gamma ray

(1)

Applied Chemistry,

Vol.12,No.2,November때8， 389-392

Staphylococcus aureus를 이 용 한 ozone과 gamma ray

살균 및 쩨증식 비교

깊짚보· 이오미 · _김해연 · _김태훈•_이면주•_유송호.

한국원자력연구원 방사선공업환경연구부

Jin-Mvoung Kim . O-Mi Lee· Hae-Yeon Kim· Tae-Hun Kim· Myunjoo Lee· Seungho Yu' Radiation Research Division for Industry & Environment,

Korea Atomic Energy Research Institute

Abstract

Staphylococcal f，αxl poisoning is the major cause of bacterial fl∞d poisoning. Chlorination has been one of the most adpoted inactivation processes for the drinking water. But several disadvantages of chlorination include the formation of undesired halogenated by-products and low inactivation efficiency of chlorine-resistant pathogenic microorganisms. The purpose of this study was to examine the disinfection efficincies of Staphylocα:GUS aureus by ozone and gamma ray. The disinfection efficiency of ozone was 86.08% at 5 min. Gamma radiation showed the disinfection efficiency of 88.15% at higher than O.2kGy.

Microbial regrowths after ozone and gamma ray disinfections were also evaluated for 4 days. Significant microbial regrowth was observed for ozone disinfection, while there was almost no microbial regrowth for gamma ray disinfection at O.2kGy.

1. _서 _론

황색포도상구균 (staphylococcus aureus) 은 그람 양성구균으로 사람이나 동물의 화농성질환 의 대표적인 원인균으로 살모넬라와 같이 자주 발생하는 식중독 원인균이다. 사람과 동물의 기도 에서 일반적으로 발견되며 상처에서도 발견되는 식중독균이다j) 세계 각국에서 황색포도상구균에 의한 식중독 발생 빈도는 높고， 많은 나라에서 제 1 위 또는 살모넬라 및 다른 식중독균에 이어 제 2위 또는 제 3위를 차지하고 있다. 우리나라에서도 2000 년도 국내 식중독 발생 통계에 따르 면 원인균 별로 환자 발생 수는 살모넬라에 의한 식중독이 35.6%, 그 다음으로 황색포도상구균이 11.3%로 2위를 차지하고 있다. 이러한 황색포상구균 및 병원성 미생물의 살균 방법에는 염소소 독， 자외선소독， 오존살균 둥올 이용한 살균 동에 국한되어 있다. 각각의 살균공정 중 염소소독은 트리할로메탄의 2차 오염물 발생이 었고， 자외선 및 오존살균은 램프의 주기적인 교체， 탁도나 색

도 등 영향으로 소독효울이 떨어지는 단점 2) 퉁으로 효율적인 살균공정이 요구되고 있다. 최근에 는 전자선 살균처리기술이 박테리아， 바이러스， 기생충 동에 효과적이라고 보고되고 있다3，4) 따라

서 많이 사용하고 있는 오존살균과 전자선 살균처리기술에 대한 살균 효율올 알아보기 위하여 병 원성 미생물 중 식중독균의 대표적인 황색포도상구균을 이용， 각각의 공정에 대한 살균력과 효율 적인 살균공정을 연구하고자 하였다.

389

(2)

390

김진영·이오미·김해연·김태훈·이연주·유숭호

2. 실 험

사용한 균주는 Staphylococcus aureus ATCC _27664로 Nutrient Broth에 접 종하여 37 ·C, 150 rpm에서 배양하였다. 배양된 균주를 ozone과 gamma ray에 일정량올 조사하여 미생물 개체 수의 변화를 측정하였다. 이때 사용된 ozone _{발생기C1ab2b.} Ozonia. France)를 이용 1.104 mg/min

발생량으로 1 minoJl 서 5 min까지 실험올 하였다. Gamma ray는 고준위 60CO source

(MDS Nordion,

Canada)를 이용하여 상온 (20 "C)에서 수행하였으며， 이 때

60CO

source 의 방사

능은 397949 Ci 이었다. 살균처리에 이용한 흡수선량은 O.lkGy에서 2kGy까지 실험하였다. 또한 살균 효융을 향상시키기 위해 02를 150 _rpm에서 10 _psi로 30 min _{동안 폭기시킨 후} gamma

ray를 조사하였다 각각의 공정처리 후 세포변화를 알아보기 위해 SEM(scanning electron

microscope)과 TEM(transmission electron microscopy)을 이용하였다.

