果蔬檢測再添「火眼金睛」 拉曼光譜三分鐘就能精確測出三聚氰胺

2020-11-25 北晚新視覺網

2017年4月19日訊，近年來，三聚氰胺奶粉、蘇丹紅雞蛋、毒豆芽等事件不時曝光，民眾對於食品安全的關注也日益強烈。如何把好舌尖上的安全關，檢測檢驗是至關重要的環節。可惜傳統的實驗室檢測，需要切片、細菌培養等諸多環節，時間長、花費大、效率低，在「大批量進出」的果蔬檢測領域「心有餘而力不足」。

北京工業大學生命科學與生物工程學院實驗中心主任鄭大威利用拉曼光譜的特性研發出了先進的檢測技術

有沒有更加簡便有效的檢測方法？北京工業大學生命科學與生物工程學院實驗中心主任鄭大威利用拉曼光譜的特性研發出了先進的檢測技術，可以在幾分鐘內快速測出瓜果蔬菜上的生長激素、殘留農藥，保障舌尖上的安全。這一技術在之前的「三聚氰胺」事件中已經得到有效驗證。目前，鄭大威帶領著團隊還在進一步深入研究拉曼光譜，將它引入癌症早期篩查，造福更多的人群。

微弱而敏感的拉曼光譜

一束光，看似是黃白色，但經過稜鏡的折射，可以看到赤橙黃綠青藍紫，五彩繽紛。在大自然裡，其實還有大量我們看不見的「光」：紅外線、紫外線……它們同樣可以通過光柵分離，按照波長、頻率不同分成一道道光譜。拉曼光譜就是其中的一種。

「光是有能量的，不同的波長對應不同的能量，投射到不同的物體會產生不同的效果，比如紫外線就可以殺菌。」鄭大威說，這就好比不同尺寸的小石頭去擊打不同厚度的玻璃，小石頭能擊碎薄玻璃，大石頭能擊碎厚玻璃，「它們中間建立著一種微妙的對應。如果我們能利用這種對應，確定標準參照，就能溯源鎖定它的對應物。」鄭大威說，拉曼光譜的一個特點恰恰就是能夠反映分子結構的特性，自從上世紀20年代被發現以來，很少有人摸清它的奧妙。

進入新世紀，拉曼光譜迅速走紅。「拉曼光譜的能量非常微弱，但卻非常敏感，特異性強，因此特別適合進行快速篩查檢測。」鄭大威說，學界意識到這一前景，爭相開始做應用研究。他也是其中一個，1980年考入北工大環境監測專業，打下了紮實的化學分析基礎。1996年鄭大威就開始做光譜研究，進入了拉曼光譜研究的前沿。

三聚氰胺檢測初露鋒芒

光譜是光線經過色散以後的頻譜，聽不見摸不著，似乎很枯燥，但鄭大威研究得很投入，一幹就是20多年。如何讓微弱的拉曼光譜發揮「火眼金睛」的作用，他合成的增強試劑能將拉曼散射的強度放大10萬倍以上。這樣，任何物質中的異樣成分，即使是細小如分子，都無所遁形。

在2008年的「三聚氰胺」事件中，鄭大威與合作企業應用可攜式表面增強拉曼光譜儀小試牛刀。鄭大威回憶說，此前國內監測奶粉是否合格的一項重要指標就是蛋白質，具體就用氮元素含量來體現，這給了一些不法商家以可乘之機，他們在普通奶粉裡摻加根本不能被嬰兒吸收的三聚氰胺，大幅提高氮含量。

事件被曝光後，國家相關部門開始緊急篩查各批次奶是否含有三聚氰胺，按照標準，篩查採用液相色譜、質譜聯用的辦法。這種檢測設備一套價值200萬元，檢測一個樣品花費千元以上，耗時近3小時，「等著檢測的奶農排起長隊，嚴重影響了市場上奶製品供應的時效性。」在這樣的背景下，國家農業、質監、工商等部門下了「招賢榜」，徵集快速有效的檢測方法。

