檢科院龐國芳團隊建立食品農藥殘留檢測數據庫工作紀實

　　十年磨一劍。

龐國芳院士與助手一起討論技術問題

　　龐國芳院士帶領一個團隊，孜孜不倦地潛心研究，突破了農殘檢測在信息化時代的三大挑戰，使我國在這一領域的檢測技術達到世界領先水平；兢兢業業地做了4萬批次的農殘篩查，摸清了我國“菜籃子”中的農藥殘留家底，為相關部門的決策和監管提供了有效的科學依據。這種踏踏實實坐冷板凳的科研精神令人感佩！

　　一個人能做到如此已屬不易，一個單位都在潛心科研更是難得。“兩耳不聞窗外事，埋頭苦干搞研究”，中國檢科院就是這樣一個生動的例子，也才能夠收獲如此豐碩的科研成果。

　　面對機構改革、管理體制改革的大背景，觀望或許是很多人的選擇。然而身處改革洪流中的中國檢科院卻仍然能夠靜下心來認認真真鉆研、踏踏實實做事，這樣一個群體的實干精神更加值得贊嘆。

　　正是一群群科研工作者的堅守初心、不懈追求，我們才離中華民族偉大復興的中國夢越來越近！

　　民以食為天。食品安全牽動著每一個人的神經。而蔬菜水果中的農藥殘留可謂是食品安全領域中的“重災區”。

　　中國工程院院士、中國檢驗檢疫科學研究院首席科學家龐國芳帶領的團隊這些年來干了件大事。

　　他們采用我國學者自主研發的兩種電子化檢測技術，對45個重點城市（4個直轄市、27個省會城市、14個果蔬主產區,覆蓋全國人口25%）1500余個采樣點，采集了135種果蔬（占全國果蔬名錄85%以上）4萬批次市售樣品進行了農藥篩查，獲得農藥質譜圖3.2億張，基本查清了我國“菜籃子”中農藥殘留的“家底”。

　　擔當重任，直面百姓關注熱點

　　作為農業大國，我國是世界上農藥生產和消費量較高的國家。農藥是一把“雙刃劍”，在保護農作物生長、防治病蟲害、提高農作物產量、保障農產品儲存質量等方面起到了至關重要的作用。但由于其生物活性，殘留農藥對食品安全、生態環境的影響不可避免，也使農藥飽受詬病，農藥化學污染物是當前食品安全源頭污染的主要來源。

　　黨的十九大報告指出，“中國特色社會主義進入新時代，我國社會主要矛盾已經轉化為人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發展之間的矛盾。”

　　百姓生活水平提高后，必然對健康的需求更加強烈，對于農產品中的農藥殘留問題也愈發關注。“談農藥色變”已經成為當下中國比較普遍的現象，完全禁止農藥的使用并不現實，研究出一套科學的農藥殘留監測與監控體系是當務之急。

　　“2012年，我們開始承擔國家科技支撐計劃中的‘食品中農藥化學污染物高通量偵測技術研究與示范’項目；2015年，我們又承擔了國家科技基礎性工作專項‘水果和蔬菜中農藥化學污染物殘留水平調查及數據庫建設’課題。”龐國芳告訴科技日報記者。

　　“最大的困難就是研究技術。”龐國芳告訴科技日報記者，“我們檢索了1990年至2016年，世界上15種著名期刊的4600多篇論文，對所有的技術進行詳細分析，發現農藥殘留檢測技術主要有兩個發展階段。1990年至2002年，是色譜技術引領質譜技術發展，2002年以后，質譜技術超越了色譜技術。”

　　龐國芳團隊分析認為，從檢索到2002年發表的第一篇高分辨質譜文獻之后，這方面研究逐年增加。近年來發展起來的高分辨質譜技術成為農藥殘留非靶向篩查的發展方向，常見的高分辨質譜包括傅里葉變換離子回旋共振質譜、四極桿—飛行時間質譜等。

　　記者在采訪中了解到，龐國芳團隊采用液相色譜—四極桿—飛行時間質譜技術和氣相色譜—四極桿飛行時間質譜技術，開發了一次樣品制備兩種技術同時檢測1200種農藥殘留的新方法，這種新方法達到了綠色發展、環境友好、清潔高效的技術要求。

　　用這兩種技術，龐國芳團隊研究建立了世界上常用的1200多種農藥和化學污染物的一級和二級精確質量質譜數據庫。并為1200多種農藥的每一種，都建立了自身獨有的電子身份證，也就是電子識別標準，從而實現了以電子標準代替了實物標準作參比的傳統方法，同時實現了由靶向檢測向非靶向檢測的跨越式發展。這是農藥殘留檢測領域供給側結構性改革的重大突破。在此基礎上， “通過對農藥殘留新型檢測技術的研發，對全國市售果蔬進行篩查，繪制出我國農藥殘留地圖，它將成為我國農藥殘留治理的有效工具，將會促進我國農藥使用零增長，使我國食品安全狀況大大改觀。”龐國芳告訴記者，這項工作不只是食品安全問題，還關系到國泰民安、國家形象。

