[논문]이산화납/탄소 반죽 전극을 이용한 과당 농도 측정 스트립센서

이재선; 조주영; 허민; 임우진; 이상은; 남학현; 차근식; 신재호

doi:10.5229/jkes.2014.17.2.130

[국내논문] 이산화납/탄소 반죽 전극을 이용한 과당 농도 측정 스트립센서
A Strip Sensor Based on PbO2/Carbon Paste Electrode to Determine Sweetener Contents in Fruits 원문보기

전기화학회지 = Journal of the Korean Electrochemical Society, v.17 no.2, 2014년, pp.130 - 137

이재선 (광운대학교 자연과학대학 화학과) , 조주영 (광운대학교 자연과학대학 화학과) , 허민 (광운대학교 자연과학대학 화학과) , 임우진 (한경대학교 농생명과학대학 식물생명환경과학과) , 이상은 (한경대학교 농생명과학대학 식물생명환경과학과) , 남학현 (광운대학교 자연과학대학 화학과) , 차근식 (광운대학교 자연과학대학 화학과) , 신재호 (광운대학교 자연과학대학 화학과)

초록
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본 연구에서는 스크린 프린팅 방법을 이용하여 이산화납($PbO_2$)/탄소 반죽 전극을 제작하고, 이를 전기화학 방법의 과일 천연당(포도당, 자당, 과당) 측정용 센서로 이용하였다. 이산화납/탄소 반죽전극은 탄수화물과 같은 유기화합물의 전기화학적 산화촉매 신호를 측정함으로써 효소를 사용하지 않고도 당의 측정이 가능하다. 또한 측정 시 심각한 방해작용을 하는 아스코르브산(ascorbic acid)은 Nafion 막을 전극표면에 도입함으로써 효과적으로 감소시켰다. 최적화된 Nafion/이산화납/탄소 반죽 전극은 사람이 느끼는 상대당도(과당>자당>포도당)와 유사하게 각 당에 대한 감응신호를 나타내었다.

Abstract ▼ AI-Helper

A strip sensor based on $PbO_2$/carbon paste electrode was prepared by a screen-printing method, and employed to electrochemically determine the concentration of fruit sweeteners(i.e. glucose, sucrose, and fructose). The $PbO_2$/carbon paste electrode could monitor electrocatalytic oxidation of organic compounds such as carbohydrates, and measure the levels of natural sweeteners without enzyme. Severe interference from ascorbic acid was effectively reduced by modifying the electrode surface with a Nafion membrane. The response level of the Nafion/$PbO_2$/carbon paste electrode increased in the order of fructose, sucrose, and glucose, which corresponds to the order of sweetness perceived by humans.

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 이와 같은 단점을 극복하고자 탄소 반죽(carbon paste)과 이산화납분말을 혼합하여 스크린 프린팅 방법으로 전극을 제작하였으며, 이를 과일의 당도측정을 위한 스트립형 센서 제작에 활용하였다. 또한 기존의 전기도금법에 의해 제작된 전극과 전기화학적 특성 비교를 통해 새로운 이산화납/탄소 반죽 전극의 우수성을 평가하고자 하였다.
일반적으로 전기화학적 과당의 측정에서 과일에 존재하는 비타민 C(아스코르브산)는 주요 방해종으로 인식되고 있다. 아스코르브산이 탄소 전극과 본 연구에서 제작한 이산화납/탄소 반죽 전극의 감응에 미치는 영향을 조사하였다. Fig.
이러한 결과를 통해 아스코르브산이 포도당, 자당, 과당 등 천연당(natural sweetener)을 측정하는데 주요 방해물질(interference)로 작용할 것으로 판단하였다. 이에 본 연구에서는 이산화납/탄소 반죽 전극의 표면에 불소기 (F)를 전기도금하여 표면 특성을 개선하는 방법과 Nafion 막을 이산화납/탄소 반죽 전극 표면에 도입하는 방법을 통하여 아스코르브산의 방해작용을 줄이기 위한 연구를 수행하였다. 먼저 불소를 전기도금한 전극은 2.

가설 설정

이때 F⁻는 활성화된 PbO₂ 표면의 수산화기와 치환되는 형태로 전극표면에 존재하는 것으로 설명되고 있다.²⁸⁾ 반면에 이산화납/탄소 반죽 전극의 표면에 도입한 Nafion 막은 음전하를 나타내므로, 음의 전하를 띠는 간섭물질의 접근을 막고 분석하고자하는 중성의 당을 선택적으로 투과시켜 간섭물질의 영향을 최소화할 수 있다. Fig.

