(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 생선이 신선한지 알아보기 위해 눈과 아가미를 살펴보고 냄새를 맡지만 신선도를 정확히 알기는 어렵다. 죽은 직후부터 생성되는 물질을 감지해 생선 신선도를 현장에서 2분 내 정확히 측정하는 센서가 개발됐다.



생선의 신선도를 2분 이내에 정확히 측정하는 바이오센서 미세바늘 16개를 정사각형으로 배치한 미세바늘 배열(MNA) 기반 바이오센서가 생선이 죽은 직후부터 핵산 등이 분해되며 생성되는 미량의 하이포크산틴(HX)을 감지해 신선도를 측정한다. [ACS Sensors/Nicolas Voelc 알라딘게임 ker et al.제공. 재판매 및 DB 금지]


호주 모내시대학 니콜라스 뵐커 교수팀은 4일 미국화학회(ACS) 저널 ACS 센서스(ACS Sensors)에서 시료 전처리 없이 100초만에 생선 신선도를 정확히 측정할 수 있는 미세바늘 배열(MNA) 기반 전기화학 바이오센서를 개발했다고 밝혔다.
릴게임손오공 연구팀은 이 센서는 시판 중인 실험실 기반 검사 키트와 비슷한 수준의 민감도를 보였다며 휴대용 식품 안전 장비로 활용하려면 추가 개발이 필요하지만, 실험 결과는 실시간 식품 품질 감시에 활용할 수 있는 가능성을 보여준다고 말했다.
생선은 신선도가 떨어지고 부패가 진행되면 눈이 흐릿해지고, 멍든 것처럼 아가미 색이 짙어지며, 카카오야마토 고약한 냄새나 비린내가 난다. 그러나 몇 시간 또는 며칠이 걸려 나타나는 이런 징후로는 신선도를 신속하고 정확하게 알기 어렵다.
하지만 죽은 직후부터 핵산과 다른 분자가 분해되면서 생성되는 하이포크산틴(HX:hypoxanthine) 같은 화합물을 이용하면 생선 신선도를 정확히 측정할 수 있다.
HX 농도는 통생선과 생 바다이야기2 선 살코기에서 모두 신뢰도 높은 '신선도 지표'로 간주된다. 신선한 상태에서는 HX 검출량이 매우 적고, HX가 많이 검출될수록 생선 살 분해가 진행 중이고 신선도가 낮다는 의미다.
문제는 HX 측정하려면 시료 전처리 등으로 시간이 오래 걸리고 전문 실험 장비가 필요하다는 점이다. 연구팀은 이 연구에서 HX를 정밀 측정할 수 있는 단순하 야마토통기계 고 휴대 가능한 장치를 개발하고자 했다고 밝혔다.



미세바늘 기반 바이오센서와 생선 시료 HX 농득 측정 (a) 미세바늘 배열(MNA) 기반의 기준전극(i), 작동전극(ii), 대전극(iii) 사진. 기준자 4㎜. (b) MNA 기반 전극을 생선 시료에 적용해 HX 농도를 실시간으로 측정하는 모습. 기준자 1㎝. [ACS Sensors, Nicolas Voelcker et al. 제공. 재판매 및 DB 금지]


이를 위해 미세바늘 16개를 정사각형으로 배치한 미세바늘 배열(MNA)을 만들고 여기에 특수 금 나노입자와 HX를 분해하는 효소를 코팅해 센서를 제작했다.
이 센서를 생선 표면에 눌려 고정하면 미세바늘이 살에 박히면서 바늘에 코팅된 효소가 살 속에서 생성된 HX를 분해한다. HX가 분해되는 동안 생선 내부의 전위가 변하는데, 이 변화를 측정해 해석하면 신선도를 알 수 있다.
이 센서를 상온에서 최대 48시간 동안 방치해 부패를 유도한 연어 스테이크 조각에 적용한 결과 HX를 500ppb 미만 농도까지 감지할 수 있는 것으로 나타났으며, 결과는 약 100초 만에 확인됐다.
연구팀은 미세바늘 전극 설계와 하이브리드 바이오나노복합체 플랫폼을 결합, 시료 전처리가 필요 없고 신뢰도가 높은 센서를 만들었다며 향후 개발 초점을 이 바이오센서를 휴대용 무선 데이터 수집 시스템과 통합해 공급망 전체에서 신선도를 실시간 원격 모니터링할 수 있게 하는 데 맞출 수 있다고 말했다.
◆ 출처 : ACS Sensors, Nicolas Voelcker et al., 'Enhancing Food Safety with Microneedle-Based Biosensors: Real-Time Monitoring of Fish Freshness', http://dx.doi.org/10.1021/acssensors.5c01637
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