전자코, 전자혀, 전자눈 – 첨단관능분석기기를 활용한 적용 분석 사례 소개 사이언스21 입니다.

전자코, 전자혀, 전자눈 – 첨단관능분석기기를 활용한 적용 분석 사례 소개

AlphaMOS의 '전자코, 전자혀, 전자눈 – 첨단관능분석기기를 활용한 적용 분석 사례 소개'에 관한 세미나의 내용은 다음과 같다.

관능검사는 사람의 오감(시각, 청각, 촉각, 후각, 미각)과 그 외의 여러 느낌에 대한 결과를 이용하여 물질의 특성을 측정하는 방법을 말하며 이때 얻어진 결과를 다양한 통계적 기법을 활용하여 해석한다. 이런 검사 방법은 정확하고 세심한 결과를 가지며, 시료에 대한 향, 맛, 색, 강도, 기호도 등에 대한 신속한 판단이 가능하다는 것이 장점이다.

하지만 패널로 선정된 사람의 개인차와 개성에 의해 관능검사 결과는 달라질 수 있어서 객관성을 확보하는 데 어려움이 있다. 또한 이런 이유로 전문 패널을 양성하기 위해서는 많은 시간과 고비용이 필요하다는 점이 항상 문제로 제기되어 왔다.

최근에는 이러한 관능검사의 단점을 보완하기 위해 첨단관능분석장비, 일명 전자코, 전자혀, 전자눈 이라 불리는 분석 장비를 활용하는 경우가 늘어나고 있다. 이런 분석 장비를 이용한 분석으로 인해 결과에 대한 객관적인 데이터 확보가 쉬워졌으며, 더욱 신뢰성 있는 결과를 얻을 수 있게 되었다.

이러한 첨단관능분석장비 중 가장 세계적으로 널리 활용되고 있는 AlphaMOS사의 전자코, 전자혀, 전자눈 기기를 활용한 사례를 소개하고자 한다.

<전자코(Heracles Neo)>

전자코 분석 장비는 시료 간의 상대적인 냄새 차이를 분석하기 위해 사용된다. 특히 이 장비의 경우 Gas chromatography의 원리를 이용하며 듀얼 컬럼과 듀얼 검출기(FID)로 여러 성분의 혼합물로 이루어진 냄새에 영향이 있는 화학 성분들을 확인할 수 있으며, 이런 차이 있는 여러 화학 성분들을 선별하여 다변량통계분석 및 냄새의 패턴을 확인할 수 있다. 또한 화학 성분에 대한 라이브러리(ArochemBase)가 제공되어 화학 성분의 추적 및 규명도 가능할 수 있다.

전자코 분석 예시: 저장 방법에 따른 우유의 냄새 변화.

동일한 우유를 14일간 실온과 냉장 보관을 하면서 냄새의 변화를 비교 분석한 분석 결과이다.

<그림1>은 분석 결과 중 실온과 냉장 보관한 우유에 대한 Chromatogram을 확인하고, 차이 있는 화학 성분에 대한 비교한 결과이다. 실온에서 보관한 우유 시료에서 주요 화학 성분들이 함량이 커지는 것을 확인할 수 있으며, 또한 새롭게 나타나는 화학 성분도 확인할 수 있었다.

<그림1>

아래의 <그림2>는 그림1의 데이터에서 비교한 두 시료 간의 차이가 있고, 분석 시 재현성이 우수한 피크(Peak)를 가지고 다변량통계분석방법 중 Shelf-life 방법을 사용한다. 이는 시간 변화에 따른 냄새 변화에 대한 결과를 확인할 수 있다. 특히 본 분석 결과에서는 실온 상태에서 보관한 우유의 경우 4일 이후부터 냄새의 변화가 크게 나타나는 것을 확인할 수 있었으며, 냉장 보관한 우유 시료에서는 14일 동안 냄새의 변화가 크지 않다는 것을 확인할 수 있다.

<그림2>

<전자혀(Astree)>

전자혀 분석 장비는 시료 간의 상대적인 맛 차이를 비교 분석하는 장비이다. 시료는 물 베이스의 액체 상태 분석이 가능하며, 7가지 서로 다른 전기 화학 센서를 이용하여 측정된 센서 값을 다변량통계분석을 통해 맛의 패턴화 및 시료 간 상대적인 맛의 차이를 분석한다.

전자혀 분석 예시: 헤이즐럿 시럽 양 차이에 따른 맛 비교 및 설탕(2g)에 대한 단맛에 대한 비교 분석.

동일 물(증류수) 100mL에 동일 헤이즐넛 시럽을 각각 1mL, 3mL, 5mL 용해 시킨 용액을 시료로 사용 맛 비교 분석을 하였으며, 추가로 설탕 2g을 용해 시킨 시료의 단맛의 강도를 비교 분석한 결과이다.

아래 <그림3>은 다변량통계분석 방법 중 PCA(주성분분석법)의 결과로 헤이즐넛 시럽 양에 따라 맛의 차이 및 변화를 확인할 수 있고, 또한 설탕 2g 시료에 대한 헤이즐넛 시럽 기준 단맛에 대한 강도를 비교할 수 있다.

<그림3>

아래 <그림4>는 다변량통계분석 방법 중 PLS라는 방법으로 헤이즐넛 시럽 기준 설탕 2g 시료에 대한 단맛의 강도를 정량적으로 확인할 수 있다. 즉 설탕 2g을 용해 시킨 시료 단맛의 강도는 헤이즐넛 시럽 기준 헤이즐넛 시럽을 1mL 용해 시킨 시료보다 약한 단맛일 것으로 예측할 수 있으며, 그 수치는 평균값 0.03 정도의 단맛 강도라고 확인할 수 있다.

<그림4>

<전자눈 (Iris)>

전자눈 분석 장비는 시료 간의 상대적인 색 차이를 비교 분석하는 장비이다. 시료를 동일 조명 조건에서 고해상도 카메라를 이용하여 분석하고 이로 얻어진 결과를 이용하여 색상 스펙트럼, 시료의 형태 등 시각적인 정보를 얻을 수 있다. 특히 색 분석에 많이 활용하고 있는 일반 색차계와 다르게 시료의 변형 없는 분석이 가능하다. 시료의 색을 4,096개의 컬러 코드로 나타내어 분석하며, 각 컬러 코드의 R.G.B 그리고 L.a.b 값을 확인할 수 있다.

전자눈 분석 예시: 시간 변화에 따른 육류 색 변화 비교 분석.

아래 <그림5>는 육류 시료에 대한 전자눈 분석 결과 중 하나로 두 그림 중 왼쪽 그림이 실제 시료를 촬영한 결과이며, 오른쪽은 배경색을 제외한 결과이다. 이를 통해 시료에 대한 색만 분석할 수 있다.