農(nóng)殘檢測(cè)新利器：新型便攜式表面增強(qiáng)拉曼光譜儀

作者： 2017年04月20日 來(lái)源：中國(guó)儀表網(wǎng) 瀏覽量：
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【中國(guó)儀表網(wǎng)儀表產(chǎn)業(yè)】近年來(lái)，三聚氰胺奶粉、蘇丹紅雞蛋、毒豆芽等事件不時(shí)曝光，民眾對(duì)于食品安全的關(guān)注也日益強(qiáng)烈。如何把好舌尖上的安全關(guān)，檢測(cè)檢驗(yàn)是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)?？上鹘y(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，需要切片、細(xì)菌培
　　【中國(guó)儀表網(wǎng) 儀表產(chǎn)業(yè)】近年來(lái)，三聚氰胺奶粉、蘇丹紅雞蛋、毒豆芽等事件不時(shí)曝光，民眾對(duì)于食品安全的關(guān)注也日益強(qiáng)烈。如何把好舌尖上的安全關(guān)，檢測(cè)檢驗(yàn)是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。可惜傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，需要切片、細(xì)菌培養(yǎng)等諸多環(huán)節(jié)，時(shí)間長(zhǎng)、花費(fèi)大、效率低，在“大批量進(jìn)出”的果蔬檢測(cè)領(lǐng)域“心有余而力不足”。
 

 
　　近日，北京工業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與生物工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心主任鄭大威利用拉曼光譜的特性研發(fā)出了先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)，可以在幾分鐘內(nèi)快速測(cè)出瓜果蔬菜上的生長(zhǎng)激素、殘留農(nóng)藥，保障舌尖上的安全。這一技術(shù)在之前的“三聚氰胺”事件中已經(jīng)得到有效驗(yàn)證。目前，鄭大威帶領(lǐng)著團(tuán)隊(duì)還在進(jìn)一步深入研究拉曼光譜，將它引入癌癥早期篩查，造福更多的人群。
 
　　微弱而敏感的拉曼光譜
 
　　一束光，看似是黃白色，但經(jīng)過(guò)棱鏡的折射，可以看到赤橙黃綠青藍(lán)紫，五彩繽紛。在大自然里，其實(shí)還有大量我們看不見(jiàn)的“光”：紅外線、紫外線……它們同樣可以通過(guò)光柵分離，按照波長(zhǎng)、頻率不同分成一道道光譜。拉曼光譜就是其中的一種。
 
　　“光是有能量的，不同的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)不同的能量，投射到不同的物體會(huì)產(chǎn)生不同的效果，比如紫外線就可以殺菌。”鄭大威說(shuō)，這就好比不同尺寸的小石頭去擊打不同厚度的玻璃，小石頭能擊碎薄玻璃，大石頭能擊碎厚玻璃，“它們中間建立著一種微妙的對(duì)應(yīng)。如果我們能利用這種對(duì)應(yīng)，確定標(biāo)準(zhǔn)參照，就能溯源鎖定它的對(duì)應(yīng)物。”鄭大威說(shuō)，拉曼光譜的一個(gè)特點(diǎn)恰恰就是能夠反映分子結(jié)構(gòu)的特性，自從上世紀(jì)20年代被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，很少有人摸清它的奧妙。
 
　　進(jìn)入新世紀(jì)，拉曼光譜迅速走紅。“拉曼光譜的能量非常微弱，但卻非常敏感，特異性強(qiáng)，因此特別適合進(jìn)行快速篩查檢測(cè)。”鄭大威說(shuō)，學(xué)界意識(shí)到這一前景，爭(zhēng)相開(kāi)始做應(yīng)用研究。他也是其中一個(gè)，1980年考入北工大環(huán)境監(jiān)測(cè)專業(yè)，打下了扎實(shí)的化學(xué)分析基礎(chǔ)。1996年鄭大威就開(kāi)始做光譜研究，進(jìn)入了拉曼光譜研究的前沿。
 
