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문제 정의
- 이전 연구를 통하여 암모니아 감지에 높은 감도와 안정성을 보인 염료가 BCG임을 확인하였다[18]. 따라서 본 연구에서도 BCG염료를 사용한 센서를 제작하였고, 감지에 영향을 주는 산성 및 보조 첨가물에 따른 감지 특성을 확인하여 첨가물의 종류와 양을 최적화 하였다. Fig.
- 본 연구에서는 연어 고기 시료를 이용하여 보관 시간 및 조건에 따른 색변환 센서의 감지 세기를 고찰하였다. 색변환 센서는 pH 지시약인 브로모크레졸그린(BCG) 염료를 이용하여 염기성 TVBN에 의해 노란색에서 청색으로 변하는 특성을 활용하였다[8-10].
제안 방법
- -40℃ 조건에서 2시간, 85℃ 조건에서 2시간 보관하는 것을 3회 반복하는 열 충격을 센서에 인가하였고, 센서 측정 조건은 상온, 상대습도 = 50%, 5 ppm 암모니아 15분 노출 조건을 사용하였다.
- BCG 염료를 사용한 색변환 센서를 제작하는 최적의 조건과 암모니아 감지 특성을 확인하였다. 염기성 TVBN 센서 제조하는 최적의 조건으로는 1) 3 mM BCG, 15 mM TA, 7.
- 보조 첨가제로는 친수성 특성을 가지는 PEG와 GO를 테스트 하였다. 감지 민감도를 이용하여 먼저 개별 첨가물의 최적의 양을 확인하였다. PEG는 7.
- 감지막은 원형의 8 mm PVDF시트 위에 25μL 혼합용액 를 드랍-캐스팅한 이후에 상온 및 60℃에서 각각 10분씩 2단계로 건조하여 제작하였다.
- 산성 첨가물을 넣어준 경우에 넣지않은 감지막과 비교하여 감지 감도가 증가하였고, 또한 OA 에 비하여 TA 의 감도 증대 효과가 컸다. 결과적으로 BCG 용액에 15 mM TA를 첨가해준 조건이 가장 감도가 우수하였고, 이를 최적화된 조건으로 사용하였다. 산성 첨가물에 의해서 감도가 증가하는 이유로는 산성 화합물이 첨가된 경우에 산성 BCG 와 염기성 암모니아 사이의 산-염기 반응을 방해하는 경쟁 물질로 작용하여 청색 변환을 지연하지만, 반면에 대기에 존재하는 다량의 양쪽성 물에 의해서 센서의 초기 색상이 변화는 것을 방지 할 수 있어서 색상 변화 세기와 안정적인 초기 색상 유지 측면에서 장점을 가진다.
- 결론적으로 PVDF 시트를 암모니아 감지용 센서 기판으로 사용하는 경우에 가장 민감한 색상 변화와 좋은 색상 가역성을 보여 주었다. 따라서, 이후 연구에서는 PVDF를 센서 기판으로 사용하여 색변환 센서를 제작하였다.
- 최적의 센서를 제조하기 위하여 BCG 염료 용액에 PEG, 산성 유기화합물(OA 또는 TA), 추가 첨가물(GO)의 조성을 다양하게 변화시키면서 색변환 성능을 평가 하였다. 또한 다양한 고분자 시트(PVDF, 나일론, PAN, PTFE, 실리카겔 종이, 셀룰로오스종이)를 센서 기판을 이용하여 성능 평가 실험을 수행하였다.
- 먼저 최적의 색변환 센서를 제작하기 위하여 염료용액에 다양한 첨가제를 추가하여 센서를 제조한 이후에 암모니아 감지 성능을 평가하였다. 또한 색변환 감지 세기와 미생물 총 개체수(total viable count, TVC)사이의 연관성을 확인하기 위하여, 연어에 존재하는 TVC 수치를 생균수 측정법으로 확인하였다[11].
