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中國(guó)農(nóng)科院科學(xué)家研發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)化試紙條，可以在5分鐘內(nèi)檢測(cè)出多種農(nóng)藥殘留。受訪者供圖
近日，一則《手機(jī)拍照，五分鐘測(cè)出農(nóng)藥殘留》的消息在朋友圈走紅。
食品安全，是社會(huì)關(guān)注度最高的民生問(wèn)題之一；而農(nóng)藥殘留，又是排位最靠前的食品安全話題。中國(guó)農(nóng)科院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所（以下簡(jiǎn)稱質(zhì)標(biāo)所）教授、“農(nóng)業(yè)化學(xué)污染物殘留檢測(cè)及行為研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”首席科學(xué)家王靜和她的團(tuán)隊(duì)，十年磨一劍，研發(fā)出這種農(nóng)藥殘留快速檢測(cè)技術(shù)，有望守護(hù)“舌尖上的安全”。
從農(nóng)藥小分子結(jié)構(gòu)著手，厘清農(nóng)殘快檢機(jī)理
2018年5月，剛從美國(guó)夏威夷大學(xué)完成博士后研究工作、加入質(zhì)標(biāo)所的曹振博士，遞給王靜一張幾年前他自畫(huà)的圖紙，上面是有關(guān)農(nóng)藥檢測(cè)試紙智能化圖像識(shí)別的藍(lán)圖。
曹博士的手畫(huà)圖紙可以算試紙條圖像識(shí)別技術(shù)的一個(gè)藍(lán)圖，卻并不是該項(xiàng)研究的起始。王靜表示，團(tuán)隊(duì)獲得的國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)“農(nóng)產(chǎn)品中典型化學(xué)污染物精準(zhǔn)識(shí)別與檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)”，主要成果之一就是結(jié)合信號(hào)放大材料的農(nóng)藥殘留免疫分析技術(shù)，其實(shí)早在十幾年前就開(kāi)始做了。
王靜解釋，免疫層析的基本原理是基于抗體對(duì)抗原的特異性識(shí)別，由于小分子農(nóng)藥的特殊結(jié)構(gòu)，制備其抗體有相當(dāng)?shù)碾y度。團(tuán)隊(duì)就把農(nóng)藥小分子先設(shè)計(jì)改造成半抗原，再到大分子抗原。經(jīng)一系列攻關(guān)，研制出基于抗原抗體相結(jié)合的特異性檢測(cè)試紙條。
“這項(xiàng)研究的一個(gè)重要進(jìn)展，是從技術(shù)路徑上解決了農(nóng)藥殘留免疫層析試紙條標(biāo)準(zhǔn)化的問(wèn)題?！辈苷襁M(jìn)一步說(shuō)明，最難的是針對(duì)不同的農(nóng)藥，需要分別開(kāi)發(fā)其抗體。
傳統(tǒng)快檢法面臨的難題：檢不出、檢不準(zhǔn)、檢不多
王靜介紹，此前有關(guān)農(nóng)藥殘留的快速檢測(cè)方法，主要是基于酶抑制法。它的原理是，乙酰膽堿酯酶遇到有機(jī)磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥，活性就會(huì)降低?！拔覀兙屯ㄟ^(guò)測(cè)酶的活力下降程度，即酶抑制率，來(lái)看到底有多少有機(jī)磷和氨基甲酸酯農(nóng)藥殘留?！?/p>
原理雖簡(jiǎn)單，但有機(jī)磷類和氨基甲酸酯類農(nóng)藥有100多種?！斑@些有機(jī)磷和氨基甲酸酯對(duì)酶的抑制率各不相同，它們或單個(gè)、或以各種組合方式存在，增加了檢測(cè)的復(fù)雜性?！彼f(shuō)，此外，蔬菜水果中的生物堿和辛辣成分等物質(zhì)也會(huì)干擾酶的活力，色素還會(huì)對(duì)顯色反應(yīng)的結(jié)果造成影響，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)論的誤判。因此長(zhǎng)期以來(lái)，農(nóng)藥殘留快速檢測(cè)檢不出、檢不準(zhǔn)、檢不多問(wèn)題突出，且該方法對(duì)其他類型的農(nóng)藥無(wú)法檢測(cè)。
農(nóng)殘的檢測(cè)監(jiān)管大都由專業(yè)人員在實(shí)驗(yàn)室用昂貴的分析儀器來(lái)做，最快需要1到2天才能出具檢測(cè)報(bào)告?！稗r(nóng)產(chǎn)品，尤其是許多鮮食類農(nóng)產(chǎn)品采收后，很難做到等檢測(cè)結(jié)果出來(lái)再上市?！蓖蹯o說(shuō)，很多情況下，檢測(cè)報(bào)告出具時(shí)，相關(guān)農(nóng)產(chǎn)品已經(jīng)吃進(jìn)肚子里了。
一個(gè)快速準(zhǔn)確的開(kāi)放平臺(tái)，讓農(nóng)殘檢測(cè)變得唾手可得
“這就是我們做的標(biāo)準(zhǔn)化試紙條?！辈苷瘳F(xiàn)場(chǎng)向科技日?qǐng)?bào)記者演示了新的快檢法。一旦有了要抓取的目標(biāo)物，比如一種農(nóng)藥，試紙條上就會(huì)有特異性反應(yīng)；試紙條放進(jìn)樣品提取液，通過(guò)層析反應(yīng)，樣品液向上運(yùn)動(dòng)到有抗體的位置，就會(huì)產(chǎn)生特異性結(jié)合。然后通過(guò)顏色的變化，就能判斷它是否有殘留。
“但是它的量是多少，超不超標(biāo)，并不知道。”王靜介紹，于是在試紙條研發(fā)的基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)又研發(fā)了智能化圖像識(shí)別算法和微信小程序，提高了整體檢測(cè)效率。
曹振繼續(xù)演示：試紙條放進(jìn)樣品溶液，5分鐘左右反應(yīng)穩(wěn)定；把試紙條拿出，放在試紙條搭載托盤上，用手機(jī)拍照，小程序會(huì)自動(dòng)識(shí)別試紙條上的條形碼，讀取到底是什么農(nóng)藥、智能判定其殘留量的相對(duì)多少（半定量）、超不超標(biāo)等詳細(xì)信息；還可實(shí)時(shí)上傳數(shù)據(jù)分享，收集大數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)、判斷食品安全實(shí)時(shí)狀況。
王靜強(qiáng)調(diào)，團(tuán)隊(duì)研發(fā)的試紙條多通道搭載平臺(tái)和圖像識(shí)別算法，理論上可以兼容所有試紙條的定性和半定量判讀，并能作為快速檢測(cè)大數(shù)據(jù)的移動(dòng)終端實(shí)時(shí)收集數(shù)據(jù)，可以拓展應(yīng)用于獸藥殘留、真菌毒素、環(huán)境污染物及過(guò)敏源檢測(cè)等，甚至可以搭載疾病診斷試紙條，比如新冠病毒檢測(cè)試紙條。
“實(shí)際上它起的是快速篩查的作用，節(jié)約大量成本和人力物力?！蓖蹯o表示，這項(xiàng)技術(shù)的更大意義還在于，讓快速、準(zhǔn)確的農(nóng)藥殘留檢測(cè)變得唾手可得，從而幫助實(shí)現(xiàn)“餐桌上的安全”。（科技日?qǐng)?bào) 記者瞿劍）