제안 방법

^17,18) 그러나 기존 이산화납 전극은 주로 전기도금을 이용해 제작되었으며, 이러한 전극은 제작과정이 까다롭고, 수명이 짧다는 단점이 있다. 본 연구에서는 이와 같은 단점을 극복하고자 탄소 반죽(carbon paste)과 이산화납분말을 혼합하여 스크린 프린팅 방법으로 전극을 제작하였으며, 이를 과일의 당도측정을 위한 스트립형 센서 제작에 활용하였다. 또한 기존의 전기도금법에 의해 제작된 전극과 전기화학적 특성 비교를 통해 새로운 이산화납/탄소 반죽 전극의 우수성을 평가하고자 하였다.
과일 속 당(포도당, 과당, 자당)의 산화반응을 유도하는 이산화납과 전극의 전기 전도성을 제공하는 역할을 하는 탄소 반죽을 혼합하여 전기화학적 과당 센서를 제작하였다. 스크린 프린팅 방법을 이용하여 고감도의 측정 센서를 제작하기 위해 다양한 비율의 이산화납/탄소 반죽(5/95, 15/85, 25/75, 50/50 wt%)을 제조하였다.
과일 속 당(포도당, 과당, 자당)의 산화반응을 유도하는 이산화납과 전극의 전기 전도성을 제공하는 역할을 하는 탄소 반죽을 혼합하여 전기화학적 과당 센서를 제작하였다. 스크린 프린팅 방법을 이용하여 고감도의 측정 센서를 제작하기 위해 다양한 비율의 이산화납/탄소 반죽(5/95, 15/85, 25/75, 50/50 wt%)을 제조하였다. 이산화납/탄소 반죽은 교반기와 혼합기를 이용해 약 24시간 동안 균일하게 섞은 후, 10 µm 간격의 3-roll mill로 10회 이상 고르게 혼합하였다.
전기도금법은 10−3 M HClO4 바탕 전해질에 10−2 M Pb(NO3)2이 포함된 용액을 제조한 뒤, 탄소 반죽 전극에 0.5~1.5 V의 전위영역에서 0.1 V/s의 주사속도로 순환 전압전류법을 10분간 실시하여 이산화납을 탄소 반죽 전극표면에 전기도금하였다.
두 번째 방법은 이산화납/탄소 반죽 전극의 표면을 Nafion 혼합용액 (Nafion:에탄올 = 3:2 v/v)으로 얇은 막을 코팅(7.1 mm2 전극표면에 10 µL Nafion 혼합용액)하고 실온에서 24시간 건조하여 도입하였다.
1A). 제작된 이산화납/탄소 반죽 전극은 측정 전에 0.01 M Na₂SO₄ 수용액 상에서 0~2 V 전위영역에서 0.1 V/s의 주사속도(scan rate)로 순환전압 전류법을 2회 수행하여 전극표면을 전처리하였다.
본 연구에서 제작된 이산화납/탄소 반죽 전극과 기존 전기도금법에 의해 제작된 전극의 전기화학적 특성을 비교하기 위해 기존 이산화납을 전극표면에 도입하는 방법²⁴⁾을 수정하여 전기도금을 수행하였다. 전기도금법은 10⁻³ M HClO₄ 바탕 전해질에 10⁻² M Pb(NO₃)₂이 포함된 용액을 제조한 뒤, 탄소 반죽 전극에 0.
1 V/s의 주사속도로 순환 전압전류법을 10분간 실시하여 이산화납을 탄소 반죽 전극표면에 전기도금하였다. 제작된 두 종류의 전극은 흐름계 시스템(flow system) 하에서 전류법으로 감응성 및 재현성을 평가하였다(Fig. 1B).
과당 측정 시 가장 심각한 간섭물질로 작용하는 아스코르브산(ascorbic acid, vitamin C)의 간섭 현상을 제거하기 위해 두 가지 방법을 비교 평가하였다. 즉, 이산화납/탄소 반죽 전극의 표면에 1) 불소기(F)를 도입하는 방법과 2) 선택적 투과막으로 Nafion을 도입하는 방법이 비교되었다.
