음료 카페인 농도 확인 기술 개발

장영태·조윤경 교수, 형광염료와 랩온어디스크 이용 측정법 연구

연구를 통해 개발된 음료 카페인 농도를 측정하는 방법을 나타낸 그림.

아주경제 이한선 기자= 커피, 차, 탄산음료 등 다양한 음료의 카페인 농도를 신호등의 색깔 구별하듯이 쉽게 확인할 수 있는 연구 결과가 나왔다.

울산과학기술대학(UNIST)는 장영태 싱가포르 국립대학(NUS) 교수와 조윤경 UNIST 나노생명화학공학부 교수 공동 연구팀이 이 같은 연구결과를 사이언티픽 리포트 지난달 23일자 온라인판에 게재했다고 7일 밝혔다.

조 교수의 랩온어칩 관련 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업과 WCU사업의 지원으로 수행됐다.

장 교수팀은 카페인과 결합되면 형광신호가 250배 이상 증가하는 형광염료를 개발했다.

이 형광염료를 카페인 음료에 섞은 후 초록색 레이저 포인터를 쏘는 경우 음료의 카페인 농도가 낮으면 레이져 색이 초록색 그대로 보이지만 농도가 높으면 레이져 색이 초록색이 아니라 오렌지색을 띄게 된다.

장 교수는 카페인 형광신호가 오렌지색을 띄는 점에 착안해 이 형광염료를 ‘카페인오렌지’라고 이름을 붙였다.

장 교수는 “카페인오렌지를 사용하면 간단한 과정을 통해 눈으로도 카페인 농도의 식별이 가능하다”고 밝혔다.

커피 등과 같은 음료에는 카페인 외에도 타르, 유분 등과 같은 성분들이 포함돼 카페인 형광신호 검출이 쉽지 않았다.

조윤경 UNIST 교수 연구팀은 랩온어칩 기술 기반 랩온어디스크를 활용해 카페인 추출 및 검출 과정을 자동화해 이 문제를 해결했다.

랩온어디스크는 회전 가능한 디스크형의 장치로 별도 펌프 없이 원심력만을 이용해 액체를 정확하고 미세하게 옮기는 것이 가능하다.

조 교수팀은 카페인을 흡착하는 미세한 입자 ‘C4 칼럼’과 음료를 랩온어디스크에 넣고 회전을 가해 음료에 함유된 카페인을 추출한 후 카페인오렌지와 섞어 카페인 농도를 측정했다.

조 교수는 “랩온어디스크를 활용해 커피나 탄산음료와 같은 음료수로부터 카페인을 분리하는 과정을 인체에 무해한 수용액을 이용해 수행했고 카페인오렌지를 활용해 카페인 농도를 정확하게 검출할 수 있었다”며 “향후 카페인 이외에도 다양한 물질에 선택적으로 반응하는 센서를 개발하고 랩온어칩 기술과 접목할 것”이라고 말했다.