fumigant is potent to kill insect pests infesting stored grains. Its oxidative activity generates reactive oxygen species (ROS), which has been considered to be a main insecticidal factor. Furthermore, the oxidative fumigant has cytotoxic effect to insect cell lines, but the cytotoxicity is abrogated by antioxidant treatment. This study aimed to extend the usefulness of the oxidative fumigant in terms of medical purpose against cancer cells. Five cancer cell lines HCT 116 (human colorectal), Lovo (human colorectal), SW480 (human colorectal), MDA-MB-231 (human breast), and MCF-7 (human breast) were tested to determine their susceptibility to the oxidative fumigant with reference to two insect cell lines (Sf9 and Hi-Five). All cancer cell lines were highly susceptible to the oxidative fumigant, compared to the insect cell lines. Interestingly, basal ROS levels of the cancer cell lines were much higher than the insect cell lines. Furthermore, the oxidative fumigant significantly increased the ROS levels in the cancer cells. Treatment of vitamin E as an antioxidant mitigated the cytotoxicity of the oxidative fumigant. Thus, the high susceptibility of cancer cells to the oxidative fumigant may be induced by their high inducible ROS production. This study also investigated the antiviral activity of the oxidative fumigant against insect and plant viruses. The oxidative fumigant significantly inactivated a baculovirus (dsDNA virus) by inhibiting polyhedral production in Sf9 cells. It also inactivated tobacco mosaic virus (ssRNA virus) by suppressing phytopathogenicity. These results support a broad effect of the oxidative fumigant, which can be applied to agricultural and medical purposes.

A novel oxidant fumigation (NOF) is a commercial bleaching and disinfection agent. Recent study indicates its insecticidal activity. However, its exact mode of action to kill insects is not known. This study sets up a hypothesis that reactive oxygen species released from NOF is a main factor to kill insects. Plodia interpunctella is a lepidopteran insect pest infesting various stored grains. Both larvae and adults were susceptive to NOF. To test the hypothesis, we needed to identify antioxidant genes in P. interpunctella. Superoxide dismutase (SOD) and thioredoxin-peroxidase (Trx) were identified from P. interpunctella EST library using ortholog sequences of Bombyx mori. Both SOD and Trx were expressed in larvae of P. interpunctella expecially against oxidative stress induced by bacterial challenge. The bacterial challenge also induced some heat shock protein (HSP) genes. Similarly, different doses of NOF significantly induced both SOD and Trx genes. There results suggest that NOF at sublethal doses releases reactive oxygen species, which may be detoxified by the antioxidant activities of SOD and Trx of P. interpunctella.

A novel oxidant fumigation (NOF) has been considered as alternative fumigant to replace methyl bromide that is a serious ozone depleter. Its high oxidative activity has been used as a bleaching or sanitary agent. Though some reports an insecticidal activity of NOF, its insecticidal action is yet to be understood. This study was conducted with an observation of an insecticidal activity of NOF against Plodia interpunctella, which is a stored grain insect pest. Cytotoxicity test was performed by using MTT assay, NOF gave a significant cytotoxicity on both Sf9 cells and HiFive insect cell lines. Sf9 cells were higher susceptible (IC50 = 43.2+ 3.5 ppm) to chloride dioxide than HiFive cells (IC50 = 174.6 + 5.9 ppm). To understand its cytotoxic effect on P. interpunctella, the larval hemocytes were incubated in vitro with different doses of NOF for 40 min at room temperature. In a dose-dependent manner, NOF gave a significant toxicity to the hemocytes. When NOF was injected to larvae of P. interpunctella, it significantly reduced total hemocyte counts compared to control. These results indicate that NOF has cytotoxic effect against hemocytes of P. interpunctella. This hemolytic activity of NOF can be regarded as a lethal factor to the stored grain insect pest.