另辟蹊径斗“农残”——访上海理工大学华泽钊教授

    2006年国庆节前夕，《文汇报》刊登了一则令人振奋的消息，被国内外报刊、网络广为转载：将蔬菜打成汁，把一根待测酶柱放入菜汁中1～2分钟，然后取出置入探测仪器里，与另外一支酶柱做参照，整个过程只要9分钟，就可以迅速检测出蔬菜中是否存在农药残留。日前，上海理工大学华泽钊教授等成功研究出新型的“农药残留现场快速检测技术”，此项技术的使用将使市民们以后更放心地购买蔬菜。

    而在本网转载这条新闻之后不久，就有网友发表评论，希望能够了解这一技术更加详细的情况。根据新闻中的线索，本网工作人员（以下简称Instrument）在上海理工大学迎来百年华诞之际，通过电话采访了华泽钊教授（以下简称华）。 

     Instrument：华教授，您好！从有关资料中我们了解到，您是我国首批“低温工程”的博士生导师，特别是在人体细胞和组织的低温保存以及冷冻干燥等方面建树颇多。那么，是什么原因使您开始关注“农药残留检测”，这个与您原来的专业相距甚远的科研领域的呢？ 

     华：说起来话长，那还是1999年8月份的一件事，我当时正在参加一个在上海召开的学术会议。一次晚餐后，在近120名与会者中，有过半人食物中毒，我本人也不幸名列其中。当时就估计是吃了含有残留农药的蔬菜。那天晚上，我可以说是上吐下泻。去医院急诊，高烧39度，不得不住院治疗一周。在医院时我就萌生了一个想法，是否有办法能快速检测果蔬中的农药残留。

　　出院后，我又断断续续地看了一年的国内外书籍、文献，2000年11月撰写开题报告，决心探索如何快速检测果蔬中的农药残留，防止急性中毒的发生。 

    Instrument：那么，果蔬中的农药残留究竟是如何形成的？是否还有其他的手段可以对它们进行检测？ 

    华：我们知道，现在蔬菜使用的农药普遍都是有机磷化合物，这些农药经过一段时间会自然降解转为无毒。国家规定，在果蔬上市前一段时间（一般7天）内是不允许再施农药的。可是有些不法菜农为了让果蔬贩卖时看上去更好看，常常乱施农药，甚至在果蔬上市前还施加农药，而来不及降解的果蔬中的农药残留，就是造成食用者急性中毒的原因。 

    关于农药残留的检测方法，FAO／WHO的国际农药残留法典委员会于1993年颁布了针对183种农药残留的推荐检测方法，我国也于1996年以国家标准的形式公布了食品卫生检验分析方法标准。食品中农药残留检测的一般程序先要经过取样、提取、净化、浓缩等诸多过程，然后用气相色谱、高效（压）液相色谱等方法进行检测。另外，目前国家有关部门已经开始着手进行部分相关标准的修订，检测手段开始采用更加精密的质谱仪器。

　　虽然这些方法的检测精度高、能够测出农药的具体组分和含量，适合于微量的检测和长期的跟踪，但由于仪器贵重、运行费用高、检测费时长等原因，并不适合用于在现场的快速检测。 

    Instrument：据我们了解，目前市场上已经有不少品牌的“农药残留速测仪”在销售，与这些仪器采用的技术相比，上海理工大学所开发的“新型农药残留现场快速检测技术”有哪些独到之处？ 

    华：在回答这个问题之前，我想首先应该弄清农药残毒导致人体中毒的毒理学原理。以有机磷农药为例，有机磷农药引起人急性中毒的途径可描述为：有机磷农药经呼吸道、胃肠道、皮肤、黏膜等均可侵入人体，吸收后经血液循环很快分布于全身，毒作用广泛，能抑制多种酶，主要为乙酰胆碱酯酶，使其发生磷酰化而失去活性，从而造成乙酰胆碱大量蓄积，以乙酰胆碱为传导介质的神经过度兴奋，最后转入抑制和衰竭，使各项功能失调，而呈中毒症状。 

    在明确了这一点后，课题的目标也就随之明朗了。为了达到能够在现场快速判断出果蔬中是否含有会引起急性中毒的农药残留（主要是有机磷和氨基甲酯类农药）的目的，首先就必须要寻找到一种类似于乙酰胆碱酯酶的酶，作为生物敏感元件，研制能检测出有机磷农药的生物传感器。 

