Всего нескольких граммов нового вещества хватит, чтобы пометить все производство оливкового масла в Италии. При подозрении на подделку частицы, добавленные на месте происхождения, можно было извлечь из масла и проанализировать, что позволит окончательно идентифицировать производителя. «Этот метод эквивалентен этикетке, которую нельзя удалить», — говорит Роберт Грасс, преподаватель кафедры химии и прикладных биологических наук ETH Zurich.
Во всем мире существует значительная потребность в этикетках для защиты от подделки пищевых продуктов. В ходе совместной операции в декабре 2013 г. и январе 2014 г. Интерпол и Европол конфисковали более 1200 тонн поддельных или некачественных продуктов питания и почти 430 000 литров поддельных напитков.
По словам властей, незаконной торговлей занимаются организованные преступные группы, приносящие миллионы прибыли. Среди конфискованных товаров было также более 131 тысячи литров масла и уксуса.Этикетка, защищенная от подделки, должна быть не только невидимой, но и безопасной, надежной, дешевой и легко обнаруживаемой. Чтобы выполнить эти критерии, исследователи ETH использовали нанотехнологии и хранилище информации природы, ДНК.
Кусочек искусственного генетического материала — сердце мини-лейбла. «С ДНК есть миллионы вариантов, которые можно использовать в качестве кодов», — говорит Грасс. Кроме того, этот материал имеет чрезвычайно низкий предел обнаружения, поэтому для маркировки достаточно небольших количеств.Синтетическое ископаемоеОднако у ДНК есть и недостатки.
Если материал используется в качестве носителя информации вне живого организма, он не может самовосстанавливаться и чувствителен к свету, колебаниям температуры и химическим веществам. Таким образом, исследователи использовали покрытие из диоксида кремния для защиты ДНК, создав своего рода синтетическое ископаемое. Оболочка представляет собой физический барьер, который защищает ДНК от химических атак и полностью изолирует ее от внешней среды — ситуация, имитирующая естественные окаменелости, пишут исследователи в своей статье, опубликованной в журнале ACS Nano.
Чтобы гарантировать, что частицы можно выловить из нефти как можно быстрее и проще, Грасс и его команда применили еще один трюк: они намагничили метку, прикрепив наночастицы оксида железа.Эксперименты в лаборатории показали, что крошечные метки хорошо растворяются в масле и не вызывают никаких визуальных изменений.
Они также оставались стабильными при нагревании и не пострадали при испытании на старение. Между тем магнитный оксид железа облегчил извлечение частиц из масла. ДНК была извлечена с использованием раствора на основе фтора и проанализирована с помощью ПЦР — стандартного метода, который сегодня может быть проведен любой медицинской лабораторией с минимальными затратами. «Невероятно малых количеств частиц до миллионной грамма на литр и крошечного объема в одну тысячную литра было достаточно для проведения тестов на подлинность нефтепродуктов», — пишут исследователи.
Этот метод также позволял обнаруживать фальсификацию: если концентрация наночастиц не соответствует исходному значению, должно быть добавлено другое масло — предположительно некачественное. Стоимость изготовления этикетки должна составлять примерно 0,02 цента за литр.
Этикетки для бензина и эфирного масла бергамотаС помощью этого метода можно также маркировать бензин, и эту технологию также можно использовать в косметической промышленности. В ходе испытаний исследователи также успешно пометили дорогое эфирное масло бергамота, которое используется в качестве сырья в парфюмерии.
Тем не менее, Grass видит наибольший потенциал использования невидимых этикеток в пищевой промышленности. Но будут ли потребители покупать дорогое оливковое масло первого отжима, когда в нем плавают синтетические наночастицы ДНК? «Это то, что мы уже употребляем в пищу сегодня», — говорит Грасс. Частицы кремнезема присутствуют, среди прочего, в кетчупе и апельсиновом соке, а оксид железа разрешен в качестве пищевой добавки E172.
Чтобы способствовать принятию, вместо синтетической ДНК можно было бы использовать естественный генетический материал; например, из экзотических помидоров или ананасов, которых существует огромное множество, а также из любых других фруктов или овощей, которые являются частью нашего рациона. Конечно, новая технология должна давать преимущества, которые намного перевешивают любые риски, — говорит Грасс.
Он признает, что как изобретатель метода он может быть не совсем беспристрастным. «Но мне нужно знать, откуда берется еда и насколько она чиста». В случае фальсифицированного товара невозможно узнать, что внутри. «Поэтому я предпочитаю знать, какие частицы были добавлены намеренно».