Journal Search Engine

to

Search Advanced Search Adode Reader(link)
View PDF Download PDF Export Citation Metrics Korean Bibliography PMC Previewer
ISSN : 1225-7060(Print)
ISSN : 2288-7148(Online)
Journal of The Korean Society of Food Culture Vol.41 No.4 pp.451-458
DOI : https://doi.org/10.7318/KJFC/2026.41.4.451

Prevalence of Microbial Contamination and Growth Dynamics in Eggs from Poultry Farms at Various Storage Temperatures

Eun-Seon Lee*, Bu-Min Kim, Dong Gyun Kim, Sun Moon Kang
Division of Animal Resources Food Tech, National Institute of Animal Science
*Corresponding author: Eun-Seon Lee, Division of Animal Resources Food Tech, National Institute of Animal Science, 1500, Kongjwipatjwi-Ro, Iseo-Myeon, Wanju-gun, Jeollabuk-do, 55365, Korea Tel: +82-63-238-7352 Fax: +82-63-238-7397 E-mail: les1023@korea.kr
July 3, 2026 August 3, 2026 August 4, 2026

Abstract


This study analyzed the microbial contamination on eggshells from Korean poultry farms and evaluated the growth kinetics of three Salmonella serovars (S. Enteritidis, S. Typhimurium, and S. Thompson) under various storage temperatures. Unwashed eggs showed aerobic plate counts of 3–4 log CFU/egg, with diverse dominant microflora including Corynebacterium, Bacillus, and Staphylococcus depending on the rearing environments. Although the absence of Salmonella indicates that production-stage hygiene management was maintained, potential risks during distribution could still arise if temperature control fails or cross-contamination occurs. The growth of Salmonella on eggshells was highly temperature-dependent. At 4℃ and 10℃, populations decreased significantly by 90% to over 99.9% due to cold stress, showing clear inhibition during long-term storage. Conversely, 15℃ and 20℃ served as critical threshold temperatures where the pathogens transitioned from reduction to proliferation, exhibiting distinct serovar-specific adaptation periods followed by rapid growth. At 30℃, all serovars proliferated rapidly to their maximum phases, increasing by up to 3.4 log CFU/egg compared to initial levels. In conclusion, although individual serovars show different responses to temperature stress, exposure above 15℃ stimulates rapid growth capable of causing foodborne illness. Therefore, maintaining a continuous cold chain from farms to consumers is essential.


Eggshell , microbial contamination , Salmonella , storage temperature , cold chain

산란계 농가 생산 달걀의 미생물 오염도 및 보관 온도에 따른 생육 변화 구명

이은선*, 김부민, 김동균, 강선문
농촌진흥청 국립축산과학원 축산푸드테크과

초록

    I. 서 론

    우리의 식생활에서 달걀은 시대를 불문하고 가장 중요한 단백질 공급원 중 하나로 자리 잡아왔다. 저렴한 가격에 비해 영양 성분이 풍부하여 ‘완전식품’이라 불리는 달걀은 가정 내 식탁뿐만 아니라 외식 산업, 가공식품 제조 등 현대 식품 산업 전반에서 필수적인 식재료로 활용되고 있다. 그러나 이러한 높은 소비량 이면에는 식중독 사고의 지속적 발생이라는 문제가 항상 공존하고 있다. 특히 달걀과 관련된 식중독 사고의 대다수를 차지하는 살모넬라균(Salmonella)은 전 세계적으로 공중보건을 위협하는 주요 원인균으로 지목되며, 이는 생산부터 유통, 최종 소비 단계에 이르기까지 철저한 온도 관리의 중요성을 시사한다 (Bermudez et al. 2025). 식품의약품안전처(2026) 통계에 따르면 최근 5년간(’21~’25) 발생한 살모넬라균 식중독은 총 258건 발생했고, 환자수는 11,375명이었다. 이 중 여름철(7~9월)에 발생한 살모넬라로 인한 식중독 건수는 133건(51.6%), 환자수 6,491명(57.1%)으로 절반 이상을 차지한다(MFDS, 2026a). 살모넬라 식중독 의심사례가 지속적으로 발생함에 따라 식품 안전관리를 강화하기 위하여, 2024년 기준 국내의 식용란 미생물 검사 대상을 2종 (Salmonella Enteritidis, Salmonella Typhimurium)에서 3종 (Salmonella Thompson 추가)으로 확대하였다. 살모넬라 식중독의 위험성에 대한 소비자의 경각심은 높아졌으나, 보관 방식에 대한 인식은 여전히 미흡한 실정이다. 특히 달걀을 취급하는 업소(음식점, 집단급식소 등)에서 달걀의 부적절한 보관과 위생관리 미흡은 일반 가정에서의 사고와 달리 대규모 집단 감염으로 이어지며, 사회⋅경제적으로 막대한 파장을 발생시킨다(Cardoso et al. 2021; MFDS, 2023).

