Захистіть оливкову олію від підробників
Кілька грамів нещодавно розробленої речовини було б достатньо, щоб позначити все виробництво оливкової олії в Італії. Якщо є підозра на підробку, частинки, додані в місці походження, можуть бути вилучені з нафти та проаналізовані. Таким чином можна буде чітко ідентифікувати виробника. «Метод відповідає мітці, яку неможливо видалити», — пояснює Роберт Грасс, викладач кафедри хімії та природничих наук ETH Zurich.
Потреба у захищених від підробок етикетках для харчових продуктів велика у всьому світі. Під час спільної операції в 33 країнах у грудні 2013 та січні 2014 року Інтерпол та Європол вилучили понад 1200 тонн підробленої або неякісної їжі та майже 430 000 літрів фальсифікованих напоїв. Нелегальну торгівлю здійснюють організовані злочинні угруповання, які отримують мільйонні прибутки, пишуть влада. Конфісковано також понад 131 тис. літрів олії та оцту.
Етикетка, захищена від підробок, має бути не тільки невидимою, але й нешкідливою, стійкою, дешевою та легкою для виявлення. Щоб відповідати цим критеріям, дослідники ETH використовували нанотехнології та природне сховище інформації, ДНК. Серцем міні-лейблу є шматок штучного генетичного матеріалу. «У ДНК є мільйони можливостей, які можна використовувати як коди», — пояснює Грасс. Крім того, цей матеріал має надзвичайно низьку межу виявлення, тому для маркування достатньо невеликих кількостей.
Синтетична викопна
Але у ДНК є і недоліки. Якщо матеріал використовується як носій інформації за межами живого організму, він не може відновитися і є вразливим до світла, коливань температури або хімічних речовин. Тому дослідники покрили ДНК шаром силікону, щоб захистити її, створивши свого роду «синтетичну викопну». Силіконова оболонка є фізичним бар’єром, який захищає ДНК від хімічної атаки та повністю ізолює її від зовнішнього середовища, ситуація схожа на природні скам’янілості, пишуть дослідники у своїй статті, опублікованій в журналі ACS Nano. Щоб якомога швидше і легше виловити частинки з олії, Грасс і його команда використовують ще один трюк: вони намагнічують етикетку, додаючи до неї наночастинки оксиду заліза.
Експерименти в лабораторії показали, що крихітні мітки добре розчиняються в маслі і не викликають жодних оптичних змін. Вони залишалися стабільними навіть при нагріванні і витримали випробування на старіння без пошкоджень. Завдяки магнітному оксиду заліза частинки легко видаляються з масла. ДНК було відновлено з використанням розчину, що містить фторид, і проаналізовано за допомогою так званого ПЛР, стандартного методу, який тепер може виконувати будь-яка медична лабораторія з невеликими зусиллями. «Неймовірно малих кількостей частинок, до однієї мільйонної грама на літр і крихітного об’єму однієї тисячної літра, було достатньо для проведення тестів на справжність нафтопродуктів», – пишуть дослідники. Змішування також можна було б довести таким чином: якщо концентрація наночастинок не відповідає початковому значенню, то до нього має бути додана інша, імовірно нижча олія. Ціна на виготовлення такого маркування має становити близько 0,02 цента за літр.
Етикетки бензину та масла бергамоту
Цим методом можна маркувати не тільки оливкову олію, а й бензин. Однак ця техніка може бути використана і в косметичній промисловості. У своїх експериментах дослідники вдало маркували дороге масло бергамоту, яке використовується як парфумерна сировина. Проте найбільші можливості для використання невидимих етикеток Грасс бачить на харчовому ринку. Але чи будуть споживачі купувати дорогу оливкову олію першого віджиму, якщо в ній плавають штучні наночастинки ДНК? «Це речі, які ми вже їмо сьогодні», — каже Грасс. Частинки силікону, серед іншого, містяться в кетчупі та апельсиновому соку. А оксид заліза також дозволений як харчова добавка Е172.
Для кращого сприйняття можна було б використовувати природний генетичний матеріал замість штучної ДНК, наприклад, з екзотичних помідорів чи ананасів, яких існує велика різноманітність, а також із будь-яких інших фруктів чи овочів, які є у нас в меню.
Звичайно, нова технологія повинна принести перевагу, яка значно переважає будь-які ризики, каже Грасс. Як винахідник методу, він не зовсім безсторонній, дослідник зізнається: «Але мені потрібно знати, звідки береться їжа і наскільки вона чиста». З фальсифікованими товарами ви не знаєте, що всередині. «Я віддаю перевагу знати, які частинки були додані навмисно».
бібліографія
Мікаела Пудду, Даніела Паунеску, Венделін Дж. Старк та Роберт Н. Грасс: магнітно відновлювані, термостабільні, гідрофобні інкапсуляти ДНК/кремнезем та їх застосування як невидимі нафтові мітки. ACS Nano, 8(3), 1677-1685. DOI:10.1021/nn4063853
Джерело: Цюріх [ ETH ]
