[科学技术]为人民的美好生活提供技术支撑——中国检科院庞国芳团队建立食品

庞国芳院士与助手讨论技术问题 编者注

十年磨一剑。

庞国芳院士带领团队孜孜不倦地研究，突破了信息时代农药残留检测的三大挑战，使我国在该领域的检测技术达到世界领先水平；对4万批农药残留进行了认真筛查，摸清了我国“菜篮子”农药残留的家庭背景，为相关部门的决策和监管提供了有效的科学依据。这种科研精神令人钦佩！

一个人做这个不容易，一个单位潜心科研更难得。“我不听窗外事，努力做研究”，就是这样一个生动的例子，也只有这样，我才能收获如此丰硕的科研成果。

面对机构改革和管理体制改革的背景，可能是很多人观望的选择。但是，在改革的洪流中，中科院还是可以静下心来，认真学习，脚踏实地做事。这样一个群体的务实精神更值得称道。

是一批批科研工作者坚持不懈的追求，让我们离中华民族伟大复兴的中国梦越来越近！

我们的记者关晶晶

面包是生命的支柱。食品安全影响每个人的神经。蔬菜和水果中的农药残留可以说是食品安全领域的“重灾区”。

中国工程院院士、中国检验检疫局首席科学家庞国芳领导的团队近年来工作出色。

他们采用了中国学者自主研发的两种电子检测技术，从45个重点城市(4个直辖市、27个省会城市、14个果蔬主产区)的1500多个采样点采集了135种果蔬(占全国果蔬名录的85%以上)。对4万批商品样品进行农药筛选，获得3.2亿个农药质谱，基本摸清了中国的“菜篮子”

担当重任，面对人民热点

作为一个农业大国，中国是世界上农药产量和消费量都很高的国家。农药是一把“双刃剑”，在保护作物生长、防治病虫害、提高作物产量、保证农产品贮藏质量方面发挥着至关重要的作用。然而，由于其生物活性，残留农药对食品安全和生态环境的影响是不可避免的，农药一直受到批评。农药化学污染物是目前食品安全污染的主要来源。

中国共产党第十九次全国代表大会的报告指出，“中国特色社会主义进入了一个新的时代，我们社会的主要矛盾已经转化为人民日益增长的改善生活的需求与发展不平衡不足之间的矛盾。”

随着人们生活水平的提高，对健康的需求会越来越强，农产品中的农药残留问题会越来越受到重视。“谈农药变色”已经成为中国的普遍现象。完全禁止使用杀虫剂是不现实的。建立科学的农药残留监控体系势在必行。

“2012年开始承担国家科技支撑计划“食品中农药化学污染物高通量检测技术研究与示范”项目；2015年还承担了国家科技基础工作专项项目“果蔬农药化学污染物残留水平调查及数据库建设”庞国芳告诉《科技日报》记者。

“最大的困难是学习技术。”庞国芳告诉《科技日报》记者，“我们从1990年到2016年，在全球15种著名期刊上搜索了4600多篇论文，对所有技术进行了详细分析，发现农药残留检测技术主要有两个发展阶段。从1990年到2002年，色谱技术引领了质谱的发展。2002年以后，质谱技术超越了色谱技术。”

庞国芳的团队分析说，自从检索到2002年发表的第一篇高分辨率质谱文献以来，这方面的研究逐年增加。近年来，高分辨率质谱已成为农药残留非靶向筛查的发展方向。常见的高分辨率质谱包括傅里叶变换离子回旋共振质谱和四极杆飞行时间质谱。

记者在采访中了解到，庞国芳的团队利用液相色谱-四极杆飞行时间质谱和气相色谱-四极杆飞行时间质谱，开发了一种同时检测1200种农药残留的新方法，符合绿色发展、环境友好、清洁高效的技术要求。

利用这两项技术，庞国芳的团队研究并建立了世界上常用的1200多种农药和化学污染物的一级和二级精确质谱数据库。并且对于1200多种农药中的每一种，都建立了自己独特的电子身份，即电子识别标准，从而实现了用电子标准代替物理标准作为参照的传统方法，实现了从靶向检测到非靶向检测的跨越式发展。这是农药残留检测领域供给侧结构改革的重大突破。在此基础上，“通过研发农药残留检测新技术，筛选全国销售的果蔬，绘制中国农药残留图谱，将成为中国农药残留控制的有效工具，推动中国农药使用零增长，极大改善中国食品安全形势。”庞国芳告诉记者，这项工作不仅是一个食品安全问题，也关系到国家安全和国家形象。

致力于用十年时间解决行业的三大挑战

过去，农药残留的检测需要物理标准，物理标准有一个有效期，大约两三年后就会失效。因为农药种类繁多，一种标准物质几百到几千元，一百种标准物质就要10万元，经常需要重新购买，这对实验室来说也是一笔巨大的成本。

“检测四五百种农药残留，标准物质负担不起”，这是实验室普遍存在的实际困难，也是庞国芳一直在思考解决的问题。

近年来，庞国芳在各种研讨会上提出了这样的观点:随着21世纪信息技术的飞速发展，食品安全中的农药残留检测技术面临着信息化的三大挑战——如何实现农药残留的电子检测？如何自动生成农药残留报告？如何实现农药残留风险的视频追踪？

经过近十年的潜心研究，这三个挑战都有了解决方案。

在精确质谱数据库的基础上，他们对1200多种农药和化学污染物建立了独特的电子身份，并利用国际上常用的8种高分辨率质谱技术对1200多种农药的微观结构进行了评价。"就像人脸识别技术一样，点数越多，判别越准确."精确的电子识别标准实现了以电子标准代替物理标准作为参考的传统农药残留检测识别方法。同时也实现了农药残留从靶向检测到非靶向筛选的跨越式发展，实现了检测技术的电子化。

“其检测能力远远超过欧盟、美国、日本农药残留监测技术的实力，从而大大提高了农产品的质量安全保障能力。”庞国芳告诉记者。

农药残留的电子检测效率是任何现有色谱和低分辨率质谱所无法比拟的。但是随之而来的是极其庞大和复杂的数据。数据维度多、数据关系复杂、分析精度高的问题对传统的数据统计分析方法提出了挑战，建立大数据采集、传输、统计和智能分析的新体系势在必行。庞国芳院士团队开发了高分辨率质谱和互联网加数据科学的三元跨境融合技术，为解决信息技术的第二次挑战开辟了新途径。

庞国芳团队在深入分析农药残留检测数据的特点和分析要求的基础上，自主开发了农药残留数据采集系统，建立了农药残留检测结果数据库。

“我们提出了‘数据采集-信息补充-衍生合并-禁毒处理-污染水平测定’的数据融合处理模型，实现了农药多残留检测结果数据的快速在线采集和融合。”庞国芳告诉记者。

值得一提的是，庞国芳团队自主研发的智能分析软件，实现了对20个农药残留指标的自动统计，以及从农产品、农药、地区、多个国家农药残留最高限量标准等多维度自动生成5份报告，并根据统计结果进行综合评价，自动生成预警信息，最终实现“一键下载”。

"这个报告可以在30分钟内自动生成."庞国芳指着桌上厚厚的农药残留检测报告告诉记者:“这种效率是传统分析方法无法想象的。高分辨率质谱+互联网+数据科学的三元融合技术是我们的技术突破之一。它为农药残留的大数据分析提供了一个有效的工具。”

"农药残留检测的目的是实现风险的可追溯性."庞国芳说:“我们研究的第三个突破是通过高分辨率质谱+互联网+地理信息系统三元融合技术实现农药残留风险溯源的视频化。”

据介绍，农药残留数据驱动地图的新应用是通过将农药残留数据与地理数据相联系而完成的。“利用多技术集成，设计并编制了目标农药、食品名称、食品产地等多维空特征可视化系统。”庞国芳说。目前已形成“31个省会/直辖市销售的果蔬农药残留图谱”和“31个省会/直辖市销售的果蔬农药残留在线制图系统”两个产品。

在庞国芳看来，这实现了农药残留检测、追溯和预警三个关键点的“智能一图”管理，为基于空的行业自律、政府监管和第三方监管提供了科学的数据支持。

切中痛点，为政府决策提供依据

庞国芳团队的研究成果与十三五规划纲要中“增强农产品安全保障能力”和“推进健康中国建设”主题密切相关，将在这些领域的技术支撑中发挥重要作用。

与技术支持相比，该研究具有更重要的现实意义——可以为相关部门的决策和监管提供科学依据。

本次45个城市果蔬农药残留调查结果显示，我国果蔬农药最高残留限量合格率在96.5%以上，我国使用的农药以中、低、微毒农药为主，检测品种和频次占80%以上。这表明我国目前对果蔬农药残留的监管是积极有效的，食品安全基本得到保障。

