Rapid, simple, and sensitive detection of pathogen bacteria is a highly topical research area due to increasingly concerning of food safety and public health. Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) is a promising and attractive technique offering fast, sensitive, comparatively low-cost, and in-suit detection of pathogenic bacteria. However, this technique requires the preparation step for reducing the noise derived from heterogeneous matrixes of food sample. Immunomagnetic separation (IMS) is widely used technique enabling separation and concentration of the target analyte. It can be used not only laboratory scale but also field diagnosis easily. Here, we synthesized gold-shelled starch magnetic microparticles (GS@SMMPs) for effective separation and concentration of Escherichia coli O157:H7, which were subsequently subjected to SERS integrated with gold-coated 3D-well substrate for bacterial detection in aqueous solution. GS@SMMPs were labelled by Anti-E. coli O157 monoclonal antibody through gold binding protein and staphylococcal protein G (GBP-SPG) fusion protein. In IMS experiment, the immuno-GS@SMMPs showed high capture efficiency over 90% to E. coli O157:H7, which resulted in 10 times decrease in detection limit in PCR assay. Through SERS assay, E. coli O157:H7 concentrated by immuno-GS@SMMPs were successfully detected even at an extremely low concentration of 101 CFU/ml the subjected to SERS. Moreover, by using sandwich method using SERS reporter consisting of GBP-SPG, we found that E. coli O157:H7 were able to be detected by SERS quantitatively through measuring the SERS intensity of GBP-SPG. This novel strategy combining SERS and IMS could be meaningful for extending the application in SERS for in-suit sensitive detection of pathogenic bacteria.

We developed a Amylose magnetic beads (AMBs) based detection system for high efficient separation, concentration and detection of E. coli O157:H7 in real sample. AMBs were synthesized by amylosucrase from Deinococcus geothermalis (DgAS) with iron-oxide nanoparticle (NP). The design of amylose magnetic beads (AMBs) have studied by an enzymatic synthesis with optimized reaction condition such as substrate, sucrose, and iron-oxide NP. AMBs have specific feature. AMBs decorated with functional fusion protein, which consists in a maltose binding protein (MBP) and a streptococcal protein G (SPG). Amylose chains has maltose, thus MBP-SPG binds to the AMB. In addition, SPG specifically binds to the Fc part of antibody. That was used as a linker to immobilize antibody to the surface of AMBs. The resulting AMBs were efficiently separated and concentrated target bacteria, E. coli O157:H7. Concentrated sample is qualitatively analyzed by PCR. Our studies demonstrated that AMB-based PCR significantly reduced the limitation of detection as low as 10 1 CFU/mL, compared to that of conventional PCR. The principle of this system can be served as a high efficiency for detection method of any pathogenic bacteria. In addition, AMBs and MBP-SPG cross-linker protein developed in this study is expected to be applicable to the portable food based biological processing monitoring system.

본 연구는 신선편이 식품에서 오염 가능성이 있는 병원성 식중독 균 E. coli O157:H7에 대해 파프리카에서 성장 예측 모델을 적용하고, 본 연구에서 개발된 성장 예측 모델을 내부 검증하였다. 이를 비교하여 신선편이 식품을 안 전하게 관리하기 위한 적절한 모델을 제시하고자 하였다. 파프리카에 E. coli O157:H7접종하여 온도에 따라 12, 24, 30, 36℃에 보관하여 성장을 측정하였다. Gompertz 식을 이용하여 온도에 따른 성장곡선을 그리고 LT와 SGR을 산출하였다. 산출된 LT와 SGR은 각각 Davey model 와 squareroot model를 이용하여 2차 모델을 개발하였다. 개발된 2차 모델에 대하여 LT 와 SGR model의 R2값은 각각 0.999, 0.994로 1에 근접하는 높은 적합성을 보였다. 또한 내부 검정 결과 LT 와 SGR model 의 Bf 값은 각각 1.01, 0.89, LT model은 안전하게 SGR model 위험하게 예측되었다. 파프리카의 LT와 SGR의 상대적인 오차 값은 모두 허용 가능한 오차 범위에 포함 되었다. 따라서 개발된 모델을 이용하여 온도에 따른 E. coli O157:H7성장을 추정할 수 있으며, 이를 위해평가 자료로 활용할 수 있을 것으로 보인다.

