사람 혀 닮은 '전자 혀'.. 소믈리에보다 10배 민감

[아시아경제 황준호 기자] 국내 연구진이 와인 감별사보다 10배 정도 떫은 맛에 민감한 전자 혀를 개발했다. 이 전자 혀는 맛의 객관화 등 식품이나 의약품 개발의 다양한 용도로 활용될 수 있을 것으로 예상된다. 울산과학기술원(UNIST)은 고현협 에너지 및 화학공학부 교수 연구팀이 미세한 구멍이 많은 고분자 젤을 이용해 떫은맛을 감지하는 전자 혀를 개발했다고 8일 밝혔다.

떫은 맛 감지하는 전자 혀

인간 혀의 떫은맛 감지 원리를 모방한 유연한 전자 혀

연구팀은 인간의 혀를 모사해 떫은 맛을 느끼는 전자 혀를 개발했다. 인간의 혀는 떫은 맛의 경우 떫은 맛 분자가 혀 점막 단백질과 결합해 만들어지는 응집체의 압력을 통해 느낀다.

연구팀은 이를 응용해 떫은맛 분자와 결합하면 소수성 응집체(물과 섞이지 않는 물질)가 만들어지는 이온전도성 수화젤을 이용해 전자 혀를 제작했다. 이 고분자 젤은 혀 점막 단백질 역할을 하는 뮤신과 엄화리튬이온을 포함하며 미세한 구멍이 매우 많이 있다. 떫은 맛 분자가 뮤신과 결합해 미세 구멍 안에 소수성 응집체를 구성하면 염화리튬이온의 전도성(이온의 움직임 정도)을 변화시키고 이를 전기적 신호로 검출 할 수 있도록 했다.

공동 제1저자인 최아영 석·박사통합과정 연구원은 "소수성 응집체 때문에 수화젤 구멍 벽면이 친수성에서 소수성으로 바뀌는데, 이때 미세구멍 벽과 내부에 흐르는 이온 간의 정전기적 상호작용이 줄어들어 이온 흐름이 향상되고 도선을 흐르는 전류량이 늘어난다"고 설명했다.

소믈리에보다 10배 민감

다공성 인공 혀의 맛 분자 감지 원리

연구팀은 전자 혀로 와인, 덜 익은 감, 홍차 등의 떫은 맛을 감지하는 실험을 했다. 실험 결과 전자 혀는 레드, 화이트, 로제 와인 등 다양한 와인의 떫은 맛 정도를 정량적으로 감별했다. 특히 이번에 개발된 전자 혀는 검출해 낼 수 있는 떫은맛 범위(최소 감지 농도 2×10-6 M~)도 넓을 뿐만 아니라 센서에 접촉 즉시 떫은맛 정도를 알아내기도 했다.

제1저자인 염정희 석박사통합과정 연구원은 "전문가도 수십 마이크로몰(μM) 농도의 떫은 맛 검출 할 수 있는데 반해 이번에 개발된 전자 혀는 2~3 마이크로 몰 농도 수준의 떫은맛까지 검출할 수 있다"고 말했다.

고현협 교수는 "이번에 개발한 전자 혀는 제작이 간편하고 분석을 위한 복잡한 시편 준비 과정이 없으며 저렴하다는 측면에서, 식품, 주류 산업 뿐만 아니라 농업 등 다양한 분야에 적용 가능할 것"이라고 기대했다.

한편 이번 연구 결과는 미국과학협회(AAAS)에서 발행하는 학술지인 사이언스의 자매지 '사이언스 어드밴시스'에 소개됐다.

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr