kfas

699

Copyright © 2020 The Korean Society of Fisheries and Aquatic Science pISSN:0374-8111, eISSN:2287-8815

서 론

김

(Laver Pyropia sp.)

^{은홍조식물문}

,

홍조강

,

김파래목

,

김 파래과에속하며

,

^{한국뿐만아니라일본}

·

중국등의해외에서 도 식용하며

,

증산

(增産)

을 위해 양식하는 대표적 품목이다

(KATI, 2019; Kwon et al., 2018).

김은현재국내수산물수출

품

1

위품목으로그액수는매년계속해서증가하여

2019

년에

는

5.8

억달러의역대최고수출액을달성하였다

(MOF, 2020).

김은칼슘

,

^마그네슘

,

^철분

,

^아연

,

^{비타민등이많이함유되어있} 어영양가가풍부하며맛이좋아예로부터각종미네랄

,

식이 섬유및영양소의공급원으로애용되어온영양기호식품이다

(Kim et al., 2014).

최근에는건강식을선호하는소비자들을중

심으로

health snack

으로인식되어소비가확대되고있으며특 히일본인들에게한류상품으로가장높은구매율을나타내는 식품이되었다

(Lim and Lim, 2013; Lee, 2018).

한편

,

국내대 부분의김가공업체는지하수와저수지의물을끌어다원초를 세척하며따로살균공정을거치지않고마른김을생산하고있 어식품안전성면에서위생관리에취약하다

. Kim et al. (2006)

의비가공농수산식품의미생물오염도평가연구에서

,

김의일 반세균과대장균군은각각

2.8-7.1 log CFU (colony forming unit)/g

^및

1.0-1.8 log CFU/g

^{로검출되었다}

.

^또한

,

^{미역에서는} 약

1-logCFU/g

수준으로

B. cereus

^가

5

건검출되었다고보고하 였다

. Lee et al. (2017)

은돌김중

B. cereus

^가약

2-log CFU/g

로검출되었다고보고하였다

.

마른김의국내

B. cereus

의기준

저장온도에 따른 마른김(Pyropia pseudolinearis)의 Bacillus cereus 성장예측모델 개발

최만석 ^1,2 ·김지윤 ^1,2 ·전은비 ^1,2 ·박신영 ^1,2 *

1경상대학교 해양산업연구소, ²경상대학교 해양식품생명의학과

Predictive Growth Models of Bacillus cereus on Dried Laver Pyropia pseudolinearis as Function of Storage Temperature

Man-Seok Choi

^1,2

, Ji Yoon Kim

^1,2

, Eun Bi Jeon

^1,2

and Shin Young Park

^1,2

*

1Institute of Marine Industry, Gyeongsang National University, Tongyeong 53064, Korea

2Department of Seafood and Aquaculture Science, Gyeongsang National University, Tongyeong 53064, Korea

Predictive models in food microbiology are used for predicting microbial growth or death rates using mathematical and statistical tools considering the intrinsic and extrinsic factors of food. This study developed predictive growth models for Bacillus cereus on dried laver Pyropia pseudolinearis stored at different temperatures (5, 10, 15, 20, and 25°C). Primary models developed for specific growth rate (SGR), lag time (LT), and maximum population density (MPD) indicated a good fit (R ² ≥0.98) with the Gompertz equation. The SGR values were 0.03, 0.08, and 0.12, and the LT values were 12.64, 4.01, and 2.17 h, at the storage temperatures of 15, 20, and 25°C, respective- ly. Secondary models for the same parameters were determined via nonlinear regression as follows: SGR=0.0228- 0.0069*T ₁ +0.0005*T ₁ ² ; LT=113.0685-9.6256*T ₁ +0.2079*T ₁ ² ; MPD=1.6630+0.4284*T ₁ -0.0080*T ₁ ² (where T ₁ is the storage temperature). The appropriateness of the secondary models was validated using statistical indices, such as mean squared error (MSE<0.01), bias factor (0.99≤B _f ≤1.07), and accuracy factor (1.01≤A _f ≤1.14). External valida- tion was performed at three random temperatures, and the results were consistent with each other. Thus, these models may be useful for predicting the growth of B. cereus on dried laver.

