Carta 3D

Nov 19, 2023

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 13657 (2022) Citare questo articolo

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L’adulterazione del latte è un problema comune nei paesi in via di sviluppo e può portare a malattie mortali negli esseri umani. Nonostante numerosi studi volti a identificare diversi adulteranti nei campioni di latte, gli effetti di più adulteranti rimangono inesplorati. In questo lavoro, un dispositivo microfluidico tridimensionale (3D) basato su carta è stato progettato e fabbricato per rilevare simultaneamente più adulteranti chimici nel latte. Questo dispositivo comprende una copertura superiore, una copertura inferiore e uno strato intermedio composto da una zona di trasporto e di rilevamento. Effettuando dei tagli sul supporto dello strato intermedio, il percorso del flusso del dispositivo è caratterizzato da una velocità ottimale ed uniforme. Per la prima volta, sette adulteranti (urea, detergenti, sapone, amido, perossido di idrogeno, idrogenocarbonato di sodio e sale) vengono rilevati contemporaneamente nel campione di latte con valutazione della specificità e analisi dettagliata dell'interferenza del colore. Sono necessari solo 1–2 ml di volume di campione per rilevare 7 adulteranti alla volta. Abbiamo utilizzato solo 10 \(\upmu\)L del volume del reagente per la reazione colorimetrica e abbiamo trovato i risultati in pochi secondi. L'osservazione rivela che il limite di rilevamento (LOD) degli adulteranti è compreso tra \(0,05\%\) (vol./vol.) e \(0,2\%\) (vol./vol.) utilizzando il metodo colorimetrico tecnica di rilevamento. La quantità sconosciuta degli adulteranti aggiunti viene misurata utilizzando le curve di calibrazione ottenute dai risultati degli esperimenti. La ripetibilità e la riproducibilità del processo, la sensibilità e l'intervallo lineare di rilevamento delle curve di calibrazione e lo studio statistico dei dati sull'intensità del colore vengono qui analizzati approfonditamente. In qualsiasi contesto con risorse limitate, questo dispositivo microfluidico 3D semplice, portatile e facile da usare dovrebbe essere utilizzato per testare gli alimenti liquidi prima del consumo.

L'adulterazione alimentare è un problema serio in tutto il mondo e ha ricevuto molta attenzione da parte delle autorità preposte alla sicurezza alimentare perché pericolosa per la salute delle persone. Il latte è uno degli alimenti più adulterati nei paesi in via di sviluppo, che rappresentano circa la metà della produzione totale di latte in tutto il mondo, tra cui India, Pakistan, Cina e Brasile. La disponibilità di latte pro capite aumenta anno dopo anno, ma esiste un divario significativo tra il tasso di crescita attuale e il tasso di crescita richiesto per la produzione di latte. Il consumo di latte è elevato perché è un alimento nutriente a basso costo arricchito con proteine, grassi, carboidrati, vitamine, minerali, ecc. L’aggiunta di adulteranti rende redditizio il settore lattiero-caseario colmando il divario tra domanda e offerta. La contaminazione sembra essere uno dei mezzi accessibili per soddisfare le esigenze dei consumatori di latte producendo più latte sintetico1.

Il latte è contaminato da urea2,3,4, melamina5,6, detergenti7, acido borico8, formalina9, solfato di ammonio, saponi, sale, neutralizzanti10, maltodestrina11, amido, zuccheri12, clenbuterolo13, tetraciclina14, perossido di idrogeno15, caramello, acqua16,17 e molte altre sostanze nocive18. Questi prodotti chimici sono poco costosi e ampiamente disponibili. La mancanza di leggi rigorose sull’applicazione e la mancanza di tecniche di rilevamento rapide e semplici rappresentano i principali colli di bottiglia nel tenere sotto controllo questo problema. La qualità del latte, in genere, è determinata dalla percentuale di grasso, dal valore SNF (Solid Not Fat), dal contenuto proteico e da altri fattori19. Per migliorare questi parametri, solitamente, al latte vengono aggiunti adulteranti1. L'acqua viene aggiunta al latte per aumentare il volume. Al contrario, l’urea e la melamina aumentano il contenuto di azoto non proteico nel latte. Detergenti e saponi aumentano il candore del latte ed emulsionano l'olio aggiunto. Per la conservazione del latte vengono utilizzati acqua ossigenata, sale e formalina. Lo zucchero e l'amido vengono utilizzati per aumentare la densità del latte diluito, mentre il carbonato acido di sodio e il carbonato di sodio vengono utilizzati per neutralizzare l'acidità del latte. L'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) e le linee guida di altre autorità per la sicurezza alimentare specificano il limite di consumo sicuro per queste sostanze chimiche20. Il limite di sicurezza dell'urea nel latte è 70 mg/100 ml21. Per il perossido di idrogeno e l'amido, il limite massimo di residui (MRL) è rispettivamente \(0,05\%\) v/v e \(0,15\%\) v/v22. Per detersivo e sapone, il limite di sicurezza è inferiore a 0,002 mg/kg23. Secondo la Food Safety and Standard Authority of India (FSSAI), il latte non deve contenere alcuna quantità aggiunta di sale e carbonati24. Il consumo di questi contaminanti al di sopra del limite di sicurezza può provocare malattie dannose come insufficienza renale, morte infantile, complicazioni gastrointestinali, diarrea, insufficienza renale e persino cancro negli esseri umani21.