3. 결과및토론

3.1 Ozone, gamma ray 처리 후에 개체수 변화 및 재증식

배양한 Staphylococcus aureus를 ozone과 gamma ray 조사한 후 살균 효융은 Fig. _{1 과 같다.}

Ozone은 5 min 조사한 결과 76.25%의 살균 효율올 보였으며， gamma ray는 0.5 kGy에서 99%

이상의 살균 효융을 보이는 것을 확인하였다. 그리고 gamma ray는 조사선량이 증가함에 따라 미 생물 개체수 감소가 크며. 2kGy에서는 초기 미생물이 7 log _CFU/mL에서 2 log _CFU/mL까시

감소하는 것으로 확인하였다.

Staphylococcus inactivation lest (Ozone) |ε그 dlSnledcn“-‘•-"" ’

II I s빼’。야c야。야cc디ω‘us d’ son’，n’n뼈 1

5 ::헬;3: ^. 뀔 쩍 랩 뽑 짧 ¹ ^{:§ : :}

1.00E+08 1.00e.07 1.00E‘06

!. ^1.00E+05

“~그 1.00E+0‘

)=。.빠씨 1.00E+02 1.00E+01 1.00E‘00

--- ^「‘

K

020

10 。

(jg) ---

。=9--c-·-(〕

”

M

“

20

2,.." 3 ..ln ‘ ..in Sift‘” o 0.1 0.2 0.3 0

‘

^0.5 ^0.7 ’ 2

。 o••(ItOy

’

Fig. l.The disinfection efficincies of Staphylococcus aureus by ozone and gamma ray.

Ozone과 gamma ray 처리 후 미생물의 살균효율 및 재증식을 알아보기 위해 ozone은 5 min, gamma ray는 0.2kGy에서 4 day까지 미생물 개체수 변화는 Fig.2와 같다. Ozone의 초기 살균 율은 86.08%이고 4 day 지난 후 살균효율은 3 1. 45%로 낮아졌다. 하지만 gamma ray는 88.15%

에서 65.26%로 살균효율은 낮아졌지만， ozone에 비하여 살균력이 더욱더 지속되는 것을 확인하 였다. 또한 미생물 개체수 변화는 ozone의 경우 최고 240배까지 증가하며， gamma _{ray는 51 배까} 지 증가하는 것으로 보아 ozone은 처리후에 미생물의 개체수가 지속적으로 증가하는 것을 확인 할 수 있었다.

용용화학， 제 12 권 제 2 호， 2αB

(3)

Staphy]，α:occus aUJeus를 이용한 ozone 과 gamma ray 살균 및 재증식 비교 391

(t )--]

c。:u@-c-”-。

100

80 60

ν

40

v

~

1.00E+06

8.00E+05 E :; 6.00E+05

ι

。

4.00E‘05 1.20E+06

2.00E+05 20

O.OOE‘00

1 2 3

Time (days)

c=:!IOzone disinfection ef

’

E::3톨 gammaraydisinfection ef

’

--+-Ozone Cell - - . . - Gamma fay Cell

Fig. 2. Microbial regrowth after ozone and gamma ray disinfections were also evaluated for 4 days.

3.2 02 폭기 후 gamma ray 조사

Gamma ray의 살균효융올 높이기 위해 02를 폭기 시킨 후 gamma ray올 조사하였다. 결과는 Fig.3과 같이 02를 폭기 시 킨 후 gamma ray를 조사한 경 우 gamma ray를 조사하는 것 보다 높 은 효율올 얻은 것올 확인 할 수 있었다. O.lkGy에서의 살균효율은 72.66%에서 83.47%로 향상 되었다. 또한 고선량에서는 살균효율의 차이는 적지만， 미생물 개체수의 변화를가 큰 것올 볼 수 있었다. 2kGy에서 미생물 개체수는 4 log CFU/mL와 1 log CFUlmL로 02를 폭기 시킨 후 gamma ray를 조사한 경우 많은 미생물이 죽는 것올 확인하였다. 따라서 낮은 선량에서도 02를 폭기 시킴으로 높은 살균효과를 얻올 수 있는 것으로 사료된다.

