Bacteria are a very common cause of food poisoning. Moreover, bacteria form biofilms to protect themselves from harsh environments. Conventional detection methods for foodborne bacterial pathogens including the plate count method, enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA), and polymerase chain reaction (PCR) assays require a lot of time and effort. Hyperspectral imaging has been used for food safety because of its non-destructive and real-time detection capability. This study assessed the feasibility of using hyperspectral imaging and machine learning techniques to detect biofilms formed by Escherichia coli. E. coli was cultured on a high-density polyethylene (HDPE) coupon, which is a main material of food processing facilities. Hyperspectral fluorescence images were acquired from 420 to 730 nm and analyzed by a single wavelength method and machine learning techniques to determine whether an E. coli culture was present. The prediction accuracy of a biofilm by the single wavelength method was 84.69%. The prediction accuracy by the machine learning techniques were 87.49, 91.16, 86.61, and 86.80% for decision tree (DT), k-nearest neighbor (k-NN), linear discriminant analysis (LDA), and partial least squares-discriminant analysis (PLS-DA), respectively. This result shows the possibility of using machine learning techniques, especially the k-NN model, to effectively detect bacterial pathogens and confirm food poisoning through hyperspectral images.
Salmonellosis is a widespread bacterial zoonosis that commonly causes enterocolitis and foodborne poisoning leading to an extensive economic loss in domestic animal industry. Considerably, the emergence of multidrug resistant strains of Salmonella spp. induces further severe problems affecting public health. The present report was designated to investigate the antibacterial efficacies of three common disinfectants including an oxidizing compound disinfectant (OXC), a triple salt (TS) and a quaternary ammonium compound (QAC) against Salmonella typhimurium subjected to the preliminary changes of drug temperature. All solutions of three disinfectants were pre-incubated at different temperature (22, 37 and $63^{\circ}C$) for 1 h prior to exposure to bacteria. The disinfectants and bacteria were diluted with distilled water (DW), hard water (HW) or organic matter suspension (OMS) according to treatment condition. Under the DW condition, the disinfectant efficacy of the QAC at $63^{\circ}C$ was higher than that of $22^{\circ}C$. Furthermore, under HW diluent the disinfectant efficacy of the TS pre-warmed at both of 37 and $63^{\circ}C$ were increased compared to that of $22^{\circ}C$. Considerably, the efficacy of pre-warmed QAC at both of 37 and $63^{\circ}C$ under the OMS diluent were higher than that of $22^{\circ}C$. Conclusively, prewarming at higher temperatures have positive effects on the stability of the antibacterial efficacies of TS and QAC.
Yang, Kyoung Hee;Yun, Bohyun;Choi, Hye Jin;Ryu, Sangdon;Lee, Woong Ji;Oh, Mi-Hwa;Song, Min-Ho;Kim, Jong Nam;Oh, Sangnam;Kim, Younghoon;Kim, Young Jun
Food Science of Animal Resources
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v.39
no.1
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pp.84-92
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2019
Listeria monocytogenes is a major cause of serious foodborne illness in the dairy foods. Although Caenorhabditis elegans model is well established as a virulence model of pathogenic bacteria, its application on L. monocytogenes is critically unclear. The objective of this study was to carry out an evaluation of L. monocytogenes toxicity using C. elegans nematode as a simple host model. We found that C. elegans nematodes have high susceptibility to L. monocytogenes infection, as a consequence of accumulation of bacteria in the worms' intestine. However, L. innocua, which is known to be non-toxic, is not accumulate in the intestine of worms and is not toxic similarly to Escherichia coli OP50 known as the normal feed source of C. elegans. Importantly, immune-associated genes of C. elegans were intensely upregulated more than 3.0-fold when they exposed to L. monocytogenes. In conclusion, we established that C. elegans is an effective model for studying the toxicity of L. monocytogenes and we anticipate that this system will result in the discovery of many potential anti-listeria agents for dairy foods.