    이러한 전파 경로의 중심에 있는 살모넬라균은 주로 가축의 장내에 서식하는 특성을 지니고 있다(Sanchez et al. 2002). 이로 인해 달걀이 산란되는 과정에서 분변 등을 통해 껍데기 표면이 오염되거나 닭의 난소 감염을 통해 달걀 내부로 직접 침투하기도 한다(Keerthirathne et al. 2016). 이러한 오염은 육안으로는 식별이 불가능하며, 적절하지 못한 환경에서 보관될 경우 균의 개체 수가 기하급수적으로 증가하여 소량의 섭취만으로도 인체에 치명적인 영향을 미칠 수 있다. 살모넬라 식중독은 발열, 복통, 설사 등을 동반하며 면역력이 취약한 계층에게는 심각한 합병증을 유발할 수 있다는 점에서 그 위험성이 결코 낮지 않다(Keerthirathne et al. 2016; Cardoso et al. 2021; Bermudez et al. 2025).

    이러한 미생물의 증식에 영향을 미치는 많은 외부 환경 요인 중 중요한 변수로는 온도를 꼽을 수 있다. 식중독균 중 살모넬라균은 전형적인 중온성 세균으로, 인간의 체온과 유사하거나 따뜻한 실온 환경에서 폭발적인 증식 능력을 갖춘다 (Bronikowski et al. 2001). 특히 요즘에는 여름철뿐만 아니라 5월에도 한낮의 기온이 30도를 웃도는 이른 더위의 일상화로 온도 관리에 대한 인식의 중요도가 높아지고 있다. 따라서 달걀의 보관 온도를 일정하게 낮게 유지하는 것은 단순히 신선도를 보존하는 차원을 넘어, 위생학적 안전성을 확보할 수 있다. 현재 유통 현장에서는 냉장 유통 시스템인 ‘콜드체인(Cold chain)’의 중요성이 점차 강조되고 있으나, 여전히 유통 경로에 따라 보관 온도의 편차가 크게 나타나고 있다. 마트의 진열 방식, 운송 차량의 온도 유지 여부 등 다양한 상황에서의 온도 이탈 현상은 식품 안전의 사각지대를 형성한다(Wu & Hsiao 2021). 특히 냉장 보관되던 달걀이 갑자기 상온으로 노출될 경우 달걀 표면에 결로 현상이 발생하는데, 이는 껍데기 표면의 균이 달걀 내부로 침투하기 쉬운 환경을 조성한다. 이에 따라서 가정뿐만 아니라 여러 유통환경에서 노출될 수 있는 달걀 온도에 대한 미생물의 생육 변화를 확인하고, 소비자에게 과학적인 보관 기준을 제시하고자 한다. 본 연구는 국내 산란계 농장에서 수집한 달걀의 표면 미생물을 분석하고, 식용란 관리 대상인 살모넬라 3종(S. Enteritidis, S. Typhimurium, S. Thompson)을 대상으로 온도에 따른 생육 양상을 비교하였다.

    II. 연구 내용 및 방법

    1. 시료 수집 및 난각 미생물의 정량 분석

    본 연구에서는 국내 4개 지역(김제, 평창, 충주, 함양)의 산란계 농장에서 달걀을 수집하였다. 이외에 시중 세척란을 대조구로 활용하기 위하여, 시중란은 전북 완주군 내 대형마트 내에서 달걀을 무작위로 구매하였다. 또한 달걀 유통 환경의 다양성을 반영하기 위해 서로 다른 생산일자를 가진 3판을 대상으로 총 100개의 시료를 확보하였다. 모든 수집된 시료는 즉시 멸균 용기에 담아 냉장상태를 유지한 채 실험실로 운반된 후 즉시 실험에 사용하였다. 미생물 분석은 식품공전(MFDS, 2026b) 상에 제시되어 있는 식용란 미생물 검사법에 따랐으며, 각 농장에서 무작위로 수집한 시험란(30개)으로 사용하였다. 난각의 미생물 오염도를 정량적으로 분석하기 위하여, 시험란을 샘플백에 넣고 멸균 PBS (Phosphate-Buffered Saline) 20 mL를 분주하였다. 이후 표면 부착 미생물이 세척액으로 충분히 탈리될 수 있도록 일정 시간 동안 부드럽게 흔든 후 세척액을 회수하였다. 회수된 세척액은 10배 단계 희석법(Serial dilution)으로 희석한 후 각각의 선택배지에 접종하였다. 일반세균수는 Tryptic Soy Agar (TSA), 대장균군 및 대장균(Escherichia coli)은 Eosin Methylene Blue (EMB) Agar, 살모넬라균(Salmonella spp.)은 Xylose Lysine Deoxycholate (XLD) Agar를 사용하여 정량 분석하였다. 각 배지는 37℃에서 24시간 동안 배양한 후 형성된 콜로니를 계수하였으며, 최종 미생물 오염도는 달걀 1개당 수치인 log CFU/egg 단위로 환산하여 나타냈다. 또한 배양 결과 배지상에서 콜로니가 검출되지 않은 경우 검출한계(<10 CFU/egg) 미만으로 간주하여 ND (Not Detected)로 표기하였다.