鄭大威與合作企業緊急研發的可攜式表面增強拉曼光譜儀參與了測試，這臺檢測儀大放異彩，檢測10個樣品全部正確，每個樣品檢測時間只需3分鐘。

快速測出豆芽中的激素

這次應急檢測讓拉曼光譜檢測技術一舉成名。只可惜當時沒有相關國家檢測標準，不能給執法提供有力支撐，該方法最終沒有被採納。但團隊也收穫了一個重要的提示：簡便快捷的食品檢測檢驗，無論是對用戶，還是對執法者，是很重要可行的解決方案。

鄭大威團隊的研究仍在繼續，他們對準了數量龐大的進京蔬菜、水果。鄭大威介紹，現在國家對於蔬菜水果的安全監管日益嚴格，無論是在田間的源頭，還是市場的終端，都建立了一系列措施。但一旦蔬菜、水果運輸量大，容易出現檢測的盲點。

以北京為例，北京市大量的食品菜品來自外地，屬於典型的輸入型城市。面對這麼大批量的食品菜品，提供快速檢測方法，對菜農和執法機構都會帶來很大的便利。

他們開發出了全新的拉曼光譜檢測設備，這部設備在現場對豆芽中殘留的人為添加植物生長激素進行了檢測，時間也就短短幾分鐘，檢測結果與大型檢測設備的結果基本一致，「如果能應用到批發市場，檢測作業的效率就會大大提高。」 鄭大威說。

還將用於癌症早期篩查

鄭大威說，今年最新拉曼光譜檢測儀器會上市，為保證食品安全和生命醫療領域提供檢測服務，也為政府便捷執法提供了可能性。

記者在鄭大威的實驗室見到了這種檢測儀器的最新樣品，只有普通的旅行箱大小，一個成年人完全可以拎起來帶走。打開箱子，防震保護殼內是一部尺寸約等於DVD機的設備，它一端連接一臺小型筆記本電腦，另一端連接一隻略大於錄音筆的雷射筆，「手握雷射筆，直接對著被檢測物就可以開始工作，就跟我們熟悉的做B超一樣。」他說。

鄭大威透露，他們在應用表面增強拉曼光譜技術檢測致病微生物研究方面已經達到了國內先進水平，癌細胞快速篩查工作也正在進行中，「拉曼光譜技術的好處就是以檢測樣品的譜圖去比對它的標準譜圖，一旦有異常，就可以迅速發現潛在的危險點。」鄭大威說，前不久有學者研究稱可以從人的唾液中發現早期癌細胞的蹤跡，「用拉曼光譜技術進行檢測，就可以發現體液成分裡面的微妙變化，為癌症早期發現提供依據。」

他說，現在進行癌症篩查，最主要的方式就是切面進行病理化驗分析，耗時長、花費大，如果用可攜式拉曼光譜檢測設備，病人在手術的同時，快速檢測就可以隨之開始，很短時間就能拿到初步檢測報告，為後續治療提供科學依據，贏得寶貴時間。

[相關提醒]
清洗果蔬農藥殘留
用正規洗滌劑即可

除了在北工大任教外，鄭大威還是北京市食藥監局標準審查專家、北京市食品安全風險監控中心的專家組成員，對於食品安全他有著清醒的認識。近年來，屢屢曝光的食品安全事件讓一些民眾對於食品安全狀況產生了懷疑。黃瓜是不是都用激素催熟的，西紅柿是不是越紅越不能吃……

對此鄭大威說，目前從國家到地方，對於食品安全都是越來越重視。尤其是在北京，蔬菜、水果從產地到超市、市場，監管是很嚴格的。市民從正規渠道購買，安全問題不必擔心。不過他也坦言，有些農藥是必須要用的，國家對此也有相關標準，微量的農藥殘留肯定不能避免，但是應該是在安全範圍之內的。

如何去除這些殘留農藥？很多市民用麵粉、小蘇打等各種小竅門。鄭大威說，現在很多農藥是油溶性的，不溶於水，清洗效果最好的還是用正規品牌的果蔬洗滌劑，「很多人會認為洗滌劑也有毒，但事實上，國內洗滌劑的品牌非常集中，都是一些大廠，國家監管也很到位。果蔬洗滌劑本身的毒性非常低，加上之後用水衝乾淨，清洗效果可以信賴。」

來源：北京晚報 記者 張航 通訊員張宇慶 文並攝

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