《食品快檢技術(shù)中讀卡器技術(shù)探討》

　　2019年7月11日，第八屆中國(guó)食品與農(nóng)產(chǎn)品安全檢測(cè)技術(shù)與質(zhì)量控制國(guó)際論壇(簡(jiǎn)稱(chēng)CFAS 2019)在南京曙光國(guó)際大酒店盛大召開(kāi)。本次會(huì)議吸引了眾多食品與農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)者、檢測(cè)機(jī)構(gòu)、國(guó)內(nèi)外儀器設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)、專(zhuān)家學(xué)者等參會(huì)。作為食品與農(nóng)產(chǎn)品安全檢測(cè)領(lǐng)域的知名學(xué)術(shù)會(huì)議，本次論壇組織了多場(chǎng)學(xué)術(shù)和專(zhuān)題報(bào)告。其中，大會(huì)開(kāi)幕式和大會(huì)報(bào)告在曙光廳(A+B)舉行。來(lái)自中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的關(guān)亞風(fēng)研究員帶來(lái)了題為《食品快檢技術(shù)中讀卡器技術(shù)探討》的精彩報(bào)告。
 

中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所 關(guān)亞風(fēng)研究員
 

　　食品安全現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)是將樣品經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單前處理，將提取液滴到試紙條上或加入比色皿中，再添加試劑于比色皿中，然后插入讀卡器中定量檢測(cè)。其原理是測(cè)量特征變色反應(yīng)的結(jié)果，或者是測(cè)量熒光強(qiáng)度變化，并依此對(duì)目標(biāo)有害組分含量做定量或半定量分析。由于試紙條方法預(yù)先固載了反應(yīng)試劑，方便簡(jiǎn)潔，因此成為快檢的主流技術(shù)。但是，權(quán)威部門(mén)對(duì)現(xiàn)有食品安全現(xiàn)場(chǎng)快檢技術(shù)的測(cè)評(píng)結(jié)果不盡如人意，其中用比色皿的方法不太理想。究其原因，除了特征反應(yīng)效果問(wèn)題外，光學(xué)檢測(cè)技術(shù)的落后是重要原因之一。
 

　　為了提升讀卡器技術(shù)，助力食品安全現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，會(huì)議上，關(guān)亞風(fēng)研究員對(duì)試紙條和比色皿的光學(xué)檢測(cè)技術(shù)做了介紹，并且對(duì)讀卡器漏光的光本底扣除技術(shù)和不同批次試紙條紙色變化對(duì)測(cè)量結(jié)果影響的消除技術(shù)進(jìn)行了探討。
 

　　會(huì)議伊始，關(guān)亞風(fēng)研究員指出，讀卡儀檢測(cè)可以分為農(nóng)殘、獸殘，真菌毒素，微生物。在食品快檢過(guò)程中，利用試紙條和比色皿，通過(guò)觀察它們的顏色變化或者測(cè)量其熒光強(qiáng)度變化可實(shí)現(xiàn)食品快檢的目的，這一快檢過(guò)程涉及到熒光檢測(cè)。熒光檢測(cè)的原理為，試劑與目標(biāo)組分發(fā)生特異性反應(yīng)，導(dǎo)致熒光強(qiáng)度的變化，通過(guò)檢測(cè)熒光強(qiáng)度對(duì)目標(biāo)組分定量。
 

　　接著，關(guān)亞風(fēng)研究員向現(xiàn)場(chǎng)觀眾重點(diǎn)介紹了熒光檢測(cè)的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)分別是：給定波長(zhǎng)光激發(fā)，帶熒光基團(tuán)分子發(fā)射特定波長(zhǎng)熒光，很少受基質(zhì)干擾；具有極高的選擇性，要同時(shí)滿足激發(fā)光波長(zhǎng)和發(fā)射光波長(zhǎng)兩個(gè)條件才能被檢測(cè)；對(duì)農(nóng)殘獸殘檢測(cè)不需要高亮度昂貴的熒光試劑；適合致病微生物和生物毒素的檢測(cè)。值得注意的是，該檢測(cè)技術(shù)由于是高靈敏檢測(cè)弱光信號(hào)，因此對(duì)“漏光”十分敏感。
 

　　隨后，關(guān)亞風(fēng)研究員為觀眾們講解了微弱熒光的明場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)。通常，微弱熒光探測(cè)都是在暗場(chǎng)進(jìn)行的，因?yàn)槭覂?nèi)光強(qiáng)是幾百個(gè)流明(lm)，而被檢測(cè)的最低熒光強(qiáng)度不高，且熒光波長(zhǎng)是在可見(jiàn)光波長(zhǎng)內(nèi)，總光強(qiáng)相差10個(gè)數(shù)量級(jí)。而明場(chǎng)探測(cè)熒光就是在很強(qiáng)的可見(jiàn)光背景下，檢測(cè)樣品受激發(fā)射出來(lái)的微弱光，而且熒光波長(zhǎng)與可見(jiàn)光波長(zhǎng)重疊。
 

　　對(duì)于明場(chǎng)探測(cè)微弱熒光，關(guān)亞風(fēng)研究員提出了以下解決方案：提高激發(fā)光源強(qiáng)度，使用窄帶濾波技術(shù)。然而在使用這些解決方案時(shí)存在一些問(wèn)題，包括，熒光飽和；定量線性范圍變窄，功耗增加；用光柵+夾縫成本高；信噪比降低。針對(duì)上述問(wèn)題，關(guān)亞風(fēng)研究員指出，在目標(biāo)熒光探測(cè)時(shí)可以不使用窄帶濾光；可以用光源調(diào)制和同步檢測(cè)，輔以算法，扣除本底光信號(hào)；使用寬動(dòng)態(tài)范圍光電檢測(cè)器件，避免光飽和。而對(duì)于背景光的扣除，可以采用同步調(diào)制技術(shù)。利用該技術(shù)有以下幾個(gè)要點(diǎn)：盡全力降低調(diào)制器噪音和前置放大器噪音；精心設(shè)計(jì)、調(diào)試有源濾波電路；選擇正確的數(shù)字濾波方案。
 

　　會(huì)議尾聲，關(guān)亞風(fēng)研究員就國(guó)產(chǎn)葉綠素a傳感器檢測(cè)下限沒(méi)有達(dá)到美國(guó)產(chǎn)品水平的原因進(jìn)行了分析。他指出，全譜帶濾光不足和激發(fā)光源含有熒光波長(zhǎng)的輻射是重要原因。接著，他向與會(huì)觀眾們分享了2010年我國(guó)研制的葉綠素a傳感器的優(yōu)越性能。
 

　　最后，憑借著長(zhǎng)期設(shè)計(jì)研發(fā)光學(xué)檢測(cè)器的經(jīng)驗(yàn)，關(guān)亞風(fēng)研究員建議，在食品安全現(xiàn)場(chǎng)快檢領(lǐng)域應(yīng)盡量開(kāi)發(fā)熒光檢測(cè)用試紙條，以及用熒光試劑的比色皿快檢技術(shù)。
 

　　與會(huì)人員受益匪淺，掌聲熱烈，關(guān)亞風(fēng)研究員致謝，報(bào)告順利結(jié)束。