    2. 난각 유래 미생물 분리 및 동정

    각 농가별 난각 표면에 존재하는 미생물을 동정하기 위해 정성 분석을 실시하였다. 상기 정량 분석 과정 중 일반세균수 측정용 TSA 배지에서 분리된 콜로니(Colony)들을 선발하여 동일한 배지에 반복적으로 단일 콜로니로 분리(농가별 약 50개의 콜로니)되도록 스트래킹하여 순수 배양하였다. 분리 균주의 동정을 위해 시료를 솔젠트(Daejeon, Korea)에 의뢰하여 16S rRNA 유전자 서열 분석을 수행하였다. 이때 세균의 16S rRNA 영역을 증폭하기 위한 유니버셜 프라이머(Universal primer)로 27F (5´-AGA GTT TGA TCC TGG CTC AG-3´)와 1492R (5´-GGT TAC CTT GTT ACG ACT T-3´)를 사용하여 PCR 증폭 및 시퀀싱을 진행하였다. PCR 증폭 산물은 ABI PRISM 3730LX DNA 분석기(Applied Biosystems, Carlsbad, CA, USA)를 통해 분석되었으며, 분석 결과는 GeneBank로부터 얻은 유사성이 높은 염기서열에 따라 동정하였다(Lee et al. 2022). 전체 동정된 균주 수 대비 각 속(Genus)이 차지하는 비율을 백분율로 표기하였다.

    3. 시험균주 배양 및 균 접종

    1) 달걀 전처리 및 표준균주 준비

    난각 표면에 존재하는 자연 상재 미생물(Natural microflora)에 의한 교차 오염을 방지하고 접종된 표준 균주의 생육만을 정확히 분석하기 위해, 시험란의 사전 살균 전처리를 수행하였다. 실험에 사용된 모든 시험란은 70% 에탄올 용액에 1분간 담가 표면을 1차 소독하였다. 이어서 달걀 표면 전체가 균일하게 살균될 수 있도록 자외선(UV) 챔버 내에서 상단과 하단을 각각 15분씩 교대로 자외선에 노출시켰다. 이후 안정적으로 균이 부착될 수 있도록 클린벤치에서 완전히 건조한 후 실험에 사용하였다. 실험에 사용된 살모넬라 균주는 S. Enteritidis 3종(NCCP 11698, NCCP 12434, NCCP 14771), S. Typhimurium 5종(ATCC 19585, ATCC 43971, NCCP 11671, KCCM 40253, NCCP 12219) 및 S. Thompson NCCP 11704 등 총 3종의 혈청형을 각각 칵테일하여 사용하였다. 각 균주는 Tryptic Soy Broth (TSB, Difco, Sparks, MD, USA) 배지에서 24시간 동안 배양하였고, 각 혈청형별 혼합 균주액(Inoculum cocktail)을 조제하였다. 접종액의 균 초기 농도는 6.7~7.5 log CFU/ml 수준이었다.

    2) 달걀 표면의 살모넬라균 접종

    사전 살균 처리된 시험란 표면에 살모넬라균을 균일하게 부착시키기 위해 조제한 균액에 1분 30초 동안 담가 난각 전체에 균액이 골고루 도포되도록 하였다. 접종을 마친 시험란은 무균 작업대(Biosafety cabinet) 내에서 약 3시간 동안 건조하였다. 이 과정을 통해 난각 표면의 잔존하는 수분을 완전히 제거함과 동시에, 접종된 살모넬라 균주가 난각에 안정적으로 부착될 수 있도록 하였다.

    4. 저장 온도에 따른 살모넬라균의 생육 분석 및 예측모델 활용

    1) 저장 온도에 따른 살모넬라균의 생육 분석

    달걀 시료의 유통 및 보관 환경에 따른 살모넬라균의 생육을 분석하기 위해 다양한 온도 조건에서 저장 실험을 진행하였다. 시험란을 4, 10, 15, 20, 30℃로 설정된 항온 배양기에 나누어 담아 최대 35일간 보관하였다. 저장 기간 중 일정 시기(1, 3, 7, 14, 21, 28, 35일차)에 각각의 온도 조건별로 시료를 채취하여 분석에 사용하였다. 난각 표면에 살아있는 살모넬라균을 회수하기 위해, 채취한 시험란을 멸균 샘플백(Whirl-Pak, Madison, WI, USA)에 넣고 멸균된 PBS 20 mL를 분주하였다. 이어서 난각 표면 전체를 1분 동안 균일하게 문질러서 물리적으로 미생물을 완전하게 회수하였다. 회수된 세척액은 10배 단계 희석법(10-fold serial dilution)으로 연속 희석한 후, 살모넬라 선택 배지인 XLD배지에 스프래딩하고 37℃에서 20시간 동안 배양하였다. 배양 후 형성된 전형적인 흑색 집락을 선택적으로 계측하여 달걀 1개당 로그 균수(log CFU/egg) 단위로 환산하였으며, 보관 온도와 시간 경과에 따른 살모넬라균의 생존율 변화를 비교 분석하였다. 모든 실험은 독립적으로 3회 이상 반복 수행되었다.

