소믈리에보다 10배 민감…와인 떫은 맛 감별하는 '전자 혀'

UNIST 고현협 교수팀 주도, 인간 10배 수준으로 검출

인간 혀의 떫은맛 감지 원리를 모방한 유연한 인공 혀인간 혀의 얇은 타액층이 떫은맛 분자 결합해 만들어지는 응집체가 기계적 수용기를 자극해 떫은맛을 느낌. 이번에 개발된 전자혀는 인간 혀와 마찬가지로 떫은맛 분자와 단백질이 결합하면 수화젤 내부에 소수성 응고체가 형성되는 원리를 이용해 떫은맛을 감지할 수 있다/자료=UNIST

국내 연구진이 ‘떫은맛’을 감지할 수 있는 ‘전자 혀’를 개발했다.

울산과학기술원( UNIST) 에너지 및 화학공학부의 고현협 교수팀은 미세한 구멍이 많은 고분자 젤을 이용해 떫은 맛을 정량적으로 표현 할 수 있는 ‘전자 혀’를 개발했다고 8일 밝혔다. 이 전자 혀는 앞으로 각종 식품·주류 개발 사업, 과수 모니터링 분야 등에서 활용될 전망이다.

와인과 덜 익은 과일을 먹으면 입안이 텁텁해지는 떫은맛을 느낄 수 있다. 탄닌과 같은 떫은맛 분자가 혀 점막 단백질과 결합하면서 만들어지는 물질이 점막을 자극하고 인체는 이를 떫은 맛으로 인식한다.

단맛이나 짠맛은 혀 돌기 속 미뢰(맛 감지세포 덩어리)가 그 맛을 감지한다. 따라서 떫은맛을 감지하려면 이미 개발된 단맛 등을 감지하는 전자 혀와 는 다른 원리로 작동하는 전자 혀 개발이 필요하다.

연구팀은 떫은맛 분자와 결합하면 소수성 응집체가 만들어지는 ‘이온 전도성 수화젤’을 이용, 전자 혀 개발에 성공했다. 실제로 인간의 혀 점막에서 일어나는 떫은맛 감지 원리를 모방한 것이다. 이 고분자 젤은 혀 점막 단백질 역할을 하는 뮤신과 염화리튬이온을 포함하고 있으며 미세한 구멍이 많은 구조로 이뤄졌다.

뮤신이 떫은맛 분자와 결합하면 미세 구멍안에 ‘소수성 응집체 네트워크’가 만들어지는데, 이는 염화리튬이온의 전도성을 변화시켜 떫은맛을 전기적 신호로 검출할 수 있다. 연구팀은 “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.

전자 혀로 와인, 덜 익은 감, 홍차 등의 떫은 맛을 감지하는 실험도 진행했다. 그 결과 전자 혀는 레드, 화이트, 로제 와인 등 다양한 와인의 떫은 맛 정도를 정량 감별했다. 연구팀은 “전문가는 수십 마이크로몰(μM) 농도의 떫은 맛 검출 할 수 있는데 반해 이번에 개발된 전자 혀는 2~3 마이크로 몰 농도 수준의 떫은 맛도 검출할 수 있다”고 설명했다.

고 교수는 “이번에 개발한 전자 혀는 제작이 간편하고, 분석을 위한 복잡한 시편 준비 과정이 없어 식품, 주류 산업 뿐만 아니라 농업 등 다양한 분야에 적용 가능하다”고 말했다. 이번 연구성과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 최신호에 게재됐다.