Keywords: Bacillus cereus , Dried laver, Gompertz equation, Predictive growth model, Storage temperature

*Corresponding author: Tel: +82. 55. 771. 9143 Fax: +82. 55. 772. 9149 E-mail address: [email protected]

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Received 27 May 2020; Revised 26 June 2020; Accepted 4 August 2020

저자 직위: 최만석(대학원생), 김지윤(대학원생), 전은비(대학원생), 박신영 (교수)

https://doi.org/10.5657/KFAS.2020.0699

Korean J Fish Aquat Sci 53(5), 699-706, October 2020

범위가

g

^당

1,000

^{이하이므로김의미생물오염도평가연구들} 은기준범위이내로적합하였지만

, B. cereus

^{는김의주요관} 리대상식중독세균이라고할수있다

(Lee et al., 2017; MFDS, 2019). B. cereus

의성장최적온도는

28-35°C

이며균주에따라 최저

4-5°C,

최대

55°C

에서도성장이가능하다

(MFDS, 2016;

Jo et al., 2017; NIFDS, 2019).

^특히

,

^{김이생산되는해역의수} 온은

4.5-15°C

전후이며

,

마른김의표면온도는약

21°C

이다

(Kim and Shin, 2014; Yoon, 2014).

김은주로상온에서유통 및보관되므로

5-25°C

의저장온도에서의부적절한관리는

B.

cereus

^가

g

당

1,000

이상

(>3-log CFU/g)

성장하여위해성을보 일수있다

(MFDS, 2019).

^또한

,

^{이전의연구에따르면일반적} 으로식품의

B. cereus

^가

10

⁵

CFU/g

이면식중독을일으킬수있 다

(Ziane et al., 2019).

따라서

, 5-25°C

의저장온도에서마른김 의

B. cereus

에대한생육패턴의확인이필요하다

.

최근에는특정식중독의원인이되는병원성미생물을관리 를 위한방법으로 예측 미생물학

(predictive food microbiol- ogy, PFM)

분야가활발히연구되고있다

(Park et al., 2019a).

어떤특정식중독세균에오염된식품을섭취하는경우해당식 품의위해정도를과학적으로그리고정량적으로평가하는정 량적미생물위해평가

(quantitative microbial risk assessment, QMRA)

^{중의노출평가}

(exposure assessment)

^{에서예측미생물} 학은식중독세균의증식

,

생장

,

사멸에대한수학적모델을제공 한다

(Bahk et al., 2005).

예측미생물학은식품의재료에서생 산

,

유통

,

판매

,

소비및보관전과정에서의각식품이갖게되는

Aw, pH, NaCl

함량과같은식품의고유특성인내부적요인

(in- trinsic factor)

^{과식품의미생물의성장에영향을끼치는저장} 온도

,

습도

,

대기상태등의외부적요인

(extrinsic factor)

을수 학적모델을사용하여식중독세균혹은부패세균의성장을예 측하여위해요인을사전에차단및관리할수있는방법으로인 정되고있다

(Chen, 2007; Koseki and Isobe, 2007).

따라서

,

예 측미생물학은식중독예방에큰효과가있는것으로평가되고 있으나현재

B. cereus

^{에대한성장예측모델은농산품}

(e.g.

쌀

,

파스타

,

콩

),

육가공품

(e.g.

우유

,

햄

,

닭고기

), ready-to-eat

식품 등에한정되어있으며수산식품에대한모델개발을거의찾아 볼수가없다

(FAO/WHO, 2002; Park et al., 2010; Enkhjargal et al., 2013; Juneja et al., 2019).

김의생산

,

유통및소비전과정에서부적절한온도관리는세 균오염증식의주요원인이될수있다

.

김의

B. cereus

^에관한 성장예측에관한연구는향후김의식품위생학적및안전성관 리를위한기초연구자료가될것이라고사료된다

.

따라서

,

본 연구에서는미생물학적안전성확보를위해국내와해외에서 수요가많은마른김에

B. cereus

^{를대상으로다양한저장온도} 조건에따른이균의성장을예측할수있는모델을개발하였다

.