-t ----

--“---。

"

.

•^。

‘。

1.ooe+l 。

\.00£+011

’OOE+OI

’00E+01

’OOf+OI

,.GOf+OS

‘OOE+ 。‘

’00E+03

’00E+02 1.00E+Ol 1.00E+OO --e~

그‘

。-=

•。

20

0.\ 0.2 0.3 0‘ 0.5 0.7 o

…“

⁰,¹

C:::=!!Igemm .. fa“o;.ⁿ’aclion .11.1 -===-oammlf&y+02(d."'ac1io<、.u.)

~Ollmm.r.)'(c.1l) __._oamm.r.y.。이，."

effect of gamma The comparative experiment was conducted to compare the

radiation with 02 on disinfection efficiencies against Staph끼ococcusaureus.

3.

Fig.

3.3 Ozone, gamma ray 처리 후 미생물 변화

Ozone 및 gamma ray 처 리 후 Staphylococcus aureus를 SEM과 TEM으로 관찰하였다. Fig.

4 는 SEM으로 관찰한 결과이며 (b)의 경우 (a)와 큰 차이를 보이지 않았다. 하지만 (c), (d)는 미 생물의 세표벽이 균일이 생기거나 터지는 현상이 많음을 확인하였다. 이는 Fig. 5의 TEM으로 관 찰한 결과에서 자세히 관찰 할 수 있다. (b) 는 세포벽에 균일이 있지만， (c)와 (d) 는 세포가 파괴 되면서 다시 증식하지 못하는 것으로 판단되었다. 따라서 gamma ray를 이용한 살균 공정은 미생

물의 세포벽에 영향을 주어 세포가 파괴되고， 이에 따라 다시 증식하지 못하는 것으로 사료된다.

Applied Chemistry,Vol.12,No.2,2뼈

(4)

392

깅진명·이오미·깅해연·깅태훈·이변주·유승호

(a) ^/‘‘^、^비 (c) (d)

Fig. 4. Scanning electron microscope of staphylococcus aureus.

(a) (^비

(c)

Fig. 5. Transmission electron microscopy of staphylococcus aureus.

4. _결 _론

Staphylococcus aureus를 ozone과 gamma ray에 일 정 량을 조사하여 미 생물 개 체수의 변 화를 측정결과， gamma ray가 살균력이 높으며， 처리 후 4 day 동안 미생묻의 개체수의 증가가 낮음을 확인하였다. 이를 SEM과 TEM으로 미생물을 관찰한 결과 gamma ray는 세포에 영향올 주어 세포가 파괴되고 재증식이 되지 않는 것으로 판된 되었다. 또한 02를 폭기 시킨 후 gamma

ray를 조사하여 저선량에서 높은 살균효율 보이는 것을 확인하였다.

감사의글

본 연구는 과학기술부 원자력연구개발사업의 연구비 지원으로 수행되었으며， 이에 감사드립니다-

참고문헌

1) Nami Balaban, Avraham Rasooly, Staphylococcal enterotoxins., International Journal of Food Microbiology 61, 1-10(2000)

2) Yuri Kim, Bumsoo Han, Jinkyu Kim, Ho Kang. Disinfection of Total Coliforms in Sewage Effluent using Electron Beam., Journal of Korean Society on Water Quality, Vol. 20, No.4, 376-381(2004).

3) S. FarooQ, C.N. Krurucz, T.D. Waite and W.J.Cooper, Disinfection of wastewater High-energy electron vs gama irradiation., Wat. Res. 27(7), 1177-1184(1999)

4) Hongsun Yook, Dongho Kim, Cheorun Jo, Youngji Kim, Myungwoo Byun, Rediation Sterilization of Food and Hygienic Products., Korean Journal of Food Preservation Vol.

10. No.4, 584-597(2003)

옹용화학， 제 12 권 제 2호， 2008