‘전자 코’로 육류 신선도 측정…‘사람 코’ 100배 정확도

한국생명공학연구원에서 개발한 ‘전자 코’를 밀폐용기에 넣어 육류의 부패를 확인하고 있다.

■'사람 코'보다 백 배 이상 정확한 바이오 나노센서 '전자 코' 개발

사람의 코로 냄새를 맡는 것보다 더 정확하게 육류의 신선도를 측정해 육류가 상했는지 더 빨리 판별할 수 있는 '전자 코'가 국내에서 개발됐습니다.

한국생명공학연구원(원장 김장성, 이하 생명연) 감염병연구센터 권오석 박사팀은 새로운 화합물을 통해
육류 부패 시 발생하는 유해인자들을 확인할 수 있는 휴대용 '전자 코'를 개발했다고 밝혔습니다.

육류가 부패하게 되면 악취가 발생하는데 이는 육류를 구성하는 단백질 아미노산이 변성되며 발생하는 '카다베린'과 '푸트레신'이라는 화합물(생체아민, Biogenic amines) 때문입니다. 이런 물질을 사람의 코로 판별하려면 부패가 상당 기간 진행되어 이미 먹을거리로서의 가치를 잃게 됩니다.

이에 생명연 연구팀은 '카다베린'과 '푸트레신'에 반응하는 화합물 2종을 새롭게 합성하고, 이를 바이오나노 센서에 적용하여 극미량의 생체아민만으로도 육류의 신선도를 측정할 수 있는 전자 코를 개발했습니다.

육류의 신선도를 확인하는 방법으로 관능검사, 생물학적 검사, 화학적 검사가 일반적으로 활용되고 있지만, 객관성이 떨어지거나 시간이 오래 걸리는 등 육류의 변질을 판단하기에는 어려움이 있습니다.

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.

휴대용 ‘전자 코’가 육류에서 발생하는 유해인자 확인 모식도(자료제공:한국생명공학연구원)

■ 음식·조리 산업, 전자제품 분야 등에 활용 기대

이번에 개발된 '전자 코'는 사람이 육류의 부패 물질을 냄새 맡아 판별하는 것보다 훨씬 빠르고 정확하게 부패 진행 정도를 알 수 있습니다.

예를 들어, 일정한 공간 안에 사람이 부패 냄새를 맡을 수 있는 천 개의 분자가 있다면 이번에 개발된 '전자 코'는 그 공간에 하나의 분자가 있어도 부패 신호를 받아들여서 인식할 수 있습니다.

특히, 유심 교체형으로 전자 코를 설계해 쉽게 센서 교체가 가능하고 소형배터리를 사용해 휴대성을 높였습니다.

한국생명공학연구원은 이번에 개발한 '전자 코'를 지난해 말 관련 기업에 기술이전 했으며, 이르면 3년 안에 제품으로 상용화될 것으로 보고 있습니다.

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.”며,
“다양한 음식 산업이나 조리 산업, 육류를 보관할 수 있는 보관 용기 산업 그리고 전자제품 분야에 많은 활용이 기대된다."고 밝혔습니다.

이번 연구는 바이오센서 분야의 세계적인 저널인 Biosensors and Bioelectronics(IF 10.613) 2021년 12월 24일 자 온라인판에 게재됐습니다. (논문명 : In-situ food spoilage monitoring using a wireless chemical receptor-conjugated graphene electronic nose / 교신저자 : 권오석 박사 / 제1저자 : 김경호 박사과정생)