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스마트폰을 활용한 종이 기반의 미세유체 생체아민 다중 검출 센서
이호서 ( Hoseo Lee ),신원진 ( Wonjin Shin ),이동춘 ( Dongchun Lee ),홍유경 ( Yukung Hong ),박두산 ( Tusan Park ) 한국농업기계학회 2020 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.25 No.1
Biogenic amine(BA)는 음식에서 아미노산의 탈카르복실화 반응 또는 아미노산 트랜스아미나아제에 의해 알데하이드와 케톤으로 바뀌며 생성되는 저분자 유기물이다. 음식 섭취 후 소량의 BA는 일반적으로 인간의 내장에서 아민 산화 작용을 통해 생리적으로 대사가 가능하지만, 높은 수준의 BA가 음식을 통해 섭취되었을 때, BA는 위산 분비, 심박출량 증가, 편두통, 타키맥증, 혈당 수치 증가, 혈압 상승 등을 유발할 수 있다. 음식에서 가장 많이 발생하는 BA의 종류에는 histamine, putrescine, cadaverine, β-phenylethylamine, tyramine 등이 있다. 본 연구의 목적은 스마트폰을 활용하여 생체아민을 동시에 다중 검출할 수 있는 종이 기반의 미세유체흐름 센서 개발이다. Ninhydrin은 아미노산 비색반응에 많이 사용되는 물질로서, pH 8 부근에서 열을 가해주었을 때 putrescine과 cadaverine과 반응하여 색 변화가 일어난다. O-Phtalaldehyde (OPA)와 Thiogl ycolic acid (TGA)와 pH 5.5 부근에서 열을 가해주었을 때 putrescine과 반응하여 색 변화가 일어난다. 단방향 채널과 양방향 채널의 미세유체흐름 종이 센서를 개발하였다. 개발된 종이센서 위에서 BA와 buffer가 반응한 결과를 스마트폰으로 촬영하였고 획득한 영상은 이미지 분석을 마친 뒤 cadaverine과 putrescine의 양을 예측하는 표준모델을 개발하는 데 사용되었다. 단방향 채널의 센서보다 양방향 채널 센서의 cadaverine과 putrescine의 양을 예측하는 성능이 더 뛰어났으며 reaction zone이 균일하여 이미지 분석에 더 용이한 것으로 확인되었다. 개발된 모델들은 평균 R2_cal = 0.976 으로 예측성이 높은 성능을 보여주었다. 개발된 센서 위에서 일어난 반응의 영상 분석을 통해 putrescine과 cadaverine의 양을 측정할 수 있음을 확인하였다. 개발된 putrescine과 cadaverine의 양을 예측할 수 있는 종이 기반의 미세유체흐름 센서를 식품 분야에 적용한다면 식품 안정성 평가에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
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