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Dairy products are between one of the most consumed products across the world, however, their consumption is today nearly impossible for around 65% of the world's population, since they possess some kind of intolerance to lactose (one of the main sugars present in these products). As a solution, lactose-free products are often consumed, with the hydrolysis of lactose by lactase, inhibiting the effects attached to lactose consumption. Since these commodities must meet a limit of 0.1% (w/w) of lactose, it has become more important than ever to develop accurate measuring systems that can correctly determine lactose percentage in milk samples. Several methods are used to perform this kind of measurements, however they are in general very expensive and complex, so there is a space in this competitive industry to develop simple, low-cost, and sustainable measuring systems. The reaction between lactase and lactose results in the hydrolysis of lactose, but it also results in the production of glucose and galactose. Glucose, specifically, produces an electrochemical response when reacting with glucose oxidase, producing H2O2 in the process. This molecule, when interacting with a substance like Prussian blue (PB) also produces an electrochemical signal that can be measured by a potentiostat. With that in mind, a biosensor composed of two enzymes and PB was developed to measure lactose in milk. A pre-treated paper substrate, together with a laser induced graphene-based pattern was used, therefore meeting the sustainability goals of this work. The sensor, with 5 mM of glucose oxidase, 100 mM of lactase and 5 mM of PB was able to correctly measure current produced by the milk samples for different concentrations of lactose, presenting a significative difference in current density (442.36 μA/cm2) between semi-skimmed milk and lactose-free semi-skimmed milk. Os lacticínios são dos produtos mais consumidos em todo o mundo, contudo, o seu consumo é hoje quase impossível para cerca de 65% da população mundial, uma vez que estes possuem alguma forma de intolerância à lactose (um dos principais açúcares presentes nestes produtos). Como solução, os produtos sem lactose são frequentemente consumidos, com a hidrólise da lactose pela lactase, inibindo os efeitos ligados ao consumo de lactose. Uma vez que estes produtos têm de cumprir um limite de 0,1% (p/p) de lactose, tornou-se mais importante do que nunca desenvolver sistemas de medição precisos que possam determinar corretamente a percentagem de lactose nas amostras de leite. Vários métodos são utilizados para realizar este tipo de medições, no entanto estes são em geral muito caros e complexos, pelo que existe um espaço nesta competitiva indústria para desenvolver sistemas de medição simples, de baixo custo e sustentáveis. A reação entre lactase e lactose resulta na hidrólise da lactose, mas também resulta na produção de glucose e galactose. A glucose, especificamente, produz uma resposta eletroquímica quando reage com a glucose oxidase, produzindo H2O2 no processo. Esta molécula, ao interagir com uma substância como o azul da Prússia (PB), também produz um sinal eletroquímico que pode ser medido por um potencióstato. Tendo isto em conta, foi desenvolvido um biossensor composto por duas enzimas e PB para medir a lactose no leite. Foi utilizado um substrato de papel previamente tratado, juntamente com um padrão à base de grafeno induzido por laser, cumprindo assim os objetivos de sustentabilidade deste trabalho. O sensor, com 5 mM de glucose oxidase, 100 mM de lactase e 5 mM de PB foi capaz de medir corretamente a corrente produzida pelas amostras de leite para diferentes concentrações de lactose, apresentando uma diferença significativa na densidade de corrente entre o leite meio-gordo e o leite meio-gordo sem lactose (442,36 μA/cm2). |
