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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)
가 없는 단일가닥RNA
바이러스(
약7.6 kb)
로3
개의open reading frame (ORF)
로구성되어있고
,
변이가쉬운RNA
바이러스특성상노로바이러스는
5
개의genogroup (GⅠ-GⅤ)
으로분류되고있으며,
이들중GⅠ
및GⅡ genogroup
의노로바이러스가바이러스 성식중독을일으키는원인체로알려져있다.
노로바이러스는10~100
개의소량입자로도감염증을유발시킬수있으며,
인체 감염시많은수의바이러스가분변으로배출되는특징이있다(Koopmans et al., 2002; Blackburn et al., 2004).
노로바이러스식중독은감염증환자의분변에의해식품이오 염되고
,
오염된식품을섭취할경우환자가발생하는순환고리(fecal-oral route)
를형성하고있다.
감염증환자의분변에오염된해역에서생산된패류는노로바이러스식중독의매개체 역할을할가능성이크며
,
패류중에서도주로날것으로섭취 가많은굴에의한노로바이러스식중독사고는호주,
뉴질랜 드,
일본등여러나라에서보고되고있다(Webby et al., 2007;
Simmons et al., 2007; Alfano-Sobsey et al., 2012; Iritani et al., 2014).
한편
, male specific coliphage (MSC)
는처리되지않은폐수 또는하수처리장에서처리된후배출되는방출수중에높은농 도로검출된다. MSC
의크기(head diameter)
는25 nm
이고,
단 일가닥RNA
구조이며,
염소소독및환경스트레스에대한내성 정도가노로바이러스등다른장관계바이러스의생화학적특성 하고유사하여인간분변유래장관계바이러스의오염지표로써 주목받고있다(Burkhardt et al., 1992).
우리나라에서굴생산해역의대부분이연안해역에위치하고 있어육
ㆍ
해상오염원으로부터유입되는분변성오염물질의영가열처리 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 Lee1
, Ji Hoe Kim2
, 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
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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]
향을쉽게받고있으며
,
강우발생시많은분변성오염물질들이 일시에패류생산해역으로유입되어해역의위생상태가악화 되고있다는보고도있다(kwon et al., 2007; Park et al., 2011;
Park et al., 2012).
특히인축의분변에는병원성세균
,
장관계바이러스등의식 중독원인체가함유되어있을가능성이있으며,
분변이유입된 해역에서생산된굴은여과섭이(filter feeding)
과정을통해서 식중독원인물질을굴체내에축적할가능성이높다.
최근우리 나라에서도연안해역에서생산또는유통되는굴에서노로바이 러스가검출된사례가보고되고있으며,
굴이노로바이러스식 중독의매개체역할을가능성이점점커지고있다(Moon et al., 2011; Shin et al., 2013; Shin et al., 2014).
한편
,
노로바이러스에오염되지않은안전한굴을생산하기 위해서는인축의분변이패류생산해역으로유입되는것을차 단하는것이근원적인해결책이지만,
분변성오염물질의해양 유입을완벽하게차단하기에는현실적인한계가있기때문에 전세계적으로노로바이러스에오염된패류섭취로인한식중 독을예방하기위하여패류수확후정화처리(depuration),
고압 처리(high hydrostatic pressure)
등의노로바이러스제어연구 가활발히이루어지고있으나,
대규모의패류가공공장에적용 이가능할정도의연구성과는아직까지없는실정이다(Ueki et al., 2007; Arcangeli et al., 2012).
또한
,
일반가정집과식당에서굴섭취로인한식중독을예방 하기위해서는가열조리한후굴을섭취하는것이가장안전한 굴섭취방법이라고할수있으나,
각굴중에함유되어있는노로 바이러스가가열온도및처리시간에따라제거되는효과에대 한연구가미미한실정이다.
따라서본연구에서는안전한굴섭취요령의기초자료로활 용하고자가열온도및처리시간에따라인위감염시킨오염굴 중의
male specific coliphage
와노로바이러스농도변화를파악 하여각굴중의노로바이러스를제거하기위한적절한가열온 도와가열처리시간을조사하였다.
재료 및 방법
노로바이러스 및 male specific coliphage 오염굴 제작
가열온도 및 가열시간에 따른 각굴 중의 노로바이러스 및
MSC
농도변화를조사하기위한노로바이러스및MSC
감염 은naturally-contamination
방법을이용하여인위적으로감염 시켰다(Shin et al., 2014).