본 연구는 시판되는 증자 녹차의 에탄올 추출물과 에탄올 추출물로부터 분획한 분획물로부터 최근 병원성 식중독균으로서 문제시되고 있는 E. coli O157:H7균에 대한 항균성을 검색하였다. 에탄올 추출물로부터 그 유효성분을 조사하기 위하여 핵산, 에틸아세테이트, 클로로포름 및 물로서 분획한 후 MIC를 검색한 결과 에틸아세테이트 분획물이 500μg/disk 농도로 가장 강한 활성을 나타내었으며, 헥산 분획물은 활성이 없었다. 가장 강한 항균력을 나타낸 에틸아세테이트 분획물의 농도별 항균력 및 pH에 대한 영향을 조사한 결과 균종에 따라 차이는 있지만 3균주 모두 250-2000μg/disk 농도에서 새육이 억제되었다. 또한 E. coli O157:H7균은 산성조건에서는 생육이 가능하지만 pH 10 이상의 강한 알칼리 조건에서는 생육이 크게 억제되었다. 35℃에서 E. coli O157:H7 933과 932균에 대한 에틸아세테이트 분획물의 농도별 생육저해 효과를 검색한 결과 두 균주 모두 250μg/ml , 500μg/ml의 농도에서는 12시간 이후부터 생육하기 시작하였으나 1000μg/ml의 농도에서는 생육이 크게 저해되었다.

식품으로부터 다양한 병원 미생물을 신속 검출하기 위하여 다양한 검출 원리를 이용한 키트들이 개발·시판되고 있다. 검사키트는 신속, 정확하고 간단하게 사용할 수 있으므로 검사기관이나 실험실 뿐 아니라 식품회사에서 QC 또는 QA를 수행하기 위하여 사용이 증가되고 있는 추세이다. 이에 본 연구에서 E. coli O157:H7의 단클론항체를 이용하여 면역크로마토그래피법에 의해 개발한 E. coli O157:H7 검출 키트(Donga Co, Korea, D-kit)에 대한 검출감도 및 특이성을 확인하고 식품 시료에 적용 가능성을 평가하였다. 면역크로마토그래피법에 의해 개발?시판되고 있는 Reveal E. coli O157:H7 (Neogen Co., USAm R-kit)와 VIP EHEC kit (Biocontrol INC., USA, V-kit)를 비교 키트로 사용하였다. E. coli O157:H7 표준균주를 사용하여 실시한 검출감도 확인시험 결과 R-kit 및 D-kit는 104/㎖의 농도에서 양성으로 확인되었고 10³/㎖에서도 약한 양성 반응을 보였으나, V-kit는 10?/㎖ 농도로 검출감도가 낮았다. 또한 배양액을 가열하여 kit에 적용하는 것이 가열하지 않은 경우보다 검출감도를 높일 수 있었다. E. coli O157:H7 분리 22주, verotoxin 생성 E. coli 7주 E. coli 분리주 40주 및 38종의 장내세균에 대한 특이성 시험 결과 세 가지 키트 모두에서 동일한 결과를 보였는데, 시험균주 107주 중 3주를 제외한 모든 균에서 음성의 결과를 보여 특이성을 확인하였다. 세 키트에 위양성 반응을 보인 것은 E. coli O157:H19, E. coli O157:H18 및 Salmonella galinarium으로 이들 혈청형과 O157:H7 사이에는 유사한 혈청학적 특성이 존재하는 것으로 추정되었다. 이상의 실험결과로 D-kit는 E. coli O157:H7을 검출하는데 감도 및 특이성 면에서 기존 키트인 R-kit 및 V-kit와 같이 유용한 것으로 확인되었다.

The in vitro effects of trisodium phosphate and cetylpyridinium chloride on E. coli O157:H7 and L. monocytogenes were investigated. The trisodium phosphate and cetylpyridinium chloride was bactericidal toward E. coli O157:H7 and L. monocytogenes. The killing effects of the 1 × 10^(-2) M trisodium phosphate on E. coli O157:H7 and L. monocytogenes were 30-40%, 40-50%, respectively. The killing effects of the 5 × 10^(-7) M cetylpyridinium chloride on E. coli 0157:H7 and L. monocytogenes were 90-95%, 95-99%, respectively. The killing effects of the trisodium phosphate was 105 times that of the cetylpyridinium chloride. Factors effecting the bactericidal action of trisodium phosphate and cetylpyridinium chloride were investigated and the action depended on temperature and pH.