- 습도에 대한 민감도를 확인하기 위해 상대 습도 50 및 100%에서 센서의 색상 변화를 관측하였다. 또한 염기성 분자에 대한 색변환 감지 및 회복 특성을 확인하기 위해서 RH = 50% 조건에서 10 ppm 암모니아에 5분 동안 노출한 상태와 연속해서 30분 동안 질소로 회복시킨 상태에서의 색상 변화를 관측하였다. 상대 습도가 증가하면 초기 노란색이 연노란색으로 변화하였고, 색변환 세기는 PVDF > silica gel paper, nylon> PAN nanofiber > 셀룰루스 종이 기판 순서였다.
- 색변환 센서는 pH 지시약인 브로모크레졸그린(BCG) 염료를 이용하여 염기성 TVBN에 의해 노란색에서 청색으로 변하는 특성을 활용하였다[8-10]. 먼저 최적의 색변환 센서를 제작하기 위하여 염료용액에 다양한 첨가제를 추가하여 센서를 제조한 이후에 암모니아 감지 성능을 평가하였다. 또한 색변환 감지 세기와 미생물 총 개체수(total viable count, TVC)사이의 연관성을 확인하기 위하여, 연어에 존재하는 TVC 수치를 생균수 측정법으로 확인하였다[11].
- 음식물 실험을 위하여 마트에서 연어 고기를 구입하여 균질기로 분쇄한 이후에 실험에 사용하였다. 미생물 배양은 standard plate count agar 배지(Oxoid CM463, Hampshire)를 사용하였고, 센서의 색상은 DSLR 카메라(Nikon D5100) 또는 스캐너(Scanjet G3110, HP)를 이용하여 관측하였다.
- 보조 첨가제로는 친수성 특성을 가지는 PEG와 GO를 테스트 하였다. 감지 민감도를 이용하여 먼저 개별 첨가물의 최적의 양을 확인하였다.
- 본 연구에서는 연어 고기 시료를 이용하여 보관 시간 및 조건에 따른 색변환 센서의 감지 세기를 고찰하였다. 색변환 센서는 pH 지시약인 브로모크레졸그린(BCG) 염료를 이용하여 염기성 TVBN에 의해 노란색에서 청색으로 변하는 특성을 활용하였다[8-10]. 먼저 최적의 색변환 센서를 제작하기 위하여 염료용액에 다양한 첨가제를 추가하여 센서를 제조한 이후에 암모니아 감지 성능을 평가하였다.
- 연어를 이용한 센서 실험은 28℃, RH = 100% 조건에서 수행하였고, 유사한 크기 갖는 3 g 연어 고기를 40 mL 유리 용기에 집어 넣은 이후에 뚜껑을 닫은 상태에서 실험을 수행하였다.색변환 센서는 용기 뚜껑에 장착하여 외부 대기와 차단된 상태에서 내부 기체 성분은 투과하여 색상 변환을 유도되도록 하였고, 색상은 외부에서 직접 관측이 가능하도록 하였다[14-16]. 색상 관측은 미생물의 개체수가 중가하는 초기 48시간의 보관 시간에서 얻어진 시료 사진을 이용하여 위와 동일한 방법을 사용하여 색상 변화 세기를 정량화 하였다.
- 색변환 센서는 용기 뚜껑에 장착하여 외부 대기와 차단된 상태에서 내부 기체 성분은 투과하여 색상 변환을 유도되도록 하였고, 색상은 외부에서 직접 관측이 가능하도록 하였다[14-16]. 색상 관측은 미생물의 개체수가 중가하는 초기 48시간의 보관 시간에서 얻어진 시료 사진을 이용하여 위와 동일한 방법을 사용하여 색상 변화 세기를 정량화 하였다.
