农残检测新利器：新型便携式表面增强拉曼光谱仪

作者： 2017年04月20日来源：中国仪表网浏览量：

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【中国仪表网仪表产业】近年来，三聚氰胺奶粉、苏丹红鸡蛋、毒豆芽等事件不时曝光，民众对于食品安全的关注也日益强烈。如何把好舌尖上的安全关，检测检验是至关重要的环节。可惜传统的实验室检测，需要切片、细菌培

　　【中国仪表网仪表产业】近年来，三聚氰胺奶粉、苏丹红鸡蛋、毒豆芽等事件不时曝光，民众对于食品安全的关注也日益强烈。如何把好舌尖上的安全关，检测检验是至关重要的环节。可惜传统的实验室检测，需要切片、细菌培养等诸多环节，时间长、花费大、效率低，在“大批量进出”的果蔬检测领域“心有余而力不足”。

　　近日，北京工业大学生命科学与生物工程学院实验中心主任郑大威利用拉曼光谱的特性研发出了先进的检测技术，可以在几分钟内快速测出瓜果蔬菜上的生长激素、残留农药，保障舌尖上的安全。这一技术在之前的“三聚氰胺”事件中已经得到有效验证。目前，郑大威带领着团队还在进一步深入研究拉曼光谱，将它引入癌症早期筛查，造福更多的人群。

　　微弱而敏感的拉曼光谱

　　一束光，看似是黄白色，但经过棱镜的折射，可以看到赤橙黄绿青蓝紫，五彩缤纷。在大自然里，其实还有大量我们看不见的“光”：红外线、紫外线……它们同样可以通过光栅分离，按照波长、频率不同分成一道道光谱。拉曼光谱就是其中的一种。

　　“光是有能量的，不同的波长对应不同的能量，投射到不同的物体会产生不同的效果，比如紫外线就可以杀菌。”郑大威说，这就好比不同尺寸的小石头去击打不同厚度的玻璃，小石头能击碎薄玻璃，大石头能击碎厚玻璃，“它们中间建立着一种微妙的对应。如果我们能利用这种对应，确定标准参照，就能溯源锁定它的对应物。”郑大威说，拉曼光谱的一个特点恰恰就是能够反映分子结构的特性，自从上世纪20年代被发现以来，很少有人摸清它的奥妙。

　　进入新世纪，拉曼光谱迅速走红。“拉曼光谱的能量非常微弱，但却非常敏感，特异性强，因此特别适合进行快速筛查检测。”郑大威说，学界意识到这一前景，争相开始做应用研究。他也是其中一个，1980年考入北工大环境监测专业，打下了扎实的化学分析基础。1996年郑大威就开始做光谱研究，进入了拉曼光谱研究的前沿。

　　三聚氰胺检测初露锋芒

　　光谱是光线经过色散以后的频谱，听不见摸不着，似乎很枯燥，但郑大威研究得很投入，一干就是20多年。如何让微弱的拉曼光谱发挥“火眼金睛”的作用，他合成的增强试剂能将拉曼散射的强度放大10万倍以上。这样，任何物质中的异样成分，即使是细小如分子，都无所遁形。

　　在2008年的“三聚氰胺”事件中，郑大威与合作企业应用便携式表面增强拉曼光谱仪小试牛刀。郑大威回忆说，此前国内监测奶粉是否合格的一项重要指标就是蛋白质，具体就用氮元素含量来体现，这给了一些不法商家以可乘之机，他们在普通奶粉里掺加根本不能被婴儿吸收的三聚氰胺，大幅提高氮含量。

　　事件被曝光后，国家相关部门开始紧急筛查各批次奶是否含有三聚氰胺，按照标准，筛查采用液相色谱、质谱联用的办法。这种检测设备一套价值200万元，检测一个样品花费千元以上，耗时近3小时，“等着检测的奶农排起长队，严重影响了市场上奶制品供应的时效性。”在这样的背景下，国家农业、质监、工商等部门下了“招贤榜”，征集快速有效的检测方法。

