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한빛사 인터뷰
한빛사 인터뷰
- 등록2016-03-31
- 조회10,211
Biofouling, Published online: 15 Mar 2016, Volume 32, Issue 4, | DOI:10.1080/08927014.2016.1149571
Variability in biofilm formation correlates with hydrophobicity and quorum sensing among Vibrio parahaemolyticus isolates from food contact surfaces and the distribution of the genes involved in biofilm formation
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
14년째 식품위해미생물 생육특성 및 제어연구를 진행해 오면서 오염된 식품이나 식품작업 표면에서 세균을 죽이거나 제거하는 화학적, 물리적 살균법을 개발해왔다. 그러나 포자를 형성하지도 않으면서 잘 죽지 않고 저항성이 강한 세균들이 있었고 그 원인이 바로 바이오필름(biofilm, 생체막) 형성이었다. 설거지를 할 때 식기를 하루 이상 방치하면 표면이 미끄덩거리는데, 이것이 바로 식품가공설비나 기구, 식품 표면에 생성된 바이오필름이다. 바이오필름은 부유세균과는 달리 미생물이 당, 단백질 및 핵산을 생산해 메트릭스를 형성하고 미생물이 증식해 복잡하게 얽혀 있는 3차원의 구조물로써 열, 건조, 산, 항생제 등 여러 환경적 스트레스에 강한 저항성을 갖게 한다. 그래서 미생물 감염질환의 65%가 바이오필름 형성과 관련되어 있다는 보고가 있다(Lewis, 2001). 따라서, 기존의 살균법으로는 제거하기가 어렵다는 것이라 새로운 패러다임의 제어법 개발이 절실하다.
수산물중 프리미엄 식품으로 알려진 새우(shrimp)는 Vibrio속, Aeromonas hydrophila, Salmonella속, Listeria monocytogenes와 같은 식중독균에 오염돼 식중독 문제를 야기시킬 수 있다. 수산물 중 식중독균 오염은 주로 자연적으로 발생하는 바이오필름 형성에 근거한다. 장염비브리오균(V. parahaemolyticus)은 다양한 표면에서 바이오필름을 형성해 우리나라를 포함한 여러 나라에서 세균성 위장염을 일으키는 주요 원인체 중 하나다. 이번에 Biofouling에 발표한 연구에서는 수산물에서 분리된 22종의 장염비브리오균을 사용해 strain 다양성, 세균의 생리적 특징과 바이오필름 형성능과의 상호관계성, 바이오필름 형성과 병원성에 대한 분자생물학적 특징, 쿼럼센싱 탐색 및 검출에 대해 연구하였다. 아울러, 식품성분(포도당, 소금)과 정유(essential oil)에 의한 새우 표면, 식품 작업장의 스테인레스스틸 및 폴리스틸렌 표면 중 형성되는 바이오필름 저감화 가능성을 테스트해 보았다. V. parahaemolyticus 바이오필름 형성능은 cell surface hydrophobicity, autoinducer (AI-2) production, 그리고 protease activity와 연관성이 매우 높았다. Field emission scanning electron microscopy (FESEM)으로 두꺼운 3-D structures 형성균이 강한 biofilm-forming strains이라는 것으로 확인했다. 수산물 유래 V. parahaemolyticus 의 Genes encoding pandemic clone factors의 분포와 type VI secretion systems (T6SS), biofilm functions, the type I pilus의 관계를 규명했다. Biofilm-associated genes이 대부분의 균에 존재했다. 본 연구를 통해 규명된 바이오필름의 표현형과 분자생물학적 양상은 V. parahaemolyticus의 바이오필름 저감화를 위한 기초자료로 사용될 수 있을 것이다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
