Dados do Trabalho

Título

TESTE RÁPIDO PARA DETERMINAÇÃO DE PROTEÍNA EM LEITE BOVINO CRU, ATRAVÉS DE ANÁLISE QUÍMICA ASSOCIADA A PROCESSAMENTO DIGITAL DE IMAGENS EM SMARTPHONE

Contribuição para a sociedade (opcional)

A proposta busca integrar a análise química, com a praticidade da tecnologia móvel por smartphone, oferecendo uma solução inovadora e acessível para conhecimento da qualidade do leite. Permite respostas rápidas de concentração de proteína em leite cru, com apenas um click em um smartphone. É um método portátil e de fácil utilização, podendo ser aplicável desde a captação do leite na fazenda até o beneficiamento final.

Introdução (obrigatório)

.O leite de vaca é uma importante fonte de proteína na alimentação humana. Monitorar o teor de proteína em fazendas ou laticínios exige a instalação e manutenção de laboratórios, aquisição de equipamentos, ou envio de amostras para locais distantes. Algumas tecnologias analíticas também podem não ser adequadas para ambientes rurais, devido à necessidade de condições mais controladas (KUNES, et al., 2021).
No contexto de um mercado consumidor com crescente demanda por leite de alta qualidade, é essencial dispor de métodos acessíveis e precisos para determinar a concentração de proteínas, garantindo respostas rápidas e eficientes. A adoção de tecnologias de medição, como análises químicas realizadas por smartphones, torna-se cada vez mais evidente devido à proximidade desses dispositivos móveis com o uso cotidiano das pessoas (RATENI, et al., 2017).
O método de biureto é utilizado para determinação de proteínas, com formação de complexo de cor azul-violeta, cuja intensidade está diretamente relacionada à concentração (GORNALL, et al., 1949). O cobre, em meio alcalino, reage com proteínas presentes no leite, formando um complexo quadrado planar com a ligação peptídica, com cromóforo visível em comprimento de onda de 540nm. Esse padrão de cor, quando convertido na escala RGB, permite a quantificação das proteínas por meio da colorimetria.

Material e métodos (obrigatório)

As amostras de leite cru foram coletadas em rebanhos bovinos no Rio Grande do Norte. No desenvolvimento do método de análise por smartphone, foi criado um software em Python® que consegue processar as imagens da reação de biureto no leite e produzir respostas de concentração de proteína total. Como equipamento de referência para calibração e validação, foi utilizado o espectrômetro de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), Dairy Spec FT, da marca Bentley Instruments. Também avaliou-se em estudo comparativo o analisador por ultrassom, Lactoscan SL Milk Analyzer, da marca Milkotronic. A captura das imagens no aparelho smartphone foi realizada em protótipo impresso em 3D, acoplado ao dispositivo, eliminando variações de luz externa. Para delinear o método, foram utilizadas concentrações padrões de proteína na faixa de 2,0% a 4,0%, determinadas por FTIR. Uma vez conhecidas as concentrações, essas amostras passaram pelo protocolo de reação de biureto, no qual foi adicionada solução reagente a uma alíquota de leite, resultando no desenvolvimento de cor violeta proporcional à concentração de proteína. Esses padrões serviram como parâmetros de construção e calibração do algoritmo de software, que, a partir da captura da imagem em RGB, forneceu respostas analíticas de teor de proteína. Para identificar as condições ideais, foi realizado estudo cinético para determinar o tempo ideal de reação, entre a adição do reagente de biureto ao leite cru e o tempo de leitura no smartphone. Para avaliar as variáveis independentes, como intensidade de luz, altura de medição da amostra e agitação prévia das amostras, e seus efeitos individuais e combinados, foram realizados planejamento fatorial 2³ com ponto central. Em etapa posterior para a validação, serão calculadas figuras de mérito como Linearidade, Exatidão, Limite de Detecção (LD), Limite de Quantificação (LQ), Reprodutibilidade, Desvio Padrão, Recuperação, Precisão e Repetibilidade segundo a DOQ-CGCRE-008 do INMETRO, que orienta critérios e procedimentos para validação de métodos utilizados em ensaios (INMETRO, 2007).

Resultados e discussão (obrigatório)

Após definir as condições ideais de reação pelo método de biureto e aperfeiçoar as condições de captura de imagens, foi possível produzir o software, calibrar e medir o teor de proteína diretamente no smartphone. O kit do teste rápido proposto inclui a solução reagente, um protótipo impresso em 3D para captura de imagens e o software de medição. As respostas iniciais obtidas em uma bateria de amostras (n=50) mostraram-se promissoras (Tabela 1). Tabela1. Resultados iniciais para testagem do método proposto. Método Desvio padrão médio Smartphone e FTIR ± 0,15% Smartphone e Ultrassom ± 0,24%   O aplicativo encontra-se em fase de testagem em escala real. Para validação analítica nas figuras de mérito, será realizada nova amostragem com número maior de pontos, para avaliação estatística mais rigorosa. O software permite novas funcionalidades, de acordo com a necessidade do usuário final. As atribuições atuais incluem, captura de imagens pela câmera do dispositivo ou seleção em galeria, recorte e seleção da área de interesse na imagem, calibração, armazenamento de resultados de análises e o processamento das imagens para determinar o teor de proteína presente no leite cru (Figura 1). Figura 1: Demonstração das funções do software Smart Protein. O método proposto é eficiente e rápido, não requer acesso à internet, permitindo seu uso em qualquer ambiente para obtenção de respostas em tempo real. Além disso, os requisitos de hardware são mínimos, tornando-o acessível para a maioria dos dispositivos móveis.

Conclusão (obrigatório)

Trata-se de um produto de inovação tecnológica promissor, com o propósito de melhorar o diagnóstico da proteína no controle de qualidade do leite. Por ser portátil e de fácil utilização, possui grande alcance de aplicabilidade em toda cadeia produtiva leiteira, desde a captação do leite até o beneficiamento.

Agradecimentos (opcional)

Laboratório de Qualidade do Leite da UFRN e Instituto Metrópole Digital da UFRN

Referências bibliográficas (opcional)

GORNALL, A.G.; BARDAWILL, C.J.; DAVID, M.M. (1949) Determination of Serum Proteins by Means of the Biuret Reaction. Journal of Biological Chemistry, 177, 751-766.

INMETRO, Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial;
Orientação sobre Validação de Métodos de Ensaios Químicos, DOQ-CGCRE-008, 2007.

KUNES, R.; et al. In-Line Technologies for the Analysis of Important Milk Parameters during the Milking Process: A Review. Agriculture 2021, 11, 239.

RATENI, G.; DARIO, P.; CAVALLO, F. Smartphone-Based Food Diagnostic Technologies: A Review. Sensors 2017, 17, 1453.