Escherichia coli (E. coli) can easily contaminate the bovine mammary gland; hence, monitoring of bulk tank milk (BTM) samples helps detect mastitis. In this study, we investigated the characteristics of E. coli from BTM of a dairy company. A total of 58 BTM batches were collected from 29 dairy farms of a dairy company, and 40 E. coli were tested in this study. E. coli showed the highest resistance to cephalothin (52.4%), followed by colistin (28.6%), ampicillin (19.0%) and tetracycline (19.0%). However, E. coli showed low resistance from 0% to 9.5% against other 14 antimicrobials. In the distribution of antimicrobial resistant gene, β-lactamases genes blaOXA and tetracyclines-resistant gene tetB were detected in 15 (37.5%) and 2 (5.0) isolates, respectively, and blaTEM, aac (6')-Ib, aac (3)-II, tetA, sul1 and sul2 genes were only detected once in each (2.5%) isolate. The O127 (22.5%) serogroup was the most predominant, but all E. coli isolates were divided into 20 serogroups. The occurrence of antimicrobial-resistant bacterial infection can be problematic as it not only deteriorates the milk quality but also limits the therapeutic choices of antimicrobials in humans. Therefore, continuous monitoring is recommended to track antimicrobial-resistant E. coli in BTM and raw milk.

본 연구에서는 파일럿 규모 광펄스 처리 장비를 이용한 광펄스 처리의 해수에 오염된 Escherichia coli에 대한 저 해 효과를 확인하였다. 광펄스 처리를 이용한 해수 살균 시에는 처리 용량이 70 L 인 반응기를 이용하여 약 160 L 의 해수를 연속식으로 처리하였다. 처리 frequency와 반응기로 유입되는 해수의 유속은 각각 5 Hz와 15 L/m으로 고 정하였고, 처리 전압은 1,800, 2,000, 그리고 2,400 V로 설정하였다. 처리 전압이 1,800 V에서 2,000 V, 그리고 2,400 V로 증가할 때 해수에 접종된 E. coli 저해 정도는 3.2 ± 0.9에서 4.8 ± 0.3, 그리고 7.15 ± 0.5 log CFU/mL로 증가하 였다. 광펄스 처리에 따른 해수 살균 시 해수의 온도 변화(ⵠT)는 처리 전압 1,800, 2,000, 그리고 2,400 V에서 각각 0.0, 1.2, 그리고 1.6 ℃로 확인되었다. 본 연구를 통해 광펄스 처리가 해수 내 E. coli를 효과적으로 저해시킬 수 있 는 비가열 살균 기술임을 확인할 수 있었다.

Enterotoxigenic Escherichia coli는 신생 및 이유기 돼지 설사의 주요 원인체로서 전세계적으로 양돈산업에 큰 경제적 손실을 끼치고 있다. 그러나 현재 국내에는 이러한 E. coli가 보유하는 다양한 병원성유전자의 분포 및 특성에 대한 정보가 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는 2013년부터 2016년까지 국내 163개 양돈농장에서 이유기 설사증 개체로부터 면봉스왑 샘플을 채취하여 동일 농장의 개체일 경우 5개에서 10개 정도를 혼합한 후, MacConkey agar에 배양하여 최종 API 32E system을 통하여 동정하였다. 분리된 모든 균주에 대해서 3가지의 다른 multiplex PCR을 수행하여 총 13종의 병원성유전자의 분포를 확인하였다. 이를 통하여 총 172개의 최소 한가지 이상의 병원성 유전자를 가지는 E. coli 균주를 확인하였고, 그 결과 병원성 유전자의 분포는 (1) fimbrial adhesins (43.0%): F4 (16.9%), F5 (4.1%), F6 (1.7%), F18 (21.5%), and F41 (3.5%); (2) toxins (90.1%): LT (19.2%), STa (20.9%), STb (25.6%), Stx2e (15.1%), EAST1 (48.3%); and (3) nonfimbrial adhesin (19.6%): EAE (14.0%), AIDA-1 (11.6%) and PAA (8.7%)로 나타났다. 결론적으로 본 연구결과는 국내 양돈농장의 이유기 설사증에 관연하는 E. coli는 다양한 종류의 병원성 유전자를 가지고 있으며 그러한 병원성 유전자의 조합도 매우 다양하게 분포하고 있음을 나타낸다.