- 또한 개별 농도에서 얻어진 센서 사진들도 보여주고 있다. 센서 측정 조건으로는 상온, 상대습도 = 50%, 감지 시간 = 15분을 이용하여 흐름 유량이 1,000 sccm인 조건에서 실험하였다. 얻어진 결과에 따르면 암모니아 0에서 5 ppm 구간에서 색변환 세기가 점진적으로 증가하는 경향을 보여주었다.
- 제작된 감지막 또는 센서의 TVBN감지 특성을 평가하기 위하여 암모니아 가스를 표준 시료로 이용하여 색변환 실험을 수행하였다. 센서를 밀폐형 용기 내부에 고정시킨 이후에 NH3 시료와 공기의 상대 유량을 제어하여 측정 농도를 조절 하였고,전체 유량은 1,000 sccm 조건에서 수행하였다. 스캐너 또는 카메라를 이용하여 컬러 사진을 획득하고, 얻어진 사진에서 RGB색상 좌표를 추출하여 가스 시료 노출 전의 색상 좌표를 원점으로 하여 색상 변화 세기를 RGB 좌표에서의 거리(RGB 거리)로 정량화 하였다[12,13].
- 센서를 이용하여 관측한 동일한 연어 시료를 이용하여 생균수 측정법을 이용하여 TVC를 확인하는 실험도 동시에 수행하였다. 이를 위하여 정해진 실험 조건에서 보관 시간을 다르게 하면서 동일한 양의 연어 고기를 채취하여 TVC 수치를 결정하였다.
- 센서의 색 좌표는 습도에 영향을 받기 때문에, 이로 인한 오차를 최소화하고자 일정한 상대습도 조건(RH = 0, 50 or 100%)에서 색상 변화를 상온에서 관측하였다.
- 센서를 밀폐형 용기 내부에 고정시킨 이후에 NH3 시료와 공기의 상대 유량을 제어하여 측정 농도를 조절 하였고,전체 유량은 1,000 sccm 조건에서 수행하였다. 스캐너 또는 카메라를 이용하여 컬러 사진을 획득하고, 얻어진 사진에서 RGB색상 좌표를 추출하여 가스 시료 노출 전의 색상 좌표를 원점으로 하여 색상 변화 세기를 RGB 좌표에서의 거리(RGB 거리)로 정량화 하였다[12,13].
- 40 mg BCG, 50 mg OA,75μL PEG를 20 mL 에탄올 용매에 녹인 25 µL 염료 용액을 이용하여 제작한 센서를 실험에 사용하였다. 습도에 대한 민감도를 확인하기 위해 상대 습도 50 및 100%에서 센서의 색상 변화를 관측하였다. 또한 염기성 분자에 대한 색변환 감지 및 회복 특성을 확인하기 위해서 RH = 50% 조건에서 10 ppm 암모니아에 5분 동안 노출한 상태와 연속해서 30분 동안 질소로 회복시킨 상태에서의 색상 변화를 관측하였다.
- 5는 암모니아수를 포함한 다양한 유기 용제에서 발생하는 휘발성 분자에 의해서 유도되는 색상 변화 세기를 보여주고 있다. 실험은 상온에서 피감지 용액 또는 용매를 플라스크에 일정량 넣은 이후에 용기의 빈 공간에 센서를 위치시킨 이후에 밀폐 조건에서 5분 경과한 이후에 색상 변화를 관측하였다. 테스트한 아세트산(2.
- 암모니아에 대한 센서의 감지 선택성을 확인하기 위하여 일반 휘발성 용매들에 대한 색상 변화 실험을 수행하였다. Fig.
- 채취된 고기 시료는 먼저 균질기를 이용하여 6,000 rpm에서 2분 동안 분쇄하고 이를 peptone 수용액으로 희석하여 용액 상태로 준비하였다. 연어 용액을 멸균 스프레더를 이용하여 standard plate count agar배지에 접종하고, 48시간동안 배양한 뒤에 colony forming unit(CFU)을 육안으로 계수하였다[17].
