서준이가 엄마와 뇌염 예방 접종을 하러 가기로 한 날, 서준이네 초등학교에는 장염에 걸려 학교에 나오지 않은 아이들이 생긴다. 이 사건으로 급식실은 한바탕 난리가 나고, 영양 교사로 일하는 서준이의 엄마는 자신의 잘못 때문에 아이들이 아픈 것은 아닐까 하는 생각에 괴로워한다. 그날 서준이는 엄마 대신 같은 반 친구 진혁이와 함께 예방접종을 하러 가는 길에 이름도 특이한 ‘왁자지껄 병원’을 발견하고 들어간다. 환자가 한 명도 없는 한가한 소아청소년과 병원에서 두 아이는 파스퇴르 의사 선생님을 만나고, 선생님에게 예방 주사를 맞아야 하는 이유에 대해서 자세히 듣게 된다.

다음 날 일찍 학교에 간 서준이는 장염 문제로 급식실에 찾아온 조사위원회 속에 있는 파스퇴르 선생님을 발견한다. 서준이는 엄마의 괴로움을 덜어 주기 위해서라도 반드시 장염의 원인이 된 음식을 찾기로 결심하고 파스퇴르 선생님의 도움을 받아 진혁이와 함께 수사를 시작한다. 서준이와 진혁이가 범인으로 지목한 첫 번째 음식은 김치, 두 번째 음식은 우유였다. 하지만 김치는 부패한 것이 아니라 발효하면서 변한 것이었으며, 진혁이와 서준이가 문제로 지적한 우유의 ‘저온 살균’은 나쁜 미생물을 없애면서 우유의 고유의 맛과 향을 유지시키기 위해 개발한 방법일 뿐이었다.

진혁이와 서준이는 김치와 우유가 범인이 아니라는 것에 좌절하지 않고, 장염에 걸린 아이들이 공통적으로 먹은 음식이 무엇이었을지 계속 찾아나선다. 두 아이는 병원에 입원한 수호를 찾아가 수호가 먹은 음식이 무엇이었는지 묻지만, 수호 엄마의 방해로 사건은 다시 미궁에 빠지고 만다. 우여곡절 끝에 세 번째 범인으로 지목된 음식은 간장 게장이고, 서준이와 진혁이는 간장 게장이 장염을 일으킬 만한 문제가 무엇이었는지 조사한다.