近年來，我國的食品安全突發事件層出不窮。而這些食品安全問題大多源於食源性致病菌的汙染和食品生產、加工過程中對農藥、獸藥、添加劑等的不科學使用，甚至是違用、濫用等違法、違規行為所致。要從根本上解決食品安全問題，就必須對食品的生產、加工、流通和銷售等各環節實施全程管理和監控，食品安全快檢技術也就隨之應運而生。
“實驗室檢測方法和儀器很難及時、快速而全麵的從各環節監控食品安全狀況，而快速、方便、準確、靈敏是食品安全快檢技術的最大優勢。”中國檢驗檢疫科學研究院首席科學家鄒明強說。
以前，檢測瘦肉精、三聚氰胺需要價值數百萬元甚至上千萬元的儀器設備，如今，一張價值幾元的檢測卡插在豬尿和牛奶中，幾分鍾就會顯示結果。一個粉筆盒大小的試劑盒，可以精確地檢測出食品中是否含有對人體有害的農獸藥殘留物及其含量……這就是食品安全快檢的“魔力”。
“以試劑盒、ELISA、PCR、納米生物技術、生物傳感技術、便攜式分析儀器等為代表的快速檢測、移動檢測技術在中國食品安全保障體係中扮演著重要的角色。”鄒明強認為，其中生物傳感器技術具有快速、靈敏、特異、簡便等特點，在食品檢測領域具有廣闊的應用前景。
近幾年，在鄒明強的帶領下，中國檢驗檢疫科學研究院研究團隊針對禽流感、甲型H1N1流感和瘦肉精等重大公共衛生安全事件迫切的檢測技術需求，基於微納生物傳感技術，以發展“既快又靈”的高效檢測技術為目標，通過原理創新和技術發明，構建了服務於食品和公共衛生安全保障的檢測方法係統。該項目榮獲2014年度北京市科學技術獎一等獎。
小小快檢用處大
據了解，食品質量安全檢測方法有很多，包括現場檢測方法，實驗室定量檢測方法，以及確認方法等。從實驗室檢測來看，快速檢測方法其實是起到了有益的補充，這是由它自身的特點決定的。與傳統儀器方法相比，快檢技術快速、簡單，可以測固體及液體樣品。而且快速檢測對配套的前處理設備要求不高，可以允許提取樣品中雜質成分的存在，同時也就決定了其市場地位在篩選中的必須性，這樣可以與高檔的儀器進行互補，以快速檢測方法進行初篩，再用儀器方法進行確證，從而構建效率和準確度均較高的檢測體係。
快速檢測的優勢在於前端，直接性、時效性、現場感。快速檢測的形式是與生產現場、時間要求相結合，而傳統的實驗室檢測通常用時較長，例如將產品送到第三方檢測中心進行檢測，快則幾日，慢則一兩周，對於生產經營者來講，時間成本的損耗是巨大的。這就需要企業自身在生產初期、源頭位置對風險加以把控。產品質量安全需要依靠質量管理與前端風險排查、檢測，這樣才有可能在產品出廠前，最大程度保證其質量安全。
構建“既快又靈”的檢測技術係統
據了解，現有快檢技術，主要為膠體金免疫層析法和酶聯免疫吸附法，雖然操作簡便、成本低，但其靈敏度不夠高。“如果強調靈敏準確，則難於實現便捷，存在‘靈而不快’問題，導致安全因子發現不及時；若兼顧快速、高通量，則不宜實現靈敏可靠，存在‘快而不靈’問題，導致誤檢和漏檢，留下安全隱患。”鄒明強說，“既靈敏又快速”的檢測技術成為亟待攻克的技術難題。
生物傳感器檢測技術係以識別元件（酶、抗體/抗原、核酸、標記材料等）為特異性載體而轉換為電、光、磁等信號實現檢測，為解決上述問題提供了新興的技術途徑。
“針對我國食品和公共衛生安全檢測的更高要求，亟待開展融合前沿微納米技術的現代生物傳感檢測技術攻關，大幅度提升檢測靈敏度、定量化、通量、多靶分型和同檢等分析性能，實現既快又靈檢測，提供高效、實用、便捷、可靠的快檢解決方案，破解‘檢不出’‘檢不準’‘檢不快’難題，為食品和公共衛生安全提供服務和技術支撐。”鄒明強表示。
在鄒明強的帶領下，研發團隊通過研究納米金顆粒原位聚集效應，建立層析快檢卡通用增敏技術，開發熒光膠乳定量試紙條及熒光檢測儀，解決“快而不靈”的問題，實現高危病原“既快又準”檢測。
項目團隊提出了流式技術競爭式免疫分析新原理，發明了編碼微球及熒光探針試劑製備技術，開發多種小分子同步檢測方法，解決“靈而不快”的問題，實現多種農獸藥高通量篩檢，引入不確定度概念，保證檢測結果客觀、準確；闡明酶分子構象穩定機製，突破抗原決定簇類結構修飾難題，建立酶活性保護技術與類特異抗體製備技術，開發類檢試劑盒（卡），解決農獸藥類檢穩定性及包容性難題，並開發共軛濾光定量檢測器，實現層析快檢卡數字判讀；集成熒光探針、生物信號轉導等，建立分子馬達核酸分型傳感檢測技術，實現食源性病原菌多型同檢。