중앙대학교 식품공학부는 2014년 교육부로부터 "식품안전 전문인력양성 특성화사업단(단장 박기환교수)"을 유치하는 등 식품안전에 특화된 중장기계획을 세우고 식품안전 정책, 연구, 교육의 싱크탱크로 발돋움하기 위해 2014년 11월 "CAU 식품안전연구센터"(센터장 하상도교수)를 설립했다. 센터는 농장부터 마트까지(Farm to Mart) 안전관리시스템과 정책, 노로바이러스 식중독 예방 대책연구, 독성물질의 인체영향 연구, 유통기한 설정과 안전성 확보 연구 등을 추진하고 있다. 2016년 3월부터 "BK플러스 식품안전특성화 전문인력양성사업팀"에 선정돼 대학원생까지 식품안전전문가로 집중 양성할 계획이다. 중앙대 식품안전연구실에서는 "식품위생 및 안전 관련 병원성 세균의 바이오필름 생성 특성 및 제어연구, 곰팡이와 노로바이러스의 제어 연구 등" 식품위해미생물의 살균 및 저감화 연구를 주로 진행하고 있다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
"약속은 지킨다.", "준비하면서 포기하지 않으면 꿈은 이루어진다." 내 인생의 좌우명이다. 처음엔 단순히 식중독균 자체와 바이오필름을 제거하는 연구를 하다가 생성특성, 생성 메커니즘을 알아야 효율적으로 경제적으로 제어할 수 있다는 생각에 기초연구를 시작하면서 좋은 연구성과가 나오기 시작했다. Food Science분야 SCI논문 상위 10%이며 IF 4 전후인 "Biofouling(3.415)", "Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety(4.182)", "Food Microbiology(3.331)", "International J. Food Microbiology(3.082)" 등과 같은 수준 높은 논문에 연구결과를 다수 게재하고 있어 관련 분야 연구 및 과학기술 수준제고에 기여하고 있는 것을 보람으로 느끼고 있다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 학생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
식품안전 확보, 불량식품 근절은 전 세계적인 트랜드다. 특히, 병원성미생물, 식중독세균 및 바이러스와 관련된 생육특성 연구와 제어법 개발 연구는 산업에서도 필요로 할 뿐아니라 정부에서 집중 육성할 공익적 성격의 기술이라 향후 매우 각광받을 것이다. 또한 기존에 발표된 많은 항바이오필름 접근법에 비해 천연물질과 박테리오파지 사용, quorum quenching, 나노기술, 박테리오신, 다양한 효소들과 같은 새로운 진보된 새로운 항바이오필름 전략의 제시가 매우 필요한 상황이다. 향후 이 분야 연구를 수행해 과학자가 되고 싶은 학생들에게는 대학원 진학 및 이 분야에 집중하기를 적극 추천한다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
향후 식중독세균, 특히 바이오필름 형성균을 제어하기 위한 수단으로 기존의 화학적, 물리적 살균법에 박테리오파지를 추가 병용처리하는 방법을 개발할 예정이다. 효율적이고 획기적인 제어법을 개발하기 위해서는 바이오필름 형성 메커니즘 연구나 형성능에 영향을 주는 환경요인, 영양소나 보존료 등에 대한 기초연구가 필수라 생각된다. 바이오필름은 식품제조가공용 접촉표면 뿐아니라 수산물과 농산물 표면에서 주로 문제시 되므로 이들 식품 및 식품제조환경 적용연구 또한 지속적으로 추진할 계획이다. 기존의 기술보다 우수한 항바이오필름 전략을 제시함으로써 식품안전사고를 예방해 국민 생명보호와 식품 및 외식, 급식산업 발전에 기여할 수 있으며, 제어 신기술을 이용한 살균공정의 단순화로 생산성 제고 및 운영비 절감이 가능하다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
제대로 된 과학자라면 연구비에 따라 이 주제, 저 주제 손을 대서는 안 된다고 생각한다. 테마를 잡는데, 신중해야 하며, 많은 논문을 읽고, 해외 학회를 지속적으로 다니며 연구흐름과 미래 필수연구테마를 확보해야 한다. 한 테마를 짧게는 10년, 길게는 20-30년간 꾸준히 연구해야만 한 분야 최고가 될 수 있고, 많은 논문과 연구비를 확보해 줄 블루오션이 될 수가 있다. 연구실에도 메인 테마가 있어 모든 졸업생이 같은 줄기의 연구를 수행해야만 유대감도 생기고, 사회에서 꾸준히 연결돼 서로가 힘이 될 수가 있다고 생각한다.
