關亞風：食品快檢技術中讀卡器技術探討
2019年7月11日，第八屆中國食品與農產品安全檢測技術與質量控制國際論壇(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產品生產經營者、檢測機構、國內外儀器設備生產企業、專家學者等參會。作為食品與農產品安全檢測領域的學術會議，本次論壇組織了多場學術和專題報告。其中，大會開幕式和大會報告在曙光廳(A+B)舉行。來自中國科學院大連化學物理研究所的關亞風研究員帶來了題為《食品快檢技術中讀卡器技術探討》的精彩報告。
中國科學院大連化學物理研究所 關亞風研究員
食品安全現場檢測是將樣品經過簡單前處理，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的結果，或者是測量熒光強度變化，并依此對目標有害組分含量做定量或半定量分析。由于試紙條方法預先固載了反應試劑，方便簡潔，因此成為快檢的主流技術。但是，部門對現有食品安全現場快檢技術的測評結果不盡如人意，其中用比色皿的方法不太理想。究其原因，除了特征反應效果問題外，光學檢測技術的落后是重要原因之一。
為了提升讀卡器技術，助力食品安全現場檢測，會議上，關亞風研究員對試紙條和比色皿的光學檢測技術做了介紹，并且對讀卡器漏光的光本底扣除技術和不同批次試紙條紙色變化對測量結果影響的消除技術進行了探討。
會議伊始，關亞風研究員指出，讀卡儀檢測可以分為農殘、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度變化可實現食品快檢的目的，這一快檢過程涉及到熒光檢測。熒光檢測的原理為，試劑與目標組分發生特異性反應，導致熒光強度的變化，通過檢測熒光強度對目標組分定量。
接著，關亞風研究員向現場觀眾重點介紹了熒光檢測的特點，這些特點分別是：給定波長光激發，帶熒光基團分子發射特定波長熒光，很少受基質干擾；具有極高的選擇性，要同時滿足激發光波長和發射光波長兩個條件才能被檢測；對農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，該檢測技術由于是高靈敏檢測弱光信號，因此對“漏光”十分敏感。
隨后，關亞風研究員為觀眾們講解了微弱熒光的明場檢測技術。通常，微弱熒光探測都是在暗場進行的，因為室內光強是幾百個流明(lm)，而被檢測的低熒光強度不高，且熒光波長是在可見光波長內，總光強相差10個數量級。而明場探測熒光就是在很強的可見光背景下，檢測樣品受激發射出來的微弱光，而且熒光波長與可見光波長重疊。
對于明場探測微弱熒光，關亞風研究員提出了以下解決方案：提高激發光源強度，使用窄帶濾波技術。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，關亞風研究員指出，在目標熒光探測時可以不使用窄帶濾光；可以用光源調制和同步檢測，輔以算法，扣除本底光信號；使用寬動態范圍光電檢測器件，避免光飽和。而對于背景光的扣除，可以采用同步調制技術。利用該技術有以下幾個要點：盡全力降低調制器噪音和前置放大器噪音；精心設計、調試有源濾波電路；選擇正確的數字濾波方案。
會議尾聲，關亞風研究員就國產葉綠素a傳感器檢測下限沒有達到美國產品水平的原因進行了分析。他指出，全譜帶濾光不足和激發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傳感器的優越性能。
后，憑借著長期設計研發光學檢測器的經驗，關亞風研究員建議，在食品安全現場快檢領域應盡量開發熒光檢測用試紙條，以及用熒光試劑的比色皿快檢技術。
與會人員受益匪淺，掌聲熱烈，關亞風研究員致謝，報告順利結束。
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