On-chip detection and quantification of soap as an adulterant in milk employing electrical impedance spectroscopy

Abstract

Electrical Impedance Spectroscopy (EIS) technique is found to be an excellent candidate for bio-sensing and food quality monitoring applications due to its rapid, robust, cost-effective and point-of-care approach. The present research work investigates the implementation of EIS technique supported by several optical spectroscopic techniques such as Ultraviolet-Visible (UV-Vis) and Fourier Transform Mid Infrared (FT-MIR) to detect and quantify several toxic adulterants in foods and bio-consumables. A comprehensive understanding on the background theory related to the study has been developed to analyze the overall polarization of the system and the effect of frequency on complex permittivity of such system have been observed. In the current work, the technique is applied to adulterated saccharides, honey and turmeric samples through a prototype sensing device. All the corresponding measurements have been performed by dipping a custom-made parallel plate conductivity cell with unity cell constant inside the solution under test. EIS study exhibited a steady variation of electrical parameters such as Contents List of Figures (i-v) List of Tables (vi-vii) List of Symbols (viii-xii) List of Publications (xiii-xvi)

Escaneamento Por Bioimpedância Elétrica Em Leite: Explorando a Técnica

“…O leite pode ser comercializado na forma cru ou "in natura", ou após sofrer processo térmico de pasteurização ou UHT, segundo as normativas contidas nas portarias n° 146/1996 e n° 370/1997 do MAPA (BRASIL, 1996;BRASIL, 1997 Percebe-se a busca pela otimização das pesquisas com impedância em análise de leite, pelo fato de oito trabalhos estarem usando equipamentos comerciais (LIU et al, 2015;LI et al, 2016;BANCALARI et al, 2016;TRIPATHY et al, 2017;DAS et al, 2018;SCHUMACHER et al, 2019;NASCIMENTO et al, 2020;SOARES et al, 2020), enquanto que quatro apresentaram resultados de equipamentos de desenvolvimento próprio ou com adaptações. Na avaliação da qualidade do leite bovino cru, os teores de proteína e gordura são os responsáveis por aumentar o valor agregado (RENTERO, 2018).…”

Escaneamento Por Bioimpedância Elétrica Em Leite: Explorando a Técnica

“…Percebe-se a busca pela otimização das pesquisas com impedância em análise de leite, pelo fato de oito trabalhos estarem usando equipamentos comerciais (LIU et al, 2015;LI et al, 2016;BANCALARI et al, 2016;TRIPATHY et al, 2017;DAS et al, 2018;SCHUMACHER et al, 2019;NASCIMENTO et al, 2020;SOARES et al, 2020), enquanto que quatro apresentaram resultados de equipamentos de desenvolvimento próprio ou com adaptações.…”

“…Visando coibir fraudes e manter a qualidade do leite e seus derivados no Brasil, a instrução normativa n° 30/2018, do MAPA, oficializa o Manual de Métodos Oficiais para Análise de Alimentos de Origem Animal (BRASIL, 2018). Detectar as fraudes mais comuns, implica na utilização de técnicas sofisticadas como: espectroscopia, eletroforese em gel, espectroscopia de absorção e cromatografia líquida (ABRANTES et al, 2014;FAGNANI, 2016;DAS et al, 2018), e por isto, a comunidade científica busca novas alternativas, preferencialmente mais rápidas e baratas para tal finalidade, como a bioimpedância.…”

Recent trends in the electroanalytical detection of food fraud

“…Furthermore, EIS represented an interesting transduction technique for online applications, besides the possibility to be carried out at a single frequency, which make it easy-to-perform. 30,31 Das et al 32 focused on developing an on-chip impedimetric sensor for identification and quantification of soap as an adulterant in milk. The authors pointed out that the traditional techniques used to detect fraud in milk, such as Near-Infrared and FTIR spectroscopy, High Performance Liquid Chromatography and Liquid Chromatography, are very laborious, require long processing times and demand expensive equipment despite the accuracy of the results.…”