• Αναζήτηση

Λάδι με ταυτότητα DNA!

Οσοι γεννήθηκαν πριν από τη δεκαετία του ’80 θα θυμούνται ότι η βιομηχανική συσκευασία και η τυποποίηση των προϊόντων ήταν ένα άθλημα που δεν ευδοκιμούσε παραδοσιακά στη χώρα μας.

Οσοι γεννήθηκαν πριν από τη δεκαετία του ’80 θα θυμούνται ότι η βιομηχανική συσκευασία και η τυποποίηση των προϊόντων ήταν ένα άθλημα που δεν ευδοκιμούσε παραδοσιακά στη χώρα μας. Επικράτησε μόνον όταν τα σουπερμάρκετ άλωσαν την αλυσίδα διάθεσης τροφίμων και ποτών. Και από τότε μπορεί τα λοιπά βιομηχανικά προϊόντα να έπαψαν βαθμηδόν να παράγονται εν Ελλάδι, αλλά ο ρευστός πλούτος της γης μας γνώρισε και γνωρίζει εποχές επώνυμης συσκευασίας και προβολής: λάδι, κρασί και μέλι, ιδιαίτερα, απέκτησαν μπουκάλια και ετικέτες που διατρανώνουν την παρθενία, την παλαιότητα ή τη σύσταση και προέλευσή τους. Ομως ποιος βεβαιώνει την ειλικρίνεια της ετικέτας; Μόλις την Τρίτη, στις 6 Μαΐου 2014, άκουσα στον ΒΗΜΑ FM ότι ο ποιοτικός έλεγχος των τροφίμων ολόκληρης της Πελοποννήσου επιτελείται από μία ντουζίνα άτομα. Συνιστά μια τέτοια στελέχωση εγγύηση ασφάλειας;
Ειδικά για το λάδι, αυτό που κάποτε ήταν «κρυφό καμάρι» κάποιων έγινε «τούμπανο» διεθνώς πριν από λίγα χρόνια: Το 2007 ο Tom Mueller ανέλυσε σε εξασέλιδο άρθρο του στο περιοδικό The New Yorker (βλ. www.newyorker.com/reporting/2007/08/13/ 070813fa_fact_mueller) το πώς ακριβώς το χύμα ελαιόλαδο της Μεσογείου αναμειγνυόταν με φουντουκέλαιο της Τουρκίας και πουλιόταν συσκευασμένο ως «έξτρα παρθένο ελαιόλαδο» στους Αμερικανούς. Μεταξύ των λόγων που αυτή η νόθευση παρέμενε επί δεκαετίες αδίωκτη ήταν το ότι οι επιφορτισμένοι με τον έλεγχο ιταλοί αξιωματούχοι αντιμετώπιζαν οικονομικά δυσβάστακτες διώξεις αν το πόρισμα της έρευνάς τους δεν στοιχειοθετούσε εσκεμμένη νοθεία. Πρακτικά οι ιταλικές εταιρείες-κολοσσοί που λυμαίνονται την παγκόσμια αγορά ελαιολάδου έμεναν στο απυρόβλητο. Το 2010 ερευνητές του αμερικανικού πανεπιστημίου UC Davis αποφάνθηκαν ότι το 69% του εισαγομένου παρθένου ελαιολάδου στις ΗΠΑ ήταν νοθευμένο.
Το άρθρο του Mueller έκανε τόση εντύπωση ώστε να καταλήξει το 2011 να διογκωθεί σε επιτυχημένο βιβλίο, υπό τον τίτλο «Εξαιρετική παρθενία: Ο όμορφος και σκανδαλώδης κόσμος του ελαιολάδου» (Extra Virginity: The Sublime and Scandalous World of Olive Oil). Στο μεταξύ όμως η Παγκόσμια Ενωση Τελωνειακών διαπίστωνε με τρόμο ότι η νοθεία δεν είχε μείνει μόνο στα τρόφιμα: η νεόκοπη δυνατότητα τηλεαγορών μέσω Διαδικτύου είχε θρέψει ένα τερατώδες παρόμοιο κύκλωμα νοθείας και στα φάρμακα. Σε σχετικό έλεγχο που διενήργησε η αμερικανική ένωση φαρμακοβιομηχανιών (NABP) στα περισσότερα από 10.000 διαδικτυακά «φαρμακεία» βρήκε ότι μόλις το 3% εξ αυτών τηρούσε τους αντίστοιχους νόμους και διαδικασίες. Ετσι, μετά τις κλασικές απομιμήσεις ρούχων, τσαντών, ρολογιών, κινητών τηλεφώνων κτλ., τώρα η ανθρωπότητα είχε να αντιμετωπίσει το ψέμα και σε όλη τη ζωτική αλυσίδα υπόστασής της, από τα τρόφιμα και τα ποτά έως τα φάρμακα. Το 2013 η εκτίμηση του ΟΗΕ ήταν ότι έως και το 5% του συνόλου των διακινούμενων αγαθών παγκοσμίως ήταν νοθευμένο, ψευδεπίγραφο ή και πλήρως ψεύτικο. O ΟΟΣΑ αποτίμησε τον ετήσιο τζίρο των νοθευτών και παραχαρακτών στα 250 δισ. δολάρια.
Η απαραχάρακτη ταυτότητα



