[뉴스스페이스=이종화 기자] 중국 연구진이 우유의 카제인 단백질을 활용해 매운 음식의 열(매운맛)을 빠르고 정확하게 측정할 수 있는 인공 혀를 개발했다. 이 인공 혀는 ACS Sensors 최신호에 발표된 연구에서 소개됐으며, 인간 미각 테스터를 매운맛의 고통에서 보호할 수 있는 획기적 기술로 평가받는다.
우유 카제인 단백질에 착안한 센서 설계
ACS Sensors, phys.org, New York Post, Bioengineer.org, Scienceblog.com에 따르면, 연구팀은 우유가 매운맛을 자연스럽게 완화하는 과학 원리에서 착안했다. 우유 속 카제인 단백질은 매운맛 주성분인 캡사이신과 결합해 매운 자극을 둔화시키는 효과를 가진다. 이 특성을 활용해 아크릴산, 염화콜린, 그리고 탈지분유를 혼합한 젤을 자외선 경화시켜 유연한 혀 모양의 인공 필름을 제작했다. 이 젤 센서는 매운 성분에 노출 시 전기 전류가 감소하는 변화를 보이며, 매운 정도가 강할수록 전류 감소폭도 커진다.
정밀한 매운맛 농도 측정 및 식품 다양성 반영
이 인공 혀는 인간의 미각 감지 한계 이하의 약한 농도부터 구강 내 통증을 유발하는 고농도까지 캡사이신 농도를 정밀하게 감지할 수 있다. 또한 생강, 후추, 고추냉이, 마늘, 양파 등 매운맛을 내는 다양한 자극성 화합물도 효과적으로 구별한다. 연구진은 8가지 고추 품종과 8가지 매운 음식(핫소스 포함)을 대상으로 기계와 인간 미각 평가를 병행했으며, 양쪽 결과가 높은 상관성을 보임으로써 센서의 신뢰성을 입증했다.
실제 적용 및 시장 확장 가능성
이 인공 혀 기술은 휴대용 미각 모니터링 장치, 이동형 휴머노이드 로봇, 미각 장애 환자용 보조기기 등 다양한 분야에서 활용 가능성이 크다. 기존에 달콤함이나 감칠맛만 식별했던 인공 미각 센서들과 달리, 매운맛 측정에 특화해 사람의 주관적 판단에 의존하지 않고도 표준화된 매운맛 추정이 가능하다. 이는 식품 제조업체가 매운맛 수준을 일관되게 관리·제어할 수 있게 하며, 소비자의 안전과 만족도 향상에도 기여할 전망이다.
수치 기반 데이터
연구진의 실험 결과, 인공 혀는 10초 이내에 캡사이신 노출에 따라 전류가 감소하는 전기적 신호 변화를 확인했다. 매운맛 지수는 전류 감소량으로 정량화할 수 있으며, 이는 인간 미각의 평가 점수와 높은 상관관계를 나타냈다. 이로써 매운맛 매커니즘에 대한 과학적 이해를 기초로 한 실용적 센서가 완성됐다.
이번 연구는 중국 국가자연과학기금과 푸젠성 가죽녹색설계핵심연구소의 지원을 받았다. 앞으로 인공 혀는 다양한 요리의 매운맛 평가뿐 아니라, 맞춤형 식품 개발, 미각 이상 환자 진단, 로봇 미각 시스템 탑재 등 식품과학-공학 융복합 분야에서 혁신적 솔루션으로 부상할 것으로 기대된다.
이번 연구 성과는 과학적으로 매운맛을 재는 최초의 생체 모방 센서라는 점에서 주목받고 있으며, 매운 음식 소비가 많은 한국 식품산업에도 적용 가능성 높은 기술로 평가받을 만하다. 정확한 매운맛 측정 도구가 없었던 한국 매운맛 산업계에 새로운 이정표가 될 전망이다.
