Seventy-one Bacillus cereus strains (12 references and 59 food isolates) were analyzed for the occurrence of five different enterotoxin genes (nheABC, hblCDA, entFM, cytK, and bceT) and one emetic toxin cereulide synthetase gene (ces) by PCR (polymerase chain reaction). PCR analysis revealed eight toxigenic patterns in all B. cereus strains tested; they all carried both entFM and nheABC. The presence of hblCDA, cytK, and bceT varied according to the enterotoxin-producing strains, among which hblCDA was the least frequently detected in the food-isolated strains. Only five B. cereus strains harbored ces, associated with the emetic type of food poisoning; however, these strains were devoid of hblCDA, cytK, and bceT.
쌀밥의 미생물 안전성을 평가하기 위하여 쌀을 취반한 후 세균을 분석하였다. 전국에서 생산되는 생쌀 30개를 수집하여 취반 후에 중온성 호기성균과 MYP선택배지에서 Bacillus cereus group를 분리 동정하여 그의 분포도와 독소유전자를 분석하였다. 취반 직후의 쌀밥 27%에서 1-3 log CFU/g정도의 총 중온성 호기균과 거의 같은 정도로의 Bacillus spp.가 존재하는 것으로 나타났다. 그러나 균이 검출되지 않은 시료들도 증균한 후에는 B. cereus group균들이 검출되어 사실상 대부분의 시료에서 Bacillus spp.가 분포하고 있는 것을 알 수 있었다. 이들 시료로부터 37개의 분리하여 동정한 균주는 B. thuringiensis, B. cereus, B. valismortis, B. pumilus, B. coagulans, B. licheniformis, Geobacillus stearo-thermophilus, Brevibacillus laterosporus 등으로 나타났다. 분리 균주중 20개(54%)의 분리주가 B. thuringiensis로 나타났고 그 다음으로 9개(27%)의 B. cereus이였다. 그리고 3개(8%)의 B. valismortis와 각각 1개(3%)의 B. pumilus, B. coagulans, B. licheniformis, Geobacillus stearothermophilus, Brevibacillus laterosporus이였다. B. thuringiensis는 모두에서 non-hemolytic toxin gene(nhe)을 가지고 있었고 9개의 B. cereus중 7균주가 emetic toxin 유전자를 함유하고 있었다. 따라서 쌀밥에는 B. thuringiensis가 B. cereus보다 더 높은 빈도로 분포되어 있고 B. cereus는 설사형 독소유전자 보다는 구토형 독소를 더 많이 가지고 있었다. 취반 후 쌀밥을 상온에서 보관하여 발생되는 B. cereus 식중독은 설사형보다 구토형일 가능성이 더 많을 것으로 보인다.
Bacillus cereus causes two different types of food poisoning syndromes: diarrhea and emesis. The diarrheal syndrome is attributed to various enterotoxins, including nonhemolytic enterotoxin, hemolytic enterotoxin, and enterotoxin-T, whereas the emetic syndrome is caused by the dodecadepsipeptide toxin cereulide. A multiplex polymerase chain reaction (PCR) assay was developed to rapidly detect and identify B. cereus strains. Three primer pairs specific to regions within genes encoding nonhemolytic enterotoxin (nheA), molecular chaperonin (groEL), and cereulide synthetase (ces) were used to identify and differentiate between the enterotoxin-producing and emetic toxin-producing B. cereus strains. The cereulide-producing emetic B. cereus showed 3 PCR products of 325, 405, and 685 bp for the groEL, ces, and nheA genes, respectively, whereas the enterotoxin-producing B. cereus showed 2 PCR products without a ces gene specific DNA fragment. Specific amplifications and differentiations by multiplex PCR assay were obtained using 62 B. cereus strains and 13 strains' of other bacterial species. The detection limit of this assay for enterotoxin-producing strain and emetic toxin-producing strain from pure cultures were $2.4{\times}10^1$ and $6.0{\times}10^2\;CFU/tube$, respectively. These results suggest that our multiplex PCR method may be useful for the rapid detection and differentiation of B. cereus strains in foods.
본 연구는 2018년 10월에서 2019년 9월까지 부산지역 유통 판매되고 있는 872건의 다양한 식품을 대상으로 B. cereus 오염도를 분석하였다. 총 872건 중 78건(8.9%)에서 B. cereus 검출되었으며 식품별 B. cereus 검출률은 김치·절임·조림·젓갈류에서 23.9%, 조미식품 19.4%, 바로 섭취가능한 농산물 10.5%, 조리식품 7.3%, 즉석섭취식품 5.6%, 신선편의식품 5.0%, 즉석조리식품 0.0% 순으로 분포하였으며 통계적으로 유의한 차이가 있었다. B. cereus 오염 수준은 불검출에서 최대 20,000 CFU/g로 평균 48 CFU/g였으며, 식품별 B.cereus 오염도에는 차이가 없었다. 78건의 검체에서 분리된 113주의 B. cereus의 독소 유전자 확인 시험을 수행하였다. 식품에서 분리된 113주를 대상으로 B. cereus 독소유전자 확인 결과 최소 1종류에서 최대 5종류의 독소 유전자가 검출되었으며 총 18개 profile로 분류되었다. 장독소 5종(Cytk-nheA-entFM-bceT-hblC)을 모두 보유한 경우가 34주(30.1%)로 가장 많았다.
