nauki ścisłe
Autor: Jarosław Chrostowski | dodano: 2012-07-04
Melamina - oszust w mleku

Skażone chińską melaminą produkty mleczne trafiły na rynki całego świata. W samej Tajlandii w listopadzie 2008 roku zlikwidowano kilkadziesiąt tysięcy opakowań mleka w proszku i czipsów.


Półtora roku temu była to afera ogólnoświatowa: dzieci umierały po spożyciu chińskich odżywek mlecznych z dodatkiem melaminy. Władze Chin znalazły winnych, zapadły nawet wyroki śmierci. Tymczasem w Polsce bezpośrednim skutkiem afery okazało się zgłoszenie patentowe na nowatorski detektor.

Pierwsza afera z melaminą w roli głównej wybuchła w 2007 roku, gdy w USA zaczęły chorować i zdychać zwierzęta domowe. Szybko zidentyfikowano winowajcę: była nim karma dostarczana przez kanadyjską firmę Menu Foods. Śledztwo wykazało, że karma ta była przygotowywana z surowców importowanych z Chin, zawierających m.in. melaminę i kwas cyjanurowy w ilościach wielokrotnie przekraczających normy. W rezultacie Menu Foods zostało zmuszone do bezprecedensowej akcji wycofania z rynku ponad 60 mln opakowań karmy.
Skandal na naprawdę wielką skalę zaczął się jednak w drugiej połowie 2008 roku, gdy chińska melamina trafiła do produktów mlecznych, w tym do odżywek dla niemowląt, wytwarzanych głównie przez firmę Sanlu Group. Już w grudniu w Państwie Środka łączną liczbę chorych w wyniku zatrucia szacowano na 300 tys. osób. Hospitalizowano 50 tys. niemowląt, sześcioro zmarło.

W Chinach błyskawicznie zakazano sprzedaży modyfikowanego mleka 69 marek 22 firm. Skażone produkty (w tym także gluten pszeniczny i kukurydziany oraz białkowe koncentraty ryżowe) zdążyły jednak rozprzestrzenić się po świecie. W Belgii, Holandii i Niemczech ze sprzedaży wycofano herbatniki "Koala Kekse" i cukierki "White Rabbit" - w tych ostatnich zawartość melaminy 60-krotnie przewyższała niemiecką normę (w Unii Europejskiej i Stanach Zjednoczonych maksymalne dozwolone stężenie melaminy to 2,5 ppm). Ze słowackich sklepów zniknęło kilka typów herbatników i batonów nadziewanych oraz napój "Milk Drink", w którym stężenie melaminy 16-krotnie przewyższało dopuszczalne. We Włoszech wycofano nawet jogurty oraz przetwory drobiowe i warzywne. Niedopuszczalnie wysokie ilości melaminy wykryto w mleku "Diary Farm" znanej i cenionej firmy Nestle, a produkty z jej chińskiego oddziału - batony Snickers i Kit Kat oraz drażetki M&M - trzeba było wycofać z Korei Południowej. W Polsce uniknęliśmy groźnej sytuacji dzięki rozsądkowi importera chińskiego proszku do pieczenia, który sam zlecił badania podejrzanego produktu. Proszek rzeczywiście okazał się skażony i nie wprowadzono go na rynek. (...)

Problem z melaminą polega na tym, że jest ona substancją o wyjątkowo dużej zawartości azotu: stanowi on aż 2/3 jej masy (w typowych białkach zaledwie 1/10). Właśnie na tym żerowali Chińczycy. Do produktów o niskiej zawartości białka, np. do rozcieńczonego wodą mleka, dodawali melaminę, a ta zawyżała ilość azotu, sugerując, że produkt jest pełnowartościowy, obfitujący w białko. Oszustwo było proste, bo melamina jest bezbarwna i rozpuszczalna w wodzie, opłacalne, bo jest łatwo dostępna i tania. W rezultacie proceder stał się niezwykle popularny. Według niektórych szacunków jeszcze do niedawna co piąty produkt mleczny w Chinach zawierał melaminę w niedopuszczalnym stężeniu. (...)

