關(guān)亞風(fēng)：食品快檢技術(shù)中讀卡器技術(shù)探討
2019年7月11日，第八屆中國食品與農(nóng)產(chǎn)品安全檢測技術(shù)與質(zhì)量控制國際論壇(簡稱CFAS 2019)在南京曙光國際大酒店盛大召開。本次會議吸引了眾多食品與農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)營者、檢測機(jī)構(gòu)、國內(nèi)外儀器設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)、專家學(xué)者等參會。作為食品與農(nóng)產(chǎn)品安全檢測領(lǐng)域的學(xué)術(shù)會議，本次論壇組織了多場學(xué)術(shù)和專題報告。其中，大會開幕式和大會報告在曙光廳(A+B)舉行。來自中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的關(guān)亞風(fēng)研究員帶來了題為《食品快檢技術(shù)中讀卡器技術(shù)探討》的精彩報告。
中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所 關(guān)亞風(fēng)研究員
食品安全現(xiàn)場檢測是將樣品經(jīng)過簡單前處理，將提取液滴到試紙條上或加入比色皿中，再添加試劑于比色皿中，然后插入讀卡器中定量檢測。其原理是測量特征變色反應(yīng)的結(jié)果，或者是測量熒光強(qiáng)度變化，并依此對目標(biāo)有害組分含量做定量或半定量分析。由于試紙條方法預(yù)先固載了反應(yīng)試劑，方便簡潔，因此成為快檢的主流技術(shù)。但是，部門對現(xiàn)有食品安全現(xiàn)場快檢技術(shù)的測評結(jié)果不盡如人意，其中用比色皿的方法不太理想。究其原因，除了特征反應(yīng)效果問題外，光學(xué)檢測技術(shù)的落后是重要原因之一。
為了提升讀卡器技術(shù)，助力食品安全現(xiàn)場檢測，會議上，關(guān)亞風(fēng)研究員對試紙條和比色皿的光學(xué)檢測技術(shù)做了介紹，并且對讀卡器漏光的光本底扣除技術(shù)和不同批次試紙條紙色變化對測量結(jié)果影響的消除技術(shù)進(jìn)行了探討。
會議伊始，關(guān)亞風(fēng)研究員指出，讀卡儀檢測可以分為農(nóng)殘、獸殘，真菌毒素，微生物。在食品快檢過程中，利用試紙條和比色皿，通過觀察它們的顏色變化或者測量其熒光強(qiáng)度變化可實(shí)現(xiàn)食品快檢的目的，這一快檢過程涉及到熒光檢測。熒光檢測的原理為，試劑與目標(biāo)組分發(fā)生特異性反應(yīng)，導(dǎo)致熒光強(qiáng)度的變化，通過檢測熒光強(qiáng)度對目標(biāo)組分定量。
接著，關(guān)亞風(fēng)研究員向現(xiàn)場觀眾重點(diǎn)介紹了熒光檢測的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)分別是：給定波長光激發(fā)，帶熒光基團(tuán)分子發(fā)射特定波長熒光，很少受基質(zhì)干擾；具有極高的選擇性，要同時滿足激發(fā)光波長和發(fā)射光波長兩個條件才能被檢測；對農(nóng)殘獸殘檢測不需要高亮度昂貴的熒光試劑；適合致病微生物和生物毒素的檢測。值得注意的是，該檢測技術(shù)由于是高靈敏檢測弱光信號，因此對“漏光”十分敏感。
隨后，關(guān)亞風(fēng)研究員為觀眾們講解了微弱熒光的明場檢測技術(shù)。通常，微弱熒光探測都是在暗場進(jìn)行的，因?yàn)槭覂?nèi)光強(qiáng)是幾百個流明(lm)，而被檢測的低熒光強(qiáng)度不高，且熒光波長是在可見光波長內(nèi)，總光強(qiáng)相差10個數(shù)量級。而明場探測熒光就是在很強(qiáng)的可見光背景下，檢測樣品受激發(fā)射出來的微弱光，而且熒光波長與可見光波長重疊。
對于明場探測微弱熒光，關(guān)亞風(fēng)研究員提出了以下解決方案：提高激發(fā)光源強(qiáng)度，使用窄帶濾波技術(shù)。然而在使用這些解決方案時存在一些問題，包括，熒光飽和；定量線性范圍變窄，功耗增加；用光柵+夾縫成本高；信噪比降低。針對上述問題，關(guān)亞風(fēng)研究員指出，在目標(biāo)熒光探測時可以不使用窄帶濾光；可以用光源調(diào)制和同步檢測，輔以算法，扣除本底光信號；使用寬動態(tài)范圍光電檢測器件，避免光飽和。而對于背景光的扣除，可以采用同步調(diào)制技術(shù)。利用該技術(shù)有以下幾個要點(diǎn)：盡全力降低調(diào)制器噪音和前置放大器噪音；精心設(shè)計(jì)、調(diào)試有源濾波電路；選擇正確的數(shù)字濾波方案。
會議尾聲，關(guān)亞風(fēng)研究員就國產(chǎn)葉綠素a傳感器檢測下限沒有達(dá)到美國產(chǎn)品水平的原因進(jìn)行了分析。他指出，全譜帶濾光不足和激發(fā)光源含有熒光波長的輻射是重要原因。接著，他向與會觀眾們分享了2010年我國研制的葉綠素a傳感器的優(yōu)越性能。
后，憑借著長期設(shè)計(jì)研發(fā)光學(xué)檢測器的經(jīng)驗(yàn)，關(guān)亞風(fēng)研究員建議，在食品安全現(xiàn)場快檢領(lǐng)域應(yīng)盡量開發(fā)熒光檢測用試紙條，以及用熒光試劑的比色皿快檢技術(shù)。
與會人員受益匪淺，掌聲熱烈，關(guān)亞風(fēng)研究員致謝，報告順利結(jié)束。
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