참굴
(Crassostrea gigas)
의여과섭이활동이저해받지않게사 각채롱에참굴을넣은후대규모주거시설과상업시설이위치 하고있으며하수처리장의배출수가유입되고있는부산시용 호항부근의해상구조물에참굴이들어있는사각채롱을설치 한후노로바이러스및MSC
가참굴에자연적으로오염되도록14
일간인위감염을실시하였으며,
각굴중의노로바이러스와MSC
의오염정도를확인하기위하여7
일간격으로각각12
개 체를채취하여실험에사용하였다.
노로바이러스와 male specific coliphage 오염굴의 가열처리 조건
각굴을가열처리하여섭취할경우적절한가열온도및가열시 간을파악하기위하여노로바이러스와
MSC
의오염이확인된 각굴속에존재하는굴에영향을미칠수있는온도와노로바이 러스와MSC
가열처리에의해파괴시킬수있는온도를고려하 여가열처리온도를설정하였다.
85℃
및100℃
로설정된항온수조에노로바이러스와MSC
가 오염되어있는각굴을수침한후5
분, 10
분, 15
분및20
분동안 각각가열처리하였다.
각가열처리조건에따라24
개체의각굴 을사용하였으며,
실험에사용된각굴의평균각장과각고그리 고평균무게는각각9.7±1.4 cm, 4.6±0.9 cm, 61.8±15.9 g
이었다.
한편
,
가열처리된각굴은즉시패각을분리하여알굴을무균 적으로회수하여즉시노로바이러스및MSC
분석을실시하 였다.
굴 중의 male specific coliphage 검출
굴중에함유되어있는
MSC
는Cabelli VJ (1988)
의한천중 첩법(agar overlay method)
을일부변형하여사용하였다.
실 험에사용한MSC
숙주세포는Escherichia coli HS (pFamp) R (ATCC 700891)
을사용하였으며,
균질화된굴시료20 g
에growth broth (tryptone 10 g, dextrose 1.0 g, NaCl 5.0 g, water 1,000 mL) 10 mL
첨가하여혼합한후9,000 g
에서15
분간원 심분리하고,
상징액을회수하여MSC
분석시료로사용하였다.
멸균한
2.5 mL soft agar
에E. coli HS (pFamp)R
배양액을0.2 mL
접종하고, 2.5 mL
시료를첨가한후bottom agar
에중첩시 키고, 35℃
에서24
시간배양후형성된plaque
수를측정하고, MSC
에대한결과표기는100 g
당plaque-forming unit (PFU)
으로나타내었다.
노로바이러스 분리 및 RNA 추출
굴에서노로바이러스분리는
Jothikumar et al. (2005)
의방법 을일부변형하여사용하였다.
가열처리된굴로부터분리된중 장선에3 g
에동량의300 μg/mL Proteinase K solution (Pro-
mega, USA)
을첨가하였으며,
호모게나이저로완전히균질화하였다
.
균질화된시료에37℃, 320 rpm
의조건으로1
시간반 응시킨후Proteinase K
의불활성화시키기위하여65℃
에서15
분간추가로반응후3,000 g
에서5
분간원심분리하여상등 액을노로바이러스RNA
추출시료로사용하였다.
RNA
추출에는Vrial RNA mini kit (QIAgen, USA)
을사용 하였다.
샘플300 μL
에AVL buffer 1,120 μL
를첨가하여혼합 한후실온에서10
분간반응시켰다.
반응액에95-100%
에탄올1,120 μL
을첨가하여혼합하였으며,
혼합액을630 μL
를spin column tube
로옮겨6,000 g
에서1
분간원심분리하였다.
남은 혼합액을동일한방법으로처리한후,
동일한spin column tube
에AW1
완충액500 μL
를첨가하여6,000 g
에서1
분간원심분 리하였다.
또한AW2
완충액500 μL
를각각첨가하여20,000 g
에서3
분간원심분리하였으며,
원심분리후spin column
에걸 러진용액은제거하였다.
다음으로spin column
을새로운tube
로옮긴후AVE
완충액(sodium azide
함유) 60 μL
를넣고1
분 간반응시켰다.
마지막으로6,000 g
로1
분간원심분리하여real time RT-PCR
을수행하기위한시료로사용하였다.
Real time RT-PCR에 의한 노로바이러스 정량분석
추출된
RNA
로부터노로바이러스유전자검출과가열온도및처리시간에따른노로바이러스농도변화를조사하기위하 여다음과같이수행하였다
. Real time RT-PCR
반응을위하 여OneStep RT-PCR kit (QIAgen, USA)
및RNase inhibi- tor (Ambion, USA)
시약을 사용하였다.
폴리오바이러스의RNA
를internal control RNA (IC, US FDA
제공)
로첨가하 여반응이 적절히이루어지는지확인하였으며 음성대조군으 로RNase-free water
를사용하여실험의신뢰성을확보하였다.