　　潛心十年，解決業內三大挑戰

　　以往的農藥殘留檢測都需要有實物的標準物，實物標準物是存在有效期的，大概兩三年就會失效。而由于農藥種類眾多，一個標準物幾百到幾千元，一百個標準物就要十萬元，還經常需要重新購買，這對實驗室而言，也是一筆不菲的成本。

　　“要檢測四五百種農藥殘留，標準物買不起”，這是實驗室里常見的實際困難，也是龐國芳一直琢磨著要解決的問題。

　　近年來，龐國芳在各種研討會上都會提出這樣的觀點：隨著21世紀信息化技術的快速發展，食品安全農藥殘留檢測技術面臨信息化的三大挑戰——農藥殘留檢測如何實現電子化？農藥殘留報告生成如何實現自動化？農藥殘留風險溯源如何實現視頻化？

　　經過近十年的潛心研究，這三項挑戰如今已有解決方案。

　　在精確質量質譜數據庫的基礎上，他們為1200多種農藥和化學污染物都建立了一個自身獨有的電子身份證，采取世界通用的八種高分辨質譜技術，評價1200多種農藥的微細結構。“就像人臉識別技術一樣，點位越多，辨別越準確。”精確化的電子識別標準，實現了農藥殘留檢測以電子標準取代實物標準作參比的傳統鑒定方法，同時也實現了農藥殘留由靶向檢測向非靶向篩查的跨越式發展，實現了檢測技術的電子化。

　　“其檢測能力遠遠超過了目前歐盟、美國和日本農藥殘留監測技術的實力，從而大大提高了農產品質量安全保障能力。”龐國芳告訴記者。

　　農藥殘留檢測電子化的實現，其方法效能是任何現有色譜技術和低分辨質譜技術所不能比擬的。但隨之而來的就是極其龐大復雜的數據。數據維度多、數據關系復雜、分析要求精度高等難題，向傳統數據統計分析方法提出了挑戰，建立新的大數據的采集、傳送、統計和智能分析系統成為當務之急。龐國芳院士團隊研發了高分辨質譜+互聯網+數據科學三元跨界融合技術，為解決第二項信息化技術的挑戰打開了思路。

　　龐國芳團隊在深入分析農藥殘留檢測數據特征和分析需求的基礎上，自主研發了農藥殘留數據采集系統，構建了農藥殘留偵測結果數據庫。

　　“我們提出了‘數據獲取—信息補充—衍生物合并—禁藥處理—污染等級判定’的數據融合與處理模型，實現了對農藥多殘留檢測結果數據進行快速在線采集、融合。”龐國芳告訴記者。

　　值得一提的是，龐國芳團隊自主研發的農藥殘留海量數據智能分析軟件，實現了從農產品、農藥、地域、多國農藥殘留最高限量標準等多維度進行的20項農藥殘留指標的自動統計和5項報表的自動生成，以及根據統計結果的綜合評價和預警信息的自動生成，最終實現“一鍵下載”。

　　“這本報告30分鐘就可以自動生成。”龐國芳指著辦公桌上一本厚厚的農藥殘留檢測報告對記者說， “這種效率是傳統分析方法不可想象的，高分辨質譜+互聯網+數據科學的三元融合技術，是我們的技術突破之一，為農藥殘留大數據分析提供了有效工具。”

　　“農藥殘留檢測的目的是要實現風險的溯源。”龐國芳表示，“我們這項研究的第三大突破就是通過高分辨質譜+互聯網+地理信息系統三元融合技術，可實現農藥殘留風險溯源的視頻化。”

　　據介紹，將農藥殘留數據與地理數據相關聯，完成了農藥殘留數據驅動方式下地圖的新應用。“采用多元技術融合，設計編制了目標農藥—食品名稱—食品產地等多維空間特征的可視化系統。”龐國芳說。目前已形成兩個產品，分別是“31個省會/直轄市市售水果蔬菜農藥殘留水平地圖集”和“31個省會/直轄市市售水果蔬菜農藥殘留在線制圖系統”。

　　在龐國芳看來，這實現了農藥殘留檢測、溯源和預警三個關鍵點的“智慧一張圖”管理，為產業自律、政府監管和第三方監督提供了基于空間可視化的科學數據支撐。

　　擊中痛點，為政府決策提供依據

　　龐國芳團隊的研究成果緊扣國家“十三五”規劃綱要中“增強農產品安全保障能力”和“推進健康中國建設”的主題，必將在這些領域發揮重要的技術保障作用。

　　相較技術保障，這項研究還有著更重要的現實意義——可為相關部門的決策和監管提供科學依據。

　　這次面向45個城市的市售蔬果農殘普查結果顯示，我國市售果蔬農藥最大殘留限量標準合格率達到96.5%以上，我國使用的農藥以中、低、微毒農藥為主，檢出的品種和頻次占比均超過80%。這些說明了我國果蔬當前農藥殘留監管工作積極有效，食品安全有基本保障。

