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>

 

- 바실러스 세레우스란

바실러스 세레우스(Bacillus cereus, B. cereus)는 포자(spore)를 형성하는 세균으로 다양한 식품에서 자연적으로 존재한다. 정상적인 식품 조리 과정 중에 바실러스 세레우스는 파괴되지만 포자는 조리온도에 훨씬 안정하여 식품 중에 남을 수 있다. 포자는 높은 습도, 저장성 식품, 10~49℃에서 발아해서 증식할 수 있다.

대부분의 경우 가열한 식품의 냉각과 냉장 보관이 적절치 못하여 식중독 등의 문제를 일으키는 것으로 지적되고 있다.

바실러스 세레우스는 두 종류의 식중독을 일으킨다고 알려져 있다. 한 가지는 식품에 바실러스 세레우스 균이 성장하여 생산한 독소(cereulide)를 섭취하여 발생하는 구토형 식중독이고, 다른 하나는 바실러스 세레우스 세균의 생장 세포 또는 포자를 섭취한 후 인체의 장 내에서 장독소(enterotoxin)가 생산되어 발생하는 설사형 식중독이다. 다른 바실러스균인 바실러스 서브틸리스(B. subtilis), 바실러스 리체니포미스(B. licheniformis), 바실러스 푸미루스(B. pumilus)는 식중독을 일으킨다고 확인된 사례가 거의 없다.

구토형 식중독은 오심, 구토 및 복통을 일으키고 잠복기간이 1~6시간이다. 이것은 열에 안정한 독소(heat-stable emetic toxin,ETE)에 의해 발생한다. 독소의 작용기전에 대해서는 알려져 있지 않지만 세포막에 이온채널 등을 형성한다. 설사형 식중독은 주로복통과 설사를 일으키며 잠복기는 8~16시간이다.

이것은 열에 불안정한 장독소(nonhemolytic enterotoxin, Nhe) 혹은 용혈성 장독소(hemolytic enterotoxin, HBL)에 의해 발생한다.

 

여기에는 포자형성과 아데닐산 시클라제(adenylate cyclase) 효소의 활성화 등을 포함한 여러 가지 기전이 작용할 것으로 여겨진다. 두 경우 모두 발생 24시간 이내에 증세가 완화된다.

구토형 식중독은 일반적으로 세레울라이드(cereulide)를 생산하는 동일한 바실러스 세레우스 변종에 의해 발생하는 것으로 알려져 있다. 이 세균의 경우 10℃ 이하 또는 산소가 없는 조건에서는 성장하더라도 독소인 세레울라이드(cereulide)를 생산하지 못한다고 알려져 있다.

한편 설사형 식중독의 원인이 되는 변종은 감염을 일으키는 기전 자체가 복잡하고 다양하기 때문에 확인이 어렵다고 알려져 있다.

바실러스 균들의 독성 기전에 대해서는 알려져 있는 정보가 많지 않아서 어떠한 변종들이 식중독을 일으키는지 확인하는 것 또한 어렵다. 대부분의 경우 바실러스 세레우스가 일으키는 식중독은 매개가 되는 식품 중에 바실러스 세레우스 생장세포나 포자가 105~108/g 존재할 경우 발생한다.

그러나 일부 식중독 사례에서는 이보다 적은 수인 103~104/g이 존재했던 것으로 보고된 바도 있다.

일반적으로 바실러스 세레우스를 관리하기 위해서는 HACCP 시스템을 도입하고 온도 관리를 철저히 하는 것이 바람직하다고 알려져 있다. 가열처리한 식품은 신속히 냉각하여 바실러스 세레우스 포자의 발아와 성장을 방지하여야 한다. 낮은 pH(4.5 미만), 낮은 수분활성도(Aw<0.92)는 바실러스 세레우스의 성장을 저해할 수 있다. 식품을 4℃ 이하에서 냉장 보관하연 변종의 바실러스 세레우스의 성장을 저해할 수 있다.