즉, 이산화납/탄소 반죽 전극의 표면에 1) 불소기(F)를 도입하는 방법과 2) 선택적 투과막으로 Nafion을 도입하는 방법이 비교되었다. 불소기의 도입방법은 이산화납/탄소 반죽 전극을 0.1 M NaF 용액을 0.01 M HClO₄의 바탕 전해질과 혼합하여 1.0~1.4 V의 전위 영역에서 0.1 V/s의 주사속도로 순환 전압전류법을 10분간 실시하여 불소층을 전기도금 하였다. 두 번째 방법은 이산화납/탄소 반죽 전극의 표면을 Nafion 혼합용액 (Nafion:에탄올 = 3:2 v/v)으로 얇은 막을 코팅(7.
1 mm² 전극표면에 10 µL Nafion 혼합용액)하고 실온에서 24시간 건조하여 도입하였다. 제작한 전극은 흐름계 주입 셀에 고정한 후 과일의 평균 아스코르브산의 함량인 2.84 mM(50 mg/dL)을 주입하여 방해 효과를 조사하였다.^25,26)
Nafion 막을 이산화납/탄소 반죽 전극의 표면에 도입하여 최적화시킨 전극의 포도당, 자당, 과당 표준용액에 대한 감응성을 조사하였다. 흐름계 주입법으로 표준용액을 주입한 후 인가전위 (+1.
Nafion 막을 이산화납/탄소 반죽 전극의 표면에 도입하여 최적화시킨 전극의 포도당, 자당, 과당 표준용액에 대한 감응성을 조사하였다. 흐름계 주입법으로 표준용액을 주입한 후 인가전위 (+1.2 V vs. Ag/AgCl)에서 평형 전류에 도달했을 때의 전류값을 측정하였다. 포도당, 자당, 과당 표준용액 (150, 350, 550, 750, 950 mM)은 0.
Ag/AgCl)에서 평형 전류에 도달했을 때의 전류값을 측정하였다. 포도당, 자당, 과당 표준용액 (150, 350, 550, 750, 950 mM)은 0.05 M H₂SO₄ 용액에 각 당들을 용해하여 제조하였다. 그리고 과일의 즙액 시료를 채취하여 HPLC와 휴대용 굴절당도계, 그리고 본 연구에 의해 개발된 전극을 이용하여 분석하고 결과를 비교하였다.
05 M H₂SO₄ 용액에 각 당들을 용해하여 제조하였다. 그리고 과일의 즙액 시료를 채취하여 HPLC와 휴대용 굴절당도계, 그리고 본 연구에 의해 개발된 전극을 이용하여 분석하고 결과를 비교하였다.
제작된 전극의 기본적인 전기화학적 특성 평가를 위해 탄소 반죽만으로 제작한 전극과 이산화납을 혼합해 제작한 전극의 포도당의 존재 유무에 따른 순환 전압 전류곡선(0.01 M Na₂SO₄ 바탕 전해질 하에서 0.1 V/s의 주사속도)을 비교하였다(Fig. 2). 그림에서 볼 수 있는 바와 같이 PbO₂를 혼합해 제작한 전극(Fig.
상기와 같은 작동원리를 바탕으로 탄수화물에 대해 산화 능력을 가지고 있는 이산화납을 전극에 도입한 전기화학 방식의 과당 측정 센서를 제작하였다. 이산화납 전극을 제작하는데 일반적으로 널리 사용되는 전기도금법으로 제작한 전극과 이산화납을 탄소 반죽과 혼합한 후 스크린 프린팅 기법을 이용해 제작한 전극의 특성을 비교하였다.
상기와 같은 작동원리를 바탕으로 탄수화물에 대해 산화 능력을 가지고 있는 이산화납을 전극에 도입한 전기화학 방식의 과당 측정 센서를 제작하였다. 이산화납 전극을 제작하는데 일반적으로 널리 사용되는 전기도금법으로 제작한 전극과 이산화납을 탄소 반죽과 혼합한 후 스크린 프린팅 기법을 이용해 제작한 전극의 특성을 비교하였다. 일반적인 과일의 당도 (10% 포도당, 556 mM glucose)를 고려해 흐름계주입법으로 550 mM 포도당 용액에 대한 반복적인 감응성을 살펴보았다(Fig.