Background: Listeria monocytogenes is a gram-positive bacterium that causes listeriosis mainly in immunocompromised hosts. It can also cause foodborne outbreaks and has the ability to adapt to various environments. Peptide uptake in gram-positive bacteria is enabled by oligopeptide permeases (Opp) in a process that depends on ATP hydrolysis by OppD and F. Previously a putative protein Lmo2193 was predicted to be OppD, but little is known about the role of OppD in major processes of L. monocytogenes, such as growth, virulence, and biofilm formation. Objectives: To determine whether the virulence traits of L. monocytogenes are related to OppD. Methods: In this study, Lmo2193 gene deletion and complementation strains of L. monocytogenes were generated and compared with a wild-type strain for the following: adhesiveness, invasion ability, intracellular survival, proliferation, 50% lethal dose (LD50) to mice, and the amount bacteria in the mouse liver, spleen, and brain. Results: The results showed that virulence of the deletion strain was 1.34 and 0.5 orders of magnitude higher than that of the wild-type and complementation strains, respectively. The function of Lmo2193 was predicted and verified as OppD from the ATPase superfamily. Deletion of lmo2193 affected the normal growth of L. monocytogenes, reduced its virulence in cells and mice, and affected its ability to form biofilms. Conclusions: Deletion of the oligopeptide transporter Lmo2193 decreases the virulence of L. monocytogenes. These effects may be related to OppD's function, which provides a new perspective on the regulation of oligopeptide transporters in L. monocytogenes.
Background: The risk of imported infectious diseases has been increasing with the annual rise in the number of international travelers. Objectives: This study aims to analyze the distribution and characteristics of intestinal bacteria isolated in 2019 from residents of Chungcheongnam-do Province with experience of travelling overseas. Methods: Twenty-three former overseas travelers with diarrhea were analyzed to detect viruses and bacteria according to the Manual for Detection of Foodborne Pathogens at Outbreaks. Additionally, antibiotic susceptibility tests and 16s rRNA sequencing were performed. Results: Twenty-five strains of ten pathogens were isolated from 18 samples. Pathogenic E. coli was the most common at 57.7%, followed by Clostridium perfringens (15.4%), Campylobacter spp. (7.7%), and Salmonella spp. (7.7%). The serotype of Salmonella was confirmed as Salmonella Braenderup, II 9,46:g,[m],[s],t:[e,n,x]. Conclusions: It was confirmed that the major enteric bacterial pathogens isolated from overseas travelers in Chungcheongnam-do Province were pathogenic E. coli, as found in other studies. The study on Plesiomonas shigelloides is meaningful in that it is reported as a rare case of infection in Korea. Antibiotic resistance and 16s rRNA analysis were performed, which is expected to provide important basic data for the prevention of traveler's diarrhea.
We aimed to analyze the microbiological quality of the ready-to-eat (RTE) side dishes collected from traditional markets, supermarkets, and cafeterias in Gyeonggi-do in 2019. A total of 108 samples were analyzed for total aerobic bacterial counts, coliforms and foodborne pathogens depending on place of purchase and cooking methods. Results show that Bacillus cereus was detected in 14 (12.9%) out of 108 samples of side dishes, while no other foodborne pathogens were detected. The mean detected level (range) of total aerobic bacteria depending on place of purchase was 5.8 log CFU/g (3.0 to 8.2 log CFU/g) for traditional markets, 4.3 log CFU/g (2.4 to 7.8 log CFU/g) for supermarkets, and 3.80 log CFU/g (0.0 to 6.8 log CFU/g) for cafeterias, indicating that there was a significant (P<0.05) difference in total aerobic bacterial counts among places of purchase. Among the samples, the highest counts of total aerobic bacteria and coliforms were detected in saengchae (raw vegetables), followed by namul (seasoned herbs, vegetables), bokkeum (stir-fried foods), and jorim (foods cooked in soy sauce). The growth of total aerobic bacteria in seasoned soybean sprouts was inhibited when the sprouts were stored at 4℃ up to 24 h, whereas bacteria rapidly grew at 20 and 35℃ after 3 and 6 h, respectively. These results reveal that storage temperature might play a significant role for the microbiological quality of seasoned soybean sprouts when they are sold in markets. Thus, this study suggests that RTE side dishes should be stored at refrigerated temperature when being sold at markets as well as after purchasing to improve their microbiological quality.