Η κορεατική λύση: επάνω, οι φάσεις κατασκευής των νανοσυρμάτων και, κάτω, το σχήμα-ταυτότητα του προϊόντος

Με το διαδικτυακό λιανεμπόριο να διαφεύγει κάθε τελωνειακό έλεγχο και με την οικονομική κρίση να «αδυνατίζει» την αξιόπιστη παρέμβαση των απανταχού ελεγκτών Υγείας και διωκτικών Αρχών, η άμυνα του τελικού καταναλωτή φαντάζει σαθρή έως και αδύνατη. Μόνη ελπίδα θα ήταν η ενσωμάτωση σε κάθε προϊόν μιας μοναδικής ταυτότητας, που θα το συνόδευε από το αρχικό σημείο παραγωγής έως το σημείο τελικής διάθεσης, μένοντας απαραχάρακτη. Αλλά πώς θα μπορούσε να φτιαχτεί μια τέτοια ταυτότητα;

Το 2006 ο ελβετός χημικός μηχανικός Robert Grass εκπονούσε το διδακτορικό του στο Πολυτεχνείο ETH της Ζυρίχης, υπό τον καθηγητή Wendelin Stark, με στόχο να βρει απάντηση σε αυτό ακριβώς το ερώτημα. Η ιδέα που του κατέβηκε ήταν εξαιρετικά απλή: Εφόσον μέσω του DNA μπορούμε αξιόπιστα να εντοπίσουμε τον πατέρα ενός ανθρώπου, γιατί να μην κάνουμε το ίδιο και με τα προϊόντα του;
Το υπόβαθρο βέβαια αυτής της σκέψης είναι πολύ βαθύ και έχει να κάνει με την κοσμοϊστορική ανακάλυψη των βιολόγων ότι το DNA είναι ένας κώδικας – δηλαδή, πρόγραμμα – φτιαγμένο από τον συνδυασμό τεσσάρων μορίων-γραμμάτων (Α για την αδενίνη, C για την κυτοσίνη, G για την γουανίνη και Τ για τη θυαμίνη). Μολονότι ένα αλφάβητο τεσσάρων γραμμάτων ακούγεται πτωχό, τα περιθώρια των διαδοχικών συνδυασμών των γραμμάτων είναι τόσα που επιτρέπουν την καταχώριση εκπληκτικού αριθμού πληροφοριών. Πόσων; Δύο petabytes δεδομένων – το ισοδύναμο του περιεχομένου 3 εκατομμυρίων CD – σε μόλις ένα γραμμάριο DNA! (βλ. www.fli-leibniz.de/www_bioc/journal_club/goldman.pdf).
Ο Grass άρχισε αμέσως τους υπολογισμούς και κατέληξε ότι ένας κώδικας 64 ψηφίων του DNA θα επαρκούσε για να καλύψει τον αριθμό ταυτοτήτων όλων των προϊόντων: 64 φορές το 4x4x4… σημαίνει 464 ή 340000000000000000000000000000000000000 «αριθμοί ταυτοτήτων». Μαθηματικά λοιπόν ήταν εφικτό. Ομως υπήρχε ένα βιολογικό πρόβλημα που έμοιαζε αξεπέραστο: Το DNA διατηρείται ανέπαφο μόνο αν το φυλάξεις μακριά από οξέα. Πώς θα μπορούσε να διασφαλίσει κάτι τέτοιο στα τρόφιμα;
Το δάκρυ των θεών
Τότε του ήρθε η δεύτερη χρυσή ιδέα: Το απολιθωμένο ρετσίνι των πεύκων, το «δάκρυ των θεών» – ήλεκτρο για τους Αρχαίους Ελληνες, κεχριμπάρι για τους Νεοέλληνες -, ήταν περιβόητο για το ότι διαιώνιζε μέσα του όσα έντομα τύχαινε να εγκλωβίσει. Αν έβαζε λοιπόν τον γονιδιακό κώδικα κάθε προϊόντος σε μικροσκοπικές γυάλινες χάντρες και τις διέσπειρε μέσα στο προϊόν, αυτές θα διατηρούσαν το DNA εσαεί.
Θα πείτε: «Γυάλινες χάντρες στο φαΐ μου; Να λείπει». Ομως ο Grass είχε έτοιμη και εγκεκριμένη τη συνταγή: Το διοξείδιο του πυριτίου (SiO2) χρησιμοποιείται ήδη από τις βιομηχανίες τροφίμων ως πυκνωτικό (για το κέτσαπ, τους χυμούς πορτοκαλιών κ.ά.) και είναι εγκεκριμένο ως πρόσθετο τροφίμων E551, εφόσον δεν υπερβαίνει τα 10 γραμμάρια ανά κιλό προϊόντος. Ο Grass είχε υπολογίσει ότι θα χρειαζόταν μόλις ένα εκατομμυριοστό του γραμμαρίου ανά κιλό!
Το 2007 ο Robert Grass υποστήριξε τη διατριβή του και αμέσως μετά σύστησε μαζί με τον καθηγητή του μια εταιρεία, την TurboBeads (www.turbobeads.com), προκειμένου να μετατρέψει τη θεωρία του σε εμπορεύσιμη λύση. Ακολούθησαν αρκετοί πειραματισμοί και δημοσιεύσεις, για να φθάσει στις 25 Φεβρουαρίου 2014 να δημοσιεύσει στο περιοδικό ACS Nano (http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nn4063853) την απόλυτη λύση για τα υγρά προϊόντα: Υπό τον τίτλο «Magnetically Recoverable, Thermostable, Hydrophobic DNA/Silica Encapsulates and Their Application as Invisible Oil Tags» (Μαγνητικά ανακτήσιμα, θερμοσταθερά και υδροφοβικά συμπυκνώματα DNA/πυριτίου και η εφαρμογή τους ως Αόρατες Ετικέτες Ελαίων) παρουσίασε τη μέθοδο καταχώρισης της ταυτότητας προϊόντων σε διαφανή και μαγνητικά νανοσφαιρίδια και της ανάγνωσής τους σε κατοπινό έλεγχο.
Πώς γίνεται η σήμανση

