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青島博士夫妻攻克固相微萃取 農殘檢測等打破歐美20年壟斷

[內容提要]:靳釗介紹說,此後他又與研發團隊相繼研發出多款固相微萃取產品,“目前一共有34款產品。”廣泛應用於環境監測、水質監測、食品安全、香精香料等領域的快速、痕量檢測,填補了國內市場空白。

青島博士夫妻攻克固相微萃取 農殘檢測等打破歐美20年壟斷
一根根幾厘米長的探針,一根根不起眼的小黑棒,不僅打破了外國長達20年的技術壟斷,還能應用於環境、食安檢測中。青島博士創業園的博士靳釗與妻子共同協作,攻克固相微萃取技術,研製出全國首款性能優異、產品穩定性強的固相微萃取產品,“舉個簡單的例子,它可以通過吸附茶葉的味道來判斷裏麵有沒有農殘,還能使農殘最小檢出濃度降低100倍。”靳釗表示。
農殘檢出濃度降低100倍
農殘檢出濃度降低100倍
固相微萃取技術看起來是一個晦澀難懂的專業術語,好像離我們很遠,甚至很多人聽都沒聽過。但實際上,早在10多年前,它就在食品安全檢測方麵與我們有過交集。而這一次的交集,也是促成靳釗博士想要攻克這一技術的契機。我們知道,中國是全球最大的茶葉生產國,而歐洲是我國茶葉出口的主要地區之一。有數據表明,2000年我國出口歐盟茶葉量比“全盛時期”的1998年減少了34.5%。“使這一數字銳減的,是1999年應用於茶葉農殘檢測的固相微萃取技術。”靳釗博士表示,這一技術使得農殘最小檢出濃度降低了100倍,而當時國內分析檢測技術尚不能檢測如此低含量的農藥殘留,“沒有先進的檢測技術,在對外貿易中我們就會成為聾子、瞎子,就無法取得與對方平等對話的權利,已成為對外貿易中最大的製約條件。”因此,在大連理工大學主修高分子材料學靳釗誓做固相微萃取的中國先行者。
2003年,靳釗接受一位女博士的邀請,共同研究“固相微萃取”課題,進行科研攻關,而材料開發就是當時最亟待解決的問題,“固相微萃取技術是利用一種特殊的塗層,塗層所使用的材料,對於這項技術的穩定性、效率等具有決定性意義。”當時國內雖然也有科研人員進行該技術的研究,但材料單一、性能不穩定,無法滿足產業化應用的要求,“我們共同開發了幾款材料,沒想到效果很好。”經過4年的不懈努力,2007年,他們最終研製出了一款性能優異、產品穩定性強的固相微萃取產品——固相微萃取探針。
34款產品打破國外壟斷
34款產品打破國外壟斷
在過去的20年裏,固相微萃取技術及產品始終被歐美國家壟斷,靳釗的研究成果則徹底打破了技術和產品的國外壟斷。2013年,靳釗成立青島貞正分析儀器有限公司,他和團隊專注於新一代超微量物質檢測技術——固相微萃取技術的研發、推廣與產業化,短短3年時間便獲得國家發明專利授權,在推出固相微萃取探針的基礎上,陸續研發出固相微萃取攪拌棒、固相微萃取吸附管等產品。
而相較歐美國家的類似產品,他們的固相微萃取產品取得了更優的性能。“以攪拌棒為例,我們的產品磨損率低,萃取效率高,品使用壽命更長,性能更好。德國產品平均一根棒能使用60~80次,而我們的能使用150~200次,大大降低企業的使用成本。”靳釗介紹說,此後他又與研發團隊相繼研發出多款固相微萃取產品,“目前一共有34款產品。”廣泛應用於環境監測、水質監測、食品安全、香精香料等領域的快速、痕量檢測,填補了國內市場空白。
而在固相微萃取技術日臻完善的過程中,不僅讓靳釗收獲了一次次科研突破的喜悅,也將那位與他共同攻關的女博士變成了他的人生伴侶。
“聞聞”味,就知有沒有農殘
“聞聞”味,就知有沒有農殘
據靳釗介紹,他們研發的產品除了性能更優,應用方麵也更重實用性,還是以攪拌棒為例,“德國攪拌棒主要是實驗室應用,更適用於作為科學研究的工具,其市場規模較小。而我們將其作為環境在線監測儀器的核心部件,可顯著提高傳統環境監測儀器的性能,降低能耗。簡單來說,他們用做科研,我們則更注重應用到民生當中去。”
