常理

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院研發(fā)的農(nóng)藥快速檢測試劑條

農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中扮演著重要角色，科學(xué)合理使用農(nóng)藥保證了糧食的豐產(chǎn)豐收;但如果使用不當(dāng)，其導(dǎo)致的農(nóng)藥殘留也會對人類身體健康造成危害。人們?nèi)粘Ｋ缘墓瞎卟?，是否有農(nóng)殘，能否正常食用？這是消費(fèi)者普遍關(guān)注的話題。

日前，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院宣布，該院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測技術(shù)研究所經(jīng)過多年研發(fā)，依托國家技術(shù)發(fā)明二等獎“農(nóng)產(chǎn)品中典型化學(xué)污染物精準(zhǔn)識別與檢測關(guān)鍵技術(shù)”的成果基礎(chǔ)，在農(nóng)產(chǎn)品快速檢測技術(shù)上取得了新突破——僅需用到手機(jī)與檢測試劑條，便可在5分鐘內(nèi)完成多種化學(xué)農(nóng)藥殘留的檢測。

這一技術(shù)到底有何特點(diǎn)？方便在哪？是否準(zhǔn)確？筆者采訪了農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測技術(shù)研究所“農(nóng)業(yè)化學(xué)污染物殘留檢測及行為研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”首席科學(xué)家王靜。

1、大眾都能用的檢測工具

我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小而散，集約化程度低、農(nóng)藥使用不規(guī)范的問題長期存在，農(nóng)藥殘留市場監(jiān)管難度大。而且，由于生鮮農(nóng)產(chǎn)品的保質(zhì)期相對較短，很多情況下，監(jiān)管機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室的抽檢結(jié)果出來時，農(nóng)產(chǎn)品可能已端上了消費(fèi)者的餐桌。因此，如何快速準(zhǔn)確地對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全實(shí)行檢測，對我國農(nóng)業(yè)發(fā)展與人民生產(chǎn)生活具有特殊而重要的現(xiàn)實(shí)意義。

從國家層面來看，食品安全法與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全法均對快速檢測提出了相應(yīng)要求。從企業(yè)層面來看，嚴(yán)格的產(chǎn)品自檢是必需的。農(nóng)產(chǎn)品在上市之前是否安全，企業(yè)需要第一時間知曉。而消費(fèi)者一日三餐都離不開食用農(nóng)產(chǎn)品，其關(guān)心程度可想而知。農(nóng)業(yè)科學(xué)院質(zhì)標(biāo)所王靜團(tuán)隊(duì)曾做過一項(xiàng)問卷調(diào)查，其中40%多的消費(fèi)者最關(guān)心的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題就是農(nóng)藥殘留。

然而一直以來，快速檢測技術(shù)并沒有取得實(shí)質(zhì)性突破。這是因?yàn)?，農(nóng)藥品種繁多，每種農(nóng)產(chǎn)品使用的農(nóng)藥又不太一樣，而且農(nóng)藥的分子量又小，因此想要快速檢測出來確實(shí)難度很大。

對此，王靜團(tuán)隊(duì)多年來所做的工作，就是要讓農(nóng)殘檢測成為買菜大媽手中的“彈簧秤”，只有方便操作、通俗易懂，才能夠走進(jìn)千家萬戶，守護(hù)百姓們餐桌上的安全。

在采訪現(xiàn)場，王靜為筆者演示了這一款神奇的檢測試劑條。她首先沖泡了一杯添加有未知混合農(nóng)藥的有機(jī)茶;然后，將茶湯滴入樣品池的6個小孔中，再插入6根檢測不同農(nóng)藥的試紙條;很快，白色的試紙條上就會出現(xiàn)不同深淺的線條;最后，打開微信小程序“快速檢測圖像識別系統(tǒng)”，拍照上傳，農(nóng)藥是否超標(biāo)將直接顯示在手機(jī)上，結(jié)果一目了然——整個操作過程僅需5分鐘左右。

“對于消費(fèi)者來說，只能看到顯示陽性或者陰性。而對于政府和企業(yè)，我們還有一項(xiàng)附加功能——就是按照規(guī)定的殘留限量要求，顯示超標(biāo)還是未超標(biāo)?！蓖蹯o對筆者說。

據(jù)介紹，針對目前市場監(jiān)測中常見的農(nóng)藥種類，研究團(tuán)隊(duì)已研制成功吡蟲啉、克百威、戊唑醇、啶蟲脒、腐霉利、毒死蜱、多菌靈等農(nóng)藥的膠體金快速檢測試紙條，對試紙條加工參數(shù)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。

2、如何保障準(zhǔn)確率

在人們通常印象里，給農(nóng)產(chǎn)品做檢測要將樣品送到專門的檢測機(jī)構(gòu)，讓專業(yè)檢測人員開展一系列復(fù)雜程序，才能夠得出結(jié)果。那么，有人不禁要問：僅憑借一張小小的紙條，且用時僅有5分鐘，測出來的結(jié)果靠譜嗎？

王靜解釋了其中的秘密：“我們每個人都接種過各種疫苗，疫苗的原理就是讓人體內(nèi)產(chǎn)生抗體，從而再有這種病毒侵襲就不會被感染。而我們的技術(shù)，其實(shí)與這個原理是一樣的。先把農(nóng)藥做成抗原，讓它產(chǎn)生抗體，并制作成試紙條。一旦再遇到要抓取的目標(biāo)物，比如某一種農(nóng)藥，試紙條上面就會出現(xiàn)特異性顏色反應(yīng)?！?/p>

