ミセル安定化された嗅覚受容体を用いた実発酵酒類中のバターフレーバーを検出するバイオ電子鼻の開発

Micelle-stabilized Olfactory Receptors for a Bioelectronic Nose Detecting Butter Flavors in Real Fermented Alcoholic Beverages.

• Narae Shin
• Seung Hwan Lee
• Viet Anh Pham Ba
• Tai Hyun Park
• Seunghun Hong

抄録

市販の発酵アルコール飲料中のバター風味物質を選択的に識別するために、ミセル安定化嗅覚受容体をベースとしたバイオ電子ノーズデバイスを開発した。本研究では、嗅覚受容体の一種であるODR-10をCaenorhabditis elegans由来の細菌発現系を用いて低コスト・高生産性で過剰発現させることに成功した。高純度化したODR-10をミセル構造で安定化し、カーボンナノチューブ電界効果トランジスタに固定化することで、ジアセチルとODR-10の特異的な相互作用を介してバターの風味物質であるジアセチルを検出するバイオエレクトロニクスノーズを構築しました。このバイオエレクトロニクスノーズデバイスは、10fMまでのジアセチルを高感度に検出し、他の物質と選択的に識別することができます。また、このセンサーは、ビール、ワイン、マッコリ（韓国の発酵酒）などの様々な実際の発酵アルコール飲料のジアセチルレベルを直接評価することができましたが、ソジュ（ジアセチルを含まない韓国の酒）には反応しませんでした。このように、本研究で開発したセンサーは、アルコール飲料や食品の品質管理など、食品産業の多様な用途に利用できる強力なツールになると考えられる。

A bioelectronic nose device based on micelle-stabilized olfactory receptors is developed for the selective discrimination of a butter flavor substance in commercial fermented alcoholic beverages. In this work, we have successfully overexpressed ODR-10, a type of olfactory receptor, from Caenorhabditis elegans using a bacterial expression system at a low cost and high productivity. The highly-purified ODR-10 was stabilized in micelle structures, and it was immobilized on a carbon nanotube field-effect transistor to build a bioelectronic nose for the detection of diacetyl, a butter flavor substance, via the specific interaction between diacetyl and ODR-10. The bioelectronic nose device can sensitively detect diacetyl down to 10 fM, and selectively discriminate it from other substances. In addition, this sensor could directly evaluate diacetyl levels in a variety of real fermented alcoholic beverages such as beer, wine, and makgeolli (fermented Korean wine), while the sensor did not respond to soju (Korean style liquor without diacetyl). In this respect, our sensor should be a powerful tool for versatile food industrial applications such as the quality control of alcoholic beverages and foods.