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Sep 29, 2023

식품 부패 및 식품 매개 병원성 박테리아에 대한 토양에서 박테리오파지의 분리 및 특성 규명

과학 보고서 13권,

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 9282(2023) 이 기사 인용

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미생물에 의한 식품 부패와 식중독은 식품 유통 기한과 관련하여 식품 산업의 주요 과제입니다. 현재의 보존 방법은 관능 특성의 변화 및 영양소 손실과 관련이 있는 경우가 많습니다. 이러한 이유로 박테리오파지는 관능 특성을 변경하지 않고 식품의 박테리아 오염을 줄일 수 있는 생물학적 방제제로서 대안적인 천연 방법을 제공합니다. 이 연구는 Bacillus cereus 및 Bacillus subtilis와 같은 식품 부패 박테리아와 장독소성 대장균(ETEC) 및 장출혈성 대장균(EHEC)과 같은 식품 매개 병원성 박테리아를 제어하기 위해 토양에서 박테리오파지를 분리하고 특성화하기 위해 수행되었습니다. 한천 오버레이 분석법으로 분리하였고, 파지 BC-S1, BS-S2, ETEC-S3, EHEC-S4를 회수하였다. 분리된 모든 파지의 숙주 범위는 좁은 경향이 있었고 특정 박테리아에 대한 특이성이 높았습니다. ETEC-S3는 B. cereus에 대해 효과가 없는 것으로 나타났고 EHEC-S4는 장병원성 대장균(EPEC)에 대해 낮은 효율을 나타내는 파지 효율을 측정했습니다. 파지 BC-S1과 ETEC-S3에 대해 투과전자현미경(TEM)을 이용하여 형태분석을 실시한 결과 Caudovirales 목에 속하는 것으로 나타났습니다. 파지 BC-S1 및 BS-S2는 miMOI가 0.1인 밥과 저온살균 우유 샘플에 적용했을 때 숙주 박테리아를 크게 감소시켰습니다. miMOI가 0.001인 파지 ETEC-S3과 miMOI가 1인 파지 EHEC-S4도 4°C 및 28°C의 저장 온도에서 닭고기와 상추 샘플에 적용했을 때 상당한 감소를 보여주었습니다. 100%의 가장 높은 박테리아 감소는 저온살균 우유 샘플에서 파지 BC-S1에 의해 나타났고, 28°C 배양에서 닭고기 샘플에서 파지 ETEC-S3에 의해 최대 96.06% 감소가 나타났습니다.

미생물에 의한 식품 오염은 식품 산업의 주요 관심사입니다. 오염된 식품에는 식품을 에너지원으로 사용할 수 있는 박테리아를 포함하여 식품 부패나 식중독을 일으키지 않는 다양한 미생물이 포함될 수 있습니다1. 식품 부패로 인해 제품의 감각적 특성이 변화되어 식품이 섭취하기에 바람직하지 않게 될 수 있습니다. 이취, 이취, 색상 및 질감 변화를 유발하는 다양한 대사 부산물은 식품 손실을 초래하여 상당한 경제적, 환경적 영향을 초래할 수 있습니다2. 바실러스 sp. Bacillus cereus 및 Bacillus subtilis와 같은 그룹은 높은 처리 온도에서도 포자가 생존할 수 있는 포자 형성 박테리아입니다. 빵의 끈적거림, 쌀의 점액 형성, 우유의 악취 등 많은 상한 식품에서 흔히 발견됩니다3,4. 상한 음식은 먹어도 안전할 수 있지만, 일부 박테리아는 식중독을 유발할 수 있는 병원성을 가질 수 있습니다. 사망으로 이어질 수도 있는 설사병과 관련된 주요 병원체 중 하나는 ETEC 및 EHEC5와 같이 토양과 물에서 발견될 수 있는 설사성 대장균(DEC)입니다.

세균성 식품 오염과 관련된 많은 위험 요소는 가공, 준비, 보관 및 취급 관행과 관련이 있는 경우가 많습니다. 저온 살균, 고압 가공, 방사선 조사, 화학적 또는 생물학적 제제와 같은 기존 식품 보존 방법은 일반적으로 식품 안전을 향상시키는 데 사용됩니다. 그러나 이러한 치료법은 관능 특성의 변화, 영양소 손실, 독성을 위협하는 부작용과 관련이 있는 경우가 많습니다6,7. 또한, 다양한 방법을 사용할 수 있음에도 불구하고 식중독 발병은 여전히 ​​상대적으로 자주 발생합니다8. 이러한 이유로 식품 부패를 제어할 수 있는 대체 보존 방법을 찾는 것이 필요합니다.

여러 가지 단점을 해결하는 유망하고 안전한 기술 중 하나는 박테리오파지 생물학적 제어입니다. 이 방법은 용해성 박테리오파지를 사용하여 병원성 박테리아를 구체적으로 표적으로 삼아 식품 내 해당 박테리아의 수준을 제거하거나 크게 낮추어 식품의 안전성을 높이는 방법입니다. 박테리오파지는 살아있는 박테리아 숙주를 용해시키는 바이러스입니다. 이러한 용해 가능성은 식품 생산의 다양한 단계에서 박테리아를 제어하기 위한 보다 자연스러운 항균 접근법을 설계하려는 시도에서 활용되었습니다9. 이는 숙주 특이성이 높고, 섭취하기에 안전하며, 상대적으로 저렴하고, 식품의 관능 특성을 변경하지 않습니다10. 이들은 토양과 같이 살아있는 박테리아가 존재하는 거의 모든 곳에서 발견될 수 있으므로 치료 목적으로 박테리아를 분리할 수 있습니다. 따라서 대체 자연 보존 수단으로 박테리오파지를 사용하는 것은 매우 유망합니다6,11. 이러한 배경을 바탕으로 본 연구는 B. cereus, B. subtilis, ETEC 및 EHEC와 같은 식품 부패 및 식중독 병원성 박테리아를 제어하는 ​​데 있어 토양에서 박테리오파지를 분리하고 특성화하는 것을 목표로 했습니다.