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Effect of Heat Treatment on Male specific Coliphage and Norovirus Concentrations in Norovirus Contaminated Oyster Crassostrea gigas

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898

Copyright © 2015 The Korean Society of Fisheries and Aquatic Science pISSN:0374-8111, eISSN:2287-8815

서 론

바이러스성 식중독의 대표적인 원인체인 노로바이러스는

Caliciviridae

과에 속하며 외피

(envelope)

없는 단일가닥

RNA

바이러스

(

7.6 kb)

3

개의

open reading frame (ORF)

구성되어있고

,

변이가쉬운

RNA

바이러스특성상노로바

이러스는

5

개의

genogroup (GⅠ-GⅤ)

으로분류되고있으며

,

이들

GⅠ

GⅡ genogroup

노로바이러스가바이러스 식중독을일으키는원인체로알려져있다

.

노로바이러스는

10~100

개의소량입자로도감염증을유발시킬있으며

,

인체 감염시많은수의바이러스가분변으로배출되는특징이있다

(Koopmans et al., 2002; Blackburn et al., 2004).

노로바이러스식중독은감염증환자의분변에의해식품이 염되고

,

오염된식품을섭취할경우환자가발생하는순환고리

(fecal-oral route)

형성하고있다

.

감염증환자의분변에

염된해역에서생산된패류는노로바이러스식중독의매개체 역할을가능성이크며

,

패류중에서도주로것으로섭취 많은굴에의한노로바이러스식중독사고는호주

,

뉴질랜

,

일본여러나라에서보고되고있다

(Webby et al., 2007;

Simmons et al., 2007; Alfano-Sobsey et al., 2012; Iritani et al., 2014).

한편

, male specific coliphage (MSC)

처리되지않은폐수 또는하수처리장에서처리된배출되는방출수중에높은 도로검출된다

. MSC

크기

(head diameter)

25 nm

이고

,

가닥

RNA

구조이며

,

염소소독환경스트레스에대한내성 정도가노로바이러스다른장관계바이러스의생화학적특성 하고유사하여인간분변유래장관계바이러스의오염지표로써 주목받고있다

(Burkhardt et al., 1992).

우리나라에서생산해역의대부분이연안해역에위치하고 있어

해상오염원으로부터유입되는분변성오염물질의

가열처리 조건에 따른 오염굴(Crassostrea gigas) 중의 Male Specific Coliphage와 노로바이러스 농도변화

박큰바위·박용수·권지영·유홍식

1

·이희정

1

·김지회

2

·이태식·김풍호*

국립수산과학원 식품위생가공과, 1국립수산과학원 서해수산연구소, 2국립수산과학원 연구기획과

Effect of Heat Treatment on Male specific Coliphage and Norovirus Concentrations in Norovirus Contaminated Oyster Crassostrea gigas

Kunbawui Park, Yong Su Park, Ji Young Kwon, Hong Sik Yu

1

, Hee Jung Lee

1

, Ji Hoe Kim

2

, Tae Seek Lee and Poong Ho Kim*

Food Safety and Processing Research Division, National Institute of Fisheries Science, Busan 46083, Korea

1

West Sea Fisheries Research Institute, National Institute of Fisheries Science, Incheon 22383, Korea

2

Research and Development Planning Division, National Institute of Fisheries Science, Busan 46083, Korea

Noroviruses (NoV) are known to cause acute epidemic gastroenteritis worldwide. Outbreak strains are predominantly genogroup I (GI) and genogroup II (GII) in oysters Crassostrea gigas . We investigated the changes in concentration of male specific coliphage (MSC) and NoV under heat treatment of the naturally contaminated oyster, Crassostrea gigas . After heat treatment for 5 min in 85℃, no viable MSC was detected. The concentrations of GI and GII NoV decreased by 1.65 log and 2.25 log, respectively, following heat treatment for 5 min at 100℃. Moreover, both GI and GII NoV were completely deactivated by heat treatment for 10 min at 100℃. Therefore, in order to reduce the risk of norovirus infection from contaminated oysters, immersion in boiling water for at least 10 min is recommended.