那該如何應用到民生當中去呢?“以羊肉為例,現在大家都怕有假羊肉。目前實驗室的檢測方法一般是先把羊肉絞碎,再用溶劑萃取,泡出各種物質,再蒸幹,濃縮,然後進儀器檢測,操作程序特別複雜。”靳釗表示,而使用固相微萃取技術,隻要通過味道來判斷就行,“將羊肉放到密閉小瓶子裏,把探針紮到小瓶裏吸取揮發出的特定物質,再把探針拿出來後一加熱,氣味中的特定物質就檢測出來了。”靳釗表示,這個味道我們可能聞不出來,但一到儀器上,所有味道成分就會被區分開,“隻要跟真羊肉的色譜圖比對就可以,羊肉破碎啊提取啊,這些工作都不需要做了。”
此外,檢測茶葉或者蔬菜農殘,或是辨別魚蝦等新不新鮮,隻要拿黑色的小棒——固相微萃取攪拌棒或探針“聞聞”味道,放在儀器裏一查就真相大白了。
富集吸附,汙染物“沒跑兒”
“聞聞”味道,就能知道有沒有農殘,確實挺神奇,而事實上,固相微萃取的神奇可不止這一點。據靳釗介紹,通過固相微萃取產品,還能檢測空氣和水中有沒有汙染物,而能實現這些是因為“我們的固相微萃取技術其實就是一個富集類的材料,就說空氣裏或水裏的汙染物本來很少,但都被吸收到我們這產品上麵了,我們叫富集,定向吸附。”靳釗表示,他們目前有34款產品,而構成他們高分子材料是不一樣的,“要針對不同的物質選擇用哪種產品,例如查除草劑,就得用急性很強的高分子材料,即定向吸附原理。”
采訪中,靳釗舉了一個海洋監測的例子來表現產品在富集汙染物質方麵的效果。監測人員出海做海洋監測,需要監測上百個點的海水,其中每個點都得帶回1升海水,因為水少了根本檢測不出來,這樣要做完這上百個點的監測,可能得帶了一船的樣品回來;如果用固相微萃取攪拌棒,就不用帶大瓶了,每個點隻要 30毫升就行,因為本身攪拌棒有吸附能力,把攪拌棒放到水裏吸附後直接進儀器檢測就行,“可以少帶很多樣品,以前需要一船,現在隻要一手提箱就夠了”;而如果用探針,連海水都不需要帶回來了,“他隻要用密封小瓶取海水,現場將探針放進去,晃一晃,直接把針密封好後帶回來進行檢測就行”。當然,使用哪種產品可以根據自身需要選擇,但不管選哪種,“對於海洋監測來說,都能減少很大的工作量。”
用於刑偵,分析火災起火源
采訪中記者了解到,固相微萃取吸附管是靳釗的團隊在今年8月份剛剛開發出來的新產品,外形類似攪拌棒,“目前吸附管正在上海公安局試點應用。” 這怎麽還跟公安局扯上關係了?麵對記者的疑問,靳釗解釋道,這款產品能應用於刑偵領域,“火災現場火源分析還有毒品快速檢測。”例如,有地方著火了,可以通過吸附管來分析是什麽原因引燃了這起火災。
首先,用一種氣體采樣器,吸取火災現場的空氣,“氣體隻要經過吸附管就會被吸附,之後再分析其中的物質就可以。”靳釗表示,測試階段,上海公安局的工作人員從某火災現場提取了燒焦的衣服等物質,把它們放在一個密閉容器裏,之後在從裏麵抽氣,用吸附管提取,檢測後查出是汽油引燃的,“那一般來說就是人為縱火。”談到為何在上海試點而非青島,靳釗解釋,上海公安局在公安係統中是能夠做科研的地方,“如果試點效果理想,上海公安局確定使用了,之後就可能會製定一個標準,在全國鋪開使用,到時候青島肯定也會用。”
將推新品檢測黃曲黴毒素
對於下一步的打算,靳釗告訴記者,明年他們團隊有兩個方向的目標,一是以固相微萃取技術作為核心,把環境監測儀器開發出來。再就是推出一款測黃曲黴毒素的產品。“像花生、大豆、玉米、茶葉等食品隻要發黴了就會產生黃曲黴毒素,這是一種高致癌物質。”靳釗表示,目前,國家標準采用“免疫親和柱法” 來檢測黃曲黴毒素,但該方法使用繁瑣,且價格昂貴,大大增加了質檢部門的檢測時間和檢測成本。“一個柱價格在160元左右,而且隻能用一次。”
而靳釗團隊將要開發的產品,應用固相微萃取技術,使用高分子材料製作,對黃曲黴毒素有一個定向吸附,“隻吸附黃曲黴毒素。”而且,高分子成本低很多,基本上80元左右就能搞定,還可以多次使用,且不需要專用的大型設備,對操作人員要求不高,甚至可實現車載,檢測人員可以對市場上的食用油進行實時的檢測。此外,“他們的儲存比較麻煩,得放在冰箱裏,在4℃的環境裏儲存,我們開發的新產品對儲存條件沒有要求。”這些都將大大降低黃曲黴毒素的檢測成本,保障食品安全。
 

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