- 연어를 이용한 센서 실험은 28℃, RH = 100% 조건에서 수행하였고, 유사한 크기 갖는 3 g 연어 고기를 40 mL 유리 용기에 집어 넣은 이후에 뚜껑을 닫은 상태에서 실험을 수행하였다.색변환 센서는 용기 뚜껑에 장착하여 외부 대기와 차단된 상태에서 내부 기체 성분은 투과하여 색상 변환을 유도되도록 하였고, 색상은 외부에서 직접 관측이 가능하도록 하였다[14-16].
- 온도 변동에 의해서 센서의 감지 특성이 영향을 받을 수 있으므로, 이를 확인하기 위하여 열 충격 전후의 감지 특성을 비교하였다. -40℃ 조건에서 2시간, 85℃ 조건에서 2시간 보관하는 것을 3회 반복하는 열 충격을 센서에 인가하였고, 센서 측정 조건은 상온, 상대습도 = 50%, 5 ppm 암모니아 15분 노출 조건을 사용하였다.
- 연어 시료가 부패하면 TVC가 증가하고, 미생물에 의한 단백질 분해로 인하여 TVBN 배출 농도도 증대 된다. 이러한 가설에 기반하여 연어 보관 시간에 따른 색변환 센서의 감지 세기와 생균수 측정법을 이용한 TVC 수치를 동일한 시료에서 측정하는 실험을 수행하였다.
- 센서를 이용하여 관측한 동일한 연어 시료를 이용하여 생균수 측정법을 이용하여 TVC를 확인하는 실험도 동시에 수행하였다. 이를 위하여 정해진 실험 조건에서 보관 시간을 다르게 하면서 동일한 양의 연어 고기를 채취하여 TVC 수치를 결정하였다. 채취된 고기 시료는 먼저 균질기를 이용하여 6,000 rpm에서 2분 동안 분쇄하고 이를 peptone 수용액으로 희석하여 용액 상태로 준비하였다.
- 전형적으로 에탄올 0.5 mL에 4.2 mg BCG, 5.7 mg TA, 7.5 μL PEG를 녹인 용액 #1과 증류수 1.5 mL에 20 μg GO를 분산시켜 용액 #2를 제조하였다.
- 감지막은 원형의 8 mm PVDF시트 위에 25μL 혼합용액 를 드랍-캐스팅한 이후에 상온 및 60℃에서 각각 10분씩 2단계로 건조하여 제작하였다. 제작된 감지 시트를 Fig. 1a에 도식한 것처럼 PET 필름 (f = 22mm), 다공성 PTFE (f = 17mm) 및 도넛형 라미네이션 필름들을 정렬시킨 이후에 라미레이터 기기를 이용하여 센서를 제작하였다. Fig.
- 제작된 감지막 또는 센서의 TVBN감지 특성을 평가하기 위하여 암모니아 가스를 표준 시료로 이용하여 색변환 실험을 수행하였다. 센서를 밀폐형 용기 내부에 고정시킨 이후에 NH3 시료와 공기의 상대 유량을 제어하여 측정 농도를 조절 하였고,전체 유량은 1,000 sccm 조건에서 수행하였다.
- 5 µL PEG,20 μg GO로 구성된 염료 용액을 사용; 2) PVDF 시트 위에 드롭-캐스팅 방법으로 감지막을 제작; 3) 대기 수분의 영향을 최소화 하기 위하여 감지막을 PET 필름과 PTFE 시트로 보호된 밀봉 구조를 사용하는 것이었다. 최적의 BCG 센서는 암모니아 평가를 통하여 15분의 감지 시간, 0.25 ppm 이하의 검출 한계,비 염기성 분자에 대한 우수한 선택성, 열 충격(-40℃, 85℃)에 대한 내구성을 확인하였다. 최종적으로 실제 연어 고기를 이용하여 시료의 상온 보관 시간에 따른 색변화 세기와 미생물 TVC 측정을 통하여, 개발된 TVBN 색변환 센서가 실시간 음식물 품질 모니터링 센서로 응용 가능함을 보여주었다.
