식탁에서 체크해야 할 유해물질은 무엇일까? 유해물질은 음식을 통해 우리 입으로 들어오는 직접적인 경우도 있다. 가족의 건강을 지킬 수 있는 안전 대책이 궁금하다면 유해물질을 잘 파악하고 있는게 중요하다.

식품의약품안전처(처장 손문기)는 식품 및 의약품 등과 관련한 유해물질의 이해 증진 및 정보 제공을 위해 '유해물질 총서'를 제작해 홍보하고 있다. 총서에는 총 80종의 유해물질의 일반적 특성과 노출경로 등의 내용이 담겨 있다.

 
이에 본지는 식약처로부터 연재를 통해 황색포도상구균, 캠필로박터, 아크릴아마이드 등 생소한 용어들의 유해물질에 대해 알아보고자 한다. <편집자 주>

<2>클로스트리디움 퍼프린젠스(Clostridium perfringens)

- 일반적 특성

클로스트리디움 퍼프린젠스는 그람양성의 혐기성 세균으로, 크기는 0.6~2.4×1.3~19.0 μm이다. 클로스트리디움 퍼프린젠스는 포자를 형성하는 간균으로 영양세포는 열에 대한 저항성이 없지만 포자는 내열성을 가지고 있을 뿐만 아니라 독소를 생성한다. 클로스트리디움 퍼프린젠스가 생성하는 주요 독소는 크게 네 가지로 알파, 베타, 입실론, 아이오타이며, 생성 독소에 따라 클로스트리디움 퍼프린젠스는 다섯 가지(A~E형) 타입으로 분류된다.

클로스트리디움 퍼프린젠스의 독성은 독소를 생성하는 cpe 유전자와 관련이 있는데, 클로스트리디움 퍼프린젠스 A형은 이 유전자를 대부분 가지고 있으며 B, C, D, E형의 클로스트리디움 퍼프린젠스는 불특정하게 cpe 유전자를 가지고 있다. 클로스트리디움 퍼프린젠스 균주 중 5% 미만의 균주만 cpe 유전자를 가지며 식중독을 발생시키는 독성을 갖는다.

이와 같이 모든 클로스트리디움 퍼프린젠스가 병원성을 가지고 있는 것은 아니고 클로스트리디움 퍼프린젠스 세균 중 병원성이 없는 세균들도 주위 환경에 널리 분포하고 있으며 동물에서 뿐만 아니라 사람의 장에서도 쉽게 발견된다.

또한 이 세균의 포자는 토양이나 퇴적물, 사람이나 동물의 분변과 같은 극한 환경에서도 사멸하지 않고 계속 생존할 수 있다.

환경이나 사람의 장에서 분리되는 클로스트리디움 퍼프린젠스는 A형이 대부분이며, B~E형은 주로 동물에서 분리된다. 음용수에서의 클로스트리디움 퍼프린젠스의 존재 유무는 분변 등에 의한 오염지표로서 사용되고 있다.

- 생장 조건

클로스트리디움 퍼프린젠스의 생장조건은 온도, pH, 수분활성도 등이 있다. 생장가능한 최적온도는 43~47oC이며 생장가능 온도범위는 13~50.6oC이다. 최적 생장 pH는 6.0~7.0이고 생장가능 pH의 범위는 5.0~9.0이며, 최적 생장 수분활성도는 0.950~0.960이다. 염농도 5.0~8.0%에서도 생장이 가능하다.

- 사멸 조건

클로스트리디움 퍼프린젠스 영양세포의 경우 D70는 23초이며, 70oC에서 2분간 가열하면 106 CFU/g가 사멸한다. 그러나 포자의 경우, D120이 18초로 영양세포보다 내열성이 강하다. 그러나 황색포도상구균 독소와 달리 클로스트리디움 퍼프린젠스가 생성한 독소는 열에 약해 60oC에서 5분간 가열하면 활성을 잃는다.

