인체서 합성하지 못하는 필수 지방산 함유량 알 수 있어

오일 전처리, 병 개봉 등 필요하지 않아

   병을 열지 않고도 식용기름에 들어있는 오메가3 지방산의 양을 알 수 있는 방법이 나왔다.

연세의료원-생명공학연구원 메디컬융합연구소 오승재, 양난희, 맹인희 교수가 포항가속기연구소와 고등광기술연구원과 함께 테라헤르츠파로 식용기름이 포함하고 있는 오메가3 지방산 함량을 간편하게 측정할 수 있는 방법을 확인했다고 19일 밝혔다.

이번 연구 결과는 국제학술지 ‘npj 식품과학(npj science of food)’에 게재됐다.

오메가3 지방산은 중성지방 감소, 혈관 기능 개선, 알츠하이머병 예방, 암세포 억제 등 다양한 건강 효과를 지닌다. 식물성 오메가3 지방산인 알파리놀렌산은 인체에서 합성할 수 없는 필수 지방산으로 반드시 음식으로 섭취해야만 한다.

전체 지방산의 60% 정도가 알파리놀렌산으로 구성돼 있는 들기름은 건강식품으로 각광받고 있다. 시중에는 들기름 함량이 20% 이하인 ‘들향기름’ 제품이 존재해 오메가3 함량을 따져봐야 한다. 핵자기공명, 가스 크로마토그래피 등 기존 오메가3 함량 분석 방법은 높은 비용과 긴 분석 시간으로 사용하기 어렵다는 한계가 있었다.

이러한 한계를 극복할 수 있는 기술이 테라헤르츠 시간영역 분광기술(THz time domain spectroscopy, THz-TDS)이다. 테라헤르츠파(THz)는 0.03~3mm에 이르는 전자기파로, X-ray와 달리 인체에 무해하며 우수한 물질 투과성을 지닌 방사선이다. 시료를 손상시키지 않고 분석할 수 있는 비파괴 측정 기술일 뿐만 아니라 분자의 구조적 변화를 민감하게 감지할 수 있다는 장점이 있다. 이같은 특성 때문에 차세대 의료 진단 기술로 꼽힌다.

연구팀은 콩기름, 옥수수유, 들기름 등 다양한 식용오일을 기존 성분 분석 방법과 테라헤르츠 시간영역 분광기술을 차례대로 적용해 알파리놀렌산 함유량을 알아낼 수 있는 도구로서 테라헤르츠 시간영역 분광기술의 신뢰성과 실효성을 확인했다.

콩기름, 옥수수유, 들기름이 함유하고 있는 알파리놀렌산 함량을 알아보기 위해 전통적인 알파리놀렌산 정량분석 방법인 핵자기공명 분석을 실시했다. 콩기름, 옥수수유, 들기름의 함량은 각각 58.5%, 3.6%, 8.0%였다. 푸리에 변환 적외선 분광법으로도 식용오일의 분자 결합 구조를 파악해 알파리놀렌산 함량을 파악할 수 있었다.

연구팀은 같은 오일에 테라헤르츠 시간영역 분광기술을 적용해 기존 방법과 동일한 결과값을 확인했다. 테라헤르츠 시간영역 분광기술 분석에서는 알파리놀렌산 함량이 높은 오일일수록 굴절률과 흡수 계수가 비례해서 증가했다.

굴절률은 빛의 속도가 물질 안에서 얼마나 느려지는지와 흡수 계수는 빛이 물질을 통과할 때 얼마나 흡수돼 약해지는지를 보여주는 지표다. 테라헤르츠 시간영역 분광기술이 보여주는 굴절률과 흡수 계수 값을 보면 오일이 함유한 알파리놀렌산 함량을 정량적으로 알아볼 수 있다는 뜻이다.

▲ 콩기름‧옥수수유‧들향기름‧들기름의 사진(왼쪽)과 테라헤르츠파 반사율 영상(오른쪽), 노란색일수록 반사율 수치가 낮고 빨간색일수록 반사율 수치가 높다는 뜻이다.

또 연구팀은 오일이 담긴 병을 열지 않고도 알파리놀렌산 함량에 따른 테라헤르츠파의 반사율 차이를 구별하는데 성공했다. 테라헤르츠를 오일에 쏘고 오일에서 반사돼 돌아오는 신호인 반사율을 측정했다. 오일은 함량에 따라 다른 반사율을 보이기 때문에 기름을 꺼내지 않고도 알파리놀렌산의 농도를 구분할 수 있었다.

오승재 교수는 “이번 연구는 테라헤르츠 기술을 이용한 오메가3 함량을 분석한 사례”라며 “오메가3 함량 분석을 샘플 전처리 없이 간단하게 병에 담겨있는 채로 비접촉식, 비파괴적, 실시간 검증의 가능성을 제시해 테라헤르츠를 활용한 새로운 응용 분야를 제시한 연구”라고 말했다.

이 연구는 한국연구재단 STEAM 연구사업과 중견연구자 지원사업의 지원을 받았다.