【化学污染图片】农产品化学污染物检测:保障舌尖上的安全

对于煮夫、主妇们而言,“农药残留”是买菜做饭时最在意的事。实际上,通过近十几年的发展,我国已经建立了较完善的农产品质量安全保障体系。实行最严谨的标准、最严格的监管、最严厉的处罚、最严肃的问责。其中,检测技术就是保障我们餐桌安全重要的科技支撑。

有这么一群人,他们默默在背后为我们构建了一道安全的食品防护墙。十几年来,由中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所研究员王静带领的研究团队,不断攻克农产品质量安全检测技术瓶颈,取得一系列重要突破。

项目团队经过十几年的系统研究和技术创新,通过研究纳米增敏仿生识别技术、信号放大化学发光免疫技术、低碳环保高通量样品前处理技术等关键技术,研发了25种快速检测方法及产品,创建了20多套覆盖400多种化学污染物的确证检测方法,形成了15项国家/行业/团体标准,实现了农产品中系列典型化学污染物的高灵敏、高通量的精准识别与确证检测,并在全国范围内进行示范和推广应用,取得了显著成效。

在2016年北京市科学技术奖评选中,该项目荣获一等奖。

化学污染物检测为何这么难?

食品安全事关国计民生与社会稳定,备受政府和消费者关注。我国每年由食品质量安全事件导致的经济损失巨大。

“化学污染物仍是影响我国食品质量安全的重要因素。”王静说,农产品作为食品的源头,不仅有在农产品生产过程中防虫治病用药后形成的农兽药残留,在生产环境中被动吸附的多环芳烃等环境污染物,还有生长中与微生物生物体作用而形成的各种代谢衍生物,再加上农产品具有鲜活的特点,完全依赖实验室大型仪器检测将严重制约农产品质量安全的监管。

“研发适合农产品生产、消费习惯的农产品质量安全检测技术,才能真正实现产地准出、市场准入,才能给老百姓提供安全食品。”王静说。

看似简单的农药残留检测,其实不简单。王静告诉记者,不同种类的农产品均有较大差异,“因此即使检测一种农药残留,其方法也未必适用于所有的农产品基质”。

此外,由于农产品种养殖环节复杂,农药、兽药等农业投入品的使用以及环境污染等均可能引起化学污染物残留,因此,农产品安全检测往往需要在同一个农产品中检测多达几十种甚至几百种的化学污染物残留。

“由于农产品的价格相对较低,每增加一个检测环节,就会在一定程度上增加农产品的价格,因此农产品中化学污染物残留检测相对于其他产品中的化学污染物残留检测除了考虑方法的可靠性外,更要考虑检测方法的成本,无疑也增加了农产品中的化学污染物残留检测难度。”

那么用一种方法是否可以一劳永逸的解决残留检测问题?

“这是非常理想的想法!”王静说,“不同化学污染物残留往往需要采用不同的检测方法,到目前为止,尚不能实现一种方法可以一劳永逸的解决农产品的所有残留检测问题。但随着新材料新技术的研发和应用,便携、快速、精准的多类污染物同时检测的方法将会更好地解决农产品的残留检测问题。”

构建了20多套化学污染物残留检测技术体系

据了解,传统的检测方法包括两个方面,即传统的前处理方法和传统的分析方法。王静表示,传统的前处理技术包括液液萃取技术、层析净化技术等等,在复杂体系的化学污染物检测中仍然发挥着重要的作用,但这些前处理技术步骤相对繁琐,溶剂消耗量大,污染环境。

“如何提高传统前处理技术的特异性、操作简便性,以及减少溶剂消耗,一直是科研人员致力的研究方向。”王静说。

目前,我国在农药及助剂、兽药、违禁添加物及环境污染物等典型化学污染物的快速检测与确证技术方面依然存在着一些难以突破的技术瓶颈,如精准稳定的商品化农药快速检测产品的匮乏与兽药、违禁添加物快速检测产品种类不足,导致不能实现典型化学污染物的快速高效识别;高选择性样品前处理技术的缺失导致复杂基质干扰严重;化学污染物确证技术及其方法和限量标准覆盖面不全导致难以实现农产品质量安全的全程风险监测。

在研发中,项目团队遇到的最大技术挑战是如何提高快速检测试剂盒、试纸条的稳定性和灵敏度,如抗原抗体反应、标记酶显色及鲁米诺化学发光反应很容易受到果蔬或肉蛋奶样品中色素、蛋白、脂肪等因素的影响。

“针对这个问题,我们在筛选抗体过程中,就加入了不同的样品基质,使得能够很好抗基质干扰的细胞株从一开始被筛选出来,这样制备得到的抗体与化学污染物反应时,就能很好抵抗样品基质的干扰。”王静说。

项目组在基质的干扰及影响竞争敏感性的关键因子方面开展系统研究,取得了很好的突破,研制了化学发光核心增敏配方,并开发出可以快速检测农兽药、违禁添加物的酶联免疫试剂盒、金标试纸条、化学发光试剂盒。

项目组基于酶抑制原理研发了农药多残留速测技术,在核心配方上进行系统优化,构建了能快速筛查有机磷和氨基甲酸酯类农药的速测技术;研制了系列分子印迹识别材料,这些材料有着和抗体类似的功能,可量身定做,有很好的专一性和稳定性,能快速准确识别出农产品中的化学污染物。

此外,在现有实验室高灵敏检测技术基础上,针对农产品中含量低、提取分离难度大的化学污染物,研发了模块化样品提取净化单元,使得不同性质的化学污染物能从复杂果蔬农产品基质中很好的提取出来,构建了20多套农兽药残留、违禁添加物、环境污染物的确证检测技术体系,并将部分技术转化为国家标准或农业行业标准。

在家也可以检测农药残留

如今,医学上的一些试剂盒或检测设备如早早孕试纸条、血糖仪等产品已经可以让老百姓在家里就使用和判断结果。同样,项目组研制了酶抑制法及其产品,这些产品操作简单,可用于家庭、农贸市场等现场使用,可判定蔬菜和水果中是否含有机磷和氨基甲酸酯类农药残留。

截至目前,团队研发了多种农兽药类试剂盒和试纸条,不仅在我国种养殖基地、农贸市场、流通环节、大型超市、企事业单位等多个部门推广应用,而且也有家庭装,可以现场实现典型农药、兽药、违禁添加物等残留的快速检测。

据介绍,本项目研发的系列快速检测产品与确证检测方法已在全国31个省市的龙头企业、质检风评机构、科研院所及种养殖基地等1000余家单位推广应用,在我国农产品产地准出、市场准入、风险排查与管控、快速应急处置等方面发挥了重要作用。大大提高了我国典型化学性污染物检测技术研究水平,推动了国产快检产品的市场占有率大幅提升,打破国外垄断,降低了成本。

此外,形成的方法标准和限量标准有效弥补了我国农产品质量安全标准体系的不足,加快了我国农产品质量安全标准化建设的步伐,提升了农产品质量安全生产的水平,促进了我国果蔬、肉禽蛋奶等产业的健康发展,为实现从农田到餐桌的农产品质量安全全程控制提供了重要技术支撑。