Τα φυλακισμένα έντομα στο κεχριμπάρι έδωσαν την ιδέα του «μηνύματος στο μπουκάλι», που έγινε νανοχάντρα και νανοσκόνη

Ειπωμένη με απλά λόγια, η μέθοδος αυτή έχει ως εξής: Κρυπτογραφούμε την ταυτότητα του προϊόντος που πρόκειται να συσκευάσουμε με 64μπιτο μοριακό κώδικα DNA και καταθέτουμε αντίγραφο του κώδικα σε ειδική θυρίδα τράπεζας της Ζυρίχης. Επίσης βάζουμε τον κώδικα σε πάμπολλες μικροσκοπικές χαντρίτσες σιλικόνης και τις διασπείρουμε μέσα στο προϊόν. Οι χάντρες αυτές έχουν διάμετρο μόλις 150 εκατομμυριοστά του χιλιοστού (150 νανόμετρα). Τις βουτάμε σε διάλυμα αμμωνίας για να γίνουν κολλώδεις και έπειτα τις επενδύουμε με ένα ειδικό στρώμα (TEOS: τετραεθοξυλάνη) πάχους 10 νανόμετρων, που τις καθιστά αδιαπέραστες από χημικές ενώσεις. Επίσης ενσωματώνουμε στην επικάλυψη των χαντρών νανοσωματίδια οξειδίου του σιδήρου (Fe2O3) – για να έλκονται με μαγνητισμό – και επεξεργαζόμαστε την επιφάνειά τους με hexyltrimethoxysilane (C6S), ώστε να απορροφώνται από υδρόφοβα υγρά.

Οταν φτάσει η ώρα της αμφισβήτησης της γνησιότητας του προϊόντος και του ελέγχου της ταυτότητάς του, ακολουθεί η διαδικασία «ανοίγματος της χάντρας»: Χύνουμε λίγο από το προϊόν (π.χ. ελαιόλαδο) σε ένα κουτάλι και πλησιάζουμε έναν μαγνήτη. Οι χάντρες θα κολλήσουν μονομιάς στον μαγνήτη. Επειτα βουτάμε τις χάντρες σε υδροφθόριο (HF) που τις… ανοίγει. Βάζουμε μια ανοιχτή χάντρα σε μια συσκευή PCR (Polymerase Chain Reaction), ακριβώς του τύπου που χρησιμοποιείται στα βιολογικά εργαστήρια για την ανάλυση του DNA ή τον εντοπισμό του ιού HIV στο αίμα. Επειτα από περίπου δύο ώρες έχουμε τον κώδικα του προϊόντος. Αν είναι ολόιδιος με εκείνον της πηγής (και τον κατατεθειμένο στη Ζυρίχη κώδικα), το προϊόν είναι γνήσιο. Επίσης, αν η πυκνότητα των χαντρών στο προϊόν είναι ίση με την αρχική, αυτό σημαίνει ότι δεν προστέθηκε κάτι, άρα το προϊόν είναι ανόθευτο.
Νανοταυτότητες για κάθε προϊόν