    2) 생육 및 사멸 예측 모델링

    저장 온도에 따른 Salmonella 균주의 증식 및 사멸을 예측하기 위해, 세 가지 혈청형의 평균값을 산출하였으며, 각 온도 조건에 최적화된 수학적 모델을 적용하여 분석하였다. 고온 환경인 30℃에서의 미생물 증식 곡선은 수정된 곰페르츠 모델(Modified Gompertz model; Eq. 1)을 사용하여 모사하였으며, 상대적으로 저온 환경인 4, 10℃에서는 사멸 예측을 위한 와이블 모델(Weibull model; Eq. 2)을 적용하여 분석하였다 (Zwietering et al. 1990; van Boekel 2002; Oscar 2006). 각 온도별 미생물 생육 및 사멸 예측에 사용한 수식은 다음과 같다.

    Y = y 0 + ( A − y 0 ) · exp ( − exp ( μ m · e A − y 0 · ( λ − t ) + 1 ) )
    (Eq. 1)

    Y : t시점에서의 예측 로그 균수(log CFU/egg), t : 저장기간, y 0 : 초기 균수, A : 최대 도달 균수(log), μ m : 최대증식속도, λ : 유도기, e : 자연상수

    log Y = log Y 0 − t δ p
    (Eq. 2)

    log Y : t시점에서의 예측 균수(log CFU/egg), log Y 0 : 초기 균수, t : 저장 기간, δ : 처음 1log가 감소하는데 걸리는 시간, p : 감소 곡선의 형태를 결정하는 지수

    모든 수학적 모델링 메커니즘 및 통계적 검증 지표 계산은 Microsoft Excel 프로그램(Redmond, WA, USA)을 활용하여 수행되었다. 각 모델의 매개변수(Parameters)는 실험 데이터와의 오차를 최소화하는 방향으로 설정되었으며, 연장된 저장 기간 동안의 미생물 생육 패턴 및 균수 변화 추이를 예측하였다.

    5. 통계 처리

    본 실험에서 얻어진 저장 온도 및 기간에 따른 미생물 오염도 변화 데이터는 모두 3회 반복 측정되었으며, 통계 분석은 SAS software (version 9.4, SAS Institute, Cary, NC, USA)를 이용하여 수행하였다. 저장 온도와 저장 기간이 미생물 오염도에 미치는 영향을 분석하기 위해 이원배치분산분석(Two-way ANOVA)을 실시하였다. Duncan의 다중범위 검정(Duncan’s multiple range test)을 이용하여 각 처리구 평균치 간의 유의성을 p<0.05 수준에서 평가하였다. 통계적으로 유의적인 차이가 인정되는 결과값에 대해서는 그룹핑하여 그래프상에 서로 다른 알파벳으로 표기하였다.

    III. 결과 및 고찰

    1. 농가 수집 달걀 표면 미생물 오염도 정량적 분석

    국내 산란계 농가 4곳(A: 김제, B: 평창, C: 충주, D: 함양)에서 수집한 달걀 표면의 일반세균, 대장균군 및 대장균, 살모넬라균의 오염도를 정량 분석한 결과는 <Table 1>과 같다. 달걀 표면의 일반세균수는 농가별 사육 환경 및 관리 방식에 따라 통계적으로는 유의적인 차이를 보이나 농가에서 수거한 달걀에서 3~4 log CFU/egg 수준의 일반세균이 검출된 것은 일반적인 결과이다(Song et al. 2013; Choi et al. 2017). 현재 우리나라는 「축산물위생관리법」에 의거하여, 가정용 식용란은 반드시 식용란선별포장업 영업장의 위생적인 선별⋅포장 공정을 거쳐 유통되도록 법적으로 의무화하고 있다. 그러나 본 연구에서 사용된 농가 수집란은 세척 공정을 거치기 전의 단계이므로, 가금류의 분변, 사료, 깔짚 및 외부 사육 환경에 직접적으로 노출되어 있어 이와 같은 미생물들이 검출될 수밖에 없다.

    반면에 시중에서 수집한 달걀의 최종 오염도를 모니터링한 결과, 일반세균수는 평균 1.66±0.52 log CFU/egg 수준으로 비세척란에 비해 오염도가 확연히 낮음을 확인하였다. 이는 국내 농가 단계에서의 초기 오염도가 다소 높게 확인되었으나, 세척 및 선별 공정을 거치면서 실제 소비자가 접하는 달걀의 오염도는 안전한 수준으로 감소함을 의미한다(Song et al. 2013). 대장균군 및 대장균을 분석한 결과에서도 검출되지 않거나(ND=10 CFU/egg), 검출이 되더라도 0.06~0.36 log CFU/egg로 미미한 수준을 나타내었다. 또한, 살모넬라(Salmonella spp.) 역시 불검출(ND=10 CFU/egg)되어, 조사 대상 농가들의 위생학적 안전성이 확보되었음을 확인하였다. 따라서 농가 단계에서의 미생물 제어는 유통 전 단계의 잠재적 리스크 관리 차원으로 접근해야 한다. 예를 들어 검출 한계 이하의 살모넬라가 달걀 표면에 잔존해 있거나 유통 과정 중 교차 오염을 통해 유입될 경우, 달걀이 적절하지 않은 보관 환경에 노출된다면 폭발적인 증식을 일으킬 위험성이 상존한다.