이산화납 전극을 제작하는데 일반적으로 널리 사용되는 전기도금법으로 제작한 전극과 이산화납을 탄소 반죽과 혼합한 후 스크린 프린팅 기법을 이용해 제작한 전극의 특성을 비교하였다. 일반적인 과일의 당도 (10% 포도당, 556 mM glucose)를 고려해 흐름계주입법으로 550 mM 포도당 용액에 대한 반복적인 감응성을 살펴보았다(Fig. 3). 전기도금법을 이용해 제작한 전극의 경우 감응 신호 크기가 크지만 반복해서 볼수록 신호가 작아지고 재현성이 좋지 않은 반면(Fig.
그 결과 천연당의 종류에 따라 감응성이 차이가 있었는데, 포도당에 대하여 20.6 µA/M, 자당에 대하여 37.6 µA/M, 과당에 대하여 45.0 µA/M의 감응기울기를 나타내었으며(Fig. 8), 다른 금속산화물을 사용한 센서와 성능을 Table 1에 비교하였다.
4). 그러나 이산화납이 50 wt%를 초과할 경우 반죽의 높은 점도로 인하여 스크린 프린팅 전극 제작이 어려워 50 wt% 이산화납을 함유한 전극을 이후 연구에 적용하였다.
7에서 볼 수 있는 바와같이, 당이 Nafion 막을 통과해 전극에 도달해야 하므로 막이 없는 전극에 비해 감응시간이 다소 느려지지만, 아스코르브산의 간섭효과를 효과적으로 감소시키고 정확한 당 측정에 기여할 수 있을 것으로 판단되었다. 최적화된 Nafion 도입 이산화납/탄소 반죽 전극을 이용하여 다양한 천연당 (포도당, 자당, 과당)에 대한 감응성을 조사하였다. 그 결과 천연당의 종류에 따라 감응성이 차이가 있었는데, 포도당에 대하여 20.
²³⁾ 현재 일반적으로 과일의 당도 측정에 이용되고 있는 굴절당도계는 각 당에 대해 동일한 신호를 나타내므로 과일 별 당분의 조성에 따라 사람이 느끼는 단맛과 측정값 사이에 차이가 있을 수 있는 반면, 본 연구에 의해 개발된 당도 센서는 실제 느끼는 단 맛과 보다 잘 일치할 수 있음을 알 수 있다. 실재 몇몇 과일 즙액 시료를 채취해 HPLC를 이용해 각 당의 함량을 분석하고, 굴절당도계(refractometer)와 본 연구에 의해 개발된 이산화납/탄소 반죽 전극을 이용해 과일 즙액에 대한 당도를 측정하여 비교하였으며 사람이 느끼는 각 당의 상대적인 당도를 고려해 보정당도(식 4)을 이용하였다.²⁷⁾
이산화납과 탄소 반죽을 1:1 비율로 균일하게 혼합하고 스크린프린팅 방법으로 전극을 제작하여 전기화학적 방법으로 과일의 총 당함량(포도당, 자당, 과당 농도의 합)을 측정할 수 있는 전극을 제작하였다. 본 연구를 통해 제작한 이산화납/탄소 반죽(PbO₂/carbon paste)전극은 이산화납의 당 성분 및 유기물의 산화에 대한 촉매 작용을 이용해 효소를 사용하지 않고 당 성분을 측정할 수 있다.
Nafion 외부 막을 전극표면에 도입함으로써 과일에 존재하면서 당성분 측정에 간섭 현상을 일으키는 아스코르브산(ascorbic acid)의 영향을 효과적으로 감소시킬 수 있었다. 본 연구에 의해 최적화된 이산화납/탄소 반죽 전극은 개별 당에 대하여 사람이 느끼는 상대적인 당도(과당 > 자당 > 포도당)와 유사하게 각 당에 대하여 감응 신호를 나타내었다. 본 연구를 통해 개발한 이산화납/탄소 반죽 전극은 실제 사람이 느끼는 과일의 당도를 효과적으로 측정할 수 있는 센서로 응용이 가능함을 확인하였다.