- 임상적 증상과 감수성 집단

위장염 또는 클로스트리디움 퍼프린젠스 장염이라고 하는 클로스트리디움 퍼프린젠스의 일반적인 감염 증상은 설사 및 복통으로 잠복기는 6~24시간 이내이고 보통 10~12시간 이내이다. 증상은 갑작스럽게 발생하며 24시간 이하 동안 지속된다. 설사는 장 세포 조직의 손상을 야기하는 장독소에 의해 발생하게 되며 간혹 구토 및 오심 증상을 보이기도 한다. 설사증상은 설사를 통해 장독소와 소장에서 포자로부터 발아된 클로스트리디움 퍼프린젠스 영양세포가 배출되면서 경감되고(McClane, 2007), 입원 환자 및 치사율은 각각 0.3%, 0.05%로 추정된다.

장기적 증상은 일반적으로 없으며 증상이 자연적으로 치료되기 때문에 특별한 치료가 필요하지 않다. 클로스트리디움 퍼프린젠스 타입 A는 경구 섭취로 사람에게 발병하는 설사병의 원인체로 오염된 음식 섭취와 관련이 있다. 클로스트리디움 퍼프린젠스 타입 B, D, E는 사람에게는 식중독을 잘 발병시키지 않으며 타입 C의 경우 괴사성 장염의 원인으로(McLauchlin and Grant, 2007) 드물게 나타난다.

피그벨(pig-bel)이라고도 불리는 괴사성 장염은 허혈성 공장(空腸)과 같이 생명에 위협적인 감염병으로 공장의 출혈성, 염증성, 허혈성 괴사를 일으키는 특징이 있으며 식중독 사고 발생 시 이와 관련된 환자가 산발적으로 나타난다. 특정 집단이 없이 모든 연령의 사람이 감염될 수 있지만 영아 및 어린이, 노인에게 감염의 영향이 높고 1~2주 동안 일반적인 사람들에 비해 더 심한 증상이 지속될 수 있으며 심한 증상의 환자에게서 탈수와 같은 문제가 발생할 수 있다.

- 감염경로

클로스트리디움 퍼프린젠스는 분변, 토양, 사람 또는 동물의 장에서 널리 발견된다. 이러한 클로스트리디움 퍼프린젠스가 식품에 교차오염돼 식품에서도 발견되는데 조리하는 동안 대부분의 영양세포는 사멸한다. 그러나 사멸하기 전에 영양세포가 포자를 생산하는 경우, 내열성을 가진 포자가 사멸되지 않고 식품 내에 존재하다가 적합한 환경이 되면 발아하여 영양세포가 증식하게 된다.

클로스트리디움 퍼프린젠스는 일반적인 사람 장내에도 존재하지만 식중독은 많은 양의 클로스트리디움 퍼프린젠스에 오염된 식품을 섭취함으로써 장내에서 생산된 독소에 의해 발생되며, 클로스트리디움 퍼프린젠스에 오염된 식품의 부적절한 보관 및 조리가 원인일 수 있다.

- 발병기전

클로스트리디움 퍼프린젠스가 식중독을 일으키는 단계는 크게 4단계로 나눌 수 있다. 클로스트리디움 퍼프린젠스의 영양세포가 식품에 오염되어 고농도(108 CFU/g 이상)로 증식하고 오염된 식품을 섭취함으로써 소장 내에서 클로스트리디움 퍼프린젠스 포자가 영양세포로 발아하게 된다.

이와 동시에 CPE를 합성해 소장 내에 분비하고 이렇게 분비된 CPE는 독소특이 수용체(toxin specific receptor)와 결합해 소장 내 형태를 변형시켜 복통 및 설사를 일으키게 된다.