    2. 달걀 표면 미생물총의 정성적 분포 특성

    상기의 정량 분석 결과와 더불어 환경 내 존재하는 미생물의 분포를 확인하기 위하여 정성 분석을 수행하였다. 시료를 수집한 산란계 농가에 따라서 달걀 표면에 분리된 속(Genus)들이 차이를 보였다. 각 농가별 우점 세균의 상대적 분포 비율은 <Figure 1>과 같다.

    김제(A) 농가의 경우, Corynebacterium (34.7%) 속이 우점하는 것으로 나타났으며, Staphylococcus (15.8%), Bacillus (11.1%), Acinetobacter (8.4%) 속 등이 그 뒤를 이었다. Corynebacterium 속은 주로 동물의 피부 및 점막에 존재하는 공생균이거나 자연환경 중에 널리 분포하는 토양 미생물이다. 이는 외부 공기 유입, 사료, 혹은 작업자의 활동 등 다양한 경로를 통해 주변 환경 미생물이 달걀 표면으로 전이되었을 가능성을 시사한다(Ayres et al. 1966; De Zoysa & Efstratiou A 2006). 반면, 평창(B) 농가에서는 Bacillus (45.7%) 속이 절반 이상을 차지하는 우점종으로 식별되었으며, Aerococcus (22.9%) 속이 두 번째로 높은 비율을 차지하였다. 이러한 Bacillus 속의 높은 분포율은 평창 지역 농가에서 사용된 깔짚이나 사료, 혹은 사육 환경 내 토양으로부터 포자 형태로 유입된 미생물이 달걀 표면으로 부착되었을 가능성을 보여준다. Bacillus 포자는 물리화학적 스트레스에 대한 저항성이 매우 강하므로, 향후 세척 및 건조 등 일반적인 살균 공정 이후에도 잔존할 가능성이 높을 것으로 판단된다(Turnbull 2006). 한편 C와 D 두 농가 모두에서 분리된 세균은 Staphylococcus 속이 각각 71.4% 및 76.2%로 나타났다. Staphylococcus 속은 조류의 피부, 깃털 및 계사 내 먼지에서 유래하는 대표적인 상재균이다(Syed et al. 2020; Szafraniec et al. 2022). 충주(C)와 함양(D) 농가 모두에서 대장균군과 같은 분변성 오염 지표균이 미검출되거나 매우 낮은 수준을 나타낸 반면, Staphylococcus 속이 우점하였다. 이는 두 농가의 달걀 표면 오염이 닭의 분변에 의한 직접적인 교차 오염보다는, 계사 내부의 비산 먼지, 사육 장비와의 기계적 접촉, 혹은 작업자 활동 등 물리⋅환경적인 경로를 통해 유래했을 가능성이 있다. 결론적으로 본 연구 결과는 달걀 표면의 미생물총이 단순히 분변 오염에 의해서만 결정되는 것이 아니라, 개별 농가의 다양한 환경요인들과 밀접하게 연계되었음을 시사한다. 실제로 농가에 따라 달걀 표면의 미생물 분포 양상은 다양하게 나타났다. 또한, 대상 농가들의 달걀에서 식중독균은 검출되지 않았으며 이는 생산 단계에서의 위생 관리가 일정 수준 유지되고 있음을 보여준다. 그러나 달걀은 생산 직후부터 소비자에게 도달하기까지 복잡한 유통 및 보관 과정을 거치게 되며, 이 과정에서의 위생 관리 및 온도 제어 실패는 잠재적 위험을 발생시킬 수 있다(Wu & Hsiao 2021). 특히 Salmonella 균주는 초기 오염량이 극미량일지라도 부적절한 유통⋅보관 온도에서 급격히 증식하여 심각한 사회적 위기를 초래할 수 있다. 따라서 농가 단계의 미생물 분석을 넘어, 유통 및 보관 환경 변화에 따른 식중독균의 생육 특성을 규명하는 것도 선제적으로 필요하다. 따라서 본 연구에서는 규제대상인 Salmonella 균 3종을 대상으로 저장 온도와 기간에 따른 생육 변화를 비교 분석하였다.

    3. 온도 및 저장기간에 따른 살모넬라균의 생육 변화와 예측 모델링

    본 연구에서는 세 가지 살모넬라 혈청형인 S. Enteritidis, S. Typhimurium, S. Thompson을 대상으로 4℃부터 30℃까지의 온도 변화가 저장기간 동안 균 생육에 어떤 영향을 미치는지 분석하였다<Figure 2>.

    주로 식품 냉장보관 온도인 4℃와 10℃에서 세 균주는 증식을 멈추고 시간 경과에 따라 감소하는 경향을 보였다. 특히 4℃ 환경에 노출된 세 균주 모두 접종 직후인 1일 차에 약 2.5 log CFU/egg 수준의 급격한 균수 감소를 나타냈는데, 이는 상온에서 배양된 균주가 극심한 저온 스트레스에 노출되면서 세포막의 유동성을 상실하고 초기 세포 손상을 입었음을 의미한다(Russell 2002; Phadtare 2004). 이러한 저온 환경에서의 비선형적인 미생물 사멸 패턴을 수학적으로 모사하기 위해 세 혈청형에 대한 평균 값을 와이블 모델(Weibull model)을 활용하여 검증하였다<Figure 3>.