재료 및 방법

시험균주 및 시험균액

본연구에서 사용한

Bacillus cereus (ATCC 11778, ATCC 14579, ATCC 14893)

는

American type culture collection

에서 분양받은것으로

glycerol stock

으로

-80°C

에서보관중인균주 를사용하였다

.

보존배양된각시험균주는

tryptic soy broth (TSB; BD/Difco Laboratories, Detroit, MI, USA)

에접종하여

37°C

^{의배양기에서}

18-24

^시간동안

2

^{차례전배양시킨후본실} 험에사용하였다

.

배양된시험균주는

10,000 g

^로

10

분동안원 심분리한후침강된펠릿

(pellet)

을

10 mL

의

0.1%

펩톤수에현 탁하였다

.

이현탁액을

0.1%

펩톤수를이용해단계희석한각각 의균주를합쳐

3-4 log CFU/mL

수준의농도를지닌

cocktail

로제조하고이를시험균액으로사용하였다

.

김 시료 및 실험설계

본연구에서사용된마른김

(Pyropia pseudolinearis)

^은

M

마트

(Tongyeong, Korea)

에서구입한김을사용하였다

.

시험균의접 종전김시료의표면잔존미생물제거를위해

70%

에탄올로표 면을닦은후

,

^{멸균된가위를이용해가로}

6 cm,

^세로

6 cm

^의크 기로절단하여

1 g

을칭량해

petri dish (90×15 mm)

에담아사 용하였다

.

이렇게제조된시료는김의주요생산및유통공정에 서

B. cereus

성장과관련한중요한인자로선택된저장온도변 수에따라

5, 10, 15, 20

및

25°C

로결정하였다

.

저장온도별균 의성장속도를고려하여

,

^{각시간대별로시료를채취하여분석} 하였다

.

각각의실험은

2

회반복하였고각샘플링시간별로

3

개 의시료를사용하여분석하였다

.

접종 및 균수측정

시험균액은김시료에

10 μL

씩

10

군데점

-

접종

(spot-inocula- tion)

^한후

biological safety cabinet (CHC Lab Co., Daejeon,

Korea)

내에서

2

차오염을방지하면서미생물이표면에잘부

착되도록

1

시간동안건조한후저장온도별로보관하였다

.

각 저장온도별로배양된김을멸균팩에

0.1%

펩톤수로

10

배 희석하여

stomacher

를이용하여 균질화하였다

. 0.1%

펩 톤수로균질화된시험용액을각각

10

^{진희석법으로희석하여}

1 mL

을

petri dish (90×15 mm)

에분주하고

45-50°C

정도로 식힌

tryptic soy agar (TSA; BD/Difco Laboratories, Detroit, MI, USA)

를

petri dish

에주입평판법

(pour plate method)

으로 배양해주었다

.

미생물의증식은식품공전

(MFDS, 2019)

에따 라표준한천평판균수측정법

(standard plate count method)

^으 로

35±1°C

에서

48±2

시간배양한후

15-300

개의집락을형성 한배지만계수하여

log CFU/g

으로나타냈다

.

1차모델 개발

본연구에서는김의저장온도에따른

B. cereus

^{의최대증식} 속도

(specific growth rate, SGR)

^와유도기

(lag time, LT)

^및최 대개체군밀도

(maximum population density, MPD)

에대하여

Graphad PRISM version 8 (Graphad Software, San diego,

CA, USA)

프로그램을이용하여실험결과를

Gompertz equa-

tion

^{에대입하여산출하였다}

. 1

^차모델

Gompertz equation

^은다 음과같다

(Yang et al., 2016).

Y=N

₀

+C×exp [-exp{(2.718×SGR/C)×(LT-X)+1}]

Y, Viable cell count (log CFU/g)

N

₀

, Initial log number of cells (log CFU/g)

C, Difference between the initial and final cell number (log CFU/g)

X, Incubation time (h)

성장예측 2차모델 개발

도출된최대증식속도

(SGR)

와유도기

(LT)

의온도및초기오 염균수와의상관관계규명을위해

Gompertz model equation

을통해구한

SGR

과

LT

값을

SAS version 9.4 (SAS Institute, Inc., Cary, NC, USA)

^{프로그램을이용하여도출된매개변수} 를수학적정량평가모델인

polynomial equation

에대입하여모 델을개발하였다

. 2

차모델

polynomial equation

은다음과같다

(Yang et al., 2016).

