육류 신선도 측정 가능한 전자 코 실용화 기술 개발
- 육류 부패 시 발생하는 유해인자를 현장에서 실시간 측정 가능한 바이오나노 전자 코 기술 개발 및 기술이전
- 먹거리 안전과 식품 연관 산업의 다양한 분야에서 활용 기대
□ 국내 연구진이 육류 신선도 측정이 가능한 바이오나노 전자 코 실용화 기술 개발에 성공하였습니다.
□ 한국생명공학연구원(원장 김장성, 이하 생명연) 감염병연구센터 권오석 박사팀은 새로운 화합물을 통해 육류 부패 시 발생하는 유해인자들을 확인할 수 있는 휴대용 전자 코를 개발하였다고 밝혔습니다.
ㅇ 이를 통해 향후 먹거리 안전을 위한 실용화 기술로써 현장에 활용될 수 있을 것으로 기대되고 있습니다.
□ 육류의 신선도를 확인하는 방법으로 관능검사, 생물학적 검사, 화학적 검사가 일반적으로 활용되고 있으나, 객관성이 떨어지거나 시간이 오래 걸리는 등으로 육류의 변질을 판단하기에는 어려움이 있습니다.
ㅇ 최근 이러한 단점을 극복하기 위해 빠르게 신선도를 측정할 수 있는 연구들이 진행되고 있으나, 이마저도 시스템이 복잡하고 측정 환경에 민감하여 통제된 환경에서만 사용할 수 있는 등 현장에서 활용하기에 한계가 있다는 지적이 있습니다.
□ 육류가 부패하게 되면 악취가 발생하는데 이는 육류를 구성하는 단백질 아미노산이 변성되며 발생하는 카다베린과 푸트레신이라는 화합물(생체아민, Biogenic amines) 때문이다. 이런 물질을 사람의 코로 판별하려면 부패가 상당 기간 진행되어 이미 먹거리로서의 가치를 잃게 됩니다.
□ 이에 연구팀은 카다베린과 푸트레신에 반응하는 화합물 2종을 새롭게 합성하고, 이를 바이오나노 센서에 적용하여 극미량의 생체아민만으로도 육류의 신선도를 측정할 수 있는 전자 코를 개발하였습니다.
ㅇ 또한, 카다베린과 푸트레신의 생성량 모니터링이 가능하게 하여 육류의 상태를 객관적으로 판단하고 관리 상태를 추적할 수 있게 하였습니다.
ㅇ 특히, 유심 교체형으로 전자 코를 설계하여 쉽게 센서 교체가 가능하고 소형배터리를 사용하여 휴대성을 높였습니다.
□ 연구책임자인 권오석 박사는 “생체아민의 생성량 모니터링을 통해 육류의 신선도 측정뿐만 아니라, 온도, 습도 등 부패에 영향을 주는 다양한 요소의 상관관계를 분석하는 기초자료를 제공할 수 있게 되었다”라며, “향후 제품화를 통해 여름철 먹거리 안전에 기여하고 식품 연관 산업에서 다양하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다”라고 밝혔습니다.
ㅇ 한편, 개발된 기술은 기업에 기술 이전되어 제품 실용화를 준비하고 있습니다.
□ 이번 연구는 바이오센서 분야의 세계적인 저널인 Biosensors and Bioelectronics(IF 10.613) 2021년 12월 24일자 온라인 판에 게재되었습니다.
ㅇ 논문명 : In-situ food spoilage monitoring using a wireless chemical receptor-conjugated graphene electronic nose
ㅇ 저자정보 : (교신저자) 권오석 박사, (제1저자) 김경호 박사과정생
< 그림 설명 >
- 그림 1. 휴대용 전자 코가 육류에서 발생하는 유해인자 확인 모식도
육류 부패 시 발생하는 푸트레신과 카다베린에 반응하는 합성화합물을 바이오 나노 센서와 결합하여 육류 신선도 감별용 전자 코 개발
- 그림 2. 휴대용 전자 코 제작 및 반응 개요도
(위) 신규 화합물 2종과 카다베린 및 푸트레신 구조
(아래) 화합물 2종이 결합된 유심칩형 전자 코 실용화 기기
- 그림 3.
(a) 그래핀 소재 및 각 화합물이 결합된 전자회절 이미지
(b) 그래핀 소재 및 각 화합물이 결합된 전자회절 표면 이미지
- 그림 4.
(a) 휴대용 전자 코 실용화 기판
(b) 실제 고기 샘플에서 발생하는 생체아민을 측정
(c) 다양한 고기 및 부위에 따른 생체아민 측정 결과
(d) 다양한 온도에서 생체아민 생성량 변화 측정 결과