Το κόστος των χαντρών του Grass είναι μόλις 0,02 σεντς του ευρώ ανά λίτρο προϊόντος. Οπως δήλωσε ο ίδιος χαρακτηριστικά, «μόνο με λίγα γραμμάρια από αυτή τη νανοσκόνη μπορούμε να ταυτοποιήσουμε ολόκληρη την παραγωγή ελαιολάδου της Ιταλίας». Και όχι μόνο του ελαιολάδου: Στη δημοσιευθείσα μελέτη τους δοκίμασαν τις χάντρες τόσο σε παρθένο ελαιόλαδο όσο και σε αιθέριο έλαιο της αρωματοποιίας (εσάνς περγαμόντου) και σε βενζίνη. Δηλαδή… τρέμετε, πρατήρια!
Για τα στερεά προϊόντα, η εταιρεία του Grass επίσης προσφέρει ανάλογες νανοχάντρες, με τιμή 450 ευρώ τα 5 ml. Ακόμη και οι κατασκευαστές ρολογιών – λέει o Grass – μπορούν να αξιοποιήσουν την ταυτότητά τους φυτεύοντας νανοχαντρίτσες στο λουράκι. Κακά τα ψέματα όμως, αν έχεις ένα προϊόν πλήρως μεταλλικό, όπως είναι τα περισσότερα ανταλλακτικά των ακριβών αυτοκινήτων, τότε πού φυτεύεις τις χάντρες;
Απάντηση σε αυτό έδωσαν, μόλις δύο μήνες μετά, δύο άλλες νανοταυτότητες: Στις 20 Μαρτίου 2014 το περιοδικό Nanotechnology δημοσίευσε εργασία ερευνητών του Κορεατικού Ινστιτούτου Προωθημένης Επιστήμης και Τεχνολογίας (KAIST), υπό τον τίτλο «Anti-counterfeit nanoscale fingerprints based on randomly distributed nanowires» (Νανοαποτυπώματα σε τυχαία κατανεμημένα νανοσύρματα, κατά των πλαστών προϊόντων – βλ. www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24651153). Η μέθοδός τους συνίσταται στην ενωμάτωση στα προϊόντα μοναδικών σχεδίων από διάσπαρτα νανοσύρματα αργύρου – βαμμένα με φωσφορίζοντα χρώματα FITC και RITC – που δεν μπορούν να παραχαραχθούν. Τα σχέδια δημιουργούνται με την τυχαία ρίψη 20 έως 30 νανοσυρμάτων, διαμέτρου 70 νανόμετρων και μήκους 10 έως 50 νανόμετρων το καθένα, πάνω σε λεπτή πλαστική μεμβράνη. Το κόστος ενσωμάτωσης κάθε τέτοιου νανοσχεδίου ανά προϊόν εκτιμάται να είναι λιγότερο από ένα δολάριο.
Στις 13 Απριλίου 2014 ήρθε και η αμερικανική απάντηση, μέσω του περιοδικού Nature Materials: Ερευνητές του ΜΙΤ προτείνουν στην εργασία τους (βλ. www.nature.com/nmat/journal/v13/n5/full/nmat3938.html) τη χρήση μικροκρυστάλλων αντί για νανοσύρματα και τη βαφή τους με ιχνοστοιχεία σπάνιων γαιών που λάμπουν μόνο όταν δέχονται υπεριώδες φως, αντί για φωσφοροβαφές. Κατά τα λοιπά, η λύση είναι όμοια: μοναδικό ψηφιδωτό των χρωματιστών κρυστάλλων για κάθε προϊόν. Ομως έχει και ένα φοβερό πλεονέκτημα: επειδή οι κρύσταλλοι είναι σχετικά ευμεγέθεις (μήκους 200 μικρομέτρων, όχι νανομέτρων), είναι ορατοί και από τον φωτογραφικό αισθητήρα CCD των κινητών τηλεφώνων.
Οπότε αρκεί να «κατεβάσουμε» μια εφαρμογή μικροσκοπίου για το κινητό μας (βλ. http://playboard.me/android/search/apps?q=microscope) και να… περιμένουμε. Κάποια μέρα, όχι μακρινή, θα πάψουμε να είμαστε τα κορόιδα και θα αρχίσουμε να πιάνουμε τους επιτήδειους «στα πράσα».

ΕΝΤΥΠΗ ΕΚΔΟΣΗ

Science
Σίβυλλα
Helios Kiosk