SGR or LT=b

₀

+b

₁

A+b

₂

A

²

+ɛ A, Storage temperature (°C) b

₀

-b

₂

, Regression coefficients ɛ, Random error

모델의 적합성 평가

개발된

B. cereus

^{성장예측모델의내부검증}

(internal valida- tion)

을평가하기위한적합성평가로

coefficient of determina- tion (R

²

), Mean square error (MSE), bias factor (B

_f

), accuracy factor (A

_f

)

값을사용하였다

(Park et al., 2019b). R

²은회귀분석 식에서종속변수

y

의데이터

Yi

에대하여

yi

의총변동합에대한 변동합의비율을구한값으로서

0

^에서

1

^{사이의값을나타낸다}

(Duffy et al., 1994). MSE

는미생물의최대증식속도에대한실 험값과예측값의차이를이용하여개발된예측모델의적합성 을평가하는수치이다

.

MSE=ΣLog (observed values-predicted values)

²

/n B

_f^{는실험을통해얻어진실험값과유도된}

2

^{차모델식에서얻} 어진예측값의평균차이를평가한것이다

.

B

_f

for SGR or LT = 10

ΣLog|(observed values/predicted values)|/n

A

_f는실험을통해얻어진실험값과유도된

2

차모델식에서얻 어진예측값의평균차이의절대값을평가한것이다

.

A

_f

for SGR or LT=10

ΣLog|(predicted values/obseved values)|/n

마직막으로

,

^{개발된모델의범위내에서모델개발에사용하지} 않은온도

(13, 18, 23°C)

를선정하여위와동일한방법으로실 험하여외부검증

(external validation)

을평가하였다

.

통계분석

모든실험은각샘플링시간별로

3

개의시료를사용하여

2

회 반복으로 수행하였으며

,

^{통계프로그램은}

SPSS version 25.0 software (SPSS Inc., Chicago, IL, USA)

에서

one-way ANO- VA

중

Duncan’s multiple range test

를사용하여

P<0.05

에서각 온도별

SGR, LT

및

MPD

의유의성을조사하였다

.

또한

, Paired t-test

를사용하여

P<0.05

에서개발된모델의

SGR, LT

및

MPD

의예측값과실험값의유의성을조사하였다

결과 및 고찰

저장온도에 따른 B. cereus 생육 패턴 및 1차모델개발

각저장온도

(5, 10, 15, 20, 25°C)

에따른김에서

B. cereus

성 장변화는

Fig. 1

에나타냈다

.

마른김의초기오염농도는

3.2- 3.6 log CFU/g

^이었으며

, B. cereus

^{의생육패턴은크게}

3

^가지로 나누어졌다

.

첫째

,

냉장온도

5°C

및

10°C

에서보관된마른김은 Fig. 1. Growth curves of Bacillus cereus on dried laver Pyropia pseudolinearis at 5, 10, 15, 20, 25°C. Error bars indicate the stan- dard deviations for the mean of two replicates of three samples at each storage time and temperature.

2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50 6.00 6.50 7.00 7.50

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

lo g C FU /g

Storage time (h)

5 °C 10 °C 15 °C

20 °C 25 °C

Y=0.7089x+0.0109 R²=0.91

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14

0 0.05 0.1 0.15

Pr ed ic te d SG R (lo g C FU /h)

Observed SGR (log CFU/h) (a)

Y=0.9846x+0.7498 R²=0.95

0 5 10 15 20 25 30

0 5 10 15 20 25

Pr ed ic te d LT (h)

Observed LT (h) (b)

Y=0.9577x+0.3259 R²=0.97

6.2 6.4 6.6 6.8 7 7.2 7.4

6 6.5 7 7.5

Pr ed ic te d M PD (l og C FU /g )

Observed MPD (log CFU/g)

(c)

가장느린균의생육을보였으며

,

^저장

7

^일차

(168

^시간

)

^에약

4

log CFU/g

에도달하고이후균의뚜렷한성장이관찰되지않았

다

. Cronin and Wilkinson (2009)

는쌀을

4°C

에서냉장보관시

본연구와유사하게

B. cereus

는처음에접종된수준을유지하

였다고보고하였으며

,

반면에

10°C

에서보관한쌀의

B. cereus

는

3

^일차

(72

^시간

)

^{부터급속히성장하여}

6

^일차

(144

^시간

)

^에는 약

6 log CFU/mL

로성장하였다

.

