MAJOR GOAT MILK PROTEIN: SEPARATION AND CHARACTERIZATION BY “LAB-ON-A-CHIP” MICROFLUIDIC ELECTROPHORES

This work presents the electrophoretic profile of goat and cow milk samples and their mixtures using microfluidic and conventional electrophoresis. The microfluidic method allowed the separation of the major caseins from milk, excepting the goat κ-casein.  Besides, the major whey proteins were separated with perfect distinction of A and B β-lactoglobulin variants. Comparing to SDS-PAGE, a variation in the molecular weight was observed in all milk proteins. However, A and B β-lactoglobulin variants could not be isolated using SDS-PAGE. Although urea-PAGE did not show high resolution among whey proteins, γ-, κ-, β-, and α-caseins were clearly identified. This method also showed a lower limit detection of cow milk in mixture samples than the "lab-on-a-chip" electrophoresis. In both methods, the highest linearity obtained from plotting total percentage against cow milk concentration was observed by using cow αs1-casein (R2 = 0.986 and R² = 0.973). This result indicates that microfluidic electrophoresis is an effective tool to detect the presence of some proteins in goat and cow milk, and in mixtures. Microfluidic chip technology might will complement the current methods for analyzing milk proteins, highlighting its speed amount of reagents and whey protein separation, which showed a better result than urea or SDS-PAG

Estudo comparativo entre as técnicas de eletroforese em gel de poliacrilamida ureia-page e lab-on-a-chip para a detecção de fraude do leite de cabra pela adição de leite bovino

Milk is a food of great relevance in human nutrition. In addition, among the different food industries in Brazil, the dairy industry is one of the economically expressive. Cow's milk was be substituted for goat‟s milk in any situation. The goat‟s milk presents better digestibility and low allergenic potential. However, it is common adulteration of goat milk with cow‟s milk. Some factors like low income of goat milk and the lower price of cow‟s milk contribute for this kind of fraud. The present study aimed to evaluate polyacrylamide gel electrophoresis techniques in presence of urea (UREA-PAGE) and microfluidic lab–on–a–chip, in order to characterize the protein profile of milk in the different species goat and cow. In addition, establish faster and efficient techniques for fraud detection in goat‟s milk. The fraud detection in goat‟s milk by the addition of cow milk was analyzed using the electrophoretic profiles of the proteins by the polyacrylamide gel electrophoresis methods UREA–PAGE and microfluidic lab-on-a-chip electrophoresis. Both studded methods showed the αs1 – casein bovine as a marked for this fraud detection. The UREA–PAGE techniques detected the bovine‟s milk αs1- casein from 2% of cow milk added to caprine milk. However lab-on–a-chip technique detected bovine‟s milk αs1- casein from 20% of addition. The microfluidic electrophoresis in microchip allowed the separation of the milk‟s proteins from the both species tracing their respective electrophoretic profiles with fast results availability; this method has great relevance in milk‟s fraud investigations in routine labs. The use of lab-on-a-chip has resulted in the rapid procedures as the run time is about four hours. Due to the need for automated, fast and efficient techniques to attend the dairy industry and the regulatory agencies request, it‟s necessary the development of the lab-on-a–chip technique in order to improve their performance and applicability.O leite é um alimento de grande relevância na alimentação humana. Não obstante, dos diferentes setores da indústria alimentícia, o setor de laticínios destaca-se por estar entre os mais expressivos economicamente no Brasil. O leite de vaca, o mais consumido, pode ser substituído pelo leite de cabra principalmente porque este apresenta maior digestibilidade e baixo potencial alergênico. No entanto, uma prática fraudulenta consiste na adulteração do leite caprino com leite bovino. Dentre alguns fatores que contribuem para tal, estão o menor rendimento na produção de leite de cabra, em conjunto com o preço mais baixo do leite de vaca. O presente estudo objetivou avaliar as técnicas de eletroforese em gel de poliacrilamida na presença de ureia (UREIA-PAGE) e eletroforese microfluídica lab-on-a-chip, a fim de caracterizar o perfil proteico do leite de cabra e vaca e estabelecer técnicas rápidas e eficientes para detecção de fraude no leite de cabra. A detecção da fraude no leite de cabra por adição do leite de vaca foi testada pelo perfil eletroforético das proteínas usando os dois métodos citados acima. Os dois métodos avaliados mostraram que a fração αS1 - caseína bovina pode ser utilizada como um marcador para detecção desta fraude. Com a técnica de UREIA-PAGE foi possível detectar a presença da αS1-caseína do leite bovino a partir de 2% de leite bovino adicionado ao leite caprino. Entretanto com a técnica lab-on-a-chip só foi possível detectar a partir de 20% de adição. Pelo método de eletroforese microfluídica foi possível visualizar o perfil proteico do leite das diferentes espécies (bovino e caprino) traçando seus respectivos perfis eletroforético, com disponibilização rápida dos resultados. O que permite uma investigação de fraude de leite para laboratórios de rotina por meio de um método rápido, já que todo o procedimento dura cerca de 4 horas e permite um grau de automação maior. Devido à necessidade de técnicas eficientes, rápidas, automatizadas para atender a demanda da indústria de laticínios e dos órgãos de fiscalização, faz-se necessário o aperfeiçoamento da técnica lab-on-a-chip com o intuito de melhorar seu desempenho e aplicabilidade, possibilitando a detecção de níveis mais baixos de fraude