금회는 한국분자세포생물학회 뉴스지에 게재된 서울대학교 생명과학부 최명환 교수님의 “맛의 정량화 기술”을 전송드립니다.

맛은 단맛, 짠맛, 쓴맛, 신맛, 감칠맛의 다섯 가지 기본 맛이 널리 받아들여지고 있지만 이외 제 6의 맛도 연구되고 있습니다. 지방산(Fatty acid)에 의해 유발되는 지방맛이나, glutathione 등에 의해 유발되며 음식의 풍미를 높이는 코쿠미(Kokumi) 맛,

동전 등의 금속이 혀에 노출되었을 때 느껴지는 금속(Metallic) 맛 등입니다. 혀에 노출되는 음식에 의해 일어나는 신경신호는 맛의 종류 외에도 다양한 요소들(시간, 몸의 상태 등)에 의해 영향을 받기도 합니다.

시간적으로 변화하는 각 맛 정보의 정량적 측정은 맛 정보가 처리되어 가는 단계에 따라

-맛을 감지하는 첫 단계인 미각수용체 혹은 미각세포의 활성을 측정하는 방법

-미뢰*로부터 미각 정보를 받아 뇌로 전달하는 미각신경의 활성을 측정하는 방법(*미뢰는 혀와 구강에서 단맛, 쓴맛, 짠맛, 신맛, 감칠맛 등을 감지하는 미각 세포의 집합체로 사람이 선천적으로 가지고 태어나는 미뢰는 약 1만여 개 정도임)

-맛 정보가 뇌로 전달되어 인지되는 맛을 언어나 행동으로 표현하는 방법 

등으로 현재 널리 사용되고 있거나 연구개발 중에 있는 정량적 방법을 요약하면 다음과 같습니다.

① 관능평가(Psychophysics study)

 ▶식품분야에서 가장 널리 활용되는 관능평가는 주로 훈련된 패널이나 일반 소비자를 대상으로 하여 이루어지며 훈련된 패널은 특정 맛을 인지하고 분류하는 능력을 갖춘 전문가들로, 제품의 세부적인 맛 프로파일을 정확하게 분석할 수 있음

 ▶대표적인 평가방법으로는 맛의 강도를 숫자로 평가하는 강도평가법(Intensity scale test), 두 음식 간의 미세한 차이를 감지하기 위한 삼각테스트(Triangle test), 소비자의 선호도를 파악하기 위한 선호도평가(Preference test) 등이 있음

 ▶관능평가는 인간의 주관적인 경험에 의해 이루어지기에 평가결과가 평가자에 따라 달라질 수 있다는 한계가 있음

 ▶또한 맛에 대한 인지는 포만감, 감정 등의 내적상태에 따라 민감하게 영향을 받을 수 있어 평가결과의 일관성을 유지하기가 어려울 수 있음

② 세포 기반 기술

 ▶맛 수용체 및 하부 신호전달물질 관련 재조합 유전자를 세포에 도입하여 발현하도록 한 센서세포를 제작하여 센서로 활용함.

 ▶이 세포에 특정 화합물 혹은 음식의 성분이 노출되면, 맛 수용체가 이를 감지하고 세포 내에서 일련의 신호전달경로가 활성화될 때 수반되는 세포 내 칼슘 농도 변화, cAMP 수준의 변화 등을 정량적으로 측정함

 ▶인간의 주관적인 미각평가에 의존하지 않고도 맛의 강도를 객관적으로 평가할 수 있으며, 인공적으로 만들어진 세포시스템을 사용하기 때문에 반복성 있고 표준화된 실험을 수행할 수 있음

 ▶대표적 기업인 Senomyx는 새로운 맛 물질과 향미 증진제 개발을 목표로 1998년 인간의 미각 수용체를 활용한 세포기반의 스크리닝 기술을 통해 단맛 증진제(Sweetmyx), 감칠맛 증진제(Savorymyx), 쓴맛 억제제(Bittermyx) 등의 다양한 맛을 

    강화하거나 억제할 수 있는 물질을 개발함

③ 전기화학적 센서 기반 기술

 ▶전기화학적 센서를 기반으로 인간의 미각을 모방하여 맛을 감지하고 분석하는 인공혀(Artificial tongue) 혹은 전자혀(Electronic tongue) 기술로, 주로 특정 맛 성분에 민감하게 반응하는 센서를 활용하여 센서가 특정 맛 물질에 결합할 때 발생하는 

    화학적 신호를 전기신호로 변화하는 형태가 일반적임

 ▶다양한 맛을 병렬적으로 센싱하거나, 기본맛 이외의 떫은맛(Astringency) 등에 대한 전자혀가 보고된 바 있음

 ▶미각 수용체 활성화 이후의 맛 정보처리 과정을 인공신경망을 도입하여 복잡한 맛 인지과정을 모사하는 연구도 제시된 바 있음 

④동물모델 기반 정량화

 ▶음식은 일반적으로 다양한 맛의 조합으로 이루어 지고 있어, 맛 정보의 변화를 보다 정확하게 측정하기 위해서는 미뢰 내 미세환경을 고려하는 것이 필요함.  현재는 실험적으로만 활용되고 있으나 생체모델을 미각정보의 정량화에 활용하고자 

    하는 노력이 진행되고 있음
 ▶미각분야에서 실험적으로 미각정보의 변화를 측정하는 전통적인 전기생리학적 방법이 있으나 스크리닝에 활용하기에는 여러 어려움이 있음
 ▶최근 생체 이미징을 기반으로 미뢰에서 나타나는 세포 및 분자수준의 활성을 측정하는 기술로, 미각세포 또는 신경에 칼슘 혹은 신경전달물질에 대한 형광프로브(Fluorescent probe)를 도입하고, 생체 이미징이 가능한 

   다광자 현미경(Multiphoton microscopy) 혹은 공초점 현미경(Confocal microscopy) 등의 생체영상기술을 적용하여 측정하는 기술임

 ▶이러한 생체 이미징 기반 기술들은 미뢰 내 미세환경이 생리학적으로 유지한 상태에서 관측이 이루어지기 때문에 세포모델에서는 불가능한 고농도 혹은 장시간의 맛 물질 노출 실험이 가능하며 세포 간 신호전달을 통한 맛 정보의 변조과정이 

    반영된 결과를 측정할 수 있음

필자는 다양한 기술들이 제시되고 있으나 아직 음식의 맛 정보를 정량적으로 표현하기에는 넘어야 할 산이 많지만 향후 기초과학적 연구와 이해, AI를 활용한 미뢰 내 대규모의 데이터처리, 미각을 넘어 후각, 촉각 등 정보의 종합적 융합에 의해 

음식의 풍미(flavor)를 정량화할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

매우 흥미롭습니다.

첨부 파일1 :  맛의 정량화 기술

업무에 도움이 되시기 바랍니다.