Key words: Heat-treatment, Male specific coliphage, Norovirus, Oyster

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial Licens (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

http://dx.doi.org/10.5657/KFAS.2015.0898 Korean J Fish Aquat Sci 48(6) 898-903, December 2015

Received 29 September 2015; Revised 5 November 2015; Accepted 6 November 2015

*Corresponding author: Tel: +82. 51. 720. 2630 Fax: +82. 51. 720. 2619

E-mail address: [email protected]

(2)

향을쉽게받고있으며

,

강우발생시많은분변성오염물질들이 일시에패류생산해역으로유입되어해역의위생상태가악화 되고있다는보고도있다

(kwon et al., 2007; Park et al., 2011;

Park et al., 2012).

특히인축의분변에는병원성세균

,

장관계바이러스등의 중독원인체가함유되어있을가능성이있으며

,

분변이유입된 해역에서생산된굴은여과섭이

(filter feeding)

과정을통해서 식중독원인물질을체내에축적할가능성이높다

.

최근우리 나라에서도연안해역에서생산또는유통되는굴에서노로바이 러스가검출된사례가보고되고있으며

,

굴이노로바이러스 중독의매개체역할을가능성이점점커지고있다

(Moon et al., 2011; Shin et al., 2013; Shin et al., 2014).

한편

,

노로바이러스에오염되지않은안전한굴을생산하기 위해서는인축의분변이패류생산해역으로유입되는것을 단하는것이근원적인해결책이지만

,

분변성오염물질의해양 유입을완벽하게차단하기에는현실적인한계가있기때문에 세계적으로노로바이러스에오염된패류섭취로인한식중 독을예방하기위하여패류수확정화처리

(depuration),

고압 처리

(high hydrostatic pressure)

등의노로바이러스제어연구 활발히이루어지고있으나

,

대규모의패류가공공장에적용 가능할정도의연구성과는아직까지없는실정이다

(Ueki et al., 2007; Arcangeli et al., 2012).

또한

,

일반가정집과식당에서섭취로인한식중독을예방 하기위해서는가열조리한굴을섭취하는것이가장안전한 섭취방법이라고할수있으나

,

각굴중에함유되어있는노로 바이러스가가열온도처리시간에따라제거되는효과에 연구가미미한실정이다

.

따라서연구에서는안전한섭취요령의기초자료로 용하고자가열온도처리시간에따라인위감염시킨오염 중의

male specific coliphage

노로바이러스농도변화를파악 하여각굴중의노로바이러스를제거하기위한적절한가열온 도와가열처리시간을조사하였다

.

재료 및 방법

노로바이러스 및 male specific coliphage 오염굴 제작

가열온도 가열시간에 따른 각굴 중의 노로바이러스

MSC

농도변화를조사하기위한노로바이러스

MSC

감염

naturally-contamination

방법을이용하여인위적으로감염 시켰다

(Shin et al., 2014).

참굴

(Crassostrea gigas)

여과섭이활동이저해받지않게 채롱에참굴을넣은대규모주거시설과상업시설이위치 하고있으며하수처리장의배출수가유입되고있는부산시 호항부근의해상구조물에참굴이들어있는사각채롱을설치 노로바이러스

MSC

참굴에자연적으로오염되도록

14

일간인위감염을실시하였으며

,

각굴중의노로바이러스와

MSC

오염정도를확인하기위하여

7

간격으로각각

12

체를채취하여실험에사용하였다

.

노로바이러스와 male specific coliphage 오염굴의 가열처리 조건

각굴을가열처리하여섭취할경우적절한가열온도가열시 간을파악하기위하여노로바이러스와

MSC

오염이확인된 각굴속에존재하는굴에영향을미칠있는온도와노로바이 러스와

MSC

열처리에의해파괴시킬있는온도를고려하 가열처리온도를설정하였다

.

85℃

100℃

설정된항온수조에노로바이러스와

MSC

오염되어있는각굴을수침한

5

, 10

, 15

20

동안 각각가열처리하였다

.