    검증 결과, 본 연구의 모델이 완벽한 통계적 적합도(Goodness-of-fit)를 만족하지는 못하지만, 10℃(R2 = 0.61) 및 30℃(R2 = 0.40) 조건에 비해 4℃의 환경에서 weibull 모델을 통해 사멸 곡선의 비선형적 경향성(R2 = 0.86)을 확인한 것에 학술적 의의가 있다<Table 2> (van Boekel 2002; Li et al. 2018). S. Enteritidis는 저장 28일 차에 초기 균수 대비 약 6.37 log CFU/egg가 가장 빠르게 감소하였으나, 세 균주에서 모두 35일차 이후에 99.9% 이상 유의적으로 감소하는 경향을 확인하였다(p<0.05). 종합적으로, 저장 온도가 낮아질수록 살모넬라 균주의 사멸 속도가 가속화되는 경향을 보였다. 특히 10°C 저장 조건에서는 1~2 log CFU/egg 수준의 감소가 관찰된 반면, 4°C 저장 조건에서는 3 log CFU/egg 이상의 급격한 감소가 발생하여 99.9% 이상의 높은 사멸률을 보였다. 또한, 모델링 비교를 통해 저장 온도가 상대적으로 낮은 4℃ 조건에서 균수의 사멸 속도가 10℃ 조건보다 더 가파르게 진행됨을 시각적⋅정량적으로 확인하였다. 이는 저온 스트레스가 균주의 세포막 유동성을 저해하고 급격한 온도 저하가 일어날 경우 냉각 충격 반응(Cold-shock response)을 일으켜, 10℃보다 4℃ 환경에서 균주가 생존을 유지하는 데 더 큰 생리적 한계에 도달한다는 것을 추정할 수 있다(Russell, 2002). 반면, 15°C와 20°C 조건에서는 S. Enteritidis와 S. Typhimurium은 저장 초기에 일시적인 정체 또는 균수 감소 경향을 보였으나, 저장 14일 차에 이르러서는 유의적으로 증가하는 경향을 보였다. 반면, S. Thompson은 같은 14일 차까지 오히려 약 3.99 log CFU/egg 수준으로 균수가 크게 줄어든 상태를 유지하는듯 보였으나, 최종적으로 증식하여 5.2 log CFU/egg 수준까지 증식한 것을 확인하였다. 살모넬라균은 환경 변화에 대응하여 냉각충격단백질(CSPs)을 발현함으로써 단백질 합성을 정상화하고, 동시에 세포막의 지질 불포화도(Lipid unsaturation)를 높여 온도 저하로 굳어진 막의 유동성(Fluidity)을 복원하는 과정을 가진다고 알려져 있다 (Russell, 2002; Ricke et al. 2018). 결과적으로 이 같은 생리학적 적응 과정을 통해 지연기(Lag phase)를 효과적으로 극복해 낸 균주들이 저장 기간이 지남에 따라서 점차 회복하는 것으로 보인다. 이는 달걀을 상온에 방치할 경우, 균주별로 적응 속도의 차이는 존재하나, 궁극적으로는 살모넬라가 증식하거나 오염된 상태를 유지하여 위생학적으로 위험을 초래할 수 있다. 특히 여름철처럼 온도가 높아지는 시기에는 상온에 장기간 노출 시, 식중독 위험이 커지므로 유통과 보관 과정에서 각별한 주의가 필요하다. 세 균주 모두 30℃ 환경에서는 짧은 시간 내에 균수가 최대치에 도달하였으며 초기 농도 대비 최소 1 log CFU/egg에서 최대 3.4 log CFU/egg까지 증가하는 것을 확인하였다. 고온인 30℃ 조건에서의 모델링 결과 저장 초기(1~3일 차)에 균수가 일시적으로 변동이 있는 실험적 편차로 인해 결정계수는 0.40으로 다소 낮게 계산되었으나, 예측 오차의 절대적 크기를 나타내는 RMSE가 0.71로 양호한 수준을 유지하였다.

    본 연구 결과, 동일한 살모넬라 속 내에서도 세부 혈청형에 따라 온도 스트레스에 대한 감수성에 차이가 존재하나, 4℃ 냉장 환경에서의 급격한 생육 억제 및 고온에서의 증식 특성은 유사한 경향성을 나타냈다. 살모넬라균은 30℃ 이상의 환경에 노출 시 수일 이내에 100배( 10 2 CFU/egg)까지 증식하였으며, 이러한 고온에서의 증식 리스크와 저온에서의 사멸 예측은 본 연구의 모델링 접근법을 통해 정량적으로 예측 가능함이 확인되었다. 결과적으로, 달걀의 미생물학적 안전성을 확보하기 위해서는 유통 단계부터 최종 소비자의 보관 환경에 이르기까지 전주기적인 온도 관리가 필수적이며, 콜드체인 시스템의 유지가 식품 안전성 제고의 핵심 요인임을 시사한다.