- 최적의 센서를 제조하기 위하여 BCG 염료 용액에 PEG, 산성 유기화합물(OA 또는 TA), 추가 첨가물(GO)의 조성을 다양하게 변화시키면서 색변환 성능을 평가 하였다. 또한 다양한 고분자 시트(PVDF, 나일론, PAN, PTFE, 실리카겔 종이, 셀룰로오스종이)를 센서 기판을 이용하여 성능 평가 실험을 수행하였다.
- 5및 5 ppm 조건에서 감지 시간에 따른 색변환 세기를 보여주는 곡선이다. 측정은 상온, 상대습도 50% 조건에서 수행하였다. 색변환 세기는 10분까지는 급격하게 증가하지만 그 이후에는 변화 폭이 작아지면서 안정화 됨을 보여준다.
- 실험은 상온에서 피감지 용액 또는 용매를 플라스크에 일정량 넣은 이후에 용기의 빈 공간에 센서를 위치시킨 이후에 밀폐 조건에서 5분 경과한 이후에 색상 변화를 관측하였다. 테스트한 아세트산(2.0%), 아세톤(23%), 벤젠(11%), DMF(0.46%), 에탄올(7.3%), 톨루엔(3.6%) 6종의 유기 용재에 대하여 8% 미만의 미미한 색상 변화를 확인하였다. 얻어진 사진에서도 암모니아수에서만 뚜렷한 청색 색변화가 관측되었고, 다른 유기 용제의 경우에는 초기 노란색이 잘 유지 되었다.
대상 데이터
- 40 mg BCG, 50 mg OA,75μL PEG를 20 mL 에탄올 용매에 녹인 25 µL 염료 용액을 이용하여 제작한 센서를 실험에 사용하였다.
- BCG 염료는 대정화금에서 구입하였고, 옥살산(OA), 폴리에틸렌 글라이콜(PEG), 그래핀 옥사이드(GO; Ludox), 파라톨루엔술포닉산(TA)는 시그마-알드리치 사에서 구입하였다. 센서 기판으로는 폴리플루오린화비닐리덴 시트(PVDF; PVDF2025A, Scilab)을 사용하였다.
- 센서 기판으로는 폴리플루오린화비닐리덴 시트(PVDF; PVDF2025A, Scilab)을 사용하였다.
- 센서 기판으로는 폴리플루오린화비닐리덴 시트(PVDF; PVDF2025A, Scilab)을 사용하였다. 센서 제작에는 다공성 polytetrafluoroethylene(PTFE; PM28Y, Porex), 투명 polyethylene terephthalate 필름(PET; SKC) 및 라미네이션 필름 소재와 레이저 조각기(VLS2.30,Universal) 및 사무용 라미레이터 기기를 사용하였다.
- 음식물 실험을 위하여 마트에서 연어 고기를 구입하여 균질기로 분쇄한 이후에 실험에 사용하였다. 미생물 배양은 standard plate count agar 배지(Oxoid CM463, Hampshire)를 사용하였고, 센서의 색상은 DSLR 카메라(Nikon D5100) 또는 스캐너(Scanjet G3110, HP)를 이용하여 관측하였다.
- 5 mL에 20 μg GO를 분산시켜 용액 #2를 제조하였다. 제조된 용액 #1과 용액 #2를 혼합한 이후에 볼텍스 믹서를 이용하여 균일하게 분산시켜 이를 감지막 제작용 혼합용액으로 사용하였다.
성능/효과
- PEG는 7.5 µL를 첨가한 경우에, GO는 20 μg를 추가한 경우에 가장 우수한 특성을 보여주었다.
- 6a는 상온에서 연어를 보관한 시간에 따른 미생물 TVC수치의 변화를 보여준다. TVC 수치는 실험 시작 후 24시간 동안 지수함수적으로 증가하였으며, 그 이후에는 증가 폭이 둔화되면서 안정화된 수치를 보여주었다. 실제 초기 미생물 TVC는3.