    在研究初期，我们也想到了用乙酰胆碱酯酶来制成生物传感器，当时国内外也开始有类似的研究，但结果发现乙酰胆碱酯酶太贵，2000单位就要93.5美元，根本无法推广应用。所以课题组在另一成员徐斐老师的负责下，开始寻找可供实用的新的酶，并研究其固定化工艺和最佳运行条件。 

    经研究我们发现可以从小麦中提取小麦酯酶，作为传感元件，制取2000单位的小麦酯酶，只需50至100克小麦，成本只有几角钱，但它的缺点是对某些有机磷农药不够敏感。后来，利用上海大江鸡场废弃的鸡肝，我们从中提取了鸡肝酯酶，它的优势是能对七八种常用的有机磷农药产生反应，而且灵敏度都较高。 

    然后我们再利用自己开发的离子交换技术将小麦酯酶和鸡肝酯酶固定化，并制成一次性酶柱。目前，该技术已获得了国家发明专利，这种探测仪，每次使用时只要更换一对酶柱，成本只有几角钱，推广性很强。 

    此外，由于酶的反应是和温度密切相关的，为了保证反应能在确定的温度下进行，我们还研制了一种微型的半导体制冷—加热恒温器。 

    而在生物传感器方面，我们提出了一类新型量热式生物传感器概念。它有两个相同的酶柱，一个是待测的，另一个是作为参比的，但已被完全抑制。两个酶柱同置于一个反应腔中，由于采用了同种失活酶作为参比的方法，消除了系统的非特异性干扰，得到的温差是由酶反应柱中发生的酶水解反应产生的热量引起的。通过测量流经此两酶柱的流体出口的微小温差，来探测酶水解热反应的被抑制程度，进而得出微量的农药浓度。 

    此外，经过不断地摸索、补充和发展，我们又将流动注射技术引进到了这一系统当中。这种流动注射式酶传感器一方面大大提高了检测结果的重现性；另一方面使得酶反应是在仪器中完成，实现了操作过程的自动化，缩短了检测时间。 

    Instrument：还有一个问题也是我们很感兴趣的，对于和您一道共事的项目其他参与者而言，您是如何评价他们在这一项目中所发挥的作用的？ 

    华：从最初的一个念头发展到一种新的产品，其间的过程是非常艰难的，要发挥众人的聪明才干才能克服，徐斐、陈儿同两位老师，许学勤、肖建军、郑艺华博士生和一些硕士生在这一项目中都做出了重要的贡献。 

    尤其是徐斐老师，几年前她从江南大学食品科学专业博士毕业后来上海理工大学工作时，我曾经亲自打电话给她的导师王璋教授了解情况，王教授和她的妻子许时婴教授对徐斐一致的评价是“很求上进、富有钻研精神”，而我挑选徐斐看中的也是这一点。 

    徐斐到校不久，我就让她研究与有机磷农药有特异反应的酶，后来又请她担任研制任务的负责人。坦率地将，这个项目是很有挑战性的，而且难度和风险都非常大，但徐斐欣然接受了这个挑战。值得欣慰的是，经过这个项目的锤炼，她的业务能力和组织能力已经有了质的提高，已经成为名副其实的学科带头人。 

    同时，结合此研究项目，我们还培养了3名博士、4名硕士，在国内外权威期刊发表论文20余篇，已获得发明专利2项、实用新型专利2项、公布发明专利1项。目前，已经有不少企业和我们接触，希望能够就这一项目进行合作，并最终将其推向市场。

采访后记： 

    最初获悉有关上海理工大学“新型农药残留现场快速检测技术”这条消息时，并没有引起笔者太多的注意，毕竟目前国内已有不少单位在进行这方面的探索，而且业内人士对于相关技术的适用性也存在着一定的争议。 

    网友的留言使笔者开始重新审视这一“看似平凡”的科技消息，而有关专家专为这一消息的深夜来电则使笔者最终下定决心去挖掘信息背后更深入的内容，也才有了后来对华教授的电话采访。现在本文即将脱稿，但是社会对于“农药残留速测技术”的关注，相信在很长一段时间里还会保持相当的热度，尤其是新技术在检测过程中是否存在“假阳性”以及“假阳性”的比例有多大等问题还有待于未来实践的检验。

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