최근 산업의 발달로 인한 식품의 안전성에 대한 국민의 우려가 증가되고 있으며 특히 식품을 미생물의 증식으로부터 안전하게 보존하기 위한 천연식품보존제의 개발이 요구되고 있다. 지구상에 풍부한 천연자원인 키토산과 합성화학보존제인 소르빈산을 사용하여 그람음성 병원성 식중독 원인균인 E. coli O157:H7과 대표적 그람양성 식중독 원인균인 Staph. aureus에 대해 실험한 결과는 다음과 같았다. 5. coli O157:H7에 대한 키토산의 최소발육억제농도는 pH 5.0에서 500 ppm, pH 5.5에서 250 ppm, pH 6.0에서 500 ppm, 그리고 pH 6.5에서 2000 ppm이었으며, Staph. aureus에 대한 키토산의 최소발육억제농도는 pH 5.0에서 31.3 ppm이었으며 , pH 5.5 이상에서는 62.5 ppm이었다. 소르빈산의 최소발육억제농도는 pH 5.0에서 500 ppm, pH 5.5에서 1500 ppm, 그리고 PH 6.0 이상에서는 2000ppm이상이었다. Staph. aureus에 대한 소르빈산의 최소발육억제농도는 pH 5.0에서 1500ppm이었으며, pH 5.5 이상에서는 2000 ppm 이상이었다. E. coli O157:H7에 대한 키토산과 소르빈산의 병 용처리효과는 pH에 크게 영향을 받아 pH 6.5에서는 키토산농도 500 ppm과 소르빈산 500 ppm농도에 발육이 억제되었으나 pH 5.0에서는 키토산농도 250 ppm과 소르빈산 31.3 ppm에 억제되었다. 한편, Staph. aureus에서는 pH에 대한 영향이 별로 없었으며, 키토산의 영향을 크게 받으나 소르빈산의 영향은 거의 없었다. pH 6.5, 37℃의 조건하에서 E. coli O137:H7은 키토산 500 ppm 및 소르빈산 500 ppm 처리와 키토산 250 ppm 및 소르빈산 250 ppm 병용처리군에서 모두 증식이 억제되었으나 키토산과 소르빈산 단독처리군에서는 배양시간이 증가함에 따라 균의 증식이 계속되었다. Staph. aureus는 소르빈산에 영향을 받지않았으며 병용효과보다는 키토산에 대한 영향이 컸다. pH 5.5, 37℃의 조건하에서 E. coli O157:H7은 키토산 500 ppm, 250 ppm 단독첨가시와 병용처리시 모두 3시간 이내에 균증식이 억제되었다. Staph. aureus의 경우는 키토산 50 ppm 단독처리군과 키토산 25 ppm과 소르빈산 2000 ppm 병용처리군에서 균증식이 사면되었다. E. coli O157:H7에 대한 키토산과 소르빈산병용처리시 MIC와의 상관관계는 pH 6.5에서 R=0.95(p<0.01), pH 6.0에서 R=0.99(p<0.01), pH 5.5에서 R=0.97(p<0.01), 그리고 pH 5.0에서 R=0.99(p.0.01)로 높은 상관관계를 나타내었다. Staph. aureus에 대해서는 소르빈산의 병용처리에 의한 효과는 거의 없었다. 이상의 결과로 종합하면 pH변화에 따른 키토산과 소르빈산 단독 및 병용처리로 인한 상승효과를 확인할 수 있었으며 이 결과 천연식품인 키토산을 병용함으로써 인체에 영향이 있는 합성화학보존제인 소르빈산의 양을 감소시킬 수 있었으며, 또한 식품의 보존성을 더 증가 또는 유지시킬수 있을 것으로 기대되었다.