　　不過也存在著很多嚴峻的現實問題。

　　盡管目前我國市售果蔬樣品檢出農藥以低中毒性為主，但是在普查中仍然發現10%的果蔬樣品檢出高劇毒和禁用農藥，而且越是日常常吃的果蔬，檢出的高劇毒農藥品種越多，為我國食品安全埋下了隱患。這就需要執法部門重拳治理高劇毒和禁用農藥，根治頑疾。

　　農產品中的農藥殘留其實是全世界很多國家都會面臨的共性問題。但是相比較而言，歐盟、美國、日本等發達國家均建立了較完善的法律法規和殘留監控體系，制定了農產品中農藥最大殘留限量標準。

　　從上世紀70年代起，美國陸續建立了三大農藥殘留監控體系，包括國家殘留監控計劃（NRP）、農藥殘留監測計劃（PPRM）和農藥殘留數據計劃（PDP），監控農藥品種達500多種，并建成農藥化學污染物殘留數據庫。1996年，歐盟啟動的共同體農藥殘留監控計劃中包括歐盟和歐盟成員國兩大殘留監控體系，監控的農藥品種達到839種。日本則出臺了“肯定列表制度”，加強食品中農業化學品殘留管理，監控農藥542種。

　　盡管我國的各主管部門都有各自的農藥殘留監控計劃，但還沒有形成一套嚴格的法律法規和全國“一盤棋”的監控體系，各部門僅有的農藥殘留數據資源在食品安全監管中發揮的作用也十分有限。到目前為止，我國各有關部門中監控農藥的最多僅百種左右，與先進國家差距甚遠，其地位與我國的農業大國地位很不相稱。

　　而標準水平低、數量少也是我國農藥殘留污染治理當下正面臨的難題。

　　與世界先進國家相比，我國農藥殘留安全標準水平低，這次普查結果如果按照歐盟和日本的標準來衡量，合格率就會大大降低。我國現行國家標準GB/T2763-2016食品中農藥最大殘留限量標準項次為4140項，而歐盟、日本和美國現有標準分別為16萬余項、5萬余項和4萬余項，這種標準數量上的巨大差距，會導致我國在國際貿易中處于受制于人的被動地位，無法掌控國際貿易話語權。

　　“缺少一個全流程、成體系的農藥殘留全面風險監測和監控體系，提高未知風險發現能力；也急需加強農藥最大殘留限量和每日允許攝入量標準的研究制定，使之與世界先進國家比肩。”龐國芳語重心長。

　　處處開花，檢科院科研成果豐碩

　　領先世界的技術和成果出現在中國檢科院并不是偶然，龐國芳團隊也只是中國檢科院的一個縮影。

　　近年來，中國檢科院始終堅持以科研為中心，以學科建設為基礎，注重面向世界科技前沿、面向經濟主戰場、面向國家重大需求，尤其是“十三五”以來，中國檢科院緊緊圍繞基礎理論與前沿技術及創新應用，直接對接國家重大戰略需求，聚焦國門安全、國民經濟與社會發展的重大、核心、關鍵科技問題，在食品農產品安全、動植物檢疫、衛生檢疫、化學品安全、工業與消費品安全、裝備等多個領域開展研究和技術開發，大幅提升了科研能力和研究水平。

　　除了龐國芳團隊建立了1200多種農藥精確質量數據庫和質譜的電子識別標準，自主研發了自動匹配農藥殘留智能篩查和定性鑒定軟件，實現了千種農藥高通量非靶向同時定性篩查的技術突破之外，中國檢科院近年來的多項研究成果都填補了國內、國際空白，達到了國際領先水平。

　　在國際上率先系統揭示了食品中有害物的質譜軟電離裂解規律，開創了基于質譜標志碎片的未知風險非靶標篩查技術，構建了食品中化學性有害物及生物性有害物代謝物的質譜篩查技術平臺；開創了基于標志物篩選的過度加工食品判定技術，保障了進口食品安全和人民生命健康；構建了食品質量安全檢測監測技術平臺，研發了系列快檢產品，在重大食品安全突發事件應急應對中發揮了領軍作用。

　　率先提出“食品屬性表征與品質分子識別”概念，改變了加工農產品和食品鑒偽、品種鑒定、產地鑒別標準缺乏、指標混亂的局面等，確立了農食產品真偽鑒別領域國內領先地位并達到國際領先水平。實現了病原微生物高通量、快速、準確的鑒定溯源，可有效用于食源性疾病暴發事件中傳染源和傳播途徑的確證、食品農產品中污染源的追溯。開展的食品過敏原檢測方法儲備研究處于國內領先。