- 일반적 특징

바실러스 세레우스는 그람 양성 간균으로, 사슬 형태로 배열하며 편모가 있어 운동성이 있다. 포자를 형성하여 열에 대한 저항성이 강하고 산소 조건에서 잘 증식하는 호기성 세균이다. 바실러스 속에는 서브틸리스(subtilis)와 세레우스(cereus)가 있는데 서브틸리스는 병원균이 아니지만 세레우스는 식중독균이다.

바실러스 세레우스는 토양세균의 일종으로 토양, 먼지, 하수 등 자연계에 널리 분포하여 식물에 오염되어 부패나 식중독을 일으키며, 동물에 대해서는 기회감염을 일으킨다. 검출되는 비율은 높으나 상대적으로 식중독 발생빈도는 낮다. 그러나 영국 등 유럽에서는 발생빈도가 높아 오래 전부터 주목을 받아 왔으며, 최근 우리나라에서도 각종 식품에서 검출되어 규제 대상이 되고 있다.

콩을 원료로 한 된장과 간장의 제조에서 바실러스 서브틸리스는 콩을 발효시키는 주된 역할을 하는 세균이다. 바실러스 세레우스 포자는 건조식품에서도 발견된다.

바실러스는 자연계(토양, 먼지, 하수 등)에 널리 분포하며 주로 식물에 오염되어 부패, 변패, 때로는 식중독을 일으킨다. 식중독을 막기 위해서는 식품에서 이 균(또는 포자)을 사멸시키거나, 발아를 억제시키고 증식을 방지해야 한다. 바실러스 세레우스 포자의 열 저항성은 100℃에서 1.2~7.5분으로 보고되고 있다.

- 성상

바실러스 세레우스는 그람 양성 간균으로 주모성 편모가 있으며 아포를 형성한다.

호기성으로 7~49℃에서 발육하며, 최적 온도는 28~35℃이다. 다른 바실러스 속과 구별되는 특징으로는 β-용혈 형상을 가지고 있고 레시틴 분해효소(lecithinase)를 생성하여 난황(egg yolk) 반응에서 집락주변이 유백색을 띄는 양성을 나타낸다. 아포는 내열성 이어서 135℃ 4시간 가열에도 견디며, 특히 전분성 식품에서 많이 검출된다.

- 바실러스 세레우스의 독소

(1) 구토형 식중독균의 독소

구토형 독소 세레울라이드는 작은 고리형 펩티드(cyclic peptide)로 네 개의 아미노산이 세 번 반복되는 구조를 가지고 있어 분자
량은 1.2 kDa 이다. 칼륨 이온채널을 형성하며 pH(2~11), 열 및 단백질 분해효소에도 안정하다.

세균의 세레울라이드는 매우 안정하여 바실러스 세레우스 생장 세포가 사멸한 가열 식품에서도 존재할 수 있다.

구토형 식중독과 관련이 있는 바실러스 세레우스는 모두 세레울라이드를 생산하는 것으로 알려져 있다. 따라서 “구토형 균종 (emetic strains)" 또는 ”구토형 바실러스 세레우스(emetic B.cereus)"라고 불리기도 한다.

(2) 설사형 식중독균의 독소

바실러스 세레우스는 구토형 독소 외에도 세 개의 다른 장독소(HBL, Nhe, CytK)를 생성한다. HBL은 용혈소(hemolysin)이며 Nhe는 용혈소가 아니다. 세 번째 장독소인 CytK는 식중독과는 관련이 없는 것으로 보인다. 모든 장독소들은 세포독성을 가지고 있으며 세포막에 구멍이나 채널을 만든다.

비용혈성 장독소인 Nhe가 설사형 식중독을 일으킨다. 용혈성 장독소인 HBL은 피부 괴사, 혈관 투과 작용을 가지고 있으며 토끼의 회장(ileum)에서 체액저류를 일으키기도 한다.

