การตรวจวัดเมลามีนด้วยเซนเซอร์แบบกระดาษ

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

สุชานันท์ อินทร์แก้ว, เมธาวี ธรรมประเสริฐ, คีตกาญจน์ จันทร์ทอง

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

สะเราะ นิยมเดชา, เกศรินทร์ ชูม้อง

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนมอ.วิทยานุสรณ์ สุราษฎร์ธานี

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2561

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