說起來簡單，然而具體操作起來確實(shí)非常復(fù)雜?！斑@是由于農(nóng)藥是小分子物質(zhì)，沒有免疫原性，很難直接免疫動物產(chǎn)生抗體。怎么辦？我們就先把它設(shè)計成半抗原，然后再到抗原。就是這樣經(jīng)歷了一系列復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，我們最終篩選出可以特異性識別農(nóng)藥小分子的抗體。”王靜告訴筆者。

特別需要指出的是，目前國際上使用手機(jī)拍照判讀試紙條通常是在暗室中使用固定光源條件下拍照進(jìn)行的，或者需要使用手機(jī)光源補(bǔ)光。這是由于不同光強(qiáng)條件下獲取的圖片明暗程度不同，會影響結(jié)果判讀的準(zhǔn)確性。

“而我們開發(fā)的基于人工智能圖像識別算法，很好地解決了這一技術(shù)難題?！眻F(tuán)隊(duì)工作人員曹振博士告訴筆者，不同手機(jī)均可用于膠體金試紙條檢測結(jié)果的定性、半定量判定，且不同光源條件影響較小。他們研發(fā)的試紙條多通道搭載平臺與AI圖像識別算法是有機(jī)結(jié)合的整體，在此基礎(chǔ)上建立的背景扣除模型和算法，實(shí)現(xiàn)了對不同背景環(huán)境光干擾的消除，算法也能最大程度上消除自然光干擾，因而能快速準(zhǔn)確讀取農(nóng)殘檢測試紙條結(jié)果。

“而且，檢測方法不挑手機(jī)，無論是華為、蘋果還是小米、vivo，檢測系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與專業(yè)試紙條讀卡儀基本一致?！辈苷裾f。對于大家關(guān)心的成本問題，曹振表示，目前如果去專業(yè)的檢測中心，檢測一個指標(biāo)通常要100多元，而且至少要等兩天時間出報告。而快速檢測試劑條實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)后，單一農(nóng)藥的試劑條成本可以降到一兩元。

3、打造一個開放平臺

筆者注意到，實(shí)驗(yàn)中的樣品池只有6處通道，可以同時檢測6種農(nóng)藥。那么，超出這個范圍的農(nóng)藥能否檢測出來？

王靜解釋說：“我們每年對市場上的農(nóng)產(chǎn)品開展4次例行監(jiān)測。這項(xiàng)技術(shù)所選的農(nóng)藥種類，都是檢出率與超標(biāo)率較高的，我們重點(diǎn)針對這些農(nóng)藥來研發(fā)它的相關(guān)產(chǎn)品?！?/p>

“截至去年底，我國共發(fā)布了710種登記的農(nóng)藥。其中有一部分是生物農(nóng)藥，是豁免農(nóng)藥;有一些是化學(xué)性農(nóng)藥，但大多數(shù)都是低毒低殘留高效的農(nóng)藥。對于低毒低殘留的農(nóng)藥，我們沒有必要檢測，危害較小。而對于一些殘留時間長的，容易超標(biāo)的，我們作為重點(diǎn)來檢測?！蓖蹯o說。

很多人認(rèn)為，如今農(nóng)產(chǎn)品、食品安全問題越來越多。對此，王靜表示，這并不是說過去的農(nóng)產(chǎn)品、食品更安全。因?yàn)?，那個年代物資相對匱乏，大家對農(nóng)產(chǎn)品的安全性并沒有過多關(guān)注。而且，過去的檢測手段也遠(yuǎn)沒有現(xiàn)在先進(jìn)。因此，大家對于農(nóng)藥、添加劑與激素談之色變是不必要的。

王靜指出，為了保證“舌尖上的安全”，我國從無到有、從弱到強(qiáng)建立了一套完善的保障體系，包括從頂層的法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的制定及認(rèn)證追溯體系的形成，到檢驗(yàn)檢測的技術(shù)不斷進(jìn)步，“應(yīng)該說，我國農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全已經(jīng)進(jìn)入一個依法監(jiān)管的新階段”。

王靜介紹，團(tuán)隊(duì)開發(fā)的人工智能圖像識別算法系統(tǒng)是一個開放平臺，理論上可兼容所有膠體金試紙條的定性、半定量判讀，并能作為大數(shù)據(jù)的移動終端實(shí)時收集數(shù)據(jù)，可以拓展應(yīng)用于獸藥殘留、真菌毒素、違禁添加物、環(huán)境污染物的檢測及過敏原檢測、病毒和疾病靶標(biāo)篩查診斷，如新冠病毒檢測試紙結(jié)果判讀。

“未來，如果把市場上的試紙條標(biāo)準(zhǔn)化之后，搭載在這個平臺上，污染物、病毒、病原體的這種靶標(biāo)篩查等均可以在這個平臺上實(shí)現(xiàn)。我認(rèn)為，未來如果把新冠病毒的試紙條，還有甲流、乙流等一系列已經(jīng)研發(fā)好的試紙條搭載在這個平臺上，都可以同時來判定。這樣一來，針對新冠病毒的快速檢測更適合于社區(qū)、基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)，就很方便了?！蓖蹯o說。