책임운영기관 농촌진흥청 국립축산과학원 (로고)

초록:  □ 연구개발 목표 및 내용 ■ 최종 목표 ○ 축산물 생산단계 위해요소 진단·저감기술 개발을 통한 축산물 안전성 확보 - 축산물 생산단계 유래 유해 진균류 저감용 물리적 제어기술 개발 - 축산물 생산단계 식중독균 저감을 위한 길항미생물 활용 기술 개발 - 축산물 위해요소 현장진단용 검출시스템 개발 ■ 전체 내용 ○ 길항미생물 탐색 및 항균활성 분석, 라이브러리 구축 ○ 길항미생물의 항균표면 및 항균활성 최적화를 통한 생물학적 제어기술 개발 ○ 축산물 생산환경에서 교차오염의 가능성이 있는 진균류 오염도 조사 ○ 축산물 생산단계 유래 유해 진균류 저감을 위한 물리적 제어기술 개발 ○ 축산물 중 생물학적 위해요소 분리/농축용 전처리기술 개발 ○ 생물학적 위해요소의 페이퍼 기반 검출시스템 개발 ○ 나노입자 및 효소를 이용한 센서 및 생물학적 위해요소 검출용 휴대형 시스템 제작 ○ 전처리기술이 융합된 생물학적 위해인자 one-step 현장진단 디바이스 개발 ○ 펩타이드와 압타머 발굴을 통한 화학적 위해요소 검출용 특이적 리셉터 제작(개발) ○ 화학적 위해요소 검출을 위한 고감도 프로브 및 이를 이용한 센서 개발 ○ 화학적 위해요소의 실시간 검출시스템 개발(i-paper sensor) ○ 위해요소 검출시스템의 축산물 적용 및 평가, 보완 □ 연구개발성과 <1주관> ○ 5종의 식중독균에 대하여 강한 항균력을 지니며, 환경 스트레스에 저항성을 보인 길항 유용 균주 2종 선정 (P. pentosaceus M132-2, B. amyloliquefaciens Y138-6) ○ 선정된 길항 미생물의 항균표면 및 항균활성 최적 조건 설정 (25℃, 3일 배양) ○ 길항 미생물의 항균물질 생산 조건 및 간단한 분리 농축법 확립 ․ 최적 생산 조건 (TSA배지, 30℃, 30h), 분리․농축 최적 조건 (15% PEG1000, 20%, Ammonium sulfate, 2% NaCl)에서 항균활성 3배 증가(40% 농축) ○ 항균표면 및 항균 추출물의 축산식품 및 생산․공정 등에 적용 및 살균 지속성 확인 ․ 생산 공정(분무형: 88% 곰팡이 저감), 식품(고기류-흡습제: 65.2% S. aureus 저해), 숙성 치즈(항균표면: 90% CNS 저감) 적합 ○항균 추출물의 축산식품 적용시 지방산패도를 낮춤 ․ 저장 21차에서 항균 추출물 150mg 적용시 미처리군에 비해 지방산패도 유의적으로 낮음 <2공동> ○ 축산물 생산단계^*에서 진균류 오염도 조사 및 주요 오염 곰팡이(Penicillium commune 등)선발 ○ 생산라인에 주로 설비된 재질인 스테인리스를 대상으로 표면에 적용가능한 물리적 제어기술 선정: 자외선, LED, 광펄스, 열수처리 ○ 실험실 규모에서 적용한 물리적 제어기술 중 열수, 자외선에서 우수한 저감효과를 확인 ․ (열수) 곰팡이(Aspergillus ochraceus, A. niger, Penicillium oxlicum, P. commune)를 70℃의 열수에서 10분 이상 처리 시 6 log CFU/cm² 이상 감소 ․ (자외선) 곰팡이(Rhizopus microsporus, Aspergilus niger, Cladosporium cladosporioides, Penicillium echinulatum)는 최대 60분 처리 시 2 log CFU/cm² 이상 감소 ○ 실험실 규모에서 물리적 제어기술 이외에 화학적 처리(유기산)를 통한 복합처리 기술 검증 ․ 아세트산/젖산(4%)+자외선(20분) 처리 시 99%이상 사멸 ․ 구연산(5%)+자외선(20분) 처리 시 95%이상 사멸 ○ 물리적·화학적 복합처리 