14년째 식품위해미생물 생육특성 및 제어연구를 진행해 오면서 오염된 식품이나 식품작업 표면에서 세균을 죽이거나 제거하는 화학적, 물리적 살균법을 개발해왔다. 그러나 포자를 형성하지도 않으면서 잘 죽지 않고 저항성이 강한 세균들이 있었고 그 원인이 바로 바이오필름(biofilm, 생체막) 형성이었다. 설거지를 할 때 식기를 하루 이상 방치하면 표면이 미끄덩거리는데, 이것이 바로 식품가공설비나 기구, 식품 표면에 생성된 바이오필름이다. 바이오필름은 부유세균과는 달리 미생물이 당, 단백질 및 핵산을 생산해 메트릭스를 형성하고 미생물이 증식해 복잡하게 얽혀 있는 3차원의 구조물로써 열, 건조, 산, 항생제 등 여러 환경적 스트레스에 강한 저항성을 갖게 한다. 그래서 미생물 감염질환의 65%가 바이오필름 형성과 관련되어 있다는 보고가 있다(Lewis, 2001). 따라서, 기존의 살균법으로는 제거하기가 어렵다는 것이라 새로운 패러다임의 제어법 개발이 절실하다.
수산물중 프리미엄 식품으로 알려진 새우(shrimp)는 Vibrio속, Aeromonas hydrophila, Salmonella속, Listeria monocytogenes와 같은 식중독균에 오염돼 식중독 문제를 야기시킬 수 있다. 수산물 중 식중독균 오염은 주로 자연적으로 발생하는 바이오필름 형성에 근거한다. 장염비브리오균(V. parahaemolyticus)은 다양한 표면에서 바이오필름을 형성해 우리나라를 포함한 여러 나라에서 세균성 위장염을 일으키는 주요 원인체 중 하나다. 이번에 Biofouling에 발표한 연구에서는 수산물에서 분리된 22종의 장염비브리오균을 사용해 strain 다양성, 세균의 생리적 특징과 바이오필름 형성능과의 상호관계성, 바이오필름 형성과 병원성에 대한 분자생물학적 특징, 쿼럼센싱 탐색 및 검출에 대해 연구하였다. 아울러, 식품성분(포도당, 소금)과 정유(essential oil)에 의한 새우 표면, 식품 작업장의 스테인레스스틸 및 폴리스틸렌 표면 중 형성되는 바이오필름 저감화 가능성을 테스트해 보았다. V. parahaemolyticus 바이오필름 형성능은 cell surface hydrophobicity, autoinducer (AI-2) production, 그리고 protease activity와 연관성이 매우 높았다. Field emission scanning electron microscopy (FESEM)으로 두꺼운 3-D structures 형성균이 강한 biofilm-forming strains이라는 것으로 확인했다. 수산물 유래 V. parahaemolyticus 의 Genes encoding pandemic clone factors의 분포와 type VI secretion systems (T6SS), biofilm functions, the type I pilus의 관계를 규명했다. Biofilm-associated genes이 대부분의 균에 존재했다. 본 연구를 통해 규명된 바이오필름의 표현형과 분자생물학적 양상은 V. parahaemolyticus의 바이오필름 저감화를 위한 기초자료로 사용될 수 있을 것이다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
중앙대학교 식품공학부는 2014년 교육부로부터 "식품안전 전문인력양성 특성화사업단(단장 박기환교수)"을 유치하는 등 식품안전에 특화된 중장기계획을 세우고 식품안전 정책, 연구, 교육의 싱크탱크로 발돋움하기 위해 2014년 11월 "CAU 식품안전연구센터"(센터장 하상도교수)를 설립했다. 센터는 농장부터 마트까지(Farm to Mart) 안전관리시스템과 정책, 노로바이러스 식중독 예방 대책연구, 독성물질의 인체영향 연구, 유통기한 설정과 안전성 확보 연구 등을 추진하고 있다. 2016년 3월부터 "BK플러스 식품안전특성화 전문인력양성사업팀"에 선정돼 대학원생까지 식품안전전문가로 집중 양성할 계획이다. 중앙대 식품안전연구실에서는 "식품위생 및 안전 관련 병원성 세균의 바이오필름 생성 특성 및 제어연구, 곰팡이와 노로바이러스의 제어 연구 등" 식품위해미생물의 살균 및 저감화 연구를 주로 진행하고 있다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