바실러스 세레우스가 생산하는 일부 단백질들은 Caco2 사람상피 세포주(human epithelial cell lines)에서 세포독성을 나타낸다.

- 노출원 및 노출경로

바실러스 세레우스 식중독은 계절과 관계없이 발생하고 있으며 지역적인 특성도 없다. 국내 식중독 통계자료에 의하면 어패류, 육류 및 가공품, 복합 조미식품(도시락류), 난류 및 가공품, 야채류 및 가공품 등 다양한 식품이 바실러스 세레우스 식중독 발생 사례와 연관된 것으로 나타났다.

구토형 식중독의 경우 쌀밥 및 볶음밥에 의한 것이 압도적으로 많다. 스파게티, 튀김국수 등 원인식품의 90%가 전분을 주체로한 식품에 의하여 발생하고 있다.

설사형 식중독의 경우 육류나 채소함유 요리가 자주 관련된다.

육류, 수프류, 바닐라소스, 소시지, 푸딩, 기타 여러 가지 식품에 의해 발생하고 있다. 말린 콩이나 시리얼의 50%와 양념이나 감자와 같은 건조식품의 25%에서 세균이 검출되고 있다.

또한 바실러스 세레우스는 생우유의 아포 형성 미생물로 알려져 있으며 살균한 우유나 완전한 우유에서도 분리되고 있다. 이 균에 의한 감염증은 나라마다 다른 패턴을 보이며 일본의 경우 구토형이 설사형보다 10배 이상 발생하고 있다. 그러나 유럽과 북아메리카에서는 설사형이 구토형의 발생이 많다.

구토형 식중독은 오염 식품에서 바실러스 세레우스를 분리 확인하여 진단한다. 설사형 식중독은 분변과 식품 모두에서 세균을 분리하여야 한다. 건강한 성인의 14%가 일시적으로 위장관에 바실러스 세레우스 균총을 가지고 있다고 보고되고 있으므로 분변만을 검사해서는 안 된다.

바실러스 세레우스에 의한 위장염은 일반적으로 양성질환 치료에 항생제를 사용할 필요가 없다. 세균 성장의 최적 온도는 4~60℃이므로, 차가운 음식은 냉장보관하고 뜨거운 음식은 60℃ 이상에서 보관한다면 감염을 예방할 수 있을 것이다.

- 위험집단

모든 사람들이 감염 및 중독의 위험이 있는 것으로 보이나 개인 간 차이가 많은 것으로 추정된다.

조제분유 중의 바실러스 세레우스 위해성

최근 들어서 국내외에서 조제분유 중 바실러스 세레우스 위해성에 대한 논의가 활발하다. 현재 FAO/WHO는 조제분유와 관련하여 바실러스 세레우스는 Category "C" 로 분류하고 있다. 이 분류는 ‘질병발생과의 인과관계가 있을 가능성이 있으나 증명되지는 않았다’는 것을 의미한다.

- 임상적 특성

잠복기

설사형: 8～16시간

구토형: 1～5시간(평균 2～3시간)

증상

설사형: 클로스트리디움 퍼프린젠스(C. perfringens) 식중독과 증상이 유사하고, 잠복기를 거쳐 수인성 설사 및 어지럼증과 복통 등이 일어난다. 또한 메스꺼움이 설사와 동반되기도 한다. 그러나 구토는 거의 일어나지 않으며, 이 증상들은 24시간 정도 지속된 후 회복된다.

구토형: 잠복기를 거쳐 메스꺼움, 구토가 발생하며, 가끔 심한 복통 및 설사를 일으키기도 한다. 이 증상은 24시간 이내에 가라앉으며 황색포도상구균(S. aureus)에 의해 발생하는 식중독 증상과 유사하다.

치료

수액보충과 대증치료를 한다.

예방관리

식품은 조리 후 실온에서 보존해서는 안 된다. 남은 재료는 즉 석에서 냉동하고 급격하게 재가열하면 균의 증식을 막을 수 있다.

