Diseño y desarrollo de una lengua bioelectrónica potenciométrica modificada con nanomateriales para la industria láctea

Abstract

El concepto de lengua electrónica se ha desarrollado rápidamente durante los últimos años debido a su gran potencial para discriminar y analizar alimentos y bebidas como tecnologías de detección, que contribuyen en gran medida a la gestión de la calidad. Estos dispositivos se basan en redes de sensores con baja selectividad y alta selectividad cruzada, así como la capacidad de analizar estadísticamente las señales de múltiples sensores. El objetivo de este trabajo fue construir una lengua electrónica potenciométrica mediante una red de sensores trabajando en paralelo basados en membranas poliméricas cuyas mezclas se aplicaron sobre soportes conductores sólidos de plata-epoxi, para su aplicación en la industria láctea. Para obtener una matriz de sensores con selectividad cruzada, las membranas se modificaron con nanopartículas de oro. Además, enzimas como la galactosa oxidasa, ureasa y lactato deshidrogenasa se unieron covalentemente a la superficie del PVC para aumentar la selectividad del sensor. Los resultados obtenidos con la lengua bioelectrónica potenciométrica demostraron que el sistema desarrollado es capaz de detectar compuestos de interés encontrados en la leche (como ácido láctico, galactosa o urea), realizar la clasificación de leches con diferentes características nutricionales y, además, podría ser utilizado como sistema de predicción de los parámetros químicos de futuras muestras de leche.

The concept of electronic tongues has developed rapidly during recent years due to their large potential to discriminate and analyse foods and beverages as sensing technologies that greatly contribute to quality management. They are based on sensor arrays with low selectivity and high cross-selectivity and a capability of statistically analysing the outputs from multiple sensors. The aim of this work was to construct an all-solid-state potentiometric e-tongue with an array of sensors based on polymeric membranes each working in parallel, in which the polymeric mixtures were applied on solid conducting silver-epoxy supports, to be applied in the dairy industry. In order to obtain an array of sensors with cross-selectivity, the membranes were modified with gold nanoparticles. In addition, enzymes as galactose oxidase, urease and lactate dehydrogenase were covalent bonded to the PVC surface to increase the selectivity of the sensor. The results obtained with the potentiometric electronic tongue demonstrated that the system developed is able to detect components of interest found in milk (such as lactic acid, galactose or urea), performing the classification of milk with different nutritional characteristics and, in addition, it could be used as a prediction system for the chemical parameters of future milk samples.