然而，也存在许多严重的实际问题。

虽然我国市售果蔬中检出的农药以低毒为主，但在普查中仍发现有10%的果蔬检出了剧毒和禁用农药，且每天经常食用的果蔬越多，检出的剧毒农药品种越多，为我国食品安全埋下了隐患。这就需要执法部门处理剧毒和禁用农药，从而根治慢性病。

农产品中的农药残留实际上是全世界许多国家都会面临的一个普遍问题。但相比之下，欧盟、美国、日本等发达国家建立了相对完善的法律法规和残留监测体系，制定了农产品农药残留最高限量标准。

自20世纪70年代以来，美国先后建立了国家残留监测计划(nrp)、农药残留监测计划(pprm)和农药残留数据计划(pdp)三大农药残留监测系统，监测500多种农药，建立了农药化学污染物残留数据库。1996年，欧洲联盟发起的共同体农药残留监测计划包括欧洲联盟及其成员国的两个主要残留监测系统，对839种农药进行了监测。日本引入“肯定列表制度”，加强对食品中农药残留的管理，监测542种农药。

虽然我国各个主管部门都有自己的农药残留监测计划，但并没有形成一套严格的法律法规和全国性的“棋局”监测体系，各个部门唯一的农药残留数据资源在食品安全监管中发挥的作用非常有限。到目前为止，我国相关部门监测的农药只有100种左右，与发达国家相差甚远，与我国农业大国的地位也不相称。

然而，标准水平低、数量少也是我国农药残留污染治理面临的难题。

与世界先进国家相比，我国农药残留安全标准较低。如果按照欧盟和日本的标准来衡量普查结果，合格率会大大降低。我国现行国家标准gb/t2763-2016有4140项食品中农药最高残留限量，而欧盟、日本、美国现行标准分别为16万多项、5万多项、4万多项。这种标准数量上的巨大差距，会导致中国在国际贸易中处于被人控制，无法控制国际贸易话语权的被动地位。

“缺乏一个全过程、系统的农药残留综合风险监测和监测系统，以提高发现未知风险的能力；也迫切需要加强农药最高残留限量和每日允许摄入量标准的研发，使其能够与世界先进国家相比较。”庞国芳很认真。

遍地开花，科学院的科研成果硕果累累

中国科学院出现世界领先的技术和成果绝非偶然，庞国芳的团队只是中国科学院的一个缩影。

近年来，中国科学院始终坚持以科学研究为中心，以学科建设为基础，注重面向世界科技前沿、主要经济战场和重大国家需求。特别是“十三五”以来，中国科学院紧紧围绕基础理论、前沿技术和创新应用，直接满足国家重大战略需求，围绕国家安全和国民经济社会发展重大、核心、关键科技问题。在食品和农产品安全、动植物检疫、卫生检疫、化学安全、工业和消费产品安全、设备等许多领域开展了研究和技术开发。，大大提高了科研能力和研究水平。

除了庞国芳团队建立了1200多个准确的农药质谱质量数据库和电子鉴定标准，自主开发了自动匹配农药残留的智能筛选和定性鉴定软件，在数千种农药的高通量非靶向同时定性筛选方面取得了技术突破外，中科院近年来的许多研究成果填补了国内外空空白，达到国际领先水平。

系统揭示了食品中有害物质的质谱软电离裂解规律，开创了基于质谱标记片段的未知风险非靶标筛选技术，构建了食品中化学有害物质和生物有害物质代谢物的质谱筛选技术平台，在国际上属首创；创造了一种基于标记筛选判断过度加工食品的技术，确保进口食品的安全和人民的生命健康；构建了食品质量安全检验监测技术平台，开发了一系列快速检验产品，在重大食品安全突发事件应急响应中发挥了主导作用。

首次提出“食品属性表征和质量分子鉴定”的概念，改变了加工农产品假冒鉴定、品种鉴定、产地鉴定标准缺失、指标混乱的局面，确立了我国农产品真伪鉴定领域的领先地位，达到国际领先水平。该方法实现了病原微生物的高通量、快速、准确的鉴定和溯源，可有效用于食源性疾病暴发中传染源和传播途径的确认以及食品和农产品中污染源的溯源。食品过敏原检测方法储备的研究在国内处于领先地位。