가열처리조건에따라

24

개체의각굴 사용하였으며

,

실험에사용된각굴의평균각장과각고그리 평균무게는각각

9.7±1.4 cm, 4.6±0.9 cm, 61.8±15.9 g

이었다

.

한편

,

가열처리된각굴은즉시패각을분리하여알굴을무균 적으로회수하여즉시노로바이러스

MSC

분석을실시하 였다

.

굴 중의 male specific coliphage 검출

중에함유되어있는

MSC

Cabelli VJ (1988)

한천 첩법

(agar overlay method)

일부변형하여사용하였다

.

험에사용한

MSC

숙주세포는

Escherichia coli HS (pFamp) R (ATCC 700891)

사용하였으며

,

균질화된시료

20 g

growth broth (tryptone 10 g, dextrose 1.0 g, NaCl 5.0 g, water 1,000 mL) 10 mL

첨가하여혼합한

9,000 g

에서

15

분간 심분리하고

,

상징액을회수하여

MSC

분석시료로사용하였다

.

멸균한

2.5 mL soft agar

E. coli HS (pFamp)R

배양액을

0.2 mL

접종하고

, 2.5 mL

시료를첨가한

bottom agar

중첩시 키고

, 35℃

에서

24

시간배양형성된

plaque

수를측정하고

, MSC

대한결과표기는

100 g

plaque-forming unit (PFU)

으로나타내었다

.

노로바이러스 분리 및 RNA 추출

굴에서노로바이러스분리는

Jothikumar et al. (2005)

방법 일부변형하여사용하였다

.

가열처리된굴로부터분리된 장선에

3 g

동량의

300 μg/mL Proteinase K solution (Pro-

mega, USA)

첨가하였으며

,

호모게나이저로완전히균질화

하였다

.

균질화된시료에

37℃, 320 rpm

조건으로

1

시간 응시킨

Proteinase K

불활성화시키기위하여

65℃

에서

15

분간추가로반응

3,000 g

에서

5

분간원심분리하여상등 액을노로바이러스

RNA

추출시료로사용하였다

.

RNA

추출에는

Vrial RNA mini kit (QIAgen, USA)

사용 하였다

.

샘플

300 μL

AVL buffer 1,120 μL

첨가하여혼합 실온에서

10

분간반응시켰다

.

반응액에

95-100%

에탄올

(3)

1,120 μL

첨가하여혼합하였으며

,

혼합액을

630 μL

spin column tube

옮겨

6,000 g

에서

1

분간원심분리하였다

.

남은 혼합액을동일한방법으로처리

,

동일한

spin column tube

AW1

완충액

500 μL

첨가하여

6,000 g

에서

1

분간원심분 하였다

.

또한

AW2

완충액

500 μL

각각첨가하여

20,000 g

에서

3

분간원심분리하였으며

,

원심분리

spin column

러진용액은제거하였다

.

다음으로

spin column

새로운

tube

옮긴

AVE

완충액

(sodium azide

함유

) 60 μL

넣고

1

반응시켰다

.

마지막으로

6,000 g

1

분간원심분리하여

real time RT-PCR

수행하기위한시료로사용하였다

.

Real time RT-PCR에 의한 노로바이러스 정량분석

추출된

RNA

로부터노로바이러스유전자검출과가열온도

처리시간에따른노로바이러스농도변화를조사하기위하 다음과같이수행하였다

. Real time RT-PCR

반응을위하

OneStep RT-PCR kit (QIAgen, USA)

RNase inhibi- tor (Ambion, USA)

시약을 사용하였다

.

폴리오바이러스의

RNA

internal control RNA (IC, US FDA

제공

)

첨가하 반응이 적절히이루어지는지확인하였으며 음성대조군으

RNase-free water

사용하여실험의신뢰성을확보하였다

.