노로바이러스 유전자 검출을 위하여
Table 1
의primer
와probe
를이용하여25× 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
및Reverse) 1 μL, 10 μM IC primer (For- ward
및Reverse) 0.5 μL, 10 μM probe (
노로바이러스및IC) 0.5 μL, IC RNA 1 μL,
추출한RNA 5 μL
로반응액을 조성 한후,
멸균증류수를첨가하여최종적으로25 μL
의반응액을 조성하였으며,
유전자증폭을위해서는Thermal cycler dice TP800 (Takara, Japan)
를이용하여50℃
에서50
분간reverse transcription
을수행하고, 95℃
에서15
분간DNA
를변성하였 다.
이후95℃
에서10
초, 53℃
에서25
초, 62℃
에서70
초로45 cycles
를반복하였다.
양성대조군으로노로바이러스RNA (Ta- kara, Japan)
를사용하고,
음성대조군으로멸균증류수를사용 하였다.
결과 및 고찰
MSC와 노로바이러스의 오염확인
면역력이약한노약자등이오염된굴섭취로인한식중독사 고예방을위한적절한가열처리온도및시간을권고하기위하 여 각굴을
naturally-contamination
방법으로노로바이러스와MSC
를오염시켰으며,
그결과를Table 2
에나타내었다.
인위 감염7
일차에는굴중의MSC
와노로바이러스(GⅠ & GⅡ)
오 염정도는1,380 PFU/100 g, 9.24×10
1copies/g
및2.30×10
2copies/g
으로확인되었으며,
인위감염14
일차때는MSC
와노 로바이러스오염정도는4,107 PFU/100 g, 1.04×10
4copies/g
및5.73×10
4copies/g
으로나타나,
가열처리온도및시간에따 라오염굴중의MSC
와노로바이러스농도변화조사시료로사 용하였다.
한편
, Shin et al. (2014)
이경상남도통영시인평동인근굴 양식장에서7
일간격으로 채취한굴 중의노로바이러스농도 가GⅠ
형이2.24×10
2copies/g-8.97×10
2copies/g, GⅡ
형이7.47×10
1copies/g-3.05×10
2copies/g
으로나타났다고보고 한결과보다는다소높았고, Lowther et al. (2012)
가영국연안해역에서 상업적패류가생산되는해역에서
2009
년5
월부터2011
년4
월까지한달간격으로채취한굴중에서의노로바이러 스가검출된시료중GⅠ
형의농도는1.65×10
4copies/g, GⅡ
의농도는1.80×10
4copies/g
이가장높았다는조사결과하고 는다소비슷하였다.
이러한결과차이는굴을인위감염시킨해역이육지와바로 인접해있어배수유역으로부터유입되는분변성오염물질의영 향을바로받지만
,
배수유역가다소떨어진굴양식장은지선에 서부터굴양식장까지분변성오염물질이확산되기까지는시간 이다소걸리고,
확산과정중에분변성오염물질의농도가희석 되기때문에굴양식장에서채취한굴에서의노로바이러스오 염정도가낮게나타난것으로사료된다.
또한
,
분변성오염물질이패류양식장으로유입되는시기와정 도에따라굴에서노로바이러스가검출되었다가일정시간경Table 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
과후다시불검출된다는연구결과도있다
(Shin et al., 2014).
이상의결과
,
노로바이러스에의한굴양식장오염은위생처 리되지않은분변유입에서기인된것으로관리조치가이행되 지않은오염원이굴양식장주변에존재한다면노로바이러스 에오염된굴섭취로인한식중독사고는언제든지발생할위 험성이상존해이기때문에안전한굴생산을위해서는굴양식 장주변에위치하고있는육ㆍ
해상오염원의관리조치가반드 시이루어져야한다.
가열처리 온도 및 처리시간에 따른 굴 중의 MSC와 노 로바이러스의 농도변화
인간분변유래장관계바이러스오염의잠정적인지표로써활 용되고있는
MSC
가각굴에서가열처리온도및시간에따라 불활성화되는정도를파악하기위하여조사하였으며,
그결과를표
3
에나타내었다.
가열처리전오염굴중의MSC
농도는4,107 PFU/100 g
이었으나, 85℃
에서5
분간만가열처리하여 도MSC
는모두불활성화가이루어지는것으로확인이되었다.
한편노로바이러스정량분석을위한표준곡선은
GⅠ
및GⅡ
양성RNA(Takara, Japan)
를10
5-10
1copies/reaction
으로희석 하여분석하였다.
