食品安全領域取得突破：金浦CEO張超指導研究生發表SCI Q2論文，研究茶葉中農藥的快速偵測方法

2026 年 2 月 25 日

中國東莞 – 2024 年 10 月 25 日 在食品安全技術領域取得重大進展，執行長張超（又稱布魯斯·張）表示：金浦東莞理工學院電子工程與智慧化學院的研究生導師帶領他的研究團隊在《科學》雜誌上發表了一篇突破性論文。 食品成分與分析雜誌 （SCI Q2，影響因子約3.8）。這項題為「利用光纖表面增強拉曼散射探針快速靈敏地原位檢測真實茶湯中的農藥殘留」的研究，展示了一種無需複雜樣品製備即可直接檢測茶湯中農藥殘留的創新方法。這項工作凸顯了張教授在光電子學領域的專長，以及他致力於培養下一代科學家，並將嚴謹的學術研究與食品品質控制的實際應用相結合的決心。

身為電子和智慧化領域的資深專家，張超指導了許多研究生，推動了跨學科研究，致力於解決現實世界的挑戰。在本計畫中，張超與第一作者蔡成斌以及其他合作者，包括週飛、褚讓、葉海、水玲玲和劉燁，他們都來自東莞理工學院及相關機構。該研究於2024年7月8日被接收，並於不久後在線發表，彰顯了東莞理工學院透過其廣東省重點實驗室在推進城市生命線工程技術方面所發揮的重要作用。

核心創新與方法論

本文探討了飲茶領域的關鍵問題：茶湯中農藥殘留的存在。儘管茶葉富含多酚和咖啡因等營養成分，但農藥殘留仍可能帶來健康風險。傳統的檢測方法，例如氣相層析質譜聯用（GC-MS）或高效能液相層析（HPLC），需要耗時的樣品預處理和專業技術，限制了其在快速現場檢測中的應用。

張教授的團隊提出了一種新型的原位檢測方法，該方法將表面增強拉曼散射（SERS）光譜與光纖探針相結合。主要亮點包括：

探針製造:

研究人員利用雷射誘導蒸發自組裝法（LIESAM）開發了一種高性能光纖表面增強拉曼散射（SERS）探針，該探針表面圖案化有金奈米棒（AuNR）簇。此自動化製程包括在雷射誘導下將多模二氧化矽光纖浸入並拉過AuNR膠體，並優化循環次數至17次以獲得最大的SERS熱點。掃描電子顯微鏡（SEM）證實AuNR簇分佈均勻，為拉曼訊號提供了大量的增強位點。（圖2c顯示了優化後的光纖端面的典型SEM圖像，其中AuNR簇密集排列。）

原位檢測過程:

只需將探針浸入用噴灑過農藥的綠茶葉浸泡製備的受污染茶湯樣品中即可。無需萃取或濃縮步驟，即可使用便攜式拉曼光譜儀（785 nm 激發波長，500 ms 積分時間）進行「浸入-乾燥-浸入」測量。（圖 1a 為受污染茶湯樣品的製備示意圖；圖 1b 為 SERS 檢測的實驗裝置。）

目標農藥:

此方法已在茶葉生產中常用的殺菌劑福美雙和除草劑百草枯上進行了測試。 SERS光譜顯示出獨特的特徵峰，能夠從茶湯中複雜的營養成分（如咖啡因和兒茶素）中進行選擇性識別。（圖3a比較了純淨茶湯和百草枯污染茶湯的SERS光譜，突出顯示了百草枯在837、1191、1292、1534和1647 cm⁻¹處的峰；圖3b顯示了光譜重現性，1647 cm⁻¹處的RSD為6.1%。

該技術利用光纖探針的整合訊號收集功能，最大限度地減少茶葉成分的干擾，同時透過 AuNR 熱點的電磁增強作用放大農藥訊號。

關鍵成果和績效

該研究達到了令人印象深刻的靈敏度和可靠性：

檢測極限 (DL):