Colibacillosis, which is caused by Escherichia coli (E. coli), is one of the most common infectious diseases affecting poultry and causes the great economic losses to poultry production worldwide. The present study investigated the presence of E. coli in broiler chickens affected by colibacillosis and reared at various locations in Tiaret Province as well as evaluated the susceptibility of isolated E. coli strains to various antimicrobial agents. A total of 110 samples collected from 55 broiler chickens representing liver (n=55) and spleen (n=55) showing lesions suspected to be colibacillosis were analyzed by conventional methods, and 33 E. coli isolates were tested on a panel of seven antimicrobial agents using the disk diffusion method. The overall isolation rates of E. coli were 60% (33/55) and 50.9% (56/110) in whole chickens and organs, respectively. There was no variation in the isolation rate between organs: 50% (28/56) for liver and 50% (28/56) for spleen. All E. coli isolates tested showed 100% resistance to Nalidixic acid and Ofloxacine, followed by 93.93%, 90.90%, and 51.51% resistance to Tetracycline, Trimethoprim-sulfamethoxazole (Co-trimoxazole), and Chloramphenicol, respectively. However, low resistance to Gentamycin was observed (12.12%), whereas all E. coli isolates were susceptible to Colistin sulfate. Multidrug resistance was observed in 96.96% (32/33) of the isolates tested. We conclude that E. coli was largely present in broiler chickens affected by colibacillosis in Tiaret Province, and multidrug-resistant E. coli isolates showed high resistance to multiple antibiotics.

Avian pathogenic Escherichia coli (APEC) is an agent associated with colibacillosis and an important primary pathogen with responsible for significant economic losses in chickens. This study investigated the molecular characteristics including virulence and antimicrobial resistance of serotype O78 APEC isolates, the predominant serotype, in Korea. Among 16 O78 APEC isolates, 13 isolates carried the genes conferring resistance to ß-lactam (blaTEM), aminoglycoside [aac(3)-II], plasmid-mediated quinolone (qnrA), tetracycline (tetA and tetB), sulfonamide (sul1 and sul2), or chloramphenicol (catA1). Three isolates showed resistance to gentamicin and carried aminoglycoside-modifying enzyme gene, aac(3)-II, simultaneously. Ten O78 APEC isolates showed resistance to nalidixic acid, but only qnrA gene among plasmid-mediated quinolone resistance genes was detected in one isolate. The tetA and tetB genes were also detected in nine and two isolates, respectively. In distribution of phylogenetic groups, four O78 APEC isolates only belonged to group D. But all isolates carried three to five essential virulence genes regardless of phylogenetic groups. Virulence factors and antimicrobial resistance of the most predominant serotype, O78, in chickens tested in this study can be significant role in persistence of APEC in Korea.

본 연구는 저온살균(60oC, 5-20분)과 대기압플라즈마(5- 20분)를 병용한 고춧가루 중의 E. coli 저감화 및 시너지 효과를 조사하였다. 저온살균 단일처리시 대장균의 불활 성화는 최대 2 log10 CFU/g(=99% 감소) 이상 나타내었으며, 대기압플라즈마 5, 10, 15, 및 20분간 단일처리 하였을 때 각각 0.4, 0.8, 0.9 및 1.4 log10 CFU/g 감소되었다. 저온 살균 및 대기압플라즈마 단독 처리만으로는 만족할 만한 미생물 저감화효과를 얻을 수 없었기에 저온살균 처리 후, 대기압플라즈마를 병용처리 하여 대장균의 불활성화는 1- 6 log10 CFU/g 이상 감소되었다. 그러나, 저온살균과 대기 압플라즈마 병용처리에 따른 관능적 품질 (색, 이취, 맛, 조 직감 및 전체적인 기호도)에 대한 유의적인 차이는 관찰 되지 않았다(P>0.05). 따라서 고춧가루의 미생물학적 안전성 확보를 위해 저온살균과 대기압플라즈마 단독처리보다 이 둘의 병용처리가 E. coli의 확실한 저감화 효과를 유도 하고 식품 고유의 품질특성을 유지하는데 효과적이었음을 본 연구를 통해 확인되었다.

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.

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.

The widespread emergence of antimicrobial-resistant E. coli is now being seen in humans and animals, and there is an increasing prevalence of multidrug-resistant (MDR) E. coli on a global. In this study, 31 MDR E. coli isolates recovered from pork meat at retail markets were analyzed to determine the phenotypic and genetic characteristics. The resistance to ampicillin (30 isolates, 96.8%) and tetracycline (28 isolates, 90.3%) were the most frequent among the MDR E. coli isolates. Thirty (96.8%) of MDE E. coli isolates harbored the ß-lactamase–encoding gene blaTEM. Twenty-six (83.9%) isolates harbored a class 1 integron, and 30 (96.8%) isolates carried from 2 to 6 resistance genes. Frep (45.2%) and FIB (22.6%) replicons were most common on the replicon typing. This study suggests that monitoring of the antimicrobial resistance of the pathogens found in pork meat should be continued in the future due to concerns about food safety issues.

