便携式农残检测

草甘膦凭借其高效、快速等特点成为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。但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，高残留、毒性强等问题将直接影响到消费者安全。 　　因此，发展快速、高选择性地检测草甘膦残留方法成为了控制和处理有机磷农残污染与危害的关键环节。目前人们通常采用实验室仪器或酶抑制法等检测方法来保证农残检测的灵敏度和选择性，但这些方法通常存在对环境要求苛刻以及操作复杂等问题。因此，建立高选择性及高灵敏的草甘膦残留快速定量分析方法对贸易、环境、食品和人体健康都具有重要意义。 　　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基于比率荧光材料构建可视化传感平台，实现快速定量检测环境和食品中的草甘膦。相关研究成果发表在Journal of Hazardous Materials上。 　　该传感器由设计制备的蓝色碳点(CDs)和金纳米团簇(Au NCs)构成，当草甘膦与碳点反应时，聚集诱导猝灭(ACQ)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。由于该传感器不依赖于酶，仅通过荧光色度变化，所以在极短时间(2秒)内即可实现对草甘膦的快速可视化响应及读数检测，检测限(LOD)低至4.19 nM，远低于国家标准。 　　此外，研究人员还结合3D打印技术及智能手机颜色识别器，开发了便携式荧光检测平台，可在实时/现场条件下对草甘膦进行快速可视化定量监测，为农药残留现场快速检测提供了新的策略。 　　上述研究工作得到了国家自然科学基金项目、安徽省重点研究与开发计划、国家重点研发计划和安徽省博士后科研计划的支持。图1 比率荧光传感器快速可视化定量检测草甘膦残留示意图图2 基于智能手机的监测平台可视化定量检测草甘膦

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。

现场快速检测在环境污染物检测、农残检测、安检、疾病早期诊断等领域具有广泛应用。基于增强拉曼光谱的检测技术，具有灵敏度高、检测速度快、指纹识别等优点，倍受关注。近十年来，中国科学院合肥物质科学研究院在这方面取得丰富的技术积累。主要技术指标（或参数）： 　　1、检测下限：多数有机物0.01-1ppm；部分有机物1ppb；离子0.01ppm； 　　2、具有指纹识别能力、现场快速检测； 　　3、可测量液体、固体中的目标物，也可分析固体表面及浅表层物质，例如菜叶上农残和物品表面纳克级别的粉末。 　　应用领域： 　　微量/痕量有机物、离子等的快速灵敏检测： 　　1、 农药残留等有机物检测； 　　2、 环境污染物检测； 　　3、 金属离子、酸根离子的检测。 　　市场前景： 　　具有良好的社会经济价值及应用前景。 　　拟转化的方式（或合作模式）： 　　可采用研究所与企业通过成果转让或技术入股等方式，共同推进该成果的产业化。 　　相关图片：便携式增强拉曼检测设备