법미생물 검사실에서는 식품의 미생물 분석이 요구되는 경우들이 있다. 국립과학수사연구원에 식품 미생물분석이 의뢰된 샘플들 중에서 Bacillus cereus 균이 분리되었던 일부 증례가 있었다. B. cereus는 식중독을 일으킬 수 있는 중요한 병원성 세균이다. 따라서 우리는 최근 미생물 검사를 위해 의뢰된 멸치액젓에서 B. cereus를 분리한 후, 16S rDNA 서열을 기반으로 하는 MSId 방법 및 real-time PCR 법에 따라 균을 동정 하였다. 또한 설사 독소 유전자 및 구토 독소 유전자 검출을 위한 PCR을 실시하고 B. cereus 분리 균주에서 nheABC, bceT 및 entFM 설사 독소 유전자의 존재를 확인하였다. 임상적으로 중요한 몇 가지 식중독 세균들은 식품 미생물 검사 시 주목해야 할 필요가 있다. 특히, 이러한 식중독 세균들 중에서 B. cereus는 환경저항성 및 내열성이 강한 내생포자를 형성하고, 내열성 독소를 형성할 수도 있기 때문에 조리된 음식을 섭취해도 식중독을 일으킬 수 있다. 본 연구를 통해서 B. cereus등의 임상적으로 중요한 세균을 구별하는 것이 식품미생물 검사 시 중요함을 강조하고, 또한 법미생물 검사실에 앞으로 의뢰될 식품미생물 분석 사례들을 위해 B. cereus의 식별 및 세균의 독소 유전자 검출을 위한 지침을 제공 하고자 한다.
Bacillus cereus is a gram-positive, rod-shaped, spore-forming bacterium that has been isolated from contaminated fermented soybean food products and from the environment. B. cereus produces diarrheal and emetic toxins and has caused many outbreaks of foodborne diseases. In this study, we investigated whether B. amyloliquefaciens RD7-7, isolated from rice doenjang (Korean fermented soybean paste), a traditional Korean fermented soybean food, shows antimicrobial activity against B. cereus and regulates its toxin gene expression. B. amyloliquefaciens RD7-7 exhibited strong antibacterial activity against B. cereus and inhibited the expression of B. cereus toxin-related genes (groEL, nheA, nheC, and entFM). We also found that addition of water extracts of soybean and buckwheat soksungjang (Korean fermented soybean paste made in a short time) fermented with B. amyloliquefaciens RD7-7 significantly reduced the growth and toxin expression of B. cereus. These results indicate that B. amyloliquefaciens RD7-7 could be used to control B. cereus growth and toxin production in the fermented soybean food industry. Our findings also provide a basis for the development of candidate biological control agents against B. cereus to improve the safety of fermented soybean food products.
The growth profile of Bacillus cereus in ready-to-eat (RTE) food products of animal origin was examined under different temperature and incubation conditions. In sandwiches and Kimbab, B. cereus did not grow or exhibited only minimal growth at 4 and $10^{\circ}C$, but it grew rapidly at ambient temperature. In sandwiches, B. cereus did not grow efficiently at $25^{\circ}C$, however, in ham, the main ingredient of sandwiches, B. cereus growth was observed at the same temperature, with bacterial levels reaching 7.94 Log CFU/g after incubation for 24 h at $25^{\circ}C$. Toxigenicity of B. cereus was observed only at temperatures above $25^{\circ}C$. In Kimbab, B. cereus produced toxin after 9 h at $30^{\circ}C$ and after 12 h at $25^{\circ}C$. Ingredients of sandwiches and Kimbab were collected from 3 different Korean food-processing companies to investigate the source of contamination by B. cereus. Among the 13 tested food items, 6 items including ham were found to be contaminated with B. cereus. Of these ingredients, B. cereus isolates from 3 items produced enterotoxins. None of these isolates harbored the emetic toxin-producing gene. The findings of the present study can be used for risk assessments of food products, including ham and cheese, contaminated with B. cereus.