　　郑大威与合作企业紧急研发的便携式表面增强拉曼光谱仪参与了测试，这台检测仪大放异彩，检测10个样品全部正确，每个样品检测时间只需3分钟。

　　快速测出豆芽中的激素

　　这次应急检测让拉曼光谱检测技术一举成名。只可惜当时没有相关国家检测标准，不能给执法提供有力支撑，该方法最终没有被采纳。但团队也收获了一个重要的提示：简便快捷的食品检测检验，无论是对用户，还是对执法者，是很重要可行的解决方案。

　　郑大威团队的研究仍在继续，他们对准了数量庞大的进京蔬菜、水果。郑大威介绍，现在国家对于蔬菜水果的安全监管日益严格，无论是在田间的源头，还是市场的终端，都建立了一系列措施。但一旦蔬菜、水果运输量大，容易出现检测的盲点。

　　以北京为例，北京市大量的食品菜品来自外地，属于典型的输入型城市。面对这么大批量的食品菜品，提供快速检测方法，对菜农和执法机构都会带来很大的便利。

　　他们开发出了全新的拉曼光谱检测设备，这部设备在现场对豆芽中残留的人为添加植物生长激素进行了检测，时间也就短短几分钟，检测结果与大型检测设备的结果基本一致，“如果能应用到批发市场，检测作业的效率就会大大提高。” 郑大威说。

　　还将用于癌症早期筛查

　　郑大威说，今年最新拉曼光谱检测仪器会上市，为保证食品安全和生命医疗领域提供检测服务，也为政府便捷执法提供了可能性。

　　在郑大威的实验室见到了这种检测仪器的最新样品，只有普通的旅行箱大小，一个成年人完全可以拎起来带走。打开箱子，防震保护壳内是一部尺寸约等于DVD机的设备，它一端连接一台小型笔记本电脑，另一端连接一只略大于录音笔的激光笔，“手握激光笔，直接对着被检测物就可以开始工作，就跟我们熟悉的做B超一样。”他说。

　　郑大威透露，他们在应用表面增强拉曼光谱技术检测致病微生物研究方面已经达到了国内先进水平，癌细胞快速筛查工作也正在进行中，“拉曼光谱技术的好处就是以检测样品的谱图去比对它的标准谱图，一旦有异常，就可以迅速发现潜在的危险点。”郑大威说，前不久有学者研究称可以从人的唾液中发现早期癌细胞的踪迹，“用拉曼光谱技术进行检测，就可以发现体液成分里面的微妙变化，为癌症早期发现提供依据。”

　　他说，现在进行癌症筛查，最主要的方式就是切面进行病理化验分析，耗时长、花费大，如果用便携式拉曼光谱检测设备，病人在手术的同时，快速检测就可以随之开始，很短时间就能拿到初步检测报告，为后续治疗提供科学依据，赢得宝贵时间。

　　除了在北工大任教外，郑大威还是北京市食药监局标准审查专家、北京市食品安全风险监控中心的专家组成员，对于食品安全他有着清醒的认识。近年来，屡屡曝光的食品安全事件让一些民众对于食品安全状况产生了怀疑。黄瓜是不是都用激素催熟的，西红柿是不是越红越不能吃……

　　对此郑大威说，目前从国家到地方，对于食品安全都是越来越重视。尤其是在北京，蔬菜、水果从产地到超市、市场，监管是很严格的。市民从正规渠道购买，安全问题不必担心。不过他也坦言，有些农药是必须要用的，国家对此也有相关标准，微量的农药残留肯定不能避免，但是应该是在安全范围之内的。

　　如何去除这些残留农药？很多市民用面粉、小苏打等各种小窍门。郑大威说，现在很多农药是油溶性的，不溶于水，清洗效果最好的还是用正规品牌的果蔬洗涤剂，“很多人会认为洗涤剂也有毒，但事实上，国内洗涤剂的品牌非常集中，都是一些大厂，国家监管也很到位。果蔬洗涤剂本身的毒性非常低，加上之后用水冲干净，清洗效果可以信赖。”

　　(原文标题：果蔬检测再添“火眼金睛” 拉曼光谱三分钟就能精确测出三聚氰胺)

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