"약속은 지킨다.", "준비하면서 포기하지 않으면 꿈은 이루어진다." 내 인생의 좌우명이다. 처음엔 단순히 식중독균 자체와 바이오필름을 제거하는 연구를 하다가 생성특성, 생성 메커니즘을 알아야 효율적으로 경제적으로 제어할 수 있다는 생각에 기초연구를 시작하면서 좋은 연구성과가 나오기 시작했다. Food Science분야 SCI논문 상위 10%이며 IF 4 전후인 "Biofouling(3.415)", "Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety(4.182)", "Food Microbiology(3.331)", "International J. Food Microbiology(3.082)" 등과 같은 수준 높은 논문에 연구결과를 다수 게재하고 있어 관련 분야 연구 및 과학기술 수준제고에 기여하고 있는 것을 보람으로 느끼고 있다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 학생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
식품안전 확보, 불량식품 근절은 전 세계적인 트랜드다. 특히, 병원성미생물, 식중독세균 및 바이러스와 관련된 생육특성 연구와 제어법 개발 연구는 산업에서도 필요로 할 뿐아니라 정부에서 집중 육성할 공익적 성격의 기술이라 향후 매우 각광받을 것이다. 또한 기존에 발표된 많은 항바이오필름 접근법에 비해 천연물질과 박테리오파지 사용, quorum quenching, 나노기술, 박테리오신, 다양한 효소들과 같은 새로운 진보된 새로운 항바이오필름 전략의 제시가 매우 필요한 상황이다. 향후 이 분야 연구를 수행해 과학자가 되고 싶은 학생들에게는 대학원 진학 및 이 분야에 집중하기를 적극 추천한다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
향후 식중독세균, 특히 바이오필름 형성균을 제어하기 위한 수단으로 기존의 화학적, 물리적 살균법에 박테리오파지를 추가 병용처리하는 방법을 개발할 예정이다. 효율적이고 획기적인 제어법을 개발하기 위해서는 바이오필름 형성 메커니즘 연구나 형성능에 영향을 주는 환경요인, 영양소나 보존료 등에 대한 기초연구가 필수라 생각된다. 바이오필름은 식품제조가공용 접촉표면 뿐아니라 수산물과 농산물 표면에서 주로 문제시 되므로 이들 식품 및 식품제조환경 적용연구 또한 지속적으로 추진할 계획이다. 기존의 기술보다 우수한 항바이오필름 전략을 제시함으로써 식품안전사고를 예방해 국민 생명보호와 식품 및 외식, 급식산업 발전에 기여할 수 있으며, 제어 신기술을 이용한 살균공정의 단순화로 생산성 제고 및 운영비 절감이 가능하다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
제대로 된 과학자라면 연구비에 따라 이 주제, 저 주제 손을 대서는 안 된다고 생각한다. 테마를 잡는데, 신중해야 하며, 많은 논문을 읽고, 해외 학회를 지속적으로 다니며 연구흐름과 미래 필수연구테마를 확보해야 한다. 한 테마를 짧게는 10년, 길게는 20-30년간 꾸준히 연구해야만 한 분야 최고가 될 수 있고, 많은 논문과 연구비를 확보해 줄 블루오션이 될 수가 있다. 연구실에도 메인 테마가 있어 모든 졸업생이 같은 줄기의 연구를 수행해야만 유대감도 생기고, 사회에서 꾸준히 연결돼 서로가 힘이 될 수가 있다고 생각한다.
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