Development of improved selective and differential medium for the detection of Escherichia coli O157:H7 and Salmonella

Abstract

대장균 O157:H7과 살모넬라 검출을 위한 다양한 종류의 선택 분별 배지들이 있다. 여기에는 cefixime과 tellurite가 첨가된 Sorbitol MacConkey 배지 (CT-SMAC)와 xylose lysine desoxycholate 배지 (XLD) 등이 포함된다. 그러나 이 배지들은 몇 가지 단점을 지니고 있다. CT-SMAC 배지는 대장균 O157:H7이 아닌 다른 균에 의한 위 양성 결과가 많이 나타나고, 배지에 함유된 항생제가 손상을 입은 대장균 O157:H7 세포의 소생을 억제한다는 단점을 지닌다. 또한 XLD 배지는 Proteus 종이나 Citrobacter 종에 의한 위 양성 결과가 많이 나타난다는 단점을 지닌다. 따라서 본 연구에서는 선택물질을 줄이고 새로운 분별마커로 gentiobiose를 첨가하여 열과 산에 의해 손상을 입은 대장균 O157:H7을 잘 소생시키고 선택성을 향상시킨 새로운 대장균 O157:H7 선택분별배지 (GMAC)를 개발하였다. GMAC 배지는 CT-SMAC 배지에 비해 손상을 입은 대장균 O157:H7을 더 높은 효율로 소생시켰으며, 선택물질의 양을 줄인 것은 다른 균에 대한 배지의 선택성에 유의적인 영향을 미치지 않았다. 총 54개의 sorbitol을 이용하지 않는 Hafnia alvei strain중 50개의 strain이 gentiobiose를 이용함으로써, GMAC 배지에서 대장균 O157:H7의 하얀색 콜로니와 분별 가능한 붉은 색 콜로니를 형성하였다. 살모넬라 검출을 위한 새로운 XA 배지는 기존의 XLD 배지 토대에 D-arabinose를 새로운 탄소원으로 첨가하여 만들어졌다. 배지의 선별성은 기존의 XLD 배지와 새로운 XA 배지가 동일한 것 (97.9%)으로 확인되었다. 각각 21개의 Citrobacter freundii와 Proteus mirabilis 균주가 기존의 XLD 배지에서는 검은 색 콜로니를 형성한대 비해 새로운 XA 배지에서는 4개의 P. mirabilis 균주 만이 검은 색 콜로니를 형성하였다. 총 150개의 식품 샘플을 이용하여 배지의 선택성을 테스트 하였을 때 XA 배지의 선택성 (90.7%)이 기존의 XLD 배지의 선택성 (70.7%)에 비해 높다는 것을 확인하였다. 이상의 결과로 볼 때 GMAC 배지와 XA 배지는 식품으로부터 대장균 O157:H7과 살모넬라를 검출해 내는데 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

There is a range of selective and differential media for the detection of Escherichia coli O157:H7 and Salmonella spp., including Sorbitol MacConkey medium with cefixime and tellurite (CT-SMAC) and xylose lysine desoxycholate agar (XLD), respectively. However, these media have some important limitations. Selective agents and antibiotics in CT-SMAC inhibit recovery of injured cells of E. coli O157:H7 and several microorganisms produce colonies with morphology similar to E. coli O157:H7 on CT-SMAC. On XLD, numerous false-positive results can be produced by Proteus spp. and Citrobacter spp. GMAC was developed with a reduced quantity of selective agents to improve the recovery of heat- or acid-injured E. coli O157:H7 and incorporated gentiobiose as a differentiation marker. This GMAC supported higher recovery of heat-and acid-injured E. coli O157:H7 than CT-SMAC. Reducing the selective agents does not significantly affect the number of background microorganisms compared to SMAC. Of 54 strains of sorbitol non-fermenting Hafnia alvei, 50 strains fermented gentiobiose, thus pink colonies formed on GMAC that could be differentiated from colorless colonies of E. coli O157:H7. XA medium was produced by incorporating D-arabinose into carbohydrates contained in XLD. The sensitivity of XA medium and XLD was identical (97.9%). Citrobacter freundii (n = 21) and Proteus mirabilis (n = 21) stock cultures produced black colonies on XLD, whereas only 4 strains of P. mirabilis appeared as black colonies on XA medium. In the second phase of the study, a total of 150 food samples were cultured onto XA medium and XLD. The specificity of XA medium (90.7%) was superior to that of XLD (70.7%). On the basis of its good specificity, GMAC and XA medium are useful for the detection of E. coli O157:H7 and Salmonella spp. from food samples.