“由此我們構建了‘既快又靈’的檢測技術係統，成果應用實現標準化及產業化，為提升公共衛生安全應對能力提供檢測技術支持。”鄒明強說。
傳統檢測技術實現飛躍
“該項目綜合利用多項微納生物傳感技術，建立了係列高靈敏高通量檢測技術，在實現技術創新的同時也推動了相關技術的進步。”鄒明強說。
首先，項目技術改善提升了傳統檢測技術水平，實現了傳統檢測技術的飛躍。膠體金免疫層析檢測技術具有簡便快速、成本低等優勢，現場檢測應用廣泛，但靈敏度低與不能定量檢測大大限製了它的應用範圍。該項目建立了納米金增敏技術，大幅度提高傳統膠體金檢測方法的靈敏度，在與禽流感國家標準檢測方法的比對測試中，準確度一致，靈敏度相當，增敏技術使膠體金檢測技術達到了定量PCR的水平，有效提高了疫病防控水平。
同時，項目研發團隊用熒光標記取代了傳統的金標記，實現了層析檢測的定量檢測，更加擴展了層析檢測技術的應用範圍，特別是通過目標物含量的多少來進行的檢測。“這項技術使傳統免疫層析技術實現了靈敏度大幅提升與定量測定。”鄒明強說。
其次，該項目是多技術交叉融合，通過合力提升了技術水平。在流式熒光編碼微球檢測技術中，應用化學與材料技術合成了量子點等標記物，應用生物技術實現了目標物的準確捕獲，在檢測結果的判定中又引入了不確定度等統計學概念，使檢測結果更加客觀科學，幾種技術集合在一起形成的是具有多種優點的檢測技術。
最後，根據應用需求，建立了點麵結合的檢測技術。準確測定目標物是檢測技術的終極目標，而測定類別也具有廣泛的實際需求。然而，目前廣泛使用的農殘酶抑製法快篩法，因酶試劑難於在通常條件下保存和運輸，製約了該法的應用可靠性。
“該項目發明了穩定貯藏酶試劑配方，有效保障了該方法的可靠性，提高了其應用價值，該方法一次可檢測涵蓋約300種高毒農藥。”鄒明強說。
據了解，該項目團隊圍繞快檢儀器、試劑（卡、盒）及方法構建了較為完整的快檢技術係統，獲國際專利授權1項，國家發明專利授權15項，軟件著作權1項，製定國標3項，醫療器械注冊證6項，發表SCI論文35篇。項目禽流感層析傳感增敏技術經第三方檢測機構驗證，與國標定量PCR法檢測結果一致且靈敏度相當；參加全國甲型H1N1流感雙盲雙測篩選名列第一；鑒定意見認為項目整體技術達到國際先進水平。
“項目以需求為牽引，以應用為導向，利用微納生物傳感技術實現了檢測技術的突破，既推動了檢測技術的進步，也反饋促進了微納生物傳感技術的發展。”鄒明強說。
項目成果開花結果
如今，項目成果已廣泛用於甲型H1N1流感全國聯防聯控、國境檢驗檢疫、國家殘留監控計劃、北京奧運和上海世博會食品安全保障，大力促進了我國應對公共衛生安全水平提升。
據了解，自2005年以來，項目團隊基於項目微納生物傳感原理開發了係列快速檢測技術及產品，並積極進行產品規模化生產，開拓產品市場，為科技成果轉化樹立了良好典範，陸續在我國出入境檢驗檢疫、農業、工商、質監和衛生等200多個食品檢測機構和1000多家企業得到廣泛應用，出口至20多個國家或地區。
北京勤邦生物公司基於該項目核心技術開發的磺胺類十五合一試劑盒、磺胺類試紙條、喹諾酮類試劑盒、喹諾酮類試紙條、四環素類試劑盒、四環素類試紙條、β-內酰胺類+四環素類二聯卡、呋喃西林代謝物試劑盒產品顯著提高了檢測性能，實現了多靶同檢，大幅提升了企業自檢自控能力，取得了良好的社會效益和經濟效益。
據介紹，勤邦公司的部分產品性能指標優於國外產品，檢測成本僅為同類產品的2/3，有效替代進口產品。檢測集約化和多元化，檢測效率高，檢測成本低，節約了資金。相關快檢產品被評為“中關村國家示範區新技術新產品”，並出口至印度、泰國、新加坡等10多個國家，近三年經濟效益顯著。
“如今，利用該項目成果的快檢產品已廣泛應用於全國各地蔬菜、水果農殘檢測。”鄒明強介紹說，寧夏天然蜂產品公司應用項目成果進行產品自檢自控，有效保障了其產品質量安全，“十裏花”蜂產品暢銷國際市場。“應用項目快檢技術縮短檢驗周期，提高檢測效率，保障了50多億元銷售額產品安全”。
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