การตรวจวัดเมลามีนด้วยเซนเซอร์แบบกระดาษ
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
สุชานันท์ อินทร์แก้ว, เมธาวี ธรรมประเสริฐ, คีตกาญจน์ จันทร์ทอง
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
สะเราะ นิยมเดชา, เกศรินทร์ ชูม้อง
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
สารเมลามีนถูกสังเคราะห์ขึ้นครั้งแรกโดย Liebig ในปี ค.ศ. 1834 ซึ่งได้มาจากการเปลี่ยนแปลง ของไดไซอะนามัย (dicyanamide) เป็นแคลเซียม ไซอะนามัย (calcium cyanamide) โดยการให้ความร้อน จนถึงอุณหภูมิละลายซึ่งได้เป็นแอมโมเนียและเมลามีน เมลามีนเริ่มเป็นที่รู้จักเมื่อปี พ.ศ. 2547 เมื่อมีการรายงานสารเมลามีนปนเปื้อนในอาหารสัตว์ ทำให้สุนัขและแมวจำนวนมากในสหรัฐอเมริกาล้มป่วย และเสียชีวิตจากไตวาย ต่อมาในปี พ.ศ.2550 องค์การอาหารและยาของสหรัฐอเมริกาสั่งเก็บอาหารสัตว์ร้อยกว่าชนิดจากจีน และพบว่ามีผลึกสารเมลามีนไซยานูเรตในไตของสัตว์ที่ตาย และในปี พ.ศ.2551 ได้มีการตรวจพบสารเมลามีนปนเปื้อนในนมที่ประเทศจีน ทาให้เด็กเสียชีวิตจานวน 4 คน และล้มป่วยกว่า 60,000 คน นอกจากนี้อีก 150 คนเกิดอาการไตวาย โดยมีสาเหตุมาจากเกษตรกรชาวจีนผู้เลี้ยงวัวนมมีการเติมสารเมลามีนลงในน้านมดิบ เพื่อให้น้านมดิบมีปริมาณไนโตรเจนสูง ทำให้ผู้รับซื้อน้านมดิบเข้าใจว่าน้านมดิบนั้นมีปริมาณโปรตีนสูงและมีคุณภาพตามมาตรฐาน จากเหตุการณ์นี้ทาให้หลายประเทศทั่วโลกที่มีการนาเข้าสินค้าจากประเทศจีนต้องเร่งตรวจสอบหาเมลามีนที่ปนเปื้อนในผลิตภัณฑ์นมผงและสินค้าที่เกี่ยวข้องอย่างจริงจัง สารเมลามีนอาจมีการปนเปื้อนในนม เนื่องจากเมลามีนมีลักษณะเป็นผงสีขาวซึ่งมีลักษณะทางกายภาพที่เหมือนกับนมผงมากจนแยกไม่ออก และเมื่อนามาละลายน้าจะละลายน้าได้น้อยทาให้มีลักษณะเป็นคอลลอยด์เช่นเดียวกับน้ำนมมาก นอกจากนี้พบว่าเมลามีนบริสุทธิ์ยังมีองค์ประกอบของไนโตรเจนสูงถึง 66.67% เมลามีนเป็นสารอินทรีย์ที่ละลายน้ำได้เล็กน้อย ลักษณะเป็นผงสีขาว สูตรเคมีคือ C3H6N6 มีไนโตรเจน เป็นองค์ประกอบ 66% โดยมวล มีชื่อทางเคมีว่า 1, 3, 5-triazine-2, 4, 6-triamine เมลามีนมีไนโตรเจนสูงดังนั้นเมื่อนำเมลามีนมาผสมในน้ำนมหรือนมผงก็จะทำให้มีปริมาณของไนโตรเจนในนมสูงขึ้นด้วย ทำให้เกิดความเข้าใจผิด คิดว่าผลิตภัณฑ์นมนั้นมีโปรตีนสูง คุณภาพดีได้มาตรฐาน (สุธน เสถียรยานนท์, 2551) การตรวจหาปริมาณโปรตีนในนมทำการตรวจหาปริมาณไนโตรเจนด้วยวิธี Kjeldahl Method ซึ่งเป็นเพียงการตรวจหาไนโตรเจนเท่านั้น เนื่องจากโปรตีนมีไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบเช่นเดียวกัน การวิเคราะห์เมลามีนในปัจจุบันนี้ได้ถูกพัฒนาขึ้นซึ่งมีหลายวิธีด้วยกัน เช่น ELISA GC- LC-MS/MS และเซนเซอร์ทางไฟฟ้าเคมี (Ehling et al., 2007) จากเทคนิคต่างๆ ที่ใช้วิเคราะห์เมลามีนดังกล่าวข้างต้นนั้น บางเทคนิคมีเครื่องมือราคาแพง มีขั้นตอนที่ยุ่งยาก ใช้เวลานาน วิธีที่น่าสนใจวิธีนึงคือ การทำให้เกิดสีเมื่อมีสารเมลามีน เช่น การใช้สีย้อมที่สามารถเปลี่ยนสีได้เมื่อโครงสร้างสารเปลี่ยน การใช้อนุภาคนาโนทอง และอนุภาคนาโนเงิน (Gan and Li., 2012) ซึ่งสามารถสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงสีได้ง่าย และชัดเจน ดังนั้นในโครงงานวิจัยชิ้นนี้จึงต้องการพัฒนาเซนเซอร์อย่างง่ายเพื่อตรวจวัดเมลามีน โดยเซนเซอร์ที่พัฒนาขึ้นเป็นเซนเซอร์ที่สามารถเปลี่ยนสีได้เมื่อมีเมลามีน ซึ่งจะใช้อนุภาคนาโนเงินเคลือบบนกระดาษ เมื่ออนุภาคนาโนเงินจับกับเมลาเมนจะเกิดการเกาะกลุ่มกันกลายเปลี่ยนสีเป็นสีแดง