둘째

, 15°C

의저장온도에서보관된마른김의

B. cereus

^의생 육 패턴은

36

시간까지는 균의 성장이 느리고일정하였지만

, 48

시간부터는 균수가급격히증가하여

168

시간에는

6.5 log

CFU/g

^{까지성장하였으며전체저장온도중에서중간형태의}

균의생육이관찰되었다

.

이균은지표수

,

지하수및약수등의 수중에도존재할수있기때문에식품을오염시켜식품부패또 는식중독을유발할수있고그감염량

(infective dose)

이

5 log cells/g

이상인점을고려하면

,

이는적절한저장온도에서김을 보관할필요성이있음을시사하였다

(Schoeni and Lee, 2005;

Jo et al., 2017).

또한

, 168

시간

(7

일

)

내에김의

B. cereus

^가정 체기

(stationary phase)

에도달하지않을가능성을고려하여추 가로

8-10

일동안

15°C

의저장온도에서

B. cereus

균의성장을 모니터링하였지만

,

약

6.4-6.6 log CFU/g

이상증식하지못하 였다

(data not shown).

마지막으로

, 20°C

와

25°C

에서보관된김의

B. cereus

^는가장 빠른생육패턴을보였는데단지

48

시간만에

6.5 log CFU/g

이 상의성장을나타냈다

.

특히

, 25°C

에보관된김의

B. cereus

는 가장짧은저장

4

시간만에급격한균의성장을보여주었다

.

이 와관련하여

Moon et al. (2005)

^{은균의생육은초기균수보다} 온도에지배적인영향을받으며

,

새로운환경에적응하기위하 여낮은온도일수록초기성장이지연된다고보고하였다

.

한편

, 20°C

와

25°C

에서

48

시간이상보관된김의

B. cereus

는정체기 상태에머물렀으며

,

최대

7.2 log CFU/g

까지성장하였다

. Kang et al. (2010)

^에의하면

13°C

^{의저장온도에서는탄수화물음식}

(e.g.

밥

,

빵

,

국수

)

이식물성단백질식품

(e.g.

두부

,

삶은콩나 물

)

보다훨씬더빠른균의성장을보였으며

30°C

의저장온도

에서는탄수화물음식이동물성단백질식품

(e.g.

햄버거패티

,

훈제치킨

)

보다더느린균의성장을보고하였다

.

이러한연구

결과는

B. cereus

^{와같은식중독균의생육은식품의매트릭스}

와식품의고유특성

(pH,

수분활성도

,

소금함량

,

영양성분등

)

인내부적요인

(intrinsic factor)

차이에따른것으로판단된다

. 1825

년

Gompertz

가인구동태조사결과를경험식으로제시 한

Gompertz model equation

은

Sigmoid

형의미생물성장곡선 을표현하기위해사용하는대표적인연속함수식이며

,

^현재상 용화되는

pathogen modeling program (PMP)

등의개발에사 용되었다

(FAO/WHO, 2002).

각온도별

(5, 10, 15, 20, 25°C)

김에오염된

B. cereus

의생육결과

(Fig. 1)

를기초로저장온도 와시간에따른

MPD

값과변형된

Gompertz model equation

을 적용하여

1

^차모델링

SGR

^과

LT

^{를산출하였다}

(Table 1). Nauta

et al. (2003)

^{의연구에의하면}

B. cereus

^의

MPD

^는

6.0-8.5 log CFU/g

농도로식품의종류

,

초기균수

,

환경등에따라다르다

.

본연구에서냉장온도

5°C

및

10°C

에서보관된마른김은

7

일

(168

시간

)

동안

B. cereus

가

MPD

에도달하지못하였으며

,

이 에따른

SGR

과

LT

를예측할수없었다

.

또한

, 15°C

에서저장 된김의

B. cereus

^{는아직완전히}

MPD

^{에도달하지못하였을가} 능성이있는

MPD

값을

6.5 log CFU/g

으로간주하였다

. SGR

은미생물의최대증식속도를나타내며저장온도가높아질수 록

B. cereus

의

SGR

은유의적으로증가하였다

(P<0.05).