표준곡선의선형분석결과, GⅠ
형은상관계 수(R
2) 0.999,
기울기는-3.300
으로 나타났고, GⅡ
형은상관 계수(R
2) 0.999,
기울기는-3.315
으로나타났으며,
표준곡선에real time RT-PCR
결과의Ct value
를대입하여시료중의노로 바이러스농도를정량하였으며,
최종결과값은시료당3
회실험 결과의평균으로나타내었다.
노로바이러스에오염된각굴을가열처리온도및처리시간에 따른노로바이러스농도변화를
real time RT-PCR
로분석하였 으며,
그결과를Table 4
와Table 5
에나타내었다.
노로바이러 스감염굴중의GⅠ
형의가열처리전농도는1.04×10
4copies/
g
이었지만, 85℃
에서5
분간가열처리에는3.95×10
3copies/g, 20
분간가열처리에는1.40×10
3copies/g
으로0.87 log
만감소 하였지만, 100℃
에서5
분간가열처리에는2.33×10
2copies/g
로1.65 log
감소하였고, 10
분간가열처리후부터는오염굴에 서노로바이러스GⅠ
는불검출이었으며, Shin et al. (2014)
이 노로바이러스에오염된알굴을70℃
에서15
분간가열처리하 였을때노로바이러스GⅠ
의 농도는약1.0 log
감소하였고, 100℃
에서15
분간가열처리했을경우에는GⅠ
은불검출되 었다는조사결과하고비슷하였다.
노로바이러스
GⅡ
형의경우에도가열처리전농도는5.73×
10
4copies/g
이었지만, 85℃
에서5
분간가열처리에는7.49×
10
3copies/g, 20
분간 가열처리에는1.39×10
3copies/g
으 로1.61 log
만감소하였지만, 100℃
에서5
분간가열처리에는3.26×10
2copies/g
로2.25 log
감소하였고, 10
분간가열처리후 부터는오염굴에서노로바이러스GⅡ
는불검출이었다.
한편
, Shin et al. (2014)
은 노로바이러스에 오염된알굴을70℃
에서15
분간가열처리하였을때GⅠ
과GⅡ
농도는각각89.4%
및80.1%
감소되었으나, 100℃
에서15
분간가열처리시 에는알굴중의GⅡ
농도가89.8%
감소되었으며GⅠ
은불검 출되었다는연구결과와본연구결과하고는다소차이가있는 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.
이러한결과차이는
Shin et al. (2014)
은알굴상태로본연구 에서는각굴상태로가열처리하였기때문에알굴과각굴의열 전이도차이에기인한것으로사료된다.
한편
, Sow et al. (2011)
은뮤린노로바이러스(Murine noro- virus)
를다랑조개(Soft shell clams)
에오염시킨후90℃
에서90
초간처리하였을경우에는가열처리하기전보다뮤린노로바 이러스농도가3.33 log
감소하였고, 90℃
에서180
초간가열처 리하였을때는뮤린노로바이러스모두가불성화되었다고보 고하였으며, Croci et al. (1999)
은A
형간염바이러스에오염시 킨홍합을가열처리한경우80℃
에서10
분간, 100℃
에서1
분 간처리하였을때A
형간염바이러스는모두불활성화되었다 는보고하였다.
본연구에서사용된각굴은인위감염을통해다소높은농도 의바이러스가감염된굴이므로굴생산해역에서의각굴중의 노로바이러스농도와같이노로바이러스오염정도가낮은각 굴에대한가열처리효과는가열처리온도및시간에따라노로 바이러스농도의감소율이더높아질것으로추정된다
.
한편
,
오염굴중의노로바이러스감염농도에따라가열처리 온도및시간에따른오염굴중의노로바이러스농도변화에대 한추가적인연구가필요하지만, Hewitt and Greening (2006)
은뉴질랜드담치(Greenshell mussels Perna canaliculus)
섭취 에따른노로바이러스식중독을예방하기위해서는100℃
물 에서최소3
분간가열처리해야한다는연구결과와상기의조 사결과를종합해볼때,
면역력이약한노약자나어린아이들이 굴을안전하게섭취하기위해서는날것으로섭취하기보다는100℃
물에서10
분이상충분하게가열조리한후섭취하는것 이굴섭취로인한노로바이러스식중독사고를예방을할수있 을것으로사료된다.
사 사
이 논문은
2015
년 해양수산부 재원으로 한국해양과학기술진흥원의 지원을받아수행된수산실용화기술개발사업 연구 임
(
노로바이러스 프리(free)
고부가가치굴 및 가공품 개발).
또한이논문은
2015
년도국립수산과학원수산과학연구사업(R201562)
의지원으로 수행된연구이며 연구비지원에감사드립니다
.
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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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