대상 데이터

측정된 당도의 상용화된 제품과의 비교를 위해 A.Krüss Optronic GmbH사 (Hamburg, Germany)의 굴절당도계 manual handheld refractometer를 사용하였다.
전도성 탄소 반죽(conductive carbon paste)은 DuPont 사(Wilmington, DE, USA)의 제품(BQ922)을, 전도성 은 반죽(conductive silver paste)은 Asahi사(Tokyo, Japan)의 제품(LS-506J)을, 절연 반죽(insulation paste)은 서울화학 연구소(Seoul, Korea)의 제품(SCR-505G)을 사용하였다. 이산화납 분말(PbO₂ powder)은 Junsei사(Tokyo, Japan)의 제품을 사용하였으며, Nafion(20 wt% in mixture of lower aliphatic alcohols and water), D-(+)-glucose, D-(-)-fructose, sucrose, L-ascorbic acid는 Sigma사(St.
전도성 탄소 반죽(conductive carbon paste)은 DuPont 사(Wilmington, DE, USA)의 제품(BQ922)을, 전도성 은 반죽(conductive silver paste)은 Asahi사(Tokyo, Japan)의 제품(LS-506J)을, 절연 반죽(insulation paste)은 서울화학 연구소(Seoul, Korea)의 제품(SCR-505G)을 사용하였다. 이산화납 분말(PbO₂ powder)은 Junsei사(Tokyo, Japan)의 제품을 사용하였으며, Nafion(20 wt% in mixture of lower aliphatic alcohols and water), D-(+)-glucose, D-(-)-fructose, sucrose, L-ascorbic acid는 Sigma사(St. Louis, MO, USA)의 제품을 사용하였다. 이외에 실험에 사용된 시약은 특급 또는 분석등급에 준하는 것을 사용하였으며, 모든 용액의 제조에는 탈이온수(저항 18 MΩ·cm, Yamato Millipore WQ 500)를 사용하였다.
반죽 혼합에는 EXAKT사(Norderstedt, Germany)의 3-roll mill (EXAKT 50)과, EYELA사(Tokyo, Japan)의 교반장치(NZ-1000), THINKY사(Tokyo, Japan)의 혼합장치 (ARE-250)를 사용하였다. 탄소와 은 전극 제작을 위한 스크린 프린터(screen printer)는 Marubeni사(Tokyo, Japan)의 제품(LS-150)을 사용하였다.
반죽 혼합에는 EXAKT사(Norderstedt, Germany)의 3-roll mill (EXAKT 50)과, EYELA사(Tokyo, Japan)의 교반장치(NZ-1000), THINKY사(Tokyo, Japan)의 혼합장치 (ARE-250)를 사용하였다. 탄소와 은 전극 제작을 위한 스크린 프린터(screen printer)는 Marubeni사(Tokyo, Japan)의 제품(LS-150)을 사용하였다. 순환 전압전류법(cyclic voltammetry, CV), 전류법(amperometry)의 측정은 CH Instruments사(Austin, TX, USA)의 Electroche-mical Analyzer(Model 600B)를 사용하여 PC에 데이터를 저장하고 저장된 자료의 도식화 및 해석은 Wavem-atrix사(Lake Oswego, OR, USA)의 Igor 프로그램을 사용하여 처리하였다.
Krüss Optronic GmbH사 (Hamburg, Germany)의 굴절당도계 manual handheld refractometer를 사용하였다. 고성능 액체 크로마토그래피(high performance liquid chromatography, HPLC)는 Agilent Technology사(Santa Clara, CA, USA) 1200 Series를 사용하였다.

이론/모형

탄소와 은 전극 제작을 위한 스크린 프린터(screen printer)는 Marubeni사(Tokyo, Japan)의 제품(LS-150)을 사용하였다. 순환 전압전류법(cyclic voltammetry, CV), 전류법(amperometry)의 측정은 CH Instruments사(Austin, TX, USA)의 Electroche-mical Analyzer(Model 600B)를 사용하여 PC에 데이터를 저장하고 저장된 자료의 도식화 및 해석은 Wavem-atrix사(Lake Oswego, OR, USA)의 Igor 프로그램을 사용하여 처리하였다. 측정된 당도의 상용화된 제품과의 비교를 위해 A.
Correlation comparison study between (A) refractometer and (B) Nafion/PbO₂/carbon paste electrode. The corrected sweetness was determined by the standard HPLC method.