노로바이러스 유전자 검출을 위하여

Table 1

primer

probe

이용하여

25× enzyme mix 0.5 μL, 5×buffer 5 μL, 10×dNTPs 1 μL, RNase inhibitor (5 units/ μL) 0.25 μL, 10 μM primer (Forward

Reverse) 1 μL, 10 μM IC primer (For- ward

Reverse) 0.5 μL, 10 μM probe (

노로바이러스

IC) 0.5 μL, IC RNA 1 μL,

추출한

RNA 5 μL

반응액을 조성

,

멸균증류수를첨가하여최종적으로

25 μL

반응액을 조성하였으며

,

유전자증폭을위해서는

Thermal cycler dice TP800 (Takara, Japan)

이용하여

50℃

에서

50

분간

reverse transcription

수행하고

, 95℃

에서

15

분간

DNA

변성하였

.

95℃

에서

10

, 53℃

에서

25

, 62℃

에서

70

초로

45 cycles

반복하였다

.

양성대조군으로노로바이러스

RNA (Ta- kara, Japan)

사용하고

,

음성대조군으로멸균증류수를사용 하였다

.

결과 및 고찰

MSC와 노로바이러스의 오염확인

면역력이약한노약자등이오염된섭취로인한식중독 예방을위한적절한가열처리온도시간을권고하기위하 각굴을

naturally-contamination

방법으로노로바이러스와

MSC

오염시켰으며

,

결과를

Table 2

나타내었다

.

인위 감염

7

일차에는중의

MSC

노로바이러스

(GⅠ & GⅡ)

염정도는

1,380 PFU/100 g, 9.24×10

1

copies/g

2.30×10

2

copies/g

으로확인되었으며

,

인위감염

14

일차때는

MSC

로바이러스오염정도는

4,107 PFU/100 g, 1.04×10

4

copies/g

5.73×10

4

copies/g

으로나타나

,

가열처리온도시간에 오염굴중의

MSC

노로바이러스농도변화조사시료로 용하였다

.

한편

, Shin et al. (2014)

경상남도통영시인평동인근 양식장에서

7

일간격으로 채취한 중의노로바이러스농도

GⅠ

형이

2.24×10

2

copies/g-8.97×10

2

copies/g, GⅡ

형이

7.47×10

1

copies/g-3.05×10

2

copies/g

으로나타났다고보고 결과보다는다소높았고

, Lowther et al. (2012)

영국연안

해역에서 상업적패류가생산되는해역에서

2009

5

월부터

2011

4

월까지한달간격으로채취한중에서의노로바이러 스가검출된시료

GⅠ

형의농도는

1.65×10

4

copies/g, GⅡ

농도는

1.80×10

4

copies/g

가장높았다는조사결과하고 다소비슷하였다

.

이러한결과차이는굴을인위감염시킨해역이육지와바로 인접해있어배수유역으로부터유입되는분변성오염물질의 향을바로받지만

,

배수유역가다소떨어진양식장은지선에 서부터양식장까지분변성오염물질이확산되기까지는시간 다소걸리고

,

확산과정중에분변성오염물질의농도가희석 되기때문에양식장에서채취한굴에서의노로바이러스 염정도가낮게나타난것으로사료된다

.

또한

,

분변성오염물질이패류양식장으로유입되는시기와 도에따라굴에서노로바이러스가검출되었다가일정시간

Table 1. Primers and Probes used to detect norovirus

Genogroup Name Sequence (5′-3′)

GI

COG1F CGY TGG ATG CGN TTY CAT GA COG1R CTT AGA CGC CAT CAT CAT TYA C

RING1(a)-TP ROX-AGA TYG CGA TCY CCT GTC CA-BHQ2

GII

COG2F CAR GAR BCN ATG TTY AGR TGG ATG AG COG2R TCG ACG CCA TCT TCA TTC ACA

RING2(a)-TP ROX-TGG GAG GGC GAT CGC AAT CT-BHQ2

Internal Control

ICF GAC ATC GAT ATG GGT GCC G ICR AAT ATT CGC GAG ACG ATG CAG

ICP FAM-TCT CAT GCG TCT CCC TGG TGA ATG TG-TAMRA

(4)

다시불검출된다는연구결과도있다

(Shin et al., 2014).