　　建成了植物檢疫學科體系及檢疫性有害生物國境防控技術體系、轉基因產品查驗技術體系，重點突破了外來有害生物與轉基因產品高通量、高精準、快速檢測監測技術和大宗產品檢疫處理技術，研發了系列裝備和藥劑，制修訂了成體系技術標準，大幅提升進出境植物有害生物防控有效性和國境通關綜合效率。

　　搭建了外來動物疫病有證標準樣品研制平臺，創制的假病毒制備載體，其包裝容量、表達效率和純度均領先國際同類技術，解決了高風險動物病原微生物檢測缺乏生物安全質控品的技術難題；研發了非洲豬瘟、施馬倫貝格病等外來動物疫病的口岸現場初篩和實驗室精準檢測系列技術方法和試劑盒，構建了動物疫病風險分析模型及信息化風險分析系統，為雙多邊技術交流和談判提供了重要技術支撐。

　　牽頭建立了全國口岸傳染病監測哨點技術網絡，建成了國內規模最大的外來傳染病監測生物樣本資源庫，并在標準驗證、標樣研制、無創樣本病原基因檢測和輸入病例病原分子溯源等多領域實現創新應用；在重大突發疫情應對中，第一時間研制出新甲型H1N1流感病毒核酸診斷方法并獲國家聯防聯控科技組推薦，形成技術標準應用，儲備了境外新發突發病原體檢測方法。

　　……

　　強院大市場，不忘初心砥礪前行

　　各種領先國際水平的成果不勝枚舉。是什么促成了檢科院科研成果“處處開花”的盛景？

　　“做好檢驗檢測檢疫科技引領‘火車頭’是我院正在做，也是我院孜孜以求的目標和愿景。” 中國檢驗檢疫科學研究院院長李新實如是說。

　　近年來，國家積極推動檢驗檢測認證機構的整合，“管檢分離”成為大趨勢。同時，國內檢驗檢測產業發展迅速，外資檢測機構不斷涌入，檢驗檢測認證市場競爭激烈。

　　“面對如此大的變革，無疑對我院提出了許多新的挑戰、新的壓力和新的課題。同時，也帶來了許多新的機遇、新的動力和新的愿景。但是，我相信機遇掌握在自己手里。”李新實曾這樣說過。

　　直面挑戰，檢科院積極轉變觀念，適應國家改革需要，下大力氣提升科研工作水平，著力解決好檢驗檢測產業發展過程中所遇到的各類關鍵性技術問題，更好地為檢驗檢測產業發展提供科技支撐。

　　為適應國家科技體制改革和檢驗檢疫事業發展要求，充分發揮好“火車頭”作用，中國檢科院確定了“強院大市場”的發展思路。在這一發展思路的引領下，建設一個國內一流、國際知名的檢驗檢測檢疫科研機構，中國檢科院正在砥礪前行。

　　據李新實介紹，所謂“強院”，就是堅持檢科院作為公益性檢驗檢疫中央研究機構的本質屬性，堅持以科研為中心不動搖，集聚全院優勢資源，加強學科建設，打造優秀創新團隊，全面提升科研水平、技術支撐、科技服務等核心競爭力，使檢科院成為國內一流、國際知名的檢驗檢測檢疫科研機構；所謂“大市場”，就是堅持科研與經濟社會發展需要相結合，與國家重大戰略需求相結合，充分發揮市場機制在配置科技資源中的重要作用，全力推進科研成果轉化，全力提高科研的社會效益和經濟效益。“強院大市場”的發展思路形成了科研和市場兩輪驅動、相互促進的良性互動，正推動著中國檢科院各項事業的健康持續發展。

　　新時代、新使命、新征程。黨的十九大報告中指出，創新是引領發展的第一動力，是建設現代化經濟體系的戰略支撐。要瞄準世界科技前沿，強化基礎研究，實現前瞻性基礎研究、引領性原創成果重大突破。

　　檢驗檢測檢疫事業關乎國計民生，在促進國際貿易發展、維護消費者生命財產安全、保障國門安全、保護國家生態安全等方面都發揮著重要作用。作為我國檢驗檢測檢疫領域重要的科技支撐和技術保障部門，身處機構改革的洪流之中，中國檢科院不忘初心，堅定“強院大市場”的發展思路，發揮檢驗檢測檢疫科技引領“火車頭”作用，全力以赴地朝著“國內一流、國際知名的檢驗檢測檢疫科研機構”的發展目標繼續前行，為國門安全和檢驗檢測檢疫科技事業的繁榮與發展作出不可或缺的貢獻，為實現中華民族偉大復興的中國夢，實現人民對美好生活的向往提供有力的技術保障。