성능/효과

과당 측정 시 가장 심각한 간섭물질로 작용하는 아스코르브산(ascorbic acid, vitamin C)의 간섭 현상을 제거하기 위해 두 가지 방법을 비교 평가하였다. 즉, 이산화납/탄소 반죽 전극의 표면에 1) 불소기(F)를 도입하는 방법과 2) 선택적 투과막으로 Nafion을 도입하는 방법이 비교되었다. 불소기의 도입방법은 이산화납/탄소 반죽 전극을 0.
^26,27) 그림에서 볼 수 있는 바와 같이 탄소 반죽 전극과 이산화납/탄소 반죽 전극 모두 아스코르브산에 대해 큰 감응성을 보인다. 이러한 결과를 통해 아스코르브산이 포도당, 자당, 과당 등 천연당(natural sweetener)을 측정하는데 주요 방해물질(interference)로 작용할 것으로 판단하였다. 이에 본 연구에서는 이산화납/탄소 반죽 전극의 표면에 불소기 (F)를 전기도금하여 표면 특성을 개선하는 방법과 Nafion 막을 이산화납/탄소 반죽 전극 표면에 도입하는 방법을 통하여 아스코르브산의 방해작용을 줄이기 위한 연구를 수행하였다.
이에 본 연구에서는 이산화납/탄소 반죽 전극의 표면에 불소기 (F)를 전기도금하여 표면 특성을 개선하는 방법과 Nafion 막을 이산화납/탄소 반죽 전극 표면에 도입하는 방법을 통하여 아스코르브산의 방해작용을 줄이기 위한 연구를 수행하였다. 먼저 불소를 전기도금한 전극은 2.84 mM 아스코르브산이 이산화납/탄소 반죽 전극에 미치는 간섭 효과를 약 50% 정도 감소시켜 주는데 그쳐, 여전히 심각한 아스코르브산 방해작용이 나타남을 알 수 있었다(Fig. 6). 이때 F⁻는 활성화된 PbO₂ 표면의 수산화기와 치환되는 형태로 전극표면에 존재하는 것으로 설명되고 있다.
본 연구에 의해 개발된 이산화납/탄소 반죽을 이용한 전극의 각 당에 대한 감응성의 순서(과당 > 자당 > 포도당)가 사람이 각 당에 대해 느끼는 상대적인 당도와 유사한 것을 알 수 있다.
본 연구에 의해 개발된 이산화납/탄소 반죽을 이용한 전극의 각 당에 대한 감응성의 순서(과당 > 자당 > 포도당)가 사람이 각 당에 대해 느끼는 상대적인 당도와 유사한 것을 알 수 있다.²³⁾ 현재 일반적으로 과일의 당도 측정에 이용되고 있는 굴절당도계는 각 당에 대해 동일한 신호를 나타내므로 과일 별 당분의 조성에 따라 사람이 느끼는 단맛과 측정값 사이에 차이가 있을 수 있는 반면, 본 연구에 의해 개발된 당도 센서는 실제 느끼는 단 맛과 보다 잘 일치할 수 있음을 알 수 있다. 실재 몇몇 과일 즙액 시료를 채취해 HPLC를 이용해 각 당의 함량을 분석하고, 굴절당도계(refractometer)와 본 연구에 의해 개발된 이산화납/탄소 반죽 전극을 이용해 과일 즙액에 대한 당도를 측정하여 비교하였으며 사람이 느끼는 각 당의 상대적인 당도를 고려해 보정당도(식 4)을 이용하였다.
Table 2는 HPLC에 의해 측정된 7가지 과일에 함유된 포도당, 자당, 과당의 %함량과 식 4를 통해 얻어진 보정당도를 나타내고 있다. Fig. 9에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 연구에 의해 개발된 과당센서가 상용화된 굴절당도계 보다 보정당도 값에서 보다 큰 상관성을 나타냄을 확인할 수 있었다.
본 연구를 통해 제작한 이산화납/탄소 반죽(PbO₂/carbon paste)전극은 이산화납의 당 성분 및 유기물의 산화에 대한 촉매 작용을 이용해 효소를 사용하지 않고 당 성분을 측정할 수 있다. Nafion 외부 막을 전극표면에 도입함으로써 과일에 존재하면서 당성분 측정에 간섭 현상을 일으키는 아스코르브산(ascorbic acid)의 영향을 효과적으로 감소시킬 수 있었다. 본 연구에 의해 최적화된 이산화납/탄소 반죽 전극은 개별 당에 대하여 사람이 느끼는 상대적인 당도(과당 > 자당 > 포도당)와 유사하게 각 당에 대하여 감응 신호를 나타내었다.
본 연구에 의해 최적화된 이산화납/탄소 반죽 전극은 개별 당에 대하여 사람이 느끼는 상대적인 당도(과당 > 자당 > 포도당)와 유사하게 각 당에 대하여 감응 신호를 나타내었다. 본 연구를 통해 개발한 이산화납/탄소 반죽 전극은 실제 사람이 느끼는 과일의 당도를 효과적으로 측정할 수 있는 센서로 응용이 가능함을 확인하였다.
Table에서 볼 수 있는 바와 같이 다른 금속산화물을 이용한 전극에 비해 PbO2를 이용한 전극이 상대적으로 넓은 감응범위를 보임으로써 과일 내 천연당의 측정에보다 효과적일 수 있음을 알 수 있다.