최근에 화장품, 식품, 그리고 의약용품의 첨가제로 사용되어지는 benzyl alcohol (BzOH)에 대한 독성 문제와 피부 알러지 문제가 보고되고 있다. 그래서, 본 연구에서는 이러한 첨가제의 문제점을 해결하기 위하여 galactose 한 분자를 BzOH 분자에 결합시킨 benzyl alcohol galactoside (BzO-gal)를 합성하여 이러한 문제를 해결하려는 시도를 수행하였다. 이미 선행연구에서 대장균의 β-galactosidase (β-gal)를 이용하여 BzOH로부터 BzO-gal이 transgalactosylation 반응으로 합성된다는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 먼저 대장균의 β-gal을 이용하여 BzOH로부터 BzO-gal의 합성을 반응액의 액체 크 로마토그래피/질량 분석을 이용하여 BzO-gal-sodium adduct ion (m/z=293.1004)과 BzO-gal의 protonated ion (m/z=271.1180)의 검출로 확인할 수 있었다. 그리고, BzOH로부터 BzO-gal로의 합성 반응을 실시 할 때, 최적의 β-gal 양, BzOH 양, 반응 온도, 반응 pH, lactose 농도 등 반응의 최적 조건을 확인하는 실험을 수행하였다. 그 결과 0.75 U/ml β-gal, 185 mM BzOH, 온도 40℃, pH 7.5, 350 g/l lactose의 조건이 가장 많은 양의 BzO-gal이 합성되는 최적의 조건을 확인하였다. 또한, BzO-gal의 최적 합성 조건에서 36시간 동안 β-gal에 의하여 185 mM BzOH로부터 약 131 mM BzO-gal이 합성되었고, 이 때, 전환 수율(conversion, %)은 약 72%로 확인되었다. 본 연구를 통하여 보다 안전한 식품, 화장품, 그리고 의약품용 첨가제의 개발을 기대하고 있으며, BzO-gal의 특성 분석 등 추가적인 연구를 계획하고 있다.

Many β-lactam antimicrobials, including cephalosporins, have been used in both veterinary and human medicine in the treatment of zoonotic and infectious diseases. Especially, third-generation cephalosporins such as ceftiofur have been approved for systemic use in food-producing animals, which has resulted in the emergence of β-lactamase genes. This study aimed to investigate the occurrence of β-lactamase-producing E. coli isolated from commercial layers and characterized their antimicrobial resistance and virulence genes. Among the 85 cefotaxime (CTX)-resistant E. coli, all isolates showed resistance to at least one antimicrobial, and the rates of resistance to nalidixic acid, cephalothin, ampicillin, and cefazolin were more than 50.0%. In particular, 28 isolates were identified as containing b-lactamase genes. The extended-spectrum β-lactamase (ESBL) and plasmid-mediated AmpC genes blaCTX-M-1, blaCTX-M-14, blaCTX-M-15, and blaCMY-2 were detected in 1, 6, 5, and 4 isolates, respectively. The non-ESBL/pAmpC gene blaTEM-1 was detected in 12 isolates. The distribution of antimicrobial resistance genes in 28 β-lactamase-producing E. coli was as follows: aac(3)-II (64.3%), sul2 (32.1%), tetA (28.6%), sul1 (25.0%), cmlA gene (25.0%), and tetB (14.3%). In total, 6 virulence genes (astA, eaeA, escV, fimH, iucC, and papC) were also identified and the rates in virulence gene were as below: fimH (92.9%), iucC (25.0%), astA (21.4%), papC (10.7%), eaeA (7.1%) and escV (7.1%). Our findings suggest that antimicrobials used in commercial layer must be regulated in Korea, and comprehensive surveillance is necessary to prevent the dissemination of resistant isolates.