CPE의 기작을 더 자세하게 살펴보면 장 내에서 생산된 CPE는 장세포의 원형질막으로 들어가 클라우딘-3과 클라우딘-4 수용체들과 함께 ~90 kDa의 소복합체를 형성한다. 그 후, CPE는 더 큰 SDS(sodium dodecyl sulfate)-저항성 복합체(~155 kDa)를 형성한다. 이 복합체는 세포로의 칼슘 유입과 관련된 세포막 투과성을 변형시켜 세포 내 칼슘 수준을 급격히 증가시키고 세포를 사멸시켜 이로 인해 설사 및 복통과 같은 증상이 나타난다.

- 식중독 주요 원인 식품

클로스트리디움 퍼프린젠스는 쇠고기, 가금육, 건조 혹은 반 조리된 식품에서 흔히 발견되고, 특히 식중독은 병원, 학교 급식 등의 단체 급식소에서 많이 발생한다.

- 주요 식품별 검출현황

1) 가금육

Guran and Oksuztepe(2013)는 2011년 5월부터 8월까지 터키 한 도시의 다양한 소매상점에서 총 200개의 닭고기 부분육을 채취해 클로스트리디움 퍼프린젠스를 분석했다. 분석한 시료 개수는 다리살, 가슴살, 날개, 닭다리 모두 50개씩 동일했으며 양성 시료 개수(검출률)는 각각 40개(80%), 33개(66%), 47개(94%), 34개(68%)로 나타나 전체적으로 평균 77%의 높은 검출율을 나타냈다.

Lin and Labbe(2003)는 미국 매사추세츠 서부 지역의 할인마트, 식료품점, 대형마트, 소규모 정육점 등에서 총 133개의 식료품을 수거해 클로스트리디움 퍼프린젠스를 정량 분석했다. 이 중 가금육은 총 19개였으며 이 중 5개가 클로스트리디움 퍼프린젠스 양성으로 나와 약 26%의 검출률을 나타냈다. 그 중에서도 닭다리에서는 최확수법(MPN)으로 >1,100 CFU/g이 정량돼 다른 식료품 시료들의 세균수(최대 93.3 CFU/g)보다도 높은 편으로 나타났다.

2) 돼지고기

김주영 외(2005)는 서울시 관내 도축장에서 2004년 1월부터 12월까지 도축된 돼지 233두 도체를 대상으로 클로스트리디움 퍼프린젠스를 포함한 병원성 미생물 검사를 실시했다. 도축된 돼지의 지육 표면 중 미생물 오염률이 가장 높은 3개 부위(복부, 둔부, 턱)를 검체로 사용하여 증균과정을 통해 정성 확인했다.

총 233두의 돼지 도체 표면에서 클로스트리디움 퍼프린젠스 양성 결과는 2개로 나와 0.86%의 검출률을 나타냈다. 영국의 FSA(2010)에서는 2006년 3월부터 2007년 6월까지 영국 전역의 소매점에서 1693개의 돼지고기 시료를 채취해 시료 표면에서의 식중독세균 오염도 조사를 실시했다.

검사한 1693개의 돼지고기 시료 중 클로스트리디움 퍼프린젠스 양성 시료는 61개로, 3.34%의 검출률을 나타내었다. 클로스트리디움 퍼프린젠스의 집락수를 계수한 결과, 시료 당 균수가 104 CFU 이상인 시료는 없었으며, 대부분 10 CFU 이하로 나타났다.

Miki 외(2008)는 2006년 4월부터 8월까지 일본 와카야마 시의 식료품점 및 정육점에서 42개의 돼지고기와 21개의 간 돼지고기를 채취하여 클로스트리디움 퍼프린젠스의 오염도를 조사했다. 돼지고기와 간 돼지고기의 시료 중 클로스트리디움 퍼프린젠스의 양성 시료(검출률)는 각각 15건(35.7%), 17건(81.0%)으로 나타나 평균 50.8%의 검출률을 나타냈다.