후속연구

²⁸⁾ 반면에 이산화납/탄소 반죽 전극의 표면에 도입한 Nafion 막은 음전하를 나타내므로, 음의 전하를 띠는 간섭물질의 접근을 막고 분석하고자하는 중성의 당을 선택적으로 투과시켜 간섭물질의 영향을 최소화할 수 있다. Fig. 7에서 볼 수 있는 바와같이, 당이 Nafion 막을 통과해 전극에 도달해야 하므로 막이 없는 전극에 비해 감응시간이 다소 느려지지만, 아스코르브산의 간섭효과를 효과적으로 감소시키고 정확한 당 측정에 기여할 수 있을 것으로 판단되었다. 최적화된 Nafion 도입 이산화납/탄소 반죽 전극을 이용하여 다양한 천연당 (포도당, 자당, 과당)에 대한 감응성을 조사하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	과일은 일반적으로 어떤것들과 구성되어있는가?	과일은 일반적으로 85-90%의 수분과, 10-15%의 당분, 0.5-1.0%의 단백질, 소량의 지방과 비타민 C(ascorbic acid)로 구성되어 있으며, 포도당(glucose), 과당(fructose), 자당(sucrose)을 포함한 천연 당(natural sweetener)의 함량은 과일의 품질과 가격을 결정하는 중요한 요소이다. 당 성분을 측정하기 위한 방법으로는 크로마토그래피,1-3) 염료의 색 변화를 이용하여 정량하는 비색법,4-6)효소를 이용한 전기화학 바이오센서, 7-9) 효소 없이 탄소와 금속산화물 및 나노 입자를 도입한 전극 표면에서의 산화를 이용하는 방법10-12) 등 다양한 방법이 시도되고 있다.
	과일이 품질과 가격을 결정하는 요소는?	5-1.0%의 단백질, 소량의 지방과 비타민 C(ascorbic acid)로 구성되어 있으며, 포도당(glucose), 과당(fructose), 자당(sucrose)을 포함한 천연 당(natural sweetener)의 함량은 과일의 품질과 가격을 결정하는 중요한 요소이다. 당 성분을 측정하기 위한 방법으로는 크로마토그래피,1-3) 염료의 색 변화를 이용하여 정량하는 비색법,4-6)효소를 이용한 전기화학 바이오센서, 7-9) 효소 없이 탄소와 금속산화물 및 나노 입자를 도입한 전극 표면에서의 산화를 이용하는 방법10-12) 등 다양한 방법이 시도되고 있다.
	과일 당 성분을 측정하는 방법은?	0%의 단백질, 소량의 지방과 비타민 C(ascorbic acid)로 구성되어 있으며, 포도당(glucose), 과당(fructose), 자당(sucrose)을 포함한 천연 당(natural sweetener)의 함량은 과일의 품질과 가격을 결정하는 중요한 요소이다. 당 성분을 측정하기 위한 방법으로는 크로마토그래피,1-3) 염료의 색 변화를 이용하여 정량하는 비색법,4-6)효소를 이용한 전기화학 바이오센서, 7-9) 효소 없이 탄소와 금속산화물 및 나노 입자를 도입한 전극 표면에서의 산화를 이용하는 방법10-12) 등 다양한 방법이 시도되고 있다. 크로마토그래피를 이용한 탄수화물 분석 방법은 각각의 당 성분을 정확하게 분석할 수 있지만, 장비 자체의 부피가 크고, 가격 및 유지 운영비가 비싸 주로 연구소에서 이용되고 있다.

참고문헌 (31)

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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