후춧가루에 존재하는 식중독 균을 저감화시키기 위한 방법으로 UV-C와 mild heat를 병합 처리 가능성을 타진하였다. Escherichia coli O157:H7 (ATCC 35150)와 Salmonella Typhimurium (ATCC 19585)를 후춧가루에 각각 106, 107 CFU/g 수준으로 인위접종하여 2.32 W/cm2의 UV-C와 60℃ 의 mild heat을 10분에서 70분 동안 처리하였다. 그 후 미생물 분석 및 후춧가루의 품질변화를 측정하였다. UV-C를 단독으로 70분 동안 처리했을 때 E. coli O157:H7과 S. Typhimurium는 각각 1.89, 2.24 log CFU/g 수준으로 감소하였지만, UV-C와 mild heat을 70분 동안 병합처리 했을 때는 각각 2.46, 5.70 log CFU/g으로 감소하였다. E. coli O157:H7 보다는 S. Typhimurium의 저감효과가 더 컸다. 색도는 모든 처리구에서 유의적인 차이가 없는 것으로 나타났다. 따라서 UV-C와 mild heat 병합처리는 후춧가루에 존재하는 식중독 균을 사멸시키는 데 효과적이기 때문에 산업적인 살균처리 기술로 활용될 수 있을 것으로 판단되었다.

Enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) O157:H7 is a food-borne bacterial pathogen that causes various diseases in both humans and animals such as hemorrhagic colitis and hemolytic uremic syndrome. Because cattle are the main reservoir of this microorganism, undercooked meat and meat byproducts contaminated with EHEC O157:H7 are most commonly associated with epidemic disease outbreaks. As an enteric pathogen, EHEC O157:H7 enters the body via a fecal-oral route and must survive passage through the gastric stomach at pH 1.5 to 3.5 to establish an infection within the gastrointestinal tracts. Therefore, the ability to resist such acidic environments is important to the pathogenesis of EHEC O157:H7 during a host infection. In this review, we will discuss on the acid resistance (AR) mechanisms induced by EHEC O157:H7 when E. coli encounters acidic environments.

Poultry play an important role in meeting the protein demand through the supply of chicken meat and eggs, and antimicrobial-resistant bacteria can be transmitted from poultry to humans through the food chain. In this study, 716 E. coli isolates were collected from poultry industry in Korea during the period from 2016-2018. Among the cephalosporin antimicrobial, the rate of resistance to first-cephalosporins (cefazolin and cephalexin) was more than 18.0% but secondcephalosporins (cefoxitin and cefuroxime) and four-cephalosporins (cefepime) was less than 10.0%, without any differences based on the poultry. In quinolone antimicrobial, the rate of resistance to nalidixic acid was more than 46.0% in all poultry but ciprofloxacin was more than 44.0% in broiler farm and chicken meat and less than 18.0% in layer farm and egg. In addition, the rate of resistance to ampicillin and tetracycline was more than 30.0% without any differences in poultry, but the rate of resistance to amoxicillin - clavulanate, trimethoprim - sulfamethoxazole, imipenem and gentamicin was higher in broiler farm and chicken meat than in layer farm and egg. MDR was detected in 120 (60.6%), 113 (79.6%), 80 (37.0%), and 75 (46.9%) isolates from broiler farm, chicken meat, layer farm, and egg, respectively, with an overall prevalence of 54.2% (388/716).

Insect peptides have been extensively studied due to beneficial effects in the treatment of infectious diseases. Melittin, a fundamental component of honeybee venom produced by European honeybee Apis mellifera, has applied to prevent various inflammatory disease and bacterial infections in human. However, the therapeutic application of melittin is limited due to its low stability, hemolytic activity and expensive manufacturing costs. In this study, we aimed to discovery unknown peptides from the Apis mellifera and evaluate its antibacterial activity against Escherichia coli KACC 10005. A total 15,853 peptide sequences were diciphered using Illumina HiSeq 2500 next-generation sequencing (NGS) platform and analyzed based on the Apis mellifera official Gene Set Version 3.2 (amel_OGSv3.2) and the Collection of Anti-Microbial Peptides (CAMPR3) database. All the peptide sequences and annotation data sets were combined and sorted by physicochemical features of antimicrobial peptides (AMPs), such as short peptide length <=50, positive charge, isoelectric point (8.0<=pl<=12), and aggregation propensity (in-vitro: <=500, in-vivo: –40<= Na4vSS <=60). Among the screened peptides, four unknown peptide candidates, named AMP1-4, were chemically synthesized and tested for antimicrobial activity in comparison with a reference peptide, melittin. Inhibition of bacterial growth was observed in the AMP4 treated group from 6 hours to 48 hours post-treatment against E. coli. These results suggest that honeybee-derived peptide sequences can be applied as natural resources to acquire novel AMPs and the peptide sequences derived parameters are enough to recognize antibacterial peptides. In addition, the selected novel peptide candidate, AMP4, has antibacterial activity.