- 이 중에서 PVDF 시트를 센서 기판으로 사용한 경우에 가장 강한 청색으로의 색상 변화를 보여 주었고, 이러한 색상 변화는 회복 기간에 거의 초기 색상으로 회복되었다. 결론적으로 PVDF 시트를 암모니아 감지용 센서 기판으로 사용하는 경우에 가장 민감한 색상 변화와 좋은 색상 가역성을 보여 주었다. 따라서, 이후 연구에서는 PVDF를 센서 기판으로 사용하여 색변환 센서를 제작하였다.
- 현재의 실험으로는 명확하게 구분하지 못하였지만 2가지 요인이 동시에 작용한 것으로 사료된다. 결론적으로 예비적인 실험 결과지만 연어 보관 시간에 따른 미생물 TVC 및 색변환 세기 실험을 통하여, 음식물 품질 저하(부패)에 의한 미생물 증대 및 TVBN 농도 증가를 확인할수 있었다. 이러한 결과는 TVBN 색변환 센서를 이용하여 간단히 육안을 통하여 음식물의 품질을 평가하는 수단으로 사용 가능함을 보여준다.
- 열 충격 후의 색변환 세기를 열 충격 전과 비교하였을 때, 90% 이상의 감지 세기를 보여주었다. 또한 색상변화의 회복 가역성에도 크게 변화가 없음을 확인하였다. 이러한 결과는 극단적인 환경에 센서를 장시간 노출되더라도 색변화 세기 및 회복 특성이 잘 유지 됨을 보여준다.
- 2a는 산성 첨가물인 OA와 TA를 염료 용액에 15mM 첨가하여 제작한 센서에 대한 0 – 5 ppm 암모니아 농도 구간에서의 색변환 세기의 변화를 보여준다. 산성 첨가물을 넣어준 경우에 넣지않은 감지막과 비교하여 감지 감도가 증가하였고, 또한 OA 에 비하여 TA 의 감도 증대 효과가 컸다. 결과적으로 BCG 용액에 15 mM TA를 첨가해준 조건이 가장 감도가 우수하였고, 이를 최적화된 조건으로 사용하였다.
- 센서가 염기성 암모니아 가스에 노출되면 노란색이 청색으로 색상 변환을 일으켰고, 색변환 세기는 사용한 기판에 크게 의존함을 확인하였다. 이 중에서 PVDF 시트를 센서 기판으로 사용한 경우에 가장 강한 청색으로의 색상 변화를 보여 주었고, 이러한 색상 변화는 회복 기간에 거의 초기 색상으로 회복되었다.
- 낮은 농도에서 더 급격한 증가를 보이다가 높은 농도 영역에서는 점차적으로 증가 폭이 감소되었다. 센서의 색상은 초기 노란색에서 연노란색, 연두색으로 변화됨을 사진에서 확인할 수 있었다. 특히 가장 낮은 농도인 0.
- 25ppm 암모니아 노출 조건에서 RGB 거리가 20 이상으로 관측되었고, 사진에서도 약한 연두색을 육안으로 확인할 수 있었다. 얻어진 결과는 최적화된 센서의 최저 검출 한계(LOD)가 0.25 ppm이하임을 암시하고, 이러한 결과는 기존에 PAN 나노섬유 기판위에 BCG, OA, PEG로 구성된 염료 용액을 이용하여 제작한 센서에 비하여 우수한 감지 민감성을 보여준다[18].
- 얻어진 결과로부터 암모니아 감지 감도가 PEG/GO > PEG > GO 순으로 감소함을 확인하였다.
- 센서 측정 조건으로는 상온, 상대습도 = 50%, 감지 시간 = 15분을 이용하여 흐름 유량이 1,000 sccm인 조건에서 실험하였다. 얻어진 결과에 따르면 암모니아 0에서 5 ppm 구간에서 색변환 세기가 점진적으로 증가하는 경향을 보여주었다. 낮은 농도에서 더 급격한 증가를 보이다가 높은 농도 영역에서는 점차적으로 증가 폭이 감소되었다.