반면 에

,

미생물이성장을시작하기이전에주위환경에적응하는기 간을나타내는

B. cereus

^의

LT

^{는저장온도가높아질수록유} 의적으로감소하였다

(P<0.05).

본연구와유사하게

, Juneja et al. (2019)

은밥

(cooked rice)

에서온도에따른

B. cereus

^성장 을측정한연구에서온도의증가에비례하여

B. cereus

생육속 도또한증가하였다고보고하였다

.

따라서

,

김을안전하게보 관및섭취하기위해서는가급적서늘한저장온도에서단시간 내에보관하여김의미생물의증식을효과적으로억제할수있 다

.

최대개체군밀도를나타내는

MPD

는

20°C, 25°C

에서각각

7.1, 7.3 log CFU/g

이었으며서로간의유의적차이는없었으며

(P>0.05), 15°C

에서저장된김의

B. cereus (6.5 log CFU/g)

^보 다유의적으로높은

MPD

^{를나타냈다}

(P<0.05). 1

^{차모델링의} 적합성을나타내는

R

²값은

1

에가까울수록모델의적합도가높 은것을나타내며

, 15°C, 20°C, 25°C

저장온도에서모두

0.98

이 상으로나타났다

(Table 1).

따라서

Gompertz equation

으로산 출한

1

차모델이적합함을증명하였다

.

B. cereus의 성장예측 2차모델 개발 및 적합성 평가 1

차모델링에서계산된

SGR, LT, MPD

등이환경적변수인 저장온도에따라어떻게변화하는지예측하는

2

차모델링은다

Table 1. Growth parameters of Bacillus cereus on dried laver Py- ropia pseudolinearis obtained from the Gompertz equation for the primary modeling

Temperature

(°C) SGR

(log CFU/h) LT (h) MPD (log CFU/g) R²

5 NG NG NG NA

10 NG NG NG NA

15 0.03±0.02^b 12.64±0.59^a 6.50±.0.10^b 0.99 20 0.08±0.02^a 4.01±0.68^b 7.13±0.13^a 0.98 25 0.12±0.03^a 2.17±0.48^c 7.25±0.17^a 0.98 SGR, Specific growth rate; LT, Lag time; MPD, Maximum popula- tion density; CFU, Colony-forming unit; NG, No Growth; NA, No Application. The data are presented as mean values and standard deviation (three samples/condition of temperature). Means in a column with different letters (a-b for SGR or a-c for LT and MPD) differ significantly (P < 0.05) by Duncan’s multiple range test at the 5% level of probability.

음의다항

2

^{차방정식인}

polynomial equation

^{을적용하여산출} 하였다

(Table 2).

SGR model for dried laver:

Y=0.0228-0.0069*T

₁

+0.0005*T

₁²

LT model for dried laver:

Y=113.0685-9.6256*T

₁

+0.2079*T

₁²

MPD model for dried laver:

Y=1.6630+0.4284*T

₁

-0.0080*T

₁²

T

₁은저장온도를나타내며

, polynomial equation

으로산출된

R

²값은

SGR

은

0.93, LT

는

0.95, MPD

의경우

0.89

이였다

.

따 라서본연구에서예측된

2

^차모델링

SGR, LT

^값은

0.90

^이상

이므로모델링이잘되었으며

MPD

는

15°C

저장온도의실제

MPD

에도달하지못하였을가능성이있음으로

0.90

보다약간

낮았지만전체적으로양호한적합성을나타냈다

.

또한

,

예측된

2

차모델또한저장온도에따라

SGR

값은증가하였으며

, LT

값 은감소하였다

. Kim and Oh (2014)

^의연구는

15°C

^{에서저장된} 당근의

B. cereus

^의

SGR

은

0.032

이며

, LT

는

14.57

으로본연 구의

15°C

에서저장된김의

B. cereus

^의

SGR 0.03, LT 15.46

과 유사한결과를보였다

.

반면

25°C

에서저장된당근의

B. cereus

의

SGR 0.113, LT 5.01

은본연구의

25°C

에서저장된김의

B.

cereus

^의

SGR 0.15, LT 2.37

^{과는좀더큰차이를보였다}

.

