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[전자 코] 식품 신선도 확인에서 폐암 진단까지
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[전자 코] 식품 신선도 확인에서 폐암 진단까지
  • 이민준 기자
  • 승인 2022.02.16 08:00
  • 댓글 0
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육류와 과일의 신선도 확인할 수 있는 전자코
최근 호흡 가스 분석해 폐암 진단하는 전자코 시스템 개발되기도
의료와 식품 외에도 환경·농업·국방 등 다양한 영역에 응용될 것 기대

최근 한국생명공학연구원 감염병연구센터 연구팀은 바이오센서 분야의 세계적 학술지인 〈바이오센서스 앤 바이오일렉트로닉스(Biosensors and Bioelectronics)〉를 통해 육류의 신선도를 측정할 수 있는 전자 코 실용화 기술을 개발했다고 발표했다.

육류가 부패하면서 생기는 악취는 단백질 변성으로 발생하는 화합물(생체아민, Biogenic amines) '카다베린(cadaverine)’과 ‘푸트레신(putrescine)’ 때문인데 이것을 사람의 코로 판별하려면 이미 먹을 수 없는 상태에 이르러서다. 이에 연구팀은 카다베린과 푸트레신에 반응하는 화합물 2종을 합성해서 바이오나노 센서에 적용, 극미량의 생체아민까지 파악해서 육류의 신선도를 측정할 수 있도록 했다.

육류에서 발생하는 유해인자 확인 모식도(육류 부패 시 발생하는 푸트레신과 카다베린에 반응하는 합성화합물을 바이오나노 센서와 결합하여 육류 신선도 감별용 전자 코 개발) /한국생명공학연구원

기존에 육류의 신선도를 확인하는 데는 관능검사·생물학적 검사·화학적 검사 등이 활용되고 있지만 시간이 오래 걸리고 객관성이 떨어지는 문제들이 있었다. 반면에 이번에 개발된 전자코는 빠르고 정확한 판단이 가능하고 유심 교체형으로 쉽게 센서 교체가 가능하며 소형 배터리를 사용해서 높은 휴대성을 자랑한다. 한국생명공학연구원은 이르면 3년 안에 제품으로 상용화될 것으로 기대하고 있다.

연구책임자인 권오석 박사는 "생체아민 생성량 모니터링을 통해 육류의 신선도 뿐만 아니라 온도·습도 등 부패에 영향을 주는 다양한 요소의 상관관계를 분석하는 기초자료를 제공할 수 있게 되었다"라고 말하며 "제품화를 통해 먹거리 안전에 기여하고 식품 관련 산업에서 다양하게 활용이 될 수 있을 것으로 기대한다"라고 밝혔다.

지난 2020년 10월에는 싱가포르 난양공대(NTU) 국제 연구팀이 AI 기반의 '전자코(e-nose)'를 국제학술지 〈어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)〉를 통해 발표한 바 있다. e-nose는 육류가 부패하면서 생성되는 가스에 반응해서 색이 변하는 '바코드'와 인공지능(AI)으로 구동되는 스마트폰 앱 형태의 '바코드 리더기'로 구성되어 있다.

바코드는 키토산(chitosan)으로 만들어진 바 20개로 구성되어 있고 각기 다른 염료를 함유하고 있다. 육류의 부패 가스와 반응하게 되면 가스의 종류와 농도에 따라 바의 색들이 변하는데, 바코드 판독기를 이용해 변화된 바코드의 색상 조합을 해석하는 방식으로 신선도를 측정한다.

연구팀은 시중에 유통된 닭고기·소고기·생선 등을 대상으로 실험한 결과 상한 고기는 100%, 고기의 신선도는 98.5%의 정확도로 예측했다고 밝혔다.

지난해 12월 부산대 연구팀은 포집된 호흡 가스를 실시간으로 분석해서 폐암을 진단할 수 있는 나노-바이오 전자코 시스템을 개발했다고 발표했다. 질병이 있을 경우 호흡 성분에 변화가 있는 것에서 착안, 차세대 소재로 주목받는 M13 박테리오파지를 적용해서 센서의 색 변화를 분석하는 과정을 거쳐 폐암 여부를 판단할 수 있는 기술이다.

나노-바이오 전자코 개념과 연구팀 /부산대학교 갈무리

연구팀은 이 기술을 통해 폐암 환자와 정상인의 호흡을 86% 이상 분류하는데 성공했다고 밝혔다. 특히 주목되는 것은 비접촉 검사가 가능하고 대규모 모니터링에 적합하기 때문에 호흡기 질환이 유행하고 있는 지금 같은 시기에 더욱 유용하게 활용될 수 있을 것이라는 점이다.

참고로, 부산대 연구팀은 지난해 5월 과일 신선도를 판별하는 나노-전자코도 개발한 바 있다. M13 박테리오파지의 반응성을 이용, VOC(휘발성유기화합물) 냄새를 구별해서 신선도를 측정하는 방식으로 복숭아를 이용한 실험에서 성공적인 결과를 얻었다.

전자코 분야는 세계적으로 큰 성장세를 보이는 산업이기도 하다. 시장조사업체 베리파이드 마켓 리서치(Verified Market Research)에 따르면 세계 전자코 시장의 규모는 2018년 3417만 달러(약 410억 원)에서 2026년 6072만 달러(약 728억 원)까지 성장할 것으로 예상된다. 범위 또한 의료와 식품, 화장품에 국한되지 않고 환경·농업·국방 등 다양한 영역에서 응용될 수 있을 것으로 전망한다.

세계 전자코 시장규모 전망 /Verified Market Research(VMR) 갈무리

케미컬뉴스 이민준 기자



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