이상의결과

,

노로바이러스에의한양식장오염은위생처 리되지않은분변유입에서기인된것으로관리조치가이행되 않은오염원이양식장주변에존재한다면노로바이러스 오염된섭취로인한식중독사고는언제든지발생할 험성이상존해이기때문에안전한생산을위해서는양식 주변에위치하고있는

해상오염원의관리조치가반드 이루어져야한다

.

가열처리 온도 및 처리시간에 따른 굴 중의 MSC와 노 로바이러스의 농도변화

인간분변유래장관계바이러스오염의잠정적인지표로써 용되고있는

MSC

각굴에서가열처리온도시간에따라 불활성화되는정도를파악하기위하여조사하였으며

,

결과

3

나타내었다

.

가열처리전오염굴중의

MSC

농도는

4,107 PFU/100 g

이었으나

, 85℃

에서

5

분간만가열처리하여

MSC

모두불활성화가이루어지는것으로확인이되었다

.

한편노로바이러스정량분석을위한표준곡선은

GⅠ

GⅡ

양성

RNA(Takara, Japan)

10

5

-10

1

copies/reaction

으로희석 하여분석하였다

.

표준곡선의선형분석결과

, GⅠ

형은상관계

(R

2

) 0.999,

기울기는

-3.300

으로 나타났고

, GⅡ

형은상관 계수

(R

2

) 0.999,

기울기는

-3.315

으로나타났으며

,

표준곡선에

real time RT-PCR

결과의

Ct value

대입하여시료중의노로 바이러스농도를정량하였으며

,

최종결과값은시료당

3

실험 결과의평균으로나타내었다

.

노로바이러스에오염된각굴을가열처리온도처리시간에 따른노로바이러스농도변화를

real time RT-PCR

분석하였 으며

,

결과를

Table 4

Table 5

나타내었다

.

노로바이러 감염굴중의

GⅠ

형의가열처리전농도는

1.04×10

4

copies/

g

이었지만

, 85℃

에서

5

분간가열처리에는

3.95×10

3

copies/g, 20

분간가열처리에는

1.40×10

3

copies/g

으로

0.87 log

감소 하였지만

, 100℃

에서

5

분간가열처리에는

2.33×10

2

copies/g

1.65 log

감소하였고

, 10

분간가열처리후부터는오염굴에 노로바이러스

GⅠ

불검출이었으며

, Shin et al. (2014)

노로바이러스에오염된알굴을

70℃

에서

15

분간가열처리 였을노로바이러스

GⅠ

농도는

1.0 log

감소하였고

, 100℃

에서

15

분간가열처리했을경우에는

GⅠ

불검출 었다는조사결과하고비슷하였다

.

노로바이러스

GⅡ

형의경우에도가열처리전농도는

5.73×

10

4

copies/g

이었지만

, 85℃

에서

5

분간가열처리에는

7.49×

10

3

copies/g, 20

분간 가열처리에는

1.39×10

3

copies/g

1.61 log

감소하였지만

, 100℃

에서

5

분간가열처리에는

3.26×10

2

copies/g

2.25 log

감소하였고

, 10

분간가열처리 부터는오염굴에서노로바이러스

GⅡ

불검출이었다

.

한편

, Shin et al. (2014)

노로바이러스에 오염된알굴을

70℃

에서

15

분간가열처리하였을

GⅠ

GⅡ

농도는각각

89.4%

80.1%

감소되었으나

, 100℃

에서

15

분간가열처리시 에는알굴중의

GⅡ

농도가

89.8%

감소되었으며

GⅠ

불검 출되었다는연구결과와연구결과하고는다소차이가있는 것으로나타났다

.

Table 4. Inactivation of norovirus genogroupⅠ by the different heat-treatment conditions in oysters Crassostrea gigas

Treatment time (min) 85℃ 100℃

No. of samples Ct value Avg Concn2 copies/g) Ct value Avg Concn (copies/g)

Control 33.47±0.07 1.04×104 33.47±0.07 1.04×104 12

5 34.91±0.19 3.95×103 39.12±1.48 2.33×102 12

10 34.61±0.07 4.43×103 ND1 ND 12

15 35.66±0.22 1.93×103 ND ND 12

20 36.01±0.08 1.40×103 ND ND 12

1ND, Not detected. 2Average concentration of 3 times results.