^이는 저장온도가증가하면서식품매트릭스의차이와당근의미산 성차아염소산수와초음파의병용살균처리효과가균의성장 에영향을주었음을시사한다

.

2

차모델을통해예측된모델의신뢰성을확보하기위해서는

실제적용전에통계적인적합성검증이필요하다

(FAO/WHO,

2002).

김의저장온도별

B. cereus

^{의내부검증}

(internal valida- tion)

을평가하기위해

MSE, B

_f

, A

_f값을

Table 3

에나타냈다

.

먼 저

MSE

값은

0

에가까울수록개발된예측모델의적합성이높 음을의미하며

SGR, LT, MPD

모두

0.01

보다매우작은

0

에가 까운값이나왔으므로적합하였다

(Park et al., 2019b). B

_f ^값은

1

에가까울수록모델이정확한것을나타내며

1

보다작은경우 는과소예측된것이며

, 1

보다크면과대예측된것이다

. 0.7

보 다작거나

1.5

보다큰값을나타내면모델이적합하지않아사 용이불가능하다

(Park et al., 2019a; Ross et al., 2000).

본연 구의

B

_f ^값은

SGR (1.02), LT (1.07), MPD (0.99)

^이였으며

,

^모 든결과값이신뢰할수있는예측값을제공할수있음을나타냈 다

. A

_f 값은

1

에가까울수록모델적합성이높음을의미하며값 이커질수록부정확함을나타낸다

.

예를들어

,

계산된

A

_f값이

0.9-1.1

사이면모델이

10%

과소및과대예측된것이다

(Ross, 1996).

^본연구의

A

_f^값은

SGR (1.14), LT (1.13), MPD (1.01)

으로

SGR

및

LT

의

A

_f값은

14, 13%

의오차가있으나다른두

통계지표

MSE, B

_f 값이매우높은적합성을나타내므로본모

델링은통계적으로신뢰성을확보하였다

.

Table 4

는본연구에서개발된모델을외부검증

(external vali-

Table 2. Growth parameters of Bacillus cereus on dried laver Py-

ropia pseudolinearis obtained from the polynomial equation for the secondary modeling

Temperature

(°C) SGR

(log CFU/h) LT (h) MPD (log CFU/g)

5 NG NG NG

10 NG NG NG

15 0.03 15.46 6.64

20 0.07 3.72 7.22

25 0.15 2.37 7.24

SGR, Specific growth rate; LT, Lag time; MPD, Maximum popula- tion density; CFU, Colony-forming unit; NG, No Growth; NA, No Application.

Table 3. Internal validation of the secondary modeling using sta- tistical indices for growth parameters of Bacillus cereus on dried laver Pyropia pseudolinearis

MSE B_f A_f

SGR (log CFU/h) < 0.01 1.02 1.14

LT (h) < 0.01 1.07 1.13

MPD (log CFU/g) < 0.01 0.99 1.01

MSE, Mean square error; A_f, Accuracy factor; B_f, Bias factor;

SGR, Specific growth rate; LT, Lag time; MPD, Maximum popu- lation density.

Table 4. Comparison of the observed and predicted growth parameter values of Bacillus cereus on dried laver Pyropia pseudolinearis

Temperature (°C) SGR (log CFU/h) LT (h) MPD (log CFU/g)

Observed Predicted Observed Predicted Observed Predicted

13 0.02±0.02 0.01 25.13±0.24 23.07* 6.26±0.11 6.25

18 0.03±0.01 0.05 9.96±0.84 7.17* 7.01±0.10 7

23 0.09±0.01 0.12* 3.21±0.77 1.66 7.20±0.02 7.2

SGR, Specific growth rate; LT, Lag time; MPD, Maximum population density; CFU, Colony-forming unit; NG, No Growth; NA, No Ap- plication. The data are presented as mean values and standard deviation (three samples/condition of temperature). Asterisk (*) also indicates a significant difference between observed and predicted by paired t-test.