    IV. 결론 및 요약

    본 연구는 국내 산란계 농가 단계 달걀의 미생물 오염도를 정성⋅정량적으로 분석하고, 유통 및 보관 과정에서 발생할 수 있는 온도 변화가 살모넬라 균종 3종(S. Enteritidis, S. Typhimurium, S. Thompson)의 생육에 미치는 영향을 규명하고자 하였다. 농가에서 수집한 세척 전 달걀의 일반세균수는 사육 환경에 따라 3~4 log CFU/egg 수준으로 검출되었으며, 농가별 요인에 따라 Corynebacterium, Bacillus, Staphylococcus 속 등이 다양하게 우점하는 분포를 나타내었다. 이는 식중독 원인균인 살모넬라가 불검출되어 실제 생산 단계의 위생 관리는 일정 수준 유지되고 있음을 보여준다. 다만, 검출한계 이하의 오염이라도 유통 과정에서 교차 오염이 발생하거나 온도가 제대로 관리되지 않으면 잠재적 리스크로 작용할 가능성이 있다. 이에 따라 수행된 온도별 생육 실험 결과, 식품 냉장 온도인 4℃와 유통 온도인 10℃에서는 저온 스트레스로 인해 균수가 급격히 감소하며 장기 저장 시 90~99.9% 이상 사멸하는 뚜렷한 억제 효과를 보였다. 그러나 15℃와 20℃ 구간에서 세 균주는 혈청형에 따라 다시 증식하기 시작했으며, 최적 생육 온도인 30℃ 환경에서는 모든 균주가 짧은 시간 내에 최대치에 도달하여 초기 균수 대비 최고 3.4 log CFU/egg까지 증가하였다. 결론적으로 본 연구 결과는 살모넬라 세부 혈청형에 따라 온도 스트레스에 대응하는 생리 활성에 차이가 존재하지만, 15℃ 이상의 미온적 환경에 노출될 경우 수일 내에 식중독을 유발할 수 있는 수준으로 빠르게 자라날 수 있음을 입증한다. 따라서 안전성을 확보하기 위해서는 농가에서부터 최종 소비자의 보관 환경에 이르기까지 전 유통 과정에서 콜드체인을 철저히 유지하는 것이 필수적이다.

    감사의 글

    본 논문은 농촌진흥청 연구사업(세부과제명: 달걀 선별⋅포장단계 오염요소 제거를 위한 세척기술 개발, 과제번호: PJ017688)에 의해 이루어진 결과이며 지원에 감사드립니다.

    저자 정보

    Eun-Seon Lee (Division of Animal Resources Food Tech, National Institute of Animal Science, Researcher, 0000-0002-3957-0575)

    Bu-Min Kim (Division of Animal Resources Food Tech, National Institute of Animal Science, Researcher, 0000-0001-7836-3360)

    Dong Gyun Kim (Division of Animal Resources Food Tech, National Institute of Animal Science, Researcher, 0000-0002-8416-0436)

    Sun Moon Kang (Division of Animal Resources Food Tech, National Institute of Animal Science, Researcher, 0000-0003-3947-4337)

    Conflict of Interest

    No potential conflict of interest relevant to this article was reported.

    Figure

    KJFC-41-4-451_F1.jpg

    Qualitative microbiological analysis on eggshells by farm in Korea. A: Gimje; B: Pyeongchang; C: Chungju; D: Hamyang

    KJFC-41-4-451_F2.jpg

    Changes in growth of Salmonella at different temperatures. A: Salmonella Enteritidis; B: S. Typhimurium; C: S. Thompson

    KJFC-41-4-451_F3.jpg

    Observed and predicted growth curves of Salmonella under different temperature conditions. A: 4℃; B: 10℃; C: 30℃

    Table

    Analysis of microbial distribution (aerobic bacteria, coliforms, E. coli, and Salmonella spp.) on eggshells by farm in Korea

    A (Gimje), B (Pyeongchang), C (Chungju), D (Hamyang)
    ND: Not detected (detection limit = 10 CFU/egg)
    Values with the same letter are not significantly different at p<0.05 by Duncan's multiple range test.

    Mathematical modeling and statistical validation of the mean Salmonella survival/growth trends during storage at different temperatures

    a)R2: coefficient of determination, RMSE: root mean square error, Bf: bias factor, Af: accuracy factor.
    b)y0 (or log Y0): initial microbial population (log CFU/egg), δ: scale parameter or time required for the first decimal reduction (day), p: shape parameter, A: maximum asymptotic microbial population (log CFU/egg), μm: maximum specific growth rate (log CFU/egg/day), λ: lag phase duration (day)