- 6%) 6종의 유기 용재에 대하여 8% 미만의 미미한 색상 변화를 확인하였다. 얻어진 사진에서도 암모니아수에서만 뚜렷한 청색 색변화가 관측되었고, 다른 유기 용제의 경우에는 초기 노란색이 잘 유지 되었다. 이러한 결과는 BCG 색변환 센서의 경우에 염기성을 가지지 않는 휘발성 분자들에 대해서는 색변환 감지 특성이 거의 없음을 잘 보여준다.
- -40℃ 조건에서 2시간, 85℃ 조건에서 2시간 보관하는 것을 3회 반복하는 열 충격을 센서에 인가하였고, 센서 측정 조건은 상온, 상대습도 = 50%, 5 ppm 암모니아 15분 노출 조건을 사용하였다. 열 충격 후의 색변환 세기를 열 충격 전과 비교하였을 때, 90% 이상의 감지 세기를 보여주었다. 또한 색상변화의 회복 가역성에도 크게 변화가 없음을 확인하였다.
- 위에서 언급한 최적화 연구를 통하여, 암모니아에 가장 큰 감지 민감도와 수분에 대한 영향이 최소화된 염료 용액은 1.5 mL물과 0.5 mL 에탄올로 구성된 혼합 용매에 4.2 mg BCG, 5.7 mg TA, 7.5 µL PEG, 20 μg GO용질을 추가한 경우임을 확인하였다.
- 센서가 염기성 암모니아 가스에 노출되면 노란색이 청색으로 색상 변환을 일으켰고, 색변환 세기는 사용한 기판에 크게 의존함을 확인하였다. 이 중에서 PVDF 시트를 센서 기판으로 사용한 경우에 가장 강한 청색으로의 색상 변화를 보여 주었고, 이러한 색상 변화는 회복 기간에 거의 초기 색상으로 회복되었다. 결론적으로 PVDF 시트를 암모니아 감지용 센서 기판으로 사용하는 경우에 가장 민감한 색상 변화와 좋은 색상 가역성을 보여 주었다.
- 결론적으로 예비적인 실험 결과지만 연어 보관 시간에 따른 미생물 TVC 및 색변환 세기 실험을 통하여, 음식물 품질 저하(부패)에 의한 미생물 증대 및 TVBN 농도 증가를 확인할수 있었다. 이러한 결과는 TVBN 색변환 센서를 이용하여 간단히 육안을 통하여 음식물의 품질을 평가하는 수단으로 사용 가능함을 보여준다.
- 25 ppm 이하의 검출 한계,비 염기성 분자에 대한 우수한 선택성, 열 충격(-40℃, 85℃)에 대한 내구성을 확인하였다. 최종적으로 실제 연어 고기를 이용하여 시료의 상온 보관 시간에 따른 색변화 세기와 미생물 TVC 측정을 통하여, 개발된 TVBN 색변환 센서가 실시간 음식물 품질 모니터링 센서로 응용 가능함을 보여주었다.
- 센서의 색상은 초기 노란색에서 연노란색, 연두색으로 변화됨을 사진에서 확인할 수 있었다. 특히 가장 낮은 농도인 0.25ppm 암모니아 노출 조건에서 RGB 거리가 20 이상으로 관측되었고, 사진에서도 약한 연두색을 육안으로 확인할 수 있었다. 얻어진 결과는 최적화된 센서의 최저 검출 한계(LOD)가 0.
후속연구
- 감지 민감도는 센서의 가장 중요한 사양 중에 하나이다. 음식물이 부패하기 시작하여 초기에 발생하는 TVBN 화합물의 농도가 1 ppm이하이므로 본 연구에서는 고감도 감지 민감도가 요구된다.
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