[더테크 이지영 기자]  국내 연구진이 식품 속 주요 식중독균 16종을 1시간 이내에 동시에 검출할 수 있는 현장형 전자동 진단 시스템을 개발했다. 복잡한 실험 과정 없이 버튼 한 번으로 모든 진단 절차가 자동 수행돼, 식품 안전관리의 신속성과 정확성을 획기적으로 높일 것으로 기대된다.

기존 식중독균 검사는 식품 시료를 배양해 균을 확인하는 방식이 표준으로 활용돼 왔다. 이 과정은 최소 2일에서 길게는 일주일 이상이 소요돼 신속한 대응에 한계가 있었다. 일부 분자진단 기술이 도입되긴 했지만, 고가의 전문 장비와 숙련된 분석 인력이 필요해 현장 활용성은 낮은 수준에 머물러 있었다.

이 같은 한계를 극복하기 위해 국가과학기술연구회 산하 한국기계연구원은 식품 탈리부터 핵산 전처리, 분자진단까지 전 과정을 하나의 장비에 통합한 ‘식중독 진단용 현장형 고속 전자동 통합 시스템’을 국내 최초로 개발했다. 기계연 대경권융합연구본부 진단센서연구실 박찬용 선임연구원, 이동규 책임연구원, 우창하 박사후연구원이 연구를 주도했다.

이번에 개발된 시스템은 식품 속 식중독균을 분리·정제·증폭·검출하는 전 과정을 완전 자동화한 것이 핵심이다. 고속 프로펠러 회전에 의해 발생하는 유체역학적 힘을 활용해 식품을 손상시키지 않으면서 식중독균만 선택적으로 분리하고, 다중 분리막 기반 진공 여과 기술로 불순물을 제거해 대용량 시료도 빠르게 처리한다.

정제된 핵산은 기계적 고속 제어 방식의 분자진단 기술을 통해 40사이클의 열주기 증폭을 수행하며, 이 과정은 15분 이내에 완료된다. 또한 하나의 웰에서 두 가지 이상의 형광 신호를 동시에 검출할 수 있는 전용 시약과 저가형 CMOS 기반 멀티 형광 센서를 적용해 식품의약안전처 고시 기준 16종의 주요 식중독균을 고감도로 동시에 진단할 수 있다.

모든 진단 과정은 버튼 한 번으로 실행되며, 결과 분석 소프트웨어를 통해 자동 판독된다. 전문 인력이 없어도 현장에서 즉시 활용할 수 있을 만큼 사용 편의성과 신뢰성을 확보한 것이 특징이다.

현재 해당 시스템은 두 곳의 실증 현장에서 네 종류 이상의 다양한 식품군을 대상으로 테스트가 진행 중이다. 모든 실증 과정에서 현장 적용 가능성과 분석 정확성이 확인됐으며, 기존 검사 방식 대비 시간 효율이 크게 개선돼 실용화 가능성이 높다는 평가를 받고 있다.

박찬용 선임연구원은 “현장에서 신속하고 정확하게 식중독균을 검출할 수 있고, 비전문가도 쉽게 사용할 수 있다는 점이 가장 큰 장점”이라며 “학교 및 산업체 급식시설, 식품 제조 현장, 지자체 식품검사소 등에 도입될 경우 식중독 사고 예방과 식품 안전성 강화에 크게 기여할 것”이라고 말했다.

이동규 책임연구원은 “식품 탈리부터 핵산 정제, 분자진단까지 모든 과정을 하나의 장비로 자동화한 기술은 국내 식품 안전관리 체계에 새로운 패러다임을 제시하는 성과”라고 강조했다.

이번 연구는 행정안전부가 주관한 2023년도 국민수요 맞춤형 생활안전 연구개발 2단계 사업의 일환으로 수행됐다.