즉석섭취 편의식품은 일반적으로 소비자가 별도의 조리과정 없이 직접 신선한 상태로 섭취하기 때문에 병원성 미생물에 오염되어 있을 경우 식중독을 일으킬 수 있다. 특히 B. cereus는 자연계에 널리 분포하여 대부분의 식품에 쉽게 오염되어 식중독을 유발 시킬 수 있는 독소형 식중독균 중의 하나이다. 이에 본 연구는 유통 판매중인 즉석섭취 편의식품류 및 식중독이 발생하여 의뢰된 보존식에서 B. cereus의 분리율 및 독소 종류의 분포형태를 파악하였다. 식품 총 619건 중 263건(42.5%)의 B. cereus를 분리하였지만, 식품의약품안전처의 식품공전에서 즉석섭취 편의식품류에 대한 B. cereus에 대한 규격기준이 1,000 CFU/g 이하로, 본 실험에서는 규정 범위를 초과한 식품은 없었다. B. cereus 총 263개 분리균주에 대한 9종류의 장내독소 및 1종류의 구토독소를 분석한 결과, NHE complex (nheA, nheB, nheC)중 3개의 nhe 유전자를 모두 보유한 B. cereus는 236개 균주(89.7%), 1개만의 독소를 가지고 있는 균주는 2개(0.8%)뿐이었다. 또한, HBL complex (hblA, hblB, hblD) 중 3개의 hbl 유전자를 보유한 균주는 175개 균주(66.5%), 그리고 한개 혹은 두 개의 hbl 유전자를 가진 균주는 59개 균주(21.7%), 3개 유전자를 모두 가지고 있지 않은 균주는 29개 분리균주(11.0%)로 나타났다. NHE complex 유전자의 빈도가 HBL complex 유전자 보다 더 높게 나타나는 특징을 확인할 수 있었다. 장내독소 entFM, $cytK_2$, bceT 유전자의 보유율은 각각 100, 100, 43.0% 순으로 확인되었다. B. cereus의 구토 독소인 CER 유전자는 평균 50.2%를 보유하고 있었으며, 식품유형에 따라 식중독 보존식, 즉석섭취 식품, 편의식품에서 각각 100, 59.4, 35.6% 순으로 나타났다. 식품 중 분리한 B. cereus가 산생하는 구토독소를 가지고 있는 B. cereus 균주 중 29.4%에서 8개의 장내독소를 보유하고 있었으며, 나머지 균주들도 대부분 5-8개의 장내독소를 가지고 있는 것으로 확인되었다. 따라서 본 연구 결과를 종합해보면, 식품에서 분리한 B. cereus는 대부분의 균주가 설사형 및 구토형 독소를 보유하고 있어, 즉석 섭취 편의식품의 미생물 오염 요인들은 계절에 관계없이 지속적으로 위생적인 관리가 필요할 것으로 사료된다. 또한, 식품의 미생물적 안전성 확보를 위해서는 업체의 생산단계부터 저장 및 운반을 포함한 유통단계 등에서 식중독을 유발 할 수 있는 오염원들이 내재되어 있기 때문에 철저한 개인 및 환경 위생관리가 필요할 것으로 사료된다.
본 연구는 들깻잎과 들깻잎 생산환경을 대상으로 276개의 시료를 채취하여 B. cereus를 분리 하였다. 분리된 B. cereus 200주의 toxicity를 평가하고자 독소유전자와 항생제내성을 검색하였다. 그 결과 분리된 균주에서 11개의 서로 다른 독소유전자 패턴은 확인하였으며 5개의 설사형독소와 구토형 독소를 모두 생성할 수 있는 균주는 21%였다. 가장 빈번하게 검출되는 독소유전자는 nheA(100%), enFM(100%), hblA, C, D(66.5%)였으며 EM은 가장 낮은 빈도(21.0%)로 검출되었다. 항생제 내성평가결과 분리된 대부분의 B. cereus는 18종의 항생제 중 10개의 항생제에 대해서는 감수성이었으나 ${\beta}$-lactam계 항생제인 penicillin(100%), ampicillin(100%), oxacillin(94.9%), amoxicillin-clavulanic acid(95.6%), cefazolin(78.2%)과 비${\beta}$-lactam계 항생제 rifampicin(58.0%)에 대해서 저항성을 보이는 것으로 나타났다. 들깻잎과 들깻잎 생산환경에서 분리된 B. cereus의 독소유전자와 항생제내성 패턴은 서로 유사하였다. 따라서 본 연구결과는 들깻잎에 오염된 B. cereus에 의하여 설사형 뿐만 아니라 구토형 식중독이 발생할 가능성을 시사하며 들깻잎과 생산환경에서 항생제 저항성 B. cereus가 검출되어 의약계뿐만 아니라 농업현장에서도 항생제내성균주 출현을 예방하는 대책이 요구된다.
The objective of this study was to investigate the pathogenicity and antimicrobial resistance of foodborne pathogens isolated from farmstead cheeses. Twenty-seven isolates, including 18 Bacillus cereus, two Escherichia coli, and seven Staphylococcus aureus, were subjected to polymerase chain reaction (PCR) to detect virulence genes and toxin genes, and the antibiotic resistances of the isolates were determined. All E. coli isolates were determined by PCR to be non-pathogenic. Among the 18 B. cereus isolates, 17 isolates (94.4%) were diarrheal type, as indicated by the presence of nheA, entFM, hbIC, cytK and bceT genes, and one isolate (5.6%) was emetic type, based on the presence of the CER gene. Among the seven S. aureus isolates, three (42.9%) had the mecA gene, which is related to methicillin-resistance. Most B. cereus isolates (94.7%) showed antibiotic resistance to oxacillin and penicillin G, and some strains also showed resistance to ampicillin (26.3%), erythromycin (5.3%), tetracycline (10.5%), and vancomycin (5.3%). These results indicate that microbial food safety measures for farmstead cheese must be implemented in Korea because antibiotic resistant foodborne pathogens, with resistance even to vancomycin, harboring virulence genes were found to be present in the final products of farmstead cheese.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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