최만석

ㆍ

김지윤

ㆍ

전은비

ㆍ

박신영

704

dation)

^{하기위하여모델개발에사용하지않은}

13, 18, 23°C

^의 저장온도에서실험하여

paired t-test

를사용하여

P<0.05

에서 개발된모델의예측값과실험값을비교하여나타낸것이다

.

비 교결과

, 23°C

에서저장된

B. cereus

의

SGR

값과

13°C

및

18°C

에서저장된

B. cereus

^의

LT

값은예측값과실험값간의유의적 인차이가있었지만

(P<0.05),

^{대부분의저장온도및샘플링시} 간별실험값과예측값의

SGR, LT

및

MPD

간의유의적인차이 가없었다

(P>0.05). Walls and Scott (1996)

의생쇠고기의

E.

coli O157:H7

의성장을예측및검증한연구에서는

lag phase duration

과

generation time

의예측값과실험값의

t-test

에의한 유의적인차이가있었지만

(P<0.05), exponential growth rate

^에 서는예측값과실험값의유의적인차이가없었다

(P>0.05).

본 연구에서는개발된예측모델의보다높은신뢰성을확보하기 위하여외부검증에대한통계적인적합성평가를추가적으로 실시하여

Table 5

에나타냈다

.

외부검증의

MSE

값은

SGR

과

LT

^{가내부검증보다다소높은}

0.04

^및

0.03

^{이나왔지만}

, MPD

를포함한모든값이

0

에가까워매우높은적합성을나타냈다

. B

_f 값은

SGR (1.06), MPD (0.98)

으로

1

에가까워양호한적합 성을나타냈으며

, LT

는

0.78

로비록내부검증보다는낮은적합 성을나타냈지만

, Ross et al. (2000)

의예측모델링에관한연구 에서는

0.7-0.9

^범위의

B

_f ^{값은신뢰할수있는예측값이라보} 고하였다

. A

_f값은

SGR (1.47), LT (1.43), MPD (0.99)

으로

1

에가까운

MPD

는매우높은예측모델의적합성을나타냈으 며

, 1.50

이하의

SGR

과

LT

값은본연구의예측모델이신뢰할 수있는예측값을제공하였음을나타냈다

(Bahk et al., 2005;

Carrasco et al., 2006).

^{내부및외부모델링결과의실험값과} 예측값의전체비교는

Fig. 2

에나타냈으며

,

모든결과의비교 에대한회귀분석결과

R

²가

0.90

이상의높은상관관계를보였 으며최종적으로본연구의모델링은받아들여질수있다고판 단하였다

.

본연구는마른김의저장온도

-

^{시간관계측면에서마른김의} 생산

,

유통

,

소비

,

보관전과정에서증식할수있는

B. cereus

의성장예측모델을제시하였다

.

수산물의예측미생물학연구 는아직왕성하게진행되지는않았으나

,

최근성장예측모델개 발은과거의

broth

상의

pilot study

를뛰어넘어실제식품의각

Table 5. External validation of the secondary modeling using sta- tistical indices for growth parameters of Bacillus cereus on dried laver Pyropia pseudolinearis

MSE B_f A_f

SGR (log CFU/h) 0.04 1.06 1.47

LT (h) 0.03 0.78 1.43

MPD (log CFU/g) < 0.01 0.98 0.99

MSE, Mean square error; A_f, Accuracy factor; B_f, Bias factor;

SGR, Specific growth rate; LT, Lag time; MPD, Maximum popu- lation density.

Fig. 2. Comparative plots of the observed and predicted SGR (a), LT (b), and MPD (c) for Bacillus cereus on dried laver Pyropia pseudolinearis.

2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50 6.00 6.50 7.00

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

lo g C FU /g

Storage time (h)

Y=0.7089x+0.0109 R²=0.91

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14

0 0.05 0.1 0.15

Pr ed ic te d SG R (lo g C FU /h)

Observed SGR (log CFU/h) (a)

Y=0.9846x+0.7498 R²=0.95

0 5 10 15 20 25 30

0 5 10 15 20 25

Pr ed ic te d LT (h)

Observed LT (h) (b)

Y=0.9577x+0.3259 R²=0.97

6.2 6.4 6.6 6.8 7 7.2 7.4

6 6.5 7 7.5

Pr ed ic te d M PD (l og C FU /g )

Observed MPD (log CFU/g)

(c)