Park, Jin Hwa;Lee, Yun Jin;Kim, Yeon Ho;Yoon, Ki Sun
Preventive Nutrition and Food Science
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v.22
no.3
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pp.195-202
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2017
The objective of this study was to investigate the antioxidant and antimicrobial properties of quinoa cultivated in Korea and to compare it with imported quinoa from the USA and Peru. The highest amount of total flavonoid contents (TFC) with 20.91 mg quercetin equivalents/100 g was measured in quinoa seed extract cultivated in Korea, while the total phenolic contents (TPC) were significantly higher in quinoa from the USA (16.28 mg gallic acid equivalents/100 g). In addition, quinoa extracts cultivated in Korea displayed a superior antioxidant ability in both, ferric reducing antioxidant power and 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl values. There was a high correlation between TFC and antioxidant activity and a low correlation between TPC and antioxidant activity. The antimicrobial activity of the quinoa extracts was determined using a disc diffusion assay and optical density method. In both assays, the quinoa seed extracts did not have strong antimicrobial activity against foodborne bacteria, including Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes, Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonella Typhimurium, and Campylobacter jejuni.
Foodborne contamination and salmonellosis caused by Salmonella Enteritidis (S. Enteritidis) are a significant threat to human health and poultry enterprises. Outer membrane vesicles (OMVs), which are naturally secreted by gram-negative bacteria, could be a good vaccine option because they have many biologically active substances, including lipopolysaccharides (LPS), outer membrane proteins (OMPs), and phospholipids, as well as periplasmic components. In the present study, we purified OMVs derived from S. Enteritidis and analyzed their characteristics through silver staining and sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis. In total, 108 proteins were identified in S. Enteritidis OMVs through liquid chromatography tandem mass spectrometry analysis, and OMPs, periplasmic proteins, and extracellular proteins (49.9% of total proteins) were found to be enriched in the OMVs compared with bacterial cells. Furthermore, native OMVs used in immunizations by either the intranasal route or the intraperitoneal route could elicit significant humoral and mucosal immune responses and provide strong protective efficiency against a lethal dose (~100-fold $LD_{50}$) of the wild-type S. Enteritidis infection. These results indicated that S. Enteritidis OMVs might be an ideal vaccine strategy for preventing S. Enteritidis diseases.
With an increase in the consumption of non-heated fresh food, foodborne shiga toxin-producing Escherichia coli (STEC) has emerged as one of the most problematic pathogens worldwide. Endolysin, a bacteriophage-derived lysis protein, is able to lyse the target bacteria without any special resistance, and thus has been garnering interest as a powerful antimicrobial agent. In this study, rV5-like phage endolysin targeting E. coli O157:H7, named as LysECP26, was identified and purified. This endolysin had a lysozyme-like catalytic domain, but differed markedly from the sequence of lambda phage endolysin. LysECP26 exhibited strong activity with a broad lytic spectrum against various gram-negative strains (29/29) and was relatively stable at a broad temperature range (4℃-55℃). The optimum temperature and pH ranges of LysECP26 were identified at 37℃-42℃ and pH 7-8, respectively. NaCl supplementation did not affect the lytic activity. Although LysECP26 was limited in that it could not pass the outer membrane, E. coli O157: H7 could be effectively controlled by adding ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and citric acid (1.44 and 1.14 log CFU/ml) within 30 min. Therefore, LysECP26 may serve as an effective biocontrol agent for gram-negative pathogens, including E. coli O157:H7.
Park, Seung Hee;Kim, Young Ki;Kim, Moon Seob;Lee, Seung Ho
Food Science of Animal Resources
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v.40
no.2
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pp.221-230
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2020
The aim of this study was to evaluate the antioxidant and antibacterial activity of Hovenia (Hovenia dulcis) monofloral honey produced in Korea. To produce Hovenia monofloral honey, Hovenia trees were surrounded by a net house, and honeybees were breed there over a 20-day period. Hovenia monofloral honey contained more than 95% of Hovenia pollen and showed physicochemical properties in agreement with the international honey standard (Codex). The total phenolic and flavonoid contents of Hovenia monofloral honey ranged from a 24.82-27.00 mg gallic acid equivalent/100 g honey and a 0.41-0.46 mg quercetin equivalent/100 g honey, respectively. In addition, to evaluate the functional properties of Hovenia monofloral honey, the antioxidant activity of Hovenia monofloral honey was estimated by using the 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical and the 2,2'-azinobis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) radical scavenging assay. Furthermore, Hovenia monofloral honey showed an antibacterial activity against foodborne gram positive (Listeria monocytogenes and Staphylococcus aureus) and gram negative bacteria (Salmonella Typhimurium and Escherichia coli O157:H7).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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