Table 2. Concentration analysis of male specific coliphage (MSC) and norovirus (GⅠand GⅡ) in oysters Crassostrea gigas for natu- rally contamination period

Naturally contamination

period (day)

MSC

(PFU/100 g) GⅠ

(copies/g) GⅡ

(copies/g) No. of samples

0 ND1 ND ND 12

7 1,380 9.24×101 2.30×102 12 14 4,107 1.04×104 5.73×104 12

1ND, Not detected.

Table 3. Inactivation of male specific coliphage (MSC) by the dif- ferent heat-treatment conditions in oysters Crassostrea gigas

Treatment time

(min) MSC (PFU/100 g)

No. of samples

85℃ 100℃

Control 4,107 4,107 12

5 ND1 ND 12

10 ND ND 12

15 ND ND 12

20 ND ND 12

1ND, Not detected.

(5)

이러한결과차이는

Shin et al. (2014)

알굴상태로연구 에서는각굴상태로가열처리하였기때문에알굴과각굴의 전이도차이에기인한것으로사료된다

.

한편

, Sow et al. (2011)

뮤린노로바이러스

(Murine noro- virus)

다랑조개

(Soft shell clams)

오염시킨

90℃

에서

90

초간처리하였을경우에는가열처리하기전보다뮤린노로바 이러스농도가

3.33 log

감소하였고

, 90℃

에서

180

초간가열처 하였을때는뮤린노로바이러스모두가불성화되었다고 고하였으며

, Croci et al. (1999)

A

간염바이러스에오염시 홍합을가열처리한경우

80℃

에서

10

분간

, 100℃

에서

1

처리하였을

A

간염바이러스는모두불활성화되었다 보고하였다

.

연구에서사용된각굴은인위감염을통해다소높은농도 바이러스가감염된굴이므로생산해역에서의각굴중의 노로바이러스농도와같이노로바이러스오염정도가낮은 굴에대한가열처리효과는가열처리온도시간에따라노로 바이러스농도의감소율이높아질것으로추정된다

.

한편

,

오염굴중의노로바이러스감염농도에따라가열처리 온도시간에따른오염굴중의노로바이러스농도변화에 추가적인연구가필요하지만

, Hewitt and Greening (2006)

뉴질랜드담치

(Greenshell mussels Perna canaliculus)

섭취 따른노로바이러스식중독을예방하기위해서는

100℃

에서최소

3

분간가열처리해야한다는연구결과와상기의 사결과를종합해

,

면역력이약한노약자나어린아이들이 굴을안전하게섭취하기위해서는것으로섭취하기보다는

100℃

물에서

10

이상충분하게가열조리한섭취하는 섭취로인한노로바이러스식중독사고를예방을할수 것으로사료된다

.

사 사

논문은

2015

해양수산부 재원으로 한국해양과학기술

진흥원의 지원을받아수행된수산실용화기술개발사업 연구

(

노로바이러스 프리

(free)

고부가가치 가공품 개발

).

또한논문은

2015

년도국립수산과학원수산과학연구사업

(R201562)

지원으로 수행된연구이며 연구비지원에감사

드립니다

.

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Treatment time (min) 85℃ 100℃

No. of samples Ct value Avg Concn2 (copies/g) Ct value Avg Concn (copies/g)

Control 33.23±0.08 5.73×104 33.23±0.08 5.73×104 12

5 36.23±0.31 7.49×103 40.53±0.41 3.26×102 12

10 36.36±0.11 6.14×103 ND1 ND 12

15 38.10±0.65 1.76×103 ND ND 12

20 38.25±0.13 1.39×103 ND ND 12

1ND, Not detected. 2Average concentration of 3 times results.

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수치

Table 1. Primers and Probes used to detect norovirus
Table 3. Inactivation of male specific coliphage (MSC) by the dif- dif-ferent heat-treatment conditions in oysters Crassostrea gigas

참조

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