人人可當農殘“檢測員”

常理

農藥在農業生產中扮演著重要角色，科學合理使用農藥保證了糧食的豐產豐收，但如果使用不當，其導致的農藥殘留也會對人類身體健康造成危害。人們日常所吃的瓜果蔬菜，是否有農藥殘留？這是消費者普遍關注的話題。

日前，中國農業科學院宣布，該院農業質量標準與檢測技術研究所經過多年研發，依托國家技術發明二等獎“農產品中典型化學污染物精準識別與檢測關鍵技術”的成果基礎，在農產品快速檢測技術上取得了新突破——僅需用到手機與檢測試劑條，便可在5分鐘內完成多種化學農藥殘留的檢測。

這一技術到底有何特點？方便在哪？是否準確？記者采訪了農業科學院質量標準與檢測技術研究所“農業化學污染物殘留檢測及行為研究創新團隊”首席科學家王靜。

5分鐘出結果

我國農業生產規模小而散，集約化程度低、農藥使用不規范的問題長期存在，農藥殘留市場監管難度大。而且，由于生鮮農產品的保質期相對較短，很多情況下，監管機構實驗室的抽檢結果出來時，農產品可能已端上了消費者的餐桌。因此，如何快速準確地對農產品質量安全實行檢測，對我國農業發展與人民生產生活具有特殊而重要的現實意義。

從國家層面來看，《食品安全法》與《農產品質量安全法》均對快速檢測提出了相應要求。從企業層面來看，嚴格的產品自檢是必需的。農產品在上市之前是否安全，企業需要第一時間知曉。而消費者一日三餐都離不開食用農產品，其關心程度可想而知。農業科學院質量標準與檢測技術研究所王靜團隊曾做過一項問卷調查，其中40%以上的消費者最關心的農產品質量安全問題就是農藥殘留。

然而，一直以來，快速檢測技術并沒有取得實質性突破。這是因為農藥品種繁多，每種農產品使用的農藥又不太一樣，而且農藥的分子量又小，因此想要快速檢測出來確實難度很大。

對此，王靜團隊多年來所做的工作，就是要讓農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，才能夠走進千家萬戶，守護人們餐桌上的安全。

在采訪現場，王靜為記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藥的有機茶；然后，將茶湯滴入樣品池的6個小孔中，再插入6根檢測不同農藥的試紙條；很快，白色的試紙條上就會出現不同深淺的線條；最后，打開微信小程序“快速檢測圖像識別系統”，拍照上傳，農藥是否超標將直接顯示在手機上，結果一目了然，整個操作過程僅需5分鐘左右。

“對于消費者來說，只能看到顯示陽性或者陰性。而對于政府和企業，我們還有一項附加功能——就是按照規定的殘留限量要求，顯示超標還是未超標。”王靜對記者說。

據介紹，針對目前市場監測中常見的農藥種類，研究團隊已研制成功吡蟲啉、克百威、戊唑醇、啶蟲脒、腐霉利、毒死蜱、多菌靈等農藥的膠體金快速檢測試紙條，對試紙條加工參數進行了標準化。

只需要手機和試劑條

在人們通常印象里，給農產品做檢測要將樣品送到專門的檢測機構，讓專業檢測人員開展一系列復雜程序，才能夠得出結果。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產生抗體，從而再有這種病毒侵襲就不會被感染。而我們的技術，其實與這個原理是一樣的。先把農藥做成抗原，讓它產生抗體，并制作成試紙條。一旦再遇到要抓取的目標物，比如某一種農藥，試紙條上面就會出現特異性顏色反應。”

說起來簡單，然而具體操作起來確實非常復雜。“這是由于農藥是小分子物質，沒有免疫原性，很難直接免疫動物產生抗體。怎么辦？我們就先把它設計成半抗原，然后再到抗原。就是這樣經歷了一系列復雜的實驗，我們最終篩選出可以特異性識別農藥小分子的抗體。”王靜說。

特別需要指出的是，目前，國際上使用手機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行的，或者需要使用手機光源補光。這是由于不同光強條件下獲取的圖片明暗程度不同，會影響結果判讀的準確性。

“而我們開發的基于人工智能圖像識別算法，很好地解決了這一技術難題。”團隊工作人員曹振博士告訴記者，不同手機均可用于膠體金試紙條檢測結果的定性、半定量判定，且不同光源條件影響較小。他們研發的試紙條多通道搭載平臺與AI圖像識別算法是有機結合的整體，在此基礎上建立的背景扣除模型和算法，實現了對不同背景環境光干擾的消除，算法也能最大程度上消除自然光干擾，因而能快速準確讀取農殘檢測試紙條結果。

“而且，檢測方法不挑手機，無論是華為、蘋果還是小米、vivo，檢測系統的準確性與專業試紙條讀卡儀基本一致。”曹振說。對于大家關心的成本問題，曹振表示，目前如果去專業的檢測中心，檢測一個指標通常要100多元，且要等兩天時間出報告，而快速檢測試劑條實現量產后，單一農藥的試劑條成本可以降到一兩元。

未來可拓展平臺

記者注意到，實驗中的樣品池只有6處通道，可以同時檢測6種農藥。那么，超出這個范圍的農藥能否檢測出來？

王靜解釋說：“我們每年對市場上的農產品開展4次例行監測。這項技術所選的農藥種類，都是檢出率與超標率較高的，我們重點針對這些農藥來研發它的相關產品。”

“截至去年底，我國共發布了710種登記的農藥。其中有一部分是生物農藥，是豁免農藥；有一些是化學性農藥，但大多數都是低毒、低殘留、高效的農藥。對于低毒、低殘留的農藥，我們沒有必要檢測，危害較小。而對于一些殘留時間長的，容易超標的，我們作為重點來檢測。”王靜說。

很多人認為，如今農產品安全問題越來越多。對此，王靜表示，這并不是說過去的農產品、食品更安全。因為，那個年代物資相對匱乏，大家對農產品的安全性并沒有過多關注。而且，過去的檢測手段也遠沒有現在先進。因此，大家對于農藥、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、從弱到強建立了一套完善的保障體系，包括從頂層的法律法規、標準的制定及認證追溯體系的形成，到檢驗檢測技術不斷進步，應該說，我國農產品質量安全已經進入一個依法監管的新階段。

王靜介紹，團隊開發的人工智能圖像識別算法系統是一個開放平臺，理論上可兼容所有膠體金試紙條的定性、半定量判讀，并能作為大數據的移動終端實時收集數據，可以拓展應用于獸藥殘留、真菌毒素、違禁添加物、環境污染物的檢測及過敏原檢測、病毒和疾病靶標篩查診斷，如新冠病毒檢測試紙結果判讀。

“未來，如果把市場上的試紙條標準化之后，搭載在這個平臺上，污染物、病毒、病原體的這種靶標篩查等均可以在這個平臺上實現。我認為，未來如果把新冠病毒的試紙條，還有甲流、乙流等一系列已經研發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、基層醫療機構，就很方便了。”王靜說。