福美雙的檢測極限為 1.0 μg/kg (0.001 mg/kg)，百草枯的檢測極限為 10.0 μg/kg (0.01 mg/kg)，優於許多以往依賴萃取茶葉或茶葉粉末的 SERS 方法。這些檢測限值被確定為特徵峰（例如，福美雙的 1369 cm⁻¹，百草枯的 1647 cm⁻¹）仍然清晰可辨的最低濃度。（圖 4a 和 4c 顯示了百草枯和福美雙的濃度依賴性 SERS 光譜；圖 4b 和 4d 顯示了雙對數校準曲線。）

定量分析:

雙對數校正曲線在百草枯濃度範圍為 0.01–0.2 mg/kg、福美雙濃度範圍為 0.001–0.1 mg/kg 時均表現出良好的線性關係（百草枯 R² = 0.990，福美雙 R² = 0.982），從而能夠進行精確的定量分析。（表 1 將此結果與文獻進行了比較，並指出與 Chen 等人 (2020) 和 He 等人 (2021) 等文獻相比，本研究的檢測極限更低，積分時間更短。）

可重複性和準確性:

多個探針的峰強度相對標準偏差 (RSD) 均低於 10%，顯示結果具有高度一致性。對加標樣品（百草枯濃度為 0.15 和 0.08 mg/kg；福美雙濃度為 0.08 和 0.03 mg/kg）的回收率實驗結果顯示，準確度為 86.7%–110.0%，RSD 低於 10%，證實了該方法在實際茶湯中的精密度。百草枯濃度為 0.15 mg/kg 時的回收率為 91.3%–108.7%（RSD 為 7.1%），福美雙濃度為 0.03 mg/kg 時的回收率為 86.7%–110.0%（RSD 為 9.8%）。（圖 5a–d 顯示了各加標濃度回收率實驗的 SERS 光譜；表 2 詳細列出了預測濃度、回收率和 RSD。）

同時檢測:

此方法成功檢測出濃度均為 0.1 mg/kg 的福美雙和百草枯混合殘留，儘管存在競爭吸附，特徵峰仍然清晰可見，但強度有所降低（例如，百草枯在 1647 cm⁻¹ 處的峰強度從 4355 降至 3249）。這表明該方法具有足夠的檢測熱點，可用於複雜液體中的多殘留分析。（圖 6 比較了混合殘留（黑色）與單一百草枯（紅色）和福美雙（藍色）的 SERS 光譜；表 3 總結了該方法的性能，包括百草枯的相對標準偏差 (RSD) 為 6.1%，線性範圍和回收率。）

與文獻的比較突顯了其優越性：更低的檢測極限、更短的檢測時間和無需預處理，使其成為現場應用的理想選擇。

結論及更廣泛影響

研究人員得出結論，這種光纖表面增強拉曼光譜（SERS）探針方法為檢測茶湯等複雜液態食品中的農藥殘留提供了一種快速、無需標記且高靈敏度的解決方案。該方法無需樣品提取，從而縮短了分析時間並提高了可靠性，並有望擴展到其他飲料或環境監測領域。這項工作強調了該探針對多種分析物的通用性以及同時檢測多種殘留物的可行性，為食品安全執法領域的實用工具鋪平了道路。未來的研究方向包括將人工智慧與…結合。 SERS用於複雜系統中增強多殘留物識別s.

在張超的指導下，這項研究不僅推進了表面增強拉曼光譜（SERS）技術的發展，也為研究生提供了創新研究的實務經驗。身為金浦集團首席執行官，張超致力於連接學術界和產業界，並將這些突破性成果應用於智慧檢測設備的研發。這項成果符合世界衛生組織等全球食品安全標準，也展現了東莞理工學院在智慧防災和城市工程領域的權威貢獻。

更多詳情，請參閱DOI：10.1016/j.jfca.2024.106520上的完整論文。張教授的持續指導有望在光電感測領域取得進一步創新，從而增強人們對以科學為導向的食品安全解決方案的信任。