The growth inhibition effect of orally administrated yogurt ACE and Metchnikoff upon E. coli O157:H7 and S. typhimurium inoculated into gastric lumen of rabbits was investigated. The rabbits challenged with each 1 ml of suspension containing 10^8 CFU/ml of the pathogens were divided into 4 groups by the interval of yogurt administration: A group; preadministrated 7 days before inoculation of the pathogens and fed daily; B group; administrated daily after inoculation of the pathogens, C group; administrated every 3 days after inoculation of the pathogens; Control group, not fed after inoculation of the pathogens. Each 3 ml of yogurt containing 10^9 CFU/ml was orally administrated into rabbits. All yogurt administrated groups (A, B, C) showed growth inhibition effect on E. coli O157:H7 in one day after inoculation of the pathogen by the level of 0.8-1.0 log CFU/g, compared with the result differences between the control group and the yogurt administrated groups. In the control group after 5 days of inoculation, the number of colonized pathogens was 10^5-10^6 CFU/g, whereas 10³-10⁴ CFU/g was detected in the yogurt administrated groups. After 10 days of inoculation, the viable pathogen number per gram (g) of the rabbit feces was 10³ CFU/g in the control group, whereas the number below 10¹ CFU/g was detected in the group A, and 10² CFU/g in the group B and C. The growth inhibition effect of yogurt administration on E. coli O157:H7 was highly increased in the order of A, B, and C group. The same effect on S. typhimurium was observed at the level of 2 log CFU/g in the Metchnikoff yogurt administrated groups, compared with the control group result in one day after inoculation of the pathogen. In 7 days after inoculation of the pathogen, the viable number was increasingly decreased, and finally after 15 days no viable cell of S. typhimurium was discharged into the fecal samples in the group A, and the mean level of 10¹ CFU/g was detected in the group B, but there was no growth inhibition effect in the group C. The growth inhibition effect on S. typhimurium was observed at the same level of viable cell number between the yogurt ACE administrated groups and the control group in 5 days after inoculation. But, after 10 days of inoculation the viable cell number was started to decrease, and the viable cell of S. typhimurium was not discharged from rabbit intestinal contents after 15 days of inoculation in the yogurt ACE administrated groups. In such a case that yogurt was administrated in order to prevent the pathogens, pre-administration on a daily basis one week before inoculation of the pathogens exerted considerable effect in growth inhibition. In comparison with two kinds of yogurt tested in this study, the growth inhibition effect on two kinds of pathogens was observed more highly in the Metchnikoff administrated group than the ACE administrated group.

Lactobacillus acidophilus NCFM, Lactobacillus casei YIT 9018, Bifidobacterium longum 8001, and Bifadobacterium longum 8025 at the level of 10^6 cfu/ml were cultured with 10⁴ cfu/ml of Escherichia colt O157:H7 KSC 109 or Salmonella typhimurium ATCC 14028, in order to verify the effects of lactic acid bacteria and bifidobacteria on the growth of the pathogens. In the mixed culture of lactic acid bacteria with E. colt O157:H7 KSC 109, growth inhibition and atypical microcolonies of E. colt O157:H7 KSC 109 were observed. The pathogens inoculated grew for 5 hours (pH 5.3), by the time L. acidophilus NCFM reached the exponential growth phase, and then the surviving pathogens were decreased to 10¹ cfu/ml after 35 hours. When L. casei YIT 9018 was grown with the pathogens, they grew for 10 hours (pH 4.6), by the time L. casei YIT 9018 reached the end of exponential growth phase, and then the surviving pathogens were decreased drastically. Up to the stationary growth phase of lactic acid bacteria, L. acidophilus NCFM exhibited stronger inhibition against the pathogens than L. casei YIT 9018 did, which might be attributed to its faster growth. Likewise bifidobacteria inhibited the growth of the pathogens. tested, bifidobaceria was weaker in the inhibitory activity than lactic acid bacteria. When Bifidobacterium longum 8001 was cultured with the pathogens, E. colt O157:H7 KSC 109 was gradually inhibited at the stationary growth phase of bifidobacteria, atypical microcolonies were formed on Levine EMB medium after 48 hours, and Salmonella grew up to 10^6 cfu/ml, then was drastically inhibited at the exponential growth phage of Bifxdobacterium longum 8001. But when Bifidobacteriuam longum 8025 was cultured with the pathogens, the pathogens grew to the same level of Bifidobacteriuam longum 8025 after 10 hours, then the surviving pathogens were decreased drastically.

세척 당근에 E. coli O157:H7과 L. monocytogenes를 인위적으로 접종한 후 UV-C 조사 처리에 따른 저장 중 미생물수 변화를 조사하였다. 당근에 접종된 E. coli O157:H7과 L. monocytogenes의 초기 균수가 6-7 log CFU/mL가 되게하였고, 사용된 UV-C 조사선량은 1, 3, 5, 이었으며 조사된 시료는 에서 8일 동안 저장하였다. UV-C 조사는 E. coli O157:H7과 L. monocy