식품중 미생물 위해성평가 방법론 연구

Study on the Methodology of the Microbial Risk Assessment in Food

최근 국내에서는 Escherichia coli O157:H7, Listeria monocytogenes등의 미생물에 대한 건강위해성이 강조되면서 미생물 위해성평가에 대한 필요성이 제기되고 있고, U.S.FPA, U.S.DA, FAO/WHO를 비롯한 국제기구 및 외국 유관기관들에서도 미생물 위해성평가 방법을 식품관리에 활용하고자 방법론 연구에 주력하고 있다. 미생물 위험성은 화학물질과 달리 인체건강에 대한 영향이 즉각적이고, 심각하게 나타나 정량적인 위해성평가가 용이하지 않고 유해화학물질과는 다른 평가방법이 요구된다. 식품중 미생물의 위해성평가는 크게 4단계로 구분되는데, 미생물관련질환 추세파악 및 미생물 관련질병에 관한 역학조사 등을 활용하는 위험성확인 단계와 실제 식품원료, 식품가공, 수송, 포장단계 중 식품의 물리적, 화학적 조건에 따른 미생물 변화를 고려하여 식품중 미생물에 대한 노출을 정량화하는 노출평가 단계, 미생물의 용량에 따른 질병발생에 근거하여 용량-반응관계를 규명하는 용량-반응평가 단계, 규명된 모델을 활용하여 모든 평가결과를 통합함으로 위해 도치 예측과 불확실성 분석 등을 수행하는 위해도결정단계로 구성되어 있다. 미생물 용량-반응평가는 크게 비역치(Nonthreshold)와 역치(Threshold) 평가 방법론으로 구분되는데, 비역치 평가방법론은 단일 병원균이 감염을 일으킬 수 있다는 것과 감염을 일으킬 수 있는 확률이 독립적이라는 가정을 전제로 하고, 역치평가방법론은 미생물이 감염을 일으키기 위해서 각기 개별 역치가 존재하는데 어느 정도의 미생물수가 모여 서로 작용해야 독성유발물질을 만들어 낸다는 가정을 전제로 한다. 현재 받아들여지고 있는 비역치 모델로는 Exponential, Beta-poisson, Gompertz, Gamma-weibull 모델 등이 있으며, 역치모델로는 Log-normal, Log-logistic모델 등이 있다. 본 연구에서는 인체 volunteer자료를 활용하여 용량-반응자료를 입력하고 용량-반응자료를 토대로 적합한 수학적 모델을 찾아내어, 선별한 모델의 적합도 검정을 실시하는 방법론 연구를 실시하였으며, 노출평가 자료와 용량-반응평가 결과를 연계하여 위해도를 결정하는 과정에 대해 연구하였다 이 밖에도 모델(Food MicroModel)을 이용하여 식품의 염도, 수분활성도, 온도, pH등의 조건에 따른 미생물의 성장률, 사멸률 등 변화를 예측할 수 있는 방법론 연구를 통해 식품의 최적 보관 조건등을 찾아내는 방법을 습득하였다. 미생물 위해성평가는 외국에서도 아직 초기 연구단계에 있으며 현재로서 사후조사자료인 역학자료보다 건강한 성인남자를 대상으로 한 volunteer 자료를 우선적으로 활용하고 있으나 노약자나 민감그룹에 대한 실험은 현실적으로 불가능하여 동물실험을 이용한 평가방법을 연구중에 있다. 추후 연구방향으로는 국내 volunteer들을 대상으로 한 미생물별 용량-반응결과를 토대로 population sensitivity를 비교할 수 있는 기초자료를 확보함으로써 미생물에 대한 인구집단의 반응 민감성 차이를 비교하고 시료채취 후 즉각적인 실험실적 분석이 가능토록하여 정확한 인체노출평가를 수행함으로써 미생물 위해성평가방법론을 식품미생물관리에 적용하는 것이다.

Recently, it is continuously rising to concern about the health risk being induced by microorganisms in food such as Escherichia coli O157:H7 and Listeria monocytogenes. Various organizations and regulatory agencies including U.S.FPA, U.S.DA and FAO/WHO are preparing the methodology building to apply microbial quantitative risk assessment to risk-based food safety program. Microbial risks are primarily the result of single exposure and its health impacts are immediate and serious. Therefore, the methodology of risk assessment differs from that of chemical risk assessment. Microbial quantitative risk assessment consists of tow steps; hazard identification, exposure assessment, dose-response assessment and risk characterization. Hazard identification is accomplished by observing and defining the types of adverse health effects in humans associated with exposure to foodborne agents. Epidemiological evidence which links the various disease with the particular exposure route is an important component of this identification. Exposure assessment includes the quantification of microbial exposure regarding the dynamics of microbial growth in food processing, transport, packaging and specific time-temperature conditions at various points from animal production to consumption. Dose-response assessment is the process characterizing dose-response correlation between microbial exposure and disease incidence. Unlike chemical carcinogens, the dose-response assessment for microbial pathogens has not focused on animal models for extrapolation to humans. Risk characterization links the exposure assessment and dose-response assessment and involve uncertainty analysis. The methodology of microbial dose-response assessment is classified as nonthreshold and thresh-old approach. The nonthreshold model have assumption that one organism is capable of producing an infection if it arrives at an appropriate site and organism have independence. Recently, the Exponential, Beta-poission, Gompertz, and Gamma-weibull models are using as nonthreshold model. The Log-normal and Log-logistic models are using as threshold model. The threshold has the assumption that a toxicant is produce by interaction of organisms. In this study, it was reviewed detailed process including risk value using model parameter and microbial exposure dose. Also this study suggested model application methodology in field of exposure assessment using assumed food microbial data(NaCl, water activity, temperature, pH, etc.) and the commercially used Food MicroModel. We recognized that human volunteer data to the healthy man are preferred rather than epidemiological data fur obtaining exact dose-response data. But, the foreign agencies are studying the characterization of correlation between human and animal. For the comparison of differences to the population sensitivity: it must be executed domestic study such as the establishment of dose-response data to the Korean volunteer by each microbial and microbial exposure assessment in food.