닭의 창자와 소족에서 분리한 박테리오파지의 생물막 조절 효능

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 8222(2023) 이 기사 인용

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생물막의 형성은 오염의 원인이 될 수 있으므로 생물막은 식품 산업에서 중요한 식품 안전 문제 중 하나가 됩니다. 이 문제를 해결하기 위해 업계에서는 일반적으로 생물막을 제거하기 위해 살균제, 소독제, 항균제 등 물리적, 화학적 방법을 사용합니다. 그러나 이러한 방법을 사용하면 생물막의 박테리아 저항성 및 제품 오염 위험이라는 새로운 문제가 발생할 수 있습니다. 박테리아 생물막을 처리하기 위한 새로운 전략이 필요합니다. 화학 물질에 대한 친환경 대안인 박테리오파지(파지)는 박테리아 생물막을 치료하는 유망한 접근법으로 다시 등장했습니다. 본 연구에서는 생물막 형성 박테리아(Bacillus subtilis)에 대해 항생물막 활성을 갖는 용해성 파지의 잠재력을 이들 시료에서 분리한 숙주 세포를 사용하여 인도네시아 전통 시장에서 구입한 닭 내장과 쇠고기 삼겹살에서 분리했습니다. 파지 분리는 이중층 한천 기술을 사용하여 수행되었습니다. 생물막 형성 박테리아에 대해 파지의 용해 테스트를 실시했습니다. 대조군(파지에 감염되지 않은)과 파지에 감염된 숙주 박테리아가 포함된 시험관 사이의 탁도 수준의 차이를 조사했습니다. 파지 생산을 위한 감염 시간은 용해물 첨가 시간이 길어질수록 시험관 내 배지의 투명도 수준을 기준으로 결정되었습니다. 세 개의 파지, 즉 фBS6, фBS8 및 фUA7이 분리되었습니다. 이는 생물막을 형성하는 부패균인 B. subtilis를 억제하는 능력을 보여주었습니다. 최고의 억제 결과는 фBS6에서 얻어졌습니다. B. subtilis에서 фBS6에 감염되면 박테리아 세포에서 0.5 로그 주기가 감소합니다. 이 연구는 분리된 파지가 B. subtilis에 의한 생물막 형성 문제를 처리하기 위한 잠재적인 접근법으로 사용될 수 있음을 보여주었습니다.

최근 발생하는 식인성 질환은 생물막에 기인할 수 있습니다. 생물막 형성은 자연의 미생물 생활주기에서 필수적인 부분입니다. 식인성 병원균은 다양한 불리한 환경에서 생존 전략으로 생물막을 형성하며, 이는 또한 반복적인 오염 및 식인성 질병 발병의 빈번한 원인이 됩니다1. 식품 안전 연구에 따르면 식중독 발병의 약 60%는 생물막으로 인해 발생합니다2. 생물막은 세포외 고분자 물질3로 덮인 표면에 군집을 형성하고 부착하는 박테리아 적응의 한 형태입니다. 이는 식품, 건강, 해양 산업에서 큰 문제가 됩니다4. 병원성 박테리아로 인한 발병의 80%는 생물막 형성 박테리아에 의해 발생합니다5. 특히 가공 장비에서 병원성 박테리아에 의한 생물막 형성은 식품 산업에서 큰 과제입니다. 양조 산업, 유제품 가공, 신선 제품 및 육류와 같은 식품 산업에서 생산 라인 내 생물막의 존재는 생산 라인을 통과하는 식품에 대한 오염원이 될 것입니다6,7,8. 생물막의 형성은 석유 시추 산업, 종이 생산, 건강 제품/의약품과 같은 비식품 산업에도 부정적인 영향을 미칩니다9,10. 바이오필름은 열 전달을 줄이고 튜브, 필터를 차단할 수 있으며 장비 표면 손상을 일으킬 수 있기 때문에 생산 과정에서 어려움을 초래합니다11,12.

지금까지 업계에서 생물막 형성을 제어하기 위해 적용한 전략은 산, 산화 화합물(염소, H2O2) 및 계면활성제와 같은 화학 물질을 사용하는 것입니다13,14,15. 그러나 이러한 화학 물질을 사용하면 한계가 발생합니다. 교차 오염의 위험이 있으며 중독을 일으킬 수 있습니다. 생물막 형성을 방지하는 데 있어 가장 큰 과제는 항균제, 항생제, 소독제 및 소독제에 대한 저항성이 높아 제거하기 어려운 것으로 알려져 있다는 것입니다16,17,18,19. 게다가, 생물막은 박테리아가 고온, 자외선, 엑스레이, 가뭄 등에 대해 더 높은 저항성을 갖게 합니다20,21,22. 생물막을 제어하려면 새로운 접근 방식이 필요합니다. 탐구할 수 있는 잠재적인 대체 솔루션 중 하나는 생물막 형성 박테리아를 용해할 수 있는 박테리오파지(세균 바이러스)를 사용하는 것입니다23,24. 바실러스 종. 식품 가공 산업에서 생물막 형성과 관련된 문제를 자주 발생시키는 박테리아 중 하나입니다25,26. 생물막을 줄이기 위한 박테리오파지를 통한 생물학적 방제 전략은 식품 안전을 향상시키기 위해 화학 물질을 사용하는 기존 방법보다 더 자연스럽기 때문에 오늘날 수용 가능한 전략입니다. 소비자의 추세가 화학에서 자연으로 바뀌고 건강 및 환경에 대한 관심이 높아지면서 식품 가공 분야에서 새로운 "녹색" 기술에 대한 수요가 높아지고 있습니다. 지금까지 E. coli O157:H7, Bacillus spp., Salmonella spp., Campylobacter spp., Listeria spp., Staphylococcus spp., Cronobacter와 같은 여러 박테리아의 생물막 형성을 억제하기 위해 여러 파지와 엔도리신이 사용되어 왔습니다. spp., Vibrio spp., Clostridium spp., Campylobacter jejuni 및 Pseudomonas spp.27,28,29.