환자 및 접촉자 관리

사람과 사람사이에 전파되지 않는다.

- 피해 감소방안 및 정부 권고사항

일반적 살균 및 독소 불활성화 방법

온도: 포자의 경우 D85=33.8~106분, D95는 증류수의 경우 1.5~36.2분이고 우유에서는 1.8~19.1분이다. 변종 간 차이가 많은 것으로 알려져 있다.

pH: 영양액(nutrient broth)에서 0.1 M 아세트산, 개미산, 젖산

수분활성도(water activity): 7.5% NaCl은 성장을 저해한다.

보존료: pH 5.5에서 0.26% 소르빈산 또는 pH 6.6의 0.39% 소르빈산칼륨은 성장을 저해한다. 0.2% 프로피온산칼슘 또는 3.75 ㎍/g 나이신은 바실러스 세레우스 포자생성을 억제한다.

기타 벤조산염, 소르빈산염, EDTA, 다인산염(polyphosphates)도 효과가 있다.

소독제: 보통 기업에서 사용하는 소독제는 표면에 부착된 바실러스 세레우스를 사멸시키는데 효과가 있다.

방사선조사: 포자는 생장세포 보다 저항성이 강하다. 포자는 90℃ 가열살균 전 4kGy로 방사선 조사하면 살균효과가 크다.

- 조제분유 중 미생물 오염관련 국제연합식량농업기구/세계보건기구(FAO/WHO) 회원국 정부에 대한 권고사항(2004)

보건관계 종사자에 조제분유와 관련된 질병발생 사례 조사 및 보고를 권장한다.

소비자에게 모유 수유를 하지 않은 경우 조제분유가 멸균제품이 아니라는 점을 알리고 국제기준인 국제식품규격위원회(Codex) 기준에 적합하다고 하더라도 식중독균이 오염되어 있을 가능성이 있음을 홍보한다.

조제분유를 안전하게 조제하여 수유할 수 있는 방법을 소비자에 홍보한다.

특히 면역력이 약한 고위험 집단에게는 액상멸균제품을 수유하도록 홍보한다.

고위험 집단이 섭취할 수 있는 다양한 멸균제품을 개발하도록 산업계에 권고한다.

산업계에 제조시설 및 환경과 조제분유에 미생물 수준을 저감 하도록 권고한다.

산업계에 제조시설 모니터링 프로그램을 통해 시설관리를 철저히 하도록 권고한다.

산업계에 위생관리를 위한 지표 미생물로 대장균(coliform)보다는 장내세균(Enterobacteriaceas)을 사용하도록 권고한다.

 

- 김밥, 샌드위치 등의 올바른 조리 및 보관방법

① 조리 전 식품의 원료는 이렇게 보관하세요

냉장 원료와 냉동 원료는 각각 0~10℃와 -18℃ 이하의 온도에서 보관한다.

얼리지 않은 채소류는 하루 이상 보관 시 5℃ 이하에서 보관한다.

일반적으로 가열하지 않는 채소류 등은 육류나 밥류보다는 냉장온도에도 짧은 시간 내에 균수가 증가하니, 이들 재료에 대해 집중적인 관리가 필요하다.

② 식재료는 이렇게 사용하세요.

육류는 핏물을 충분히 제거시킨 후 사용한다. 계란 등 난류 조리 시 파각 전후에는 반드시 손 세척과 소독을 실시하고, 날달걀을 담았던 용기는 반드시 세척이나소독 후 사용한다.

채소 및 과일류는 흐르는 물로 세척한 다음 육안으로 청결상태와 이물질 잔존 여부를 확인한다(살균소독제를 사용한 경우에는 소독제가 잔류하지 않도록 충분히 헹구는 것이좋다).

③ 조리 기구는 이렇게 관리하세요.

조리 전후의 식품용기(바구니, 받침대 등)를 구분하여 사용하고 칼, 도마 등도 용도별로 구분하여 교차오염이 되지 않도록 사용한다.

