2秒检测出“农药残留”—新型且无酶便携式传感平台研发成功

近日，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所研究员蒋长龙团队开发了一种新型且无酶的便携式传感平台（以下简称传感平台），2秒内检测出环境和食品中的草甘膦残留，最终浓度结果直接显示在智能手机上。相关研究成果发表于《危害物质杂志》。

课题组人员用试纸现场检测草甘膦 课题组供图

     现场2秒“看到”结果

   “人们只需将瓜果蔬菜表面润湿，用检测试纸在表面轻轻擦拭，约2秒后，用紫外灯照射，通过试纸颜色变化就可以大致判断草甘膦残留浓度的高低。”蒋长龙向《中国科学报》介绍。

如果试纸是蓝色，说明草甘膦残留浓度很低；试纸是粉色时，说明浓度较大；当试纸呈现橙红色时，说明浓度很高。

   “这种方法属于初筛，适合人们居家自测。”蒋长龙说，若想得到更精确结果，需要将试纸放入传感平台的试纸槽内。通过传感平台自带的紫外灯照射，再用手机拍摄试纸照片，利用手机的颜色识别软件自动分析转换，显示最终农残浓度结果超标还是未超标。

      蒋长龙介绍，传感平台包括传感器、可用于读取数据的智能手机、提供荧光检测环境的手机附件。“传感器是主要‘功臣’，由团队设计制备的蓝色碳点和金纳米团簇构成，能快速‘识别检测草甘膦’。”

其原理是当草甘膦加入传感器后，与碳点反应，导致碳点的蓝色荧光快速猝灭，而金纳米团簇的橙色荧光保持不变。从视觉上来看，试纸荧光颜色变化从蓝色到粉色最终变为橙红色。

团队对一些实际样品，比如沾有草甘膦残留的瓜果蔬菜、水样进行测试，其检测结果与实验室的检测结果基本一致。

      蒋长龙表示，其团队研发的传感器更加快速便捷，没有经过专业培训的人也可操作使用，并且实现实验室检测无法做到的现场或实时检测，适用于基层环境监督部门、农贸市场及超市、个体消费者。

比率荧光传感器快速可视化定量检测草甘膦残留示意图 课题组供图 

    “农药残留”不等于“农药残留超标”

      草甘膦是目前国际上使用量最大的除草剂，在有机磷农药中占有重要位置。“这也是团队选择草甘膦做农残检测的重要原因。” 蒋长龙说。

      草甘膦通过茎叶吸收后传导到植物各部位，抑制植物体内的烯醇丙酮基莽草素磷酸合成酶，从而抑制莽草素向苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸的转化，使蛋白质合成受到干扰，从而导致植物死亡。

      然而，较高的使用量及不合理的使用方法会造成农产品中草甘膦残留量超标。

      随着生活水平的提高，人们的环保意识、安全意识与日俱增。蒋长龙说，“目前，人们通常采用实验室仪器或酶抑制法等方法检测农残，但这种检测多由专业人员完成，检测仪器昂贵，检测结果两至三天才能出来。”

      因此，发展快速有效、现场检测草甘膦残留的方法，成为控制和处理有机磷农残污染与危害的关键环节。

“需要指出的是，农药残留并不等同于农药残留超标。按照农残限量，中国拟定草甘膦残留最大限量为4.14 微摩尔。 ”蒋长龙说，如果农药残留不超过最大限量，即为安全，人们可以放心食用。

      此外，值得注意的是，随着瓜果蔬菜等农产品在我国膳食中占比越来越大，其质量安全备受关注，残留限量标准也正向着“科学、严谨”的方向修改。

基于智能手机的监测平台可视化定量检测草甘膦 课题组供图

      构建多种目标分析物快速检测平台

    “本文报道了一种用于草甘膦定量检测的快速可视化荧光传感平台。该方法的创新之处在于结合智能手机对荧光信号进行处理，方便、准确。此外，该传感体系使用两种荧光物质作为信号，而不是依赖于酶，在现场检测中具有一定应用潜力。” 一位审稿人如是说。

      但蒋长龙坦言，此次研发的传感器仅针对草甘膦残留检测，“目前，团队正在探究与研发其他类农药的快检方法与器件，如菊酯类、氨基甲酸酯类等。“

      此外，传感器的检测信号依赖于宽光谱荧光色度的变化，而这种荧光色度可能会受到使用环境光的影响。

蒋长龙说，“我们希望可以进一步升级检测平台的配件，或是研发其他检测方法并构建传感器，避免一切外界因素对检测结果的不良干扰。”

      下一步，研究团队将着力探索多色发光纳米探针的制备，进一步构建对于多种目标分析物的快速检测平台，建立基于纳米光效应传感器件，用于环境中多种污染物检测的评价体系与技术标准，期望在人体健康预警可视化分析检测方面取得新进展。