“고감도 센서로 농산물 유해 독소 현장서 바로 확인”

재료硏, 곰팡이 독소 민감도 100배 향상 검출기술 개발

초고속 라만 분석법을 적용한 3종의 곰팡이 독소 농도에 따른 신호 검출 세기/사진=재료硏

최근 살모넬라균에 의한 케이크 식중독 사태가 전국적으로 이슈가 된 가운데, 농식품 내 유해독소를 현장에서 검출할 수 있는 기술이 개발도 주목을 이끈다.

재료연구소 나노표면연구실 박성규 박사와 한양대 주재범 교수로 이뤄진 공동연구팀은 농식품 내 존재하는 여러 종의 곰팡이 독소를 0.01ppb(오염물질 농도 단위·1ppb는 10억분의 1) 이하로 검출하는 기술을 개발했다고 17일 밝혔다.

고온다습한 여름철에는 곡류, 두류, 견과류 등의 농산물에서 곰팡이가 생기기 쉽다.

농식품에 핀 곰팡이는 물로 씻으면 쉽게 제거되지만 곰팡이에 의해 생성된 유해 독소는 세척과 가열로도 완전히 제거되지 않는다.

따라서 국내에서도 식품이나 동물 사료 등을 검사할 때 다양한 곰팡이 독소를 검사하는 과정을 거친다.

연구팀은 금속 크기가 작아지면 입자는 빛을 흡수할 수 있는 능력을 갖게 되는 플라즈몬 공명 현상을 이용, 0.01ppb 이하 극미량의 곰팡이 독소 검출이 가능한 고감도 센서 칩을 개발했다.

이와 함께 주재범 교수팀은 특정 곰팡이 독소만을 선택적으로 나노구조체 상에 결합시켜 미량의 물질을 선택적으로 결합·분석하는 경쟁 면역분석법을 개발했다.

연구팀은 대표적인 곰팡이 독소인 아플라톡신, 푸모니신, 오크라톡신 등 3종을 고감도 센서 어레이에 결합한 후 초고속 라만 맵핑 기술을 적용, 3종 모두 0.01ppb 이하의 극미량을 분석하는 데 성공했다. 라만 맵핑 기술은 분자의 고유한 진동에너지를 감지해 분자의 정체를 알아내는 기법을 말한다.

0.01ppb 이하의 농도 검출은 식약청 기준(10ppb 이하) 대비 1000배 이하, 기존 측정법과 비교 시 민감도를 약 100배 이상 높인 것이다.

지금까지의 곰팡이 독소 분석법은 항체에 효소를 결합시킨 후 그 반응을 이용하는 효소면역측정법(ELISA)을 사용해왔다. 하지만 민감도가 낮고 대용량 샘플이 필요하다. 또 다중 진단의 어렵다는 문제점이 있다.

연구팀은 “이번에 개발한 고감도 센서 칩을 휴대형 초고속 광분석기에 접목시킬 경우, 농식품에 포함된 극미량의 유해물질을 현장에서 정확하게 검출하는 것이 가능하다”고 설명했다.

또 “이 기술을 응용하면 혈액, 소변, 땀 등에 포함된 질병인자를 조기 검출할 수 있어 휴대형 의료진단 기기로도 활용될 가능성이 높다”고 덧붙였다.

현재 연구팀은 국내 광학기기 제조업체와 공동으로 휴대형 고감도 곰팡이 독소 검출기를 개발중이다.