마른 행주와 젖은 행주를 구분하여 사용하며 행주는 사용 후 끓여 소독하거나, 염소 소독한 뒤 햇빛에 말려 사용한다.

 

식품절단기, 야채절단기 등의 조리 기구는 자주 분해하여 세척, 살균 후 사용한다.

④ 적절한 방법으로 가열 조리하세요.

식중독 균을 없애기 위해서는 가능한 음식 내부를 완전히 익힌다. 음식 내부 온도가 70℃ 이상으로 최소한 2분 이상 유지되도록 조리한다.

음식은 가능한 소량씩 나누어 조리하며 자주 저어서 음식의 온도가 균일하게 전달되도록 한다.

⑤ 음식을 조리하거나 보관, 저장해야 할 때는 반드시 손을 깨끗이 씻으세요.

식품 취급자는 손을 청결히 하며 만일, 손에 상처가 있으면 식품을 취급해서는 안 된다(상처의 화농성 균으로 알려진 황색포도상구균은 식중독의 주요 원인이 된다).

사람의 손에는 병원균을 포함하여 많은 균이 살고 있기 때문에 식중독 사고의 약 30%는 부적절한 손 세척/소독임을 잊지 말자.

⑥ 김밥, 샌드위치는 이렇게 보관하세요.

조리가 끝난 음식물은 호일이나 랩에 씌우거나 뚜껑이나 덮개를 덮어서 다른 식품 또는 용기로부터 교차오염을 방지한다.

조리가 끝난 음식물은 가능한 빠른 시간 내에 섭취하는 것이 좋으나 부득이 구매 즉시 섭취하지 못한 경우 2시간 이내에 섭취한다.

김밥이나 샌드위치 등 도시락류는 10℃ 이하에서 보관한다.

독소 생성 식중독균은 생육환경인자가 불리하면 균의 증식이 일어나도 이 독소를 생성하지 못한다.

식중독 균을 없애기 위해서는 가능한 한 음식 내부가 70℃이상 충분히 가열되도록 조리한다. 전자레인지에 의해 잠시 음식을 가열하여 먹는 것만으로는 식중독균을 감소시키지 않는다.

 

- 식중독 예방을 위한 식품의약품 안전청 권고사항(2007)

식품의약품안전청은 2006년 한국보건산업진흥원과 공동으로 “즉석섭취식품(도시락류)의 황색포도상구균과 바실러스 세레우스 식중독균의 관리방안” 연구를 수행하여 식중독 예방을 위한 김밥이나 샌드위치 등 도시락류의 올바른 조리, 섭취, 보관 방법 등을 제시하였다.

김밥과 샌드위치 등은 김, 채소류, 햄, 달걀, 밥, 빵 등 복합적인 원재료를 사용하며 별도로 가열하지 않고 섭취되기 때문에 올바른 조리 및 보관이 매우 중요하다.

특히 봄나들이 철은 식중독균이 성장하기 좋은 환경이 조성되므로 소량의 식중독균이 존재할지라도 짧은 시간 내에 급속하게 증식하여 식중독을 일으킬 수 있어 적절한 온도에서 보관 해야 한다. 연구 결과 10℃ 이하에서는 식중독균이 성장해도 식중독 유발 독소를 생성하지 않으므로 김밥, 샌드위치 등 도시락류는 반드시 10℃ 이하로 관리하도록 한다.

따라서 김밥, 샌드위치는 가급적 이른 시간 내(2시간 이내)에 섭취하도록 하고 즉시 섭취가 불가능한 경우에는 반드시 10℃ 이하에 보관하여야 한다. 대부분 소비자들은 가정에서 직접 만들어 먹기보다는 전문매장, 편의점 등에서 구입하여 섭취하며 김밥은 56.7%, 샌드위치는 51.6%만이 구매 즉시 섭취하는 것으로 보고되었다.