Zamiast budować nową substancję, która reagowałaby na obecność melaminy, warszawscy naukowcy stworzyli specjalne polimerowe sito molekularne. Pierwszym krokiem było przygotowanie roztworu melaminy z odpowiednio zaprojektowanym monomerem. Obie substancje połączyły się ze sobą. Gdy następnie monomer poddano elektrochemicznej polimeryzacji, powstała utwardzona, przestrzenna struktura polimeru z uwięzionymi wewnątrz cząsteczkami melaminy. W trakcie polimeryzacji warstwa została dodatkowo podziurawiona porami za pomocą specjalnie dobranych rozpuszczalników, aby ułatwić przemieszczanie się cząsteczek melaminy w całej objętości sita. W kolejnym etapie cząsteczki melaminy zostały wypłukane. W rezultacie powstał polimer o strukturze porowatej, przypominającej ser szwajcarski, z lukami molekularnymi precyzyjnie dopasowanymi do kształtu i właściwości cząsteczek melaminy. Gdy przez tak spreparowaną konstrukcję przepływa ciecz zawierająca melaminę, tylko jej cząsteczki są w stanie zatykać molekularne luki polimeru.

Molekularne sito nie jest duże: ma postać cienkiej, liczącej zaledwie kilkaset nanometrów warstewki. Jej grubość jest precyzyjnie dobrana, tak aby sito wychwytywało jak najwięcej cząsteczek melaminy z badanego roztworu. Sam pomiar polega na zważeniu sitka. Nie jest to specjalnie trudne, bo warstwa detekcyjna została naniesiona na elektrodę, która pobudza do drgań niewielki rezonator kwarcowy. Im więcej porów zatkanych przez cząsteczki melaminy, tym większa masa warstwy detekcyjnej, a więc tym wolniejsze drgania rezonatora.
Wystarczy teraz zmierzyć zmianę ich częstotliwości, a to potrafimy robić bardzo dokładnie. "W rzeczywistości w jednym pomiarze rejestrujemy jeszcze dwa inne parametry fizyczne, które pozwalają zwiększyć prawdopodobieństwo identyfikacji oznaczanej substancji" - dodaje prof. Kutner. Co istotne, nowe urządzenie można z powodzeniem wykorzystać do detekcji innych substancji niż melamina. Wystarczy przecież wymienić warstewkę detekcyjną na taką, której pory odpowiadają cząsteczkom poszukiwanego związku chemicznego.

Więcej w miesięczniku „Wiedza i Życie" nr 04/2010 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
04/2020
03/2020
Kalendarium
Kwiecień
2
W 1919 r. założono Polskie Towarzystwo Matematyczne.
Warto przeczytać
Co by było, gdyby twój poziom inteligencji okazał się wyższy, niż ci się wydaje? Czy w twojej głowie kryje się geniusz, który tylko czeka, żeby się ujawnić? A może chciałbyś zażyć pigułkę, która zwiększy twój potencjał intelektualny?

WSPÓŁPRACUJEMY
Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Jarosław Chrostowski | dodano: 2012-07-04
Melamina - oszust w mleku

Skażone chińską melaminą produkty mleczne trafiły na rynki całego świata. W samej Tajlandii w listopadzie 2008 roku zlikwidowano kilkadziesiąt tysięcy opakowań mleka w proszku i czipsów.


Półtora roku temu była to afera ogólnoświatowa: dzieci umierały po spożyciu chińskich odżywek mlecznych z dodatkiem melaminy. Władze Chin znalazły winnych, zapadły nawet wyroki śmierci. Tymczasem w Polsce bezpośrednim skutkiem afery okazało się zgłoszenie patentowe na nowatorski detektor.

Pierwsza afera z melaminą w roli głównej wybuchła w 2007 roku, gdy w USA zaczęły chorować i zdychać zwierzęta domowe. Szybko zidentyfikowano winowajcę: była nim karma dostarczana przez kanadyjską firmę Menu Foods. Śledztwo wykazało, że karma ta była przygotowywana z surowców importowanych z Chin, zawierających m.in. melaminę i kwas cyjanurowy w ilościach wielokrotnie przekraczających normy. W rezultacie Menu Foods zostało zmuszone do bezprecedensowej akcji wycofania z rynku ponad 60 mln opakowań karmy.
Skandal na naprawdę wielką skalę zaczął się jednak w drugiej połowie 2008 roku, gdy chińska melamina trafiła do produktów mlecznych, w tym do odżywek dla niemowląt, wytwarzanych głównie przez firmę Sanlu Group. Już w grudniu w Państwie Środka łączną liczbę chorych w wyniku zatrucia szacowano na 300 tys. osób. Hospitalizowano 50 tys. niemowląt, sześcioro zmarło.

