바이오필름 형성 온도 및 기간이 Salmonella Typhimurium의 이산화염소 기체에 대한 저항성에 미치는 영향 = Effects of Temperature and Biofilm Maturation on the Resistance of Salmonella Typhimurium to Gaseous Chlorine Dioxide

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 12°C와 25°C에서 스테인리스강 표면에 형성된 S. Typhimurium의 바이오필름 형성 패턴을 확인하고, 이를 이산화염소(ClO2) 기체로 처리하여, 바이오필름의 형성 온도(12°C 및 25°C) 및 기간(2일 및 10일)에 따른 살균 소독제에 대한 저항성을 비교하였다. 바이오필름 형성 결과, 25°C에서 배양된 경우가 12°C보다 더 많은 S. Typhimurium 개체수를 포함하여 바이오필름이 활발히 형성되었다. ClO2 기체 처리 후 바이오필름에 대한 살균 효과를 분석한 결과, 배양 기간(2일 또는 10일)에 따라 ClO2 기체에 대한 저항성의 차이가 나타났다. 12°C 및 25°C에서 형성된 바이오필름 모두 10일간 배양된 바이오필름이 2일간 배양된 바이오필름보다 ClO2 기체에 대한 사멸 속도가 느려, 상대적으로 높은 저항성을 나타냈다. 특히, 0.0625 mg/mL 농도의 ClO2 기체를 처리했을 때 10일간 배양된 바이오필름에서 S. Typhimurium이 더 오랜 시간 생존하는 경향을 보였다. 또한, 형성 온도에 따른 저항성 차이를 비교한 결과, 일부 조건에서는 25°C에서 형성된 바이오필름이 12°C보다 더 높은 저항성을 나타냈으며, 이러한 영향은 ClO2 기체의 농도 및 처리 시간이 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였다. 본 연구 결과는 바이오필름의 형성 온도와 배양 기간이 ClO2 기체의 살균 효과에 영향을 미칠 수 있으며, 특히 장기간 배양된 바이오필름이 소독제에 대한 저항성이 높을 수 있음을 시사한다. 다만, 본 연구의 한계점은 바이오필름의 구조적 특성(세포 외 고분자 물질 생산, 두께, 밀도 등)을 직접적으로 분석하지 않았다는 점이다. 바이오필름 저항성 차이에 대한 해석은 생존 개체수 측정 결과를 기반으로 기존 문헌을 참고하여 이루어졌으며, 구조적 특성에 대한 실험적 검증은 수행되지 않았다. 따라서 향후 연구에서는 Crystal Violet 염색을 통한 EPS 정량, 공초점 레이저 주사 현미경(confocal laser scanning microscope) 또는 주사전자현미경(scanning electron microscope)을 이용한 바이오필름 구조 시각화 등의 방법을 통해 바이오필름 구조와 저항성 간의 상관관계를 보다 정밀하게 규명할 필요가 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Stainless steel surfaces, used widely in food processing environments, are susceptible to microbial biofilm formation, posing significant challenges to food safety. This study examined the effects of temperature and biofilm maturation duration on the formation of Salmonella Typhimurium biofilms on stainless steel and their resistance to gaseous chlorine dioxide (ClO2). Biofilms were developed by incubating S. Typhimurium on stainless steel surfaces at 12°C or 25°C for up to 10 days. The concentration of ClO2 gas, generated from ClO2 solutions at 12°C or 25°C, was monitored for 6 h. The biofilms were then exposed to ClO2 gas for up to 6 h, and the surviving bacterial populations were enumerated. Biofilms formed at 25°C contained approximately 1 log CFU/coupon more viable cells than those formed at 12°C. The gas concentration from a 0.0625 mg/mL ClO2 solution peaked at 30 min and remained detectable for up to 6 h, while that from a 0.125 mg/mL solution increased gradually, reaching its maximum at 6 h. Biofilms matured for 10 days exhibited significantly greater resistance to ClO2 gas than those formed for 2 days. These results suggest that longer biofilm maturation periods increase bacterial resistance to gaseous ClO2.