3D 종이

Nov 23, 2023

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 13657(2022) 이 기사 인용

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우유 불순물은 개발도상국에서 흔히 발생하는 문제이며 인간에게 치명적인 질병을 일으킬 수 있습니다. 우유 샘플에서 다양한 불순물을 식별하기 위한 여러 연구에도 불구하고 여러 불순물의 영향은 아직 밝혀지지 않은 상태로 남아 있습니다. 이 연구에서는 우유에 포함된 여러 화학적 불순물을 동시에 검출할 수 있도록 3차원(3D) 종이 기반 미세유체 장치를 설계 및 제작했습니다. 이 장치는 상단 커버, 하단 커버, 운송 및 감지 영역으로 구성된 중간 레이어로 구성됩니다. 중간층 지지대를 절단함으로써 장치의 흐름 경로는 최적의 균일한 속도를 특징으로 합니다. 처음으로 특이성 평가와 상세한 색 간섭 분석을 통해 우유 샘플에서 7가지 불순물(요소, 세제, 비누, 전분, 과산화수소, 탄산수소나트륨, 소금)이 동시에 검출되었습니다. 한 번에 7개의 불순물을 검출하려면 1~2mL의 시료량이 필요합니다. 우리는 비색 반응에 시약 부피의 10\(\upmu\)L만 사용했으며 몇 초 내에 결과를 찾았습니다. 관찰 결과, 비색법을 사용하여 불순물의 검출 한계(LOD)가 \(0.05\%\)(vol./vol.)에서 \(0.2\%\)(vol./vol.) 사이의 범위에 있는 것으로 나타났습니다. 탐지 기술. 실험 결과로부터 얻은 검량선을 이용하여 첨가된 불순물의 미지량을 측정한다. 공정의 반복성 및 재현성, 감도, 교정 곡선 검출의 선형 범위 및 색상 강도 데이터의 통계적 연구가 여기에서 철저하게 분석됩니다. 리소스가 제한된 환경에서 이 간단하고 휴대 가능하며 사용자 친화적인 3D 미세 유체 장치는 소비 전 액체 식품을 테스트하는 데 사용될 것으로 예상됩니다.

식품 불순물은 전 세계적으로 심각한 문제이며, 사람들의 건강에 위험하기 때문에 식품 안전 당국으로부터 많은 관심을 받아 왔습니다. 우유는 인도, 파키스탄, 중국, 브라질을 포함한 전 세계 우유 생산량의 약 절반을 차지하는 개발도상국에서 가장 불량한 식품 중 하나입니다. 1인당 우유 가용성은 해마다 증가하지만 현재 성장률과 우유 생산량에 필요한 성장률 사이에는 상당한 차이가 있습니다. 우유는 단백질, 지방, 탄수화물, 비타민, 미네랄 등이 풍부한 저비용 영양 식품이기 때문에 소비량이 높습니다. 불순물을 첨가하면 수요 공급 격차를 해소하여 유제품 사업에 수익을 낼 수 있습니다. 오염은 더 많은 합성 우유를 생산함으로써 우유 소비자의 요구를 충족시킬 수 있는 접근 가능한 수단 중 하나로 보입니다1.

우유는 요소2,3,4, 멜라민5,6, 세제7, 붕산8, 포르말린9, 황산암모늄, 비누, 소금, 중화제10, 말토덱스트린11, 전분, 설탕12, 클렌부테롤13, 테트라사이클린14, 과산화수소15, 캐러멜, 물16,17 및 기타 많은 유해 물질18. 이러한 화학물질은 저렴하고 널리 이용 가능합니다. 엄격한 집행법이 부족하고 빠르고 쉬운 탐지 기술이 부족하여 이 문제를 통제하는 데 주요 병목 현상이 발생합니다. 우유 품질은 일반적으로 지방 비율, SNF(고체 무지방) 값, 단백질 함량 및 기타 요인에 의해 결정됩니다19. 이러한 매개변수를 개선하기 위해 일반적으로 우유에 불순물을 첨가합니다1. 양을 늘리기 위해 우유에 물을 첨가합니다. 대조적으로 요소와 멜라민은 우유의 비단백질 질소 함량을 증가시킵니다. 세제와 비누는 우유의 백색도를 높이고 첨가된 오일을 유화시킵니다. 과산화수소, 소금, 포르말린은 우유를 보존하는 데 사용됩니다. 설탕과 전분은 희석된 우유의 밀도를 높이는 데 사용되는 반면, 탄산수소나트륨과 탄산나트륨은 우유의 산도를 중화하는 데 사용됩니다. 세계보건기구(WHO) 및 기타 식품 안전 당국의 지침은 이러한 화학물질의 안전한 소비 한도를 명시합니다20. 우유 내 요소의 안전 한계는 70mg/100mL21입니다. 과산화수소와 전분의 최대잔류한도(MRL)는 각각 \(0.05\%\) v/v 및 \(0.15\%\) v/v입니다22. 세제와 비누의 경우 안전기준은 0.002 mg/kg 미만입니다23. 인도 식품안전표준청(FSSAI)에 따르면 우유에는 소금과 탄산염이 추가로 포함되어서는 안 됩니다24. 이러한 오염 물질을 안전 한도 이상으로 섭취하면 신부전, 영아 사망, 위장 합병증, 설사, 신부전, 심지어 인간에게 암과 같은 유해한 질병이 발생할 수 있습니다21.