建立植物检疫学科体系、检疫性有害生物前沿防控技术体系和转基因产品检验技术体系，重点突破外来有害生物和转基因产品高通量、高精度、快速检测监控技术和大宗产品检疫处理技术，研发一系列设备和药品，修订系统化技术标准，大大提高进出境植物有害生物防控效果和通关综合效率。

建立了外来动物疫病认证标准样品开发平台，打造的假病毒制备载体在包装容量、表达效率、纯度等方面领先国际同类技术，解决了高风险动物病原微生物检测缺乏生物安全质控产品的技术难题；我们开发了非洲猪瘟、Schmalenberg氏病等外来动物疾病的口岸现场筛查和实验室准确检测的一系列技术方法和试剂盒，构建了动物疾病风险分析模型和信息风险分析系统，为双边和多边技术交流和谈判提供了重要的技术支持。

牵头建立全国口岸传染病监测哨点技术网络，建设全国最大的传染病监测生物样本资源库，在标准验证、标准样本开发、非侵入性样本病原体基因检测、输入病例病原体分子溯源等多个领域实现创新应用；在应对重大突发事件中，首次研制出新型甲型h1n1流感病毒核酸诊断方法，并由国家联防联控科技集团推荐，形成了技术标准的应用，为国外新出现的病原体保留了检测方法。

……

加强大市场，不要忘记你的主动精神是前进的

有许多领先国际水平的成就。是什么促成了中科院科研成果“遍地开花”的辉煌景象？

“做好检验检疫技术，引领‘火车头’是我院正在做的，也是我院正在努力的目标和愿景。”中国检验检疫研究院院长李新仕说。

近年来，国家积极推进检验检测认证机构一体化，“管检分离”成为大趋势。同时，国内检验检测行业发展迅速，国外检测机构大量涌入，检验检测认证市场竞争激烈。

“面对如此巨大的变化，我们医院无疑面临着许多新的挑战、新的压力和新的课题。同时，它也带来了许多新的机遇、新的动力和新的视野。但是，我相信机会掌握在自己手中。”李新仕曾经说过。

面对挑战，中央研究院积极转变观念，适应国家改革的需要，努力提高科研水平，努力解决检验检测行业发展中遇到的各种关键技术问题，为检验检测行业的发展提供更好的科技支撑。

为了适应国家科技体制改革和检验检疫发展的要求，充分发挥“火车头”的作用，中国科学院确定了“加强科学院市场”的发展思路。在这一发展思路的指导下，中国科学院正在向建设国内一流、国际知名的检验检疫科研机构迈进。

李新仕认为，所谓“强院”，就是要坚持科学院作为公益性检验检疫中心研究机构的本质属性，坚持以科研为中心，聚集全院优势资源，加强学科建设，打造优秀创新团队，全面提升科研水平、技术支撑和科技服务的核心竞争力，使科学院成为国内一流、国际知名的检验检疫研究机构；所谓“大市场”，就是坚持科研与经济社会发展需要和国家重大战略需要相结合，充分发挥市场机制在科技资源配置中的重要作用，千方百计促进科研成果转化，提高科研的社会经济效益。“壮大中科院市场”的发展思路，形成了科研与市场的良性互动，促进了中科院各项事业的健康持续发展。

新时代，新使命，新征程。中国共产党第十九次全国代表大会报告指出，创新是引领发展的第一推动力，是构建现代经济体系的战略支撑。要瞄准世界科技前沿，加强基础研究，在前瞻性基础研究和领先原创成果方面取得重大突破。

检验检疫关系国计民生，在促进国际贸易发展、保障消费者生命财产安全、保障国家安全、保护国家生态安全等方面发挥着重要作用。作为我国检验检疫领域的一个重要科技支撑和技术支撑部门，在机构改革的洪流中，中科院不忘你的首创精神，坚定不移地坚持“做大市场”的发展理念，发挥检验检疫技术的龙头火车头作用，全力以赴，向着“国内一流、国际知名检验”的发展目标迈进， 检验检疫科研机构”，为国家安全和检验检疫科学技术的繁荣发展做出不可或缺的贡献