기술 현장 적용 및 보완 ․ 작업대(자외선+유기산 복합처리), 컨베이어벨트, 칼, 톱날, 고리(젖산 단일 처리) ․ 고리(곡면이 많아 저감효과 낮음) 를 제외하고는 복합처리 시 2 log CFU/cm² 이상 감소 <3공동> ○ 면봉 전처리법을 개발하여 기존 균질화기기(스토마커) 기반 방법으로 검출이 어려운 저농도의 식중독균(10⁰-10² CFU/10g)을 10분 내 약 80% 효율로 분리 및 검출 ○ 산화 덱스트린이 코팅된 초상자성 자성나노입자를 개발하여 식품 매트리스로부터 표적 위해요소를 선택적으로 분리·농축하고 자성입자에 내제된 과산화효소 활성을 이용해 30분 내 표적 식중독균의 농도별(10¹-10⁵ CFU/mL) 검출을 위한 발색 반응조건 확립 ○ 표적식중독균의 선택적 분리 및 신호비 증진을 위한 자기영동 조건 확립 ○ 페이퍼디스크가 장착된 Ep-tube를 설계하여 전처리부터 검출까지 모든 반응을 하나의 튜브에서 진행하는 검출프로토콜을 개발하였으며, 이를 통해 샘플의 손실 방지, 검출시간 단축 및 분석의 편리함 확보 ○ 개발 된 상기 검출법으로 식중독균 3종(Escherichia coli O157:H7, Salmonella Typhimurium, Listeria monocytogenes)의 정량검출이 가능함을 검증 ○ 페이퍼디스크에 집약된 비색 신호의 채도값과 표적식중독균 개체수(CFU) 간 상관관계를 확립하고 이를 바탕으로 미지시료에 존재하는 표적식중독균의 개체수를 예측할 수 있는 휴대폰 어플리케이션 개발 ○ 개발된 One-step 검출법은 축산물 2종(소시지,우유)에서 표적 식중독균 3종 모두 50분 내 10CFU/mL 까지 검출 가능 <4공동> ○ 파지디스플레이를 이용한 피프로닐 특이 결합 펩타이드 발굴 ○ 펩타이드 개조를 통한 나노입자와의 결합력 향상으로 피프로닐 검출 고감도 프로브 합성 ○ 피프로닐 검출 LSPR 센서 개발 (표준 시료 및 실제 시료에서의 검출 한계: 0.01 ppb) ○ 스트렙토마이신 검출 고감도 프로브 개발 및 LFIA 스트립 제작 ○ LFIA 리더기를 개발하여 히스타민, 락토파민, 스트렙토마이신을 LFIA 센서로 검출하고 정량 평가 시행 및 3가지 단계로 위험 단계 표지 ○ 노로바이러스 특이적 결합력 선별용 플랫폼을 구축 ○ 상용화 검출키트와 비교시 본 연구에서 개발된 센서 플랫폼은 100배 향상된 민감도를 보임 ․ 상용화된 제품의 검출한계: 10^14 copies/ml, 본 연구에서 개발한 진단시스템의 검출한계 (10^12 copies/ml □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 축산물 생산단계 중 위해 미생물 관리방안 및 기술 보급(영농활용) ○ 생물학적, 화학적 위해요소에 대한 진단 및 저감 기술 개발로 신규 기술력 확보(산업재산권) ○ 위해요소의 최적 제어조건 설정으로 안전한 축산식품 생산 및 수출 경쟁력 강화 ○ 축산식품 및 환경 유래의 새로운 미생물 자원 활용 기술 확보 ○ 살균소독제 등 화학적 제제가 아닌 잔류걱정이 없는 생물학적 제어기술을 통해 식품의 안전성 확보 ○ 현장적용을 통하여 생산자 입장에서 손쉽게 이용 가능한 위해요소 진단·제어 기술력 확보 ○ 위해요소의 최적 제어조건 설정으로 안전한 축산식품 생산 및 수출 경쟁력 강화 ○ 축산물 생산·유통 중 미생물학적 안전성 확보로 국민 보건 증진에 기여 ○ 축산식품의 안전성에 대한 소비자 신뢰도를 제고하여 농가 소득 향상 기대 ○ 고온다습해지는 국내의 기후변화에 대응하여 오염가능성이 높은 미생물 제어하여 식중독 등 식품 유래의 문제들을 사전 예방하여 발생하는 경제적 손실 감소 (출처 : 요 약 문 2 p)