　　三聚氰胺檢測(cè)初露鋒芒
 
　　光譜是光線經(jīng)過(guò)色散以后的頻譜，聽(tīng)不見(jiàn)摸不著，似乎很枯燥，但鄭大威研究得很投入，一干就是20多年。如何讓微弱的拉曼光譜發(fā)揮“火眼金睛”的作用，他合成的增強(qiáng)試劑能將拉曼散射的強(qiáng)度放大10萬(wàn)倍以上。這樣，任何物質(zhì)中的異樣成分，即使是細(xì)小如分子，都無(wú)所遁形。
 
　　在2008年的“三聚氰胺”事件中，鄭大威與合作企業(yè)應(yīng)用便攜式表面增強(qiáng)拉曼光譜儀小試牛刀。鄭大威回憶說(shuō)，此前國(guó)內(nèi)監(jiān)測(cè)奶粉是否合格的一項(xiàng)重要指標(biāo)就是蛋白質(zhì)，具體就用氮元素含量來(lái)體現(xiàn)，這給了一些不法商家以可乘之機(jī)，他們?cè)谄胀谭劾飺郊痈静荒鼙粙雰何盏娜矍璋?，大幅提高氮含量?br /> 
　　事件被曝光后，國(guó)家相關(guān)部門(mén)開(kāi)始緊急篩查各批次奶是否含有三聚氰胺，按照標(biāo)準(zhǔn)，篩查采用液相色譜、質(zhì)譜聯(lián)用的辦法。這種檢測(cè)設(shè)備一套價(jià)值200萬(wàn)元，檢測(cè)一個(gè)樣品花費(fèi)千元以上，耗時(shí)近3小時(shí)，“等著檢測(cè)的奶農(nóng)排起長(zhǎng)隊(duì)，嚴(yán)重影響了市場(chǎng)上奶制品供應(yīng)的時(shí)效性。”在這樣的背景下，國(guó)家農(nóng)業(yè)、質(zhì)監(jiān)、工商等部門(mén)下了“招賢榜”，征集快速有效的檢測(cè)方法。
 
　　鄭大威與合作企業(yè)緊急研發(fā)的便攜式表面增強(qiáng)拉曼光譜儀參與了測(cè)試，這臺(tái)檢測(cè)儀大放異彩，檢測(cè)10個(gè)樣品全部正確，每個(gè)樣品檢測(cè)時(shí)間只需3分鐘。
 
　　快速測(cè)出豆芽中的激素
 
　　這次應(yīng)急檢測(cè)讓拉曼光譜檢測(cè)技術(shù)一舉成名。只可惜當(dāng)時(shí)沒(méi)有相關(guān)國(guó)家檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，不能給執(zhí)法提供有力支撐，該方法最終沒(méi)有被采納。但團(tuán)隊(duì)也收獲了一個(gè)重要的提示：簡(jiǎn)便快捷的食品檢測(cè)檢驗(yàn)，無(wú)論是對(duì)用戶，還是對(duì)執(zhí)法者，是很重要可行的解決方案。
 
　　鄭大威團(tuán)隊(duì)的研究仍在繼續(xù)，他們對(duì)準(zhǔn)了數(shù)量龐大的進(jìn)京蔬菜、水果。鄭大威介紹，現(xiàn)在國(guó)家對(duì)于蔬菜水果的安全監(jiān)管日益嚴(yán)格，無(wú)論是在田間的源頭，還是市場(chǎng)的終端，都建立了一系列措施。但一旦蔬菜、水果運(yùn)輸量大，容易出現(xiàn)檢測(cè)的盲點(diǎn)。
 
　　以北京為例，北京市大量的食品菜品來(lái)自外地，屬于典型的輸入型城市。面對(duì)這么大批量的食品菜品，提供快速檢測(cè)方法，對(duì)菜農(nóng)和執(zhí)法機(jī)構(gòu)都會(huì)帶來(lái)很大的便利。
 
　　他們開(kāi)發(fā)出了全新的拉曼光譜檢測(cè)設(shè)備，這部設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)豆芽中殘留的人為添加植物生長(zhǎng)激素進(jìn)行了檢測(cè)，時(shí)間也就短短幾分鐘，檢測(cè)結(jié)果與大型檢測(cè)設(shè)備的結(jié)果基本一致，“如果能應(yīng)用到批發(fā)市場(chǎng)，檢測(cè)作業(yè)的效率就會(huì)大大提高。” 鄭大威說(shuō)。
 