    Reference

    1. AyresJC, TorreyGS, SalzerRH, Da SilvaGAN. 1966. Coryneform bacteria in poultry, eggs and meat . J. Appl. Bacteriol., 29(1):161-166.
    2. Bermudez‐AguirreD, CarterJ, Niemira, BA. 2025. An investigation about the historic global foodborne outbreaks of Salmonella spp. in eggs: From hatcheries to tables . Compr. Rev. Food Sci. Food Saf., 24(3):e70202.
    3. BronikowskiAM, BennettAF, LenskiRE. 2001. Evolutionary adaptation to temperature. VIII. Effects of temperature on growth rate in natural isolates of Escherichia coli and Salmonella enterica from different thermal environments . Evolution, 55(1):33-40.
    4. CardosoMJ, NicolauAI, BordaD, NielsenL, MaiaRL, MøretrøT, FerreiraV, KnøchelS, LangsrudS, TeixeiraP. 2021. Salmonella in eggs: From shopping to consumption—A review providing an evidence‐based analysis of risk factors . Compr. Rev. Food Sci. Food Saf., 20(3):2716-2741.
    5. ChoiBG, MinJH, YoonKS. 2017. Effects of washing and storage temperature on quality and safety of washed shell eggs . J. East Asian Soc. Diet. Life, 27(1):78-87.
    6. De ZoysaA, EfstratiouA. ｢Corynebacterium spp.｣ In : Gillespie SH, Hawkey PM editors. 2006. John Wiley & Sons, Ltd, Chichester, UK, pp 115-127
    7. KeerthirathneTP, RossK, FallowfieldH, WhileyH. 2016. A review of temperature, pH, and other factors that influence the survival of Salmonella in mayonnaise and other raw egg products . Pathogens, 5(4):63.
    8. LeeES, KimJH, KimBM, OhMH. 2022. Antioxidant and antifungal activities of essential oils against contaminating fungi isolated from fermented sausages . J. Korean Soc. Food Cult., 37(5):446-453.
    9. LiR, KouX, ZhangL, WangS. 2018. Inactivation kinetics of food-borne pathogens subjected to thermal treatments: a review . Int. J. Hyperthermia, 34(2):177-188.
    10. OscarTP. 2006. Validation of a tertiary model for predicting variation of Salmonella Typhimurium DT104 (ATCC 700408) growth from a low initial density on ground chicken breast meat with a competitive microflora . J. Food Prot., 69(9):2048-2057.
    11. PhadtareS. 2004. Recent developments in bacterial cold-shock response . Curr. Issues Mol. Biol., 6(2):125-136.
    12. RickeSC, DawoudTM, KimSA, ParkSH, KwonYM. 2018. Salmonella cold stress response: mechanisms and occurrence in foods . Adv. Appl. Microbiol., 104:1-38.
    13. RussellNJ. 2002. Bacterial membranes: the effects of chill storage and food processing. An overview . Int. J. Food Microbiol., 79(1-2):27-34.
    14. SanchezS, HofacreCL, LeeMD, MaurerJJ, DoyleMP. 2002. Animal sources of salmonellosis in humans . J. Am. Vet. Med. Assoc., 221(4):492-497.
    15. SongBR, KimYJ, YoonH, LimJS, SeoKH, HeoEJ, ParkHJ, WeeSH, MoonOK, OhSM, MoonJS. 2013. Evaluation on freshness and microbiological quality for eggs collected from grocery stores in Korea . J. Prev. Vet. Med., 37(2):59-65.
    16. SyedMA, UllahH, TabassumS, FatimaB, WoodleyTA, RamadanH, JacksonCR. 2020. Staphylococci in poultry intestines: a comparison between farmed and household chickens . Poultry Sci., 99(9): 4549-4557
    17. SzafraniecGM, SzeleszczukP, DolkaB. 2022. Review on skeletal disorders caused by Staphylococcus spp. in poultry . Vet. Q., 42(1):21-40.
    18. TurnbullPCB. ｢Bacillus spp.｣. In : Gillespie SH, Hawkey PM editors. 2006. John Wiley & Sons, Ltd, Chichester, UK, pp 171-184
    19. van BoekelMA. 2002. On the use of the Weibull model to describe thermal inactivation of microbial vegetative cells . Int. J. Food Microbiol., 74(1-2):139-159.
    20. WuJY, HsiaoHI. 2021. Food quality and safety risk diagnosis in the food cold chain through failure mode and effect analysis . Food Control, 120:107501.
    21. ZwieteringMH, JongenburgerI, RomboutsFM, Van't RietKJAEM. 1990. Modeling of the bacterial growth curve . Appl. Environ. Microbiol., 56(6):1875-1881.
    22. Ministry of Food and Drug Safety. 2023. Available from: https://www.mfds.go.kr/brd/m_99/view.do?seq=47394&srchFr=&srchTo=&srchWord=&srchTp=&itm_seq_1=0&itm_seq_2=0&multi_itm_seq=0&company_cd=&company_nm=&page=1, [accessed June. 5, 2026]
    23. Ministry of Food and Drug Safety. 2026a. Available from: https://www.foodsafetykorea.go.kr/portal/healthyfoodlife/foodPoisoningStat.do?menu_no=4425&menu_grp=MENU_NEW02, [accessed June. 3, 2026]
    24. Ministry of Food and Drug Safety. 2026b. Korean Food Code Available from: https://www.foodsafetykorea.go.kr, [accessed June. 11, 2026]

    Editorial Office
    Contact Information

    - Tel: +82-10-6369-6955
    - Fax: +82-02-797-6955
    - E-mail: foodculture@food-culture.or.kr

    SCImago Journal & Country Rank