W Chinach błyskawicznie zakazano sprzedaży modyfikowanego mleka 69 marek 22 firm. Skażone produkty (w tym także gluten pszeniczny i kukurydziany oraz białkowe koncentraty ryżowe) zdążyły jednak rozprzestrzenić się po świecie. W Belgii, Holandii i Niemczech ze sprzedaży wycofano herbatniki "Koala Kekse" i cukierki "White Rabbit" - w tych ostatnich zawartość melaminy 60-krotnie przewyższała niemiecką normę (w Unii Europejskiej i Stanach Zjednoczonych maksymalne dozwolone stężenie melaminy to 2,5 ppm). Ze słowackich sklepów zniknęło kilka typów herbatników i batonów nadziewanych oraz napój "Milk Drink", w którym stężenie melaminy 16-krotnie przewyższało dopuszczalne. We Włoszech wycofano nawet jogurty oraz przetwory drobiowe i warzywne. Niedopuszczalnie wysokie ilości melaminy wykryto w mleku "Diary Farm" znanej i cenionej firmy Nestle, a produkty z jej chińskiego oddziału - batony Snickers i Kit Kat oraz drażetki M&M - trzeba było wycofać z Korei Południowej. W Polsce uniknęliśmy groźnej sytuacji dzięki rozsądkowi importera chińskiego proszku do pieczenia, który sam zlecił badania podejrzanego produktu. Proszek rzeczywiście okazał się skażony i nie wprowadzono go na rynek. (...)

Problem z melaminą polega na tym, że jest ona substancją o wyjątkowo dużej zawartości azotu: stanowi on aż 2/3 jej masy (w typowych białkach zaledwie 1/10). Właśnie na tym żerowali Chińczycy. Do produktów o niskiej zawartości białka, np. do rozcieńczonego wodą mleka, dodawali melaminę, a ta zawyżała ilość azotu, sugerując, że produkt jest pełnowartościowy, obfitujący w białko. Oszustwo było proste, bo melamina jest bezbarwna i rozpuszczalna w wodzie, opłacalne, bo jest łatwo dostępna i tania. W rezultacie proceder stał się niezwykle popularny. Według niektórych szacunków jeszcze do niedawna co piąty produkt mleczny w Chinach zawierał melaminę w niedopuszczalnym stężeniu. (...)

Zamiast budować nową substancję, która reagowałaby na obecność melaminy, warszawscy naukowcy stworzyli specjalne polimerowe sito molekularne. Pierwszym krokiem było przygotowanie roztworu melaminy z odpowiednio zaprojektowanym monomerem. Obie substancje połączyły się ze sobą. Gdy następnie monomer poddano elektrochemicznej polimeryzacji, powstała utwardzona, przestrzenna struktura polimeru z uwięzionymi wewnątrz cząsteczkami melaminy. W trakcie polimeryzacji warstwa została dodatkowo podziurawiona porami za pomocą specjalnie dobranych rozpuszczalników, aby ułatwić przemieszczanie się cząsteczek melaminy w całej objętości sita. W kolejnym etapie cząsteczki melaminy zostały wypłukane. W rezultacie powstał polimer o strukturze porowatej, przypominającej ser szwajcarski, z lukami molekularnymi precyzyjnie dopasowanymi do kształtu i właściwości cząsteczek melaminy. Gdy przez tak spreparowaną konstrukcję przepływa ciecz zawierająca melaminę, tylko jej cząsteczki są w stanie zatykać molekularne luki polimeru.

Molekularne sito nie jest duże: ma postać cienkiej, liczącej zaledwie kilkaset nanometrów warstewki. Jej grubość jest precyzyjnie dobrana, tak aby sito wychwytywało jak najwięcej cząsteczek melaminy z badanego roztworu. Sam pomiar polega na zważeniu sitka. Nie jest to specjalnie trudne, bo warstwa detekcyjna została naniesiona na elektrodę, która pobudza do drgań niewielki rezonator kwarcowy. Im więcej porów zatkanych przez cząsteczki melaminy, tym większa masa warstwy detekcyjnej, a więc tym wolniejsze drgania rezonatora.
Wystarczy teraz zmierzyć zmianę ich częstotliwości, a to potrafimy robić bardzo dokładnie. "W rzeczywistości w jednym pomiarze rejestrujemy jeszcze dwa inne parametry fizyczne, które pozwalają zwiększyć prawdopodobieństwo identyfikacji oznaczanej substancji" - dodaje prof. Kutner. Co istotne, nowe urządzenie można z powodzeniem wykorzystać do detekcji innych substancji niż melamina. Wystarczy przecież wymienić warstewkę detekcyjną na taką, której pory odpowiadają cząsteczkom poszukiwanego związku chemicznego.