　　還將用于癌癥早期篩查
 
　　鄭大威說(shuō)，今年最新拉曼光譜檢測(cè)儀器會(huì)上市，為保證食品安全和生命醫(yī)療領(lǐng)域提供檢測(cè)服務(wù)，也為政府便捷執(zhí)法提供了可能性。
 
　　在鄭大威的實(shí)驗(yàn)室見(jiàn)到了這種檢測(cè)儀器的最新樣品，只有普通的旅行箱大小，一個(gè)成年人完全可以拎起來(lái)帶走。打開(kāi)箱子，防震保護(hù)殼內(nèi)是一部尺寸約等于DVD機(jī)的設(shè)備，它一端連接一臺(tái)小型筆記本電腦，另一端連接一只略大于錄音筆的激光筆，“手握激光筆，直接對(duì)著被檢測(cè)物就可以開(kāi)始工作，就跟我們熟悉的做B超一樣。”他說(shuō)。
 
　　鄭大威透露，他們?cè)趹?yīng)用表面增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)檢測(cè)致病微生物研究方面已經(jīng)達(dá)到了國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，癌細(xì)胞快速篩查工作也正在進(jìn)行中，“拉曼光譜技術(shù)的好處就是以檢測(cè)樣品的譜圖去比對(duì)它的標(biāo)準(zhǔn)譜圖，一旦有異常，就可以迅速發(fā)現(xiàn)潛在的危險(xiǎn)點(diǎn)。”鄭大威說(shuō)，前不久有學(xué)者研究稱可以從人的唾液中發(fā)現(xiàn)早期癌細(xì)胞的蹤跡，“用拉曼光譜技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，就可以發(fā)現(xiàn)體液成分里面的微妙變化，為癌癥早期發(fā)現(xiàn)提供依據(jù)。”
 
　　他說(shuō)，現(xiàn)在進(jìn)行癌癥篩查，最主要的方式就是切面進(jìn)行病理化驗(yàn)分析，耗時(shí)長(zhǎng)、花費(fèi)大，如果用便攜式拉曼光譜檢測(cè)設(shè)備，病人在手術(shù)的同時(shí)，快速檢測(cè)就可以隨之開(kāi)始，很短時(shí)間就能拿到初步檢測(cè)報(bào)告，為后續(xù)治療提供科學(xué)依據(jù)，贏得寶貴時(shí)間。
 
　　除了在北工大任教外，鄭大威還是北京市食藥監(jiān)局標(biāo)準(zhǔn)審查專家、北京市食品安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控中心的專家組成員，對(duì)于食品安全他有著清醒的認(rèn)識(shí)。近年來(lái)，屢屢曝光的食品安全事件讓一些民眾對(duì)于食品安全狀況產(chǎn)生了懷疑。黃瓜是不是都用激素催熟的，西紅柿是不是越紅越不能吃……
 
　　對(duì)此鄭大威說(shuō)，目前從國(guó)家到地方，對(duì)于食品安全都是越來(lái)越重視。尤其是在北京，蔬菜、水果從產(chǎn)地到超市、市場(chǎng)，監(jiān)管是很嚴(yán)格的。市民從正規(guī)渠道購(gòu)買(mǎi)，安全問(wèn)題不必?fù)?dān)心。不過(guò)他也坦言，有些農(nóng)藥是必須要用的，國(guó)家對(duì)此也有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，微量的農(nóng)藥殘留肯定不能避免，但是應(yīng)該是在安全范圍之內(nèi)的。
 
　　如何去除這些殘留農(nóng)藥？很多市民用面粉、小蘇打等各種小竅門(mén)。鄭大威說(shuō)，現(xiàn)在很多農(nóng)藥是油溶性的，不溶于水，清洗效果最好的還是用正規(guī)品牌的果蔬洗滌劑，“很多人會(huì)認(rèn)為洗滌劑也有毒，但事實(shí)上，國(guó)內(nèi)洗滌劑的品牌非常集中，都是一些大廠，國(guó)家監(jiān)管也很到位。果蔬洗滌劑本身的毒性非常低，加上之后用水沖干凈，清洗效果可以信賴。”
 
　　(原文標(biāo)題：果蔬檢測(cè)再添“火眼金睛” 拉曼光譜三分鐘就能精確測(cè)出三聚氰胺)
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