3) 쇠고기

김주영 외(2005)의 연구에서 서울시 관내 도축장에서 2004년 1월부터 12월까지 도축된 소 233두 도체를 대상으로 클로스트리디움 퍼프린젠스를 포함한 병원성 미생물 검사를 했다. 도축된 소의 지육 표면 중 미생물 오염률이 가장 높은 3개 부위(옆구리, 둔부, 흉부)를 검체로 사용하여 증균과정을 통해 정성 확인했다. 총 233개의 소 도체 표면에서 클로스트리디움 퍼프린젠스 양성 결과는 6개로 나와 2.58%의 검출률을 나타냈다.

FSA(2010)는 2006년 3월부터 2007년 6월까지 영국 전역의 소매점에서 3249개의 쇠고기 시료를 채취해 시료 표면의 식중독세균의 오염도 조사를 수행했다.검사한 3,249개의 쇠고기 시료 중 클로스트리디움 퍼프린젠스의 양성 시료는 489개로, 15.0%의 검출률을 나타냈다.

클로스트리디움 퍼프린젠스의 집락수를 계수한 결과, 시료 당 균수가 104 CFU가 이사의 시료는 없었으며 대부분이 10 CFU 이하로 나타났다. Miki 외(2008)는 2006년 4월부터 8월까지 일본 와카야마 시의 식료품점 및 정육점에서 35개의 쇠고기와 22개의 간 쇠고기를 채취하여 클로스트리디움 퍼프린젠스의 오염도를 조사했다. 쇠고기와 간 쇠고기의 시료 중 클로스트리디움 퍼프린젠스의 양성 시료는 각각 16건(45.7%), 18건(81.8%)으로 나타나 평균 59.6%의 검출률을 나타냈다.

- 클로스트리디움 퍼프린젠스 식중독 예방법

조리 후에도 클로스트리디움 퍼프린젠스가 식품에 존재한다면 클로스트리디움 퍼프린젠스 포자 생산을 예방하기 위해 쇠고기, 가금육 및 보통 클로스트리디움 퍼프린젠스 감염과 관련이 있는 다른 식품들은 권장 온도(쇠고기,돼지고기, 송아지고기, 양고기 71℃, 닭고기 74℃)에 맞춰 철저히 조리돼야 한다. 이후 60oC보다 높거나 5oC보다 낮은 온도로 유지되게 해 초기 조리 과정에서 생존했을 수 있는 클로스트리디움 퍼프린젠스의 포자 발아를 억제할 수 있다.

특히 육류 요리는 조리 후 뜨거운 상태로 바로 제공되도록 한다.

섭취 후 남은 음식들은 4.4oC 또는 그 이하에서 냉장되는 것이 좋고 뜨거운 음식도 냉장보관 하는 것이 좋다. 수프나 스튜 또는 통으로 된 가금육이나 큰 덩어리의 구운 고기와 같은 큰 요리들은 소분하여 냉장보관하며 뚜껑을 덮도록 한다. 냉장보관 된 남은 음식을 재 섭취할 경우, 최소 74oC에서 재가열하도록 한다.

유해한 세균이 있는 식품은 맛이나 냄새, 외관이 다를 수 있으므로 섭취 전 주의하도록 하고 어떤 음식이든 너무 오래 밖에 있던 음식은 보기에 괜찮아 보여도 위험할 수 있으니 주의한다.

- 환자 및 접촉자 관리

감염자의 분변은 신체물질 격리책에 준해서 처리한다. 분변으로 오염된 물품은 소독하고 하수 처리 시스템을 갖춘 경우에는 분변을 직접 하수에 배수하여 최종 정화시킨다. 현성감염자는 식품과 관련된 직종에 종사하거나 탁아소나 환자 보호 업무를 할 수 없고 배변 후에는 비누와 물로 손을 깨끗이 씻어야 한다. 불현성감염자는 위생수칙을 철저히 지킨다면 식품관련 작업을 수행할 수 있다. 집단 환자 발생 시에는 감염원으로 가능성이 있는 식품이나 물, 우유 등을 조사해야 한다.