3D бумага

Oct 18, 2023

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 13657 (2022) Цитировать эту статью

5241 Доступов

4 цитаты

118 Альтметрика

Подробности о метриках

Фальсификация молока является распространенной проблемой в развивающихся странах и может привести к смертельным заболеваниям у людей. Несмотря на несколько исследований по выявлению различных примесей в образцах молока, влияние множественных примесей остается неизученным. В этой работе спроектировано и изготовлено трехмерное (3D) микрофлюидное устройство на основе бумаги для одновременного обнаружения нескольких химических примесей в молоке. Это устройство содержит верхнюю крышку, нижнюю крышку и средний слой, состоящий из зоны транспортировки и обнаружения. Благодаря вырезам на опоре среднего слоя путь потока устройства характеризуется оптимальной и равномерной скоростью. Впервые в образце молока одновременно с оценкой специфичности и детальным анализом цветовой интерференции обнаруживаются семь примесей (мочевина, моющие средства, мыло, крахмал, перекись водорода, гидрокарбонат натрия и соль). Для одновременного обнаружения 7 примесей требуется всего 1–2 мл пробы. Мы использовали всего 10 \(\upmu\)л объема реагента для колориметрической реакции и получили результаты в течение нескольких секунд. Наблюдения показывают, что предел обнаружения (LOD) примесей лежит в диапазоне от \(0,05\%\) (об./об.) до \(0,2\%\) (об./об.) при использовании колориметрического метода. техника обнаружения. Неизвестное количество добавленных примесей измеряют с использованием калибровочных кривых, полученных по результатам экспериментов. Подробно анализируются повторяемость и воспроизводимость процесса, чувствительность и линейный диапазон обнаружения калибровочных кривых, а также статистическое исследование данных интенсивности цвета. Ожидается, что в любой ситуации с ограниченными ресурсами это простое, портативное и удобное в использовании 3D-микрофлюидное устройство будет использоваться для тестирования жидких пищевых продуктов перед употреблением.

Фальсификация пищевых продуктов является серьезной проблемой во всем мире, и ей уделяется большое внимание со стороны органов по безопасности пищевых продуктов, поскольку она опасна для здоровья людей. Молоко является одним из наиболее фальсифицированных продуктов питания в развивающихся странах, на долю которых приходится примерно половина общего производства молока во всем мире, включая Индию, Пакистан, Китай и Бразилию. Обеспеченность молоком на душу населения увеличивается из года в год, но существует значительный разрыв между нынешними темпами роста и требуемыми темпами роста производства молока. Потребление молока велико, потому что это недорогая питательная пища, обогащенная белком, жиром, углеводами, витаминами, минералами и т. д. Добавление примесей делает молочный бизнес прибыльным, сокращая разрыв между спросом и предложением. Загрязнение, по-видимому, является одним из доступных способов удовлетворения потребностей потребителей молока за счет производства большего количества синтетического молока1.

Молоко загрязнено мочевиной2,3,4, меламином5,6, моющими средствами7, борной кислотой8, формалином9, сульфатом аммония, мылом, солью, нейтрализаторами10, мальтодекстрином11, крахмалом, сахарами12, кленбутеролом13, тетрациклином14, перекисью водорода15, карамелью, водой16,17 и многие другие вредные вещества18. Эти химикаты недороги и широко доступны. Отсутствие строгих правоприменительных законов и отсутствие быстрых и простых методов обнаружения являются основными препятствиями на пути контроля над этой проблемой. Качество молока, как правило, определяется процентным содержанием жира, значением SNF (твердые нежирные вещества), содержанием белка и другими факторами19. Для улучшения этих показателей в молоко обычно добавляют примеси1. В молоко добавляют воду для увеличения объема. Напротив, мочевина и меламин увеличивают содержание небелкового азота в молоке. Моющие средства и мыло повышают белизну молока и эмульгируют добавленное масло. Для консервирования молока используют перекись водорода, соль и формалин. Сахар и крахмал используются для увеличения густоты разбавленного молока, тогда как гидрокарбонат натрия и карбонат натрия используются для нейтрализации кислотности молока. Руководства Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) и других органов по безопасности пищевых продуктов определяют безопасный предел потребления этих химических веществ20. Предел безопасности мочевины в молоке составляет 70 мг/100 мл21. Для перекиси водорода и крахмала максимальный предел остатков (MRL) составляет \(0,05\%\) об./об. и \(0,15\%\) об./об. соответственно22. Для моющих средств и мыла предел безопасности составляет менее 0,002 мг/кг23. По данным Управления по безопасности пищевых продуктов и стандартизации Индии (FSSAI), молоко не должно содержать добавленного количества соли и карбонатов24. Потребление этих загрязняющих веществ выше безопасного предела может привести к таким опасным заболеваниям, как почечная недостаточность, детская смертность, желудочно-кишечные осложнения, диарея, почечная недостаточность и даже рак у людей21.