資料來源：農業部農業試驗所/張淑貞副研究員、江明耀助理研究員、申屠萱助理研究員
前言
農產品的農藥殘留議題一直備受矚目，因應民眾希冀農產品進入餐桌前的安全性確認，農藥殘留快速檢測技術也隨著技術、儀器的持續研發，不斷地更新、進步。台灣目前農產品公告的農藥殘留檢測方法為2022年食藥署公告修正的「食品中殘留農藥檢驗方法－多重殘留分析方法(五)」可檢驗410項農藥。此方法係參考歐美及 Codex 等國際規範訂定，檢體則以QuEChERS方法進行前處理，再以液相層析串聯質譜儀LC/MS/MS 及氣相層析串聯質譜儀GC/MS/MS 檢驗，並與其相應之農藥資料庫比對分析。其優點是定性、定量皆精準，但檢驗儀器精密，相關設備合計逾千萬元，所以對於要進入儀器的檢體純度要求很高，檢體萃取流程冗長，每件檢體約需40分鐘，且須使用毒性化學物質乙腈輔助農藥萃取，再加上檢液進入儀器檢測、資料庫比對分析，一般約需3-7個工作天，才可以出具檢驗報告，每件檢體收費約4,000元以上。檢驗結果精準，但因需時冗長，無法提供民眾即時確認農產品農藥殘留資訊，因價格高昂也無法大量檢驗。
因應農產品在食用前農藥殘留安全性的迫切要求，相應研發下列農藥快篩技術：農藥質譜快篩技術、農藥拉曼光譜快篩技術、生化法、農藥免疫檢測快篩技術，及智慧微型多光譜農藥快篩技術。
「食品中殘留農藥之檢驗方法－質譜快速篩檢技術」是由食藥署於2019年公告為建議檢驗方法，目前雖僅檢驗可適用LC/MS/MS檢測的191項農藥，但仍在持續研發擴大農藥篩檢種類中。檢體採用農藥快速萃取匣 (FaPEx®) 前處理，再以LC/MS/MS檢測。使用的快速萃取匣大幅縮短樣品萃取流程至5-10分鐘，再加上檢液進入儀器檢測、資料庫比對分析，每件檢體約需10-15分鐘檢驗，一般約需1個工作天即可出具檢驗報告。但仍延用乙腈輔助農藥萃取，且因儀器設備昂貴約800萬元，耗材成本高，單件檢體檢驗成本約需500元，導致無法大量檢驗，擴大篩檢層面。
此技術係應用表面增強拉曼光譜 (surface-enhanced raman scattering, SERS) 檢驗農產品中的農藥殘留。拉曼光譜是振動光譜的一種，其原理是應用雷射光照射激發樣品，當此入射光的光子與樣品的分子碰撞後，二者發生能量交換現象，因而改變光子的頻率，不同物質改變的頻率不同，可藉此了解樣品的分子結構。檢體亦採用上述農藥快速萃取匣進行前處理，單件檢體耗材約需500元，樣品萃取快速，約5-10分鐘，但沿用乙腈輔助農藥萃取。因乙腈為列管的第四類毒性化學物質，具有內分泌干擾素特性或有污染環境、危害人體健康，高度易燃、具皮膚接觸毒、會有嚴重眼睛刺激性等危害風險。依據毒性及關注化學物質管理法，操作乙腈前須先向環保署申請「毒性化學物質使用許可」，並定期申報使用狀況。雖然乙腈極性強、有優良的溶劑性能，能溶解許多極性的農藥，但因其毒化物背景，也限制了許多農藥快篩的適用。另其儀器成本降至150萬，僅為公告方法分析儀器之12-15%，是其相對優勢。
農藥生化快篩方法 (簡稱生化法) (rapid bioassay of pesticide residues, RBPR) 是以家蠅乙醯膽鹼酯酶為核心的農藥快篩技術，可快速篩檢農產品上的有機磷、胺基甲酸鹽類等神經劇毒農藥，目前廣泛用於民間自主快篩把關，每年檢測逾百萬件農產品。生化法檢測農藥殘留的原理是藉由檢測乙醯膽鹼酯酶的活性，推論這兩類殺蟲劑之存在狀況。優點是酵素反應專一，只有會與乙醯膽鹼酯酶結合的化學物質，才可以抑制乙醯膽鹼酯酶活性，所以檢體處理流程簡單、快速，搭配96孔的光譜儀，可在短時間內篩檢大量樣品，單件檢體所需耗材低於10元。缺點也是酵素反應專一，所以只能用來篩檢有機磷類及胺基甲酸鹽類殺蟲劑，而此兩類神經劇毒農藥，因對人體毒害的顧慮，已逐年禁用。
農藥免疫檢測快篩方法係根據抗原、抗體特異性結合的免疫學原理，先合成結構類似農藥的半抗原，將此半抗原與分子量較大的蛋白質藉由有機合成連結成抗原，注射入兔子體內誘發免疫反應，產生對此農藥具辨識力的農藥抗體。農藥抗體再結合其他分析方法，如膠體金側流免疫分析技術 (colloidal-gold based lateral-flow immunoassay) 或酵素連結免疫吸附分析法 (enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)，製成檢測試劑，可用於快篩農產品中的農藥殘留。尚可結合發展日益精進多元的膠體銀免疫層析技術、表面電漿共振 (surface plasmon resonance, SPR) 生物感測器等免疫檢測方法與儀器，擴大應用層面。目前已有少數農藥膠體金快篩片與ELISA快篩試劑商品。但因農藥抗體專一性高，僅能偵測特定農藥，或結構很相近的農藥，針對每一種農藥都要單獨開發農藥抗體，研發時間與經費需逐項農藥累加。優點是抗體專一性高，只認得特定農藥的化學結構，不易受檢體中其他物質如植物基質的干擾，所以檢體處理流程簡單、快速。
本研發團隊正在研發的智慧微型多光譜快篩技術係依據各農藥在不同波長具有不同吸光程度的特性，導入多頻段光學濾波器整合技術，及多光譜智慧分析技術，並建立其相關之農藥快篩資料庫，兼具光譜檢測之靈敏性與裝置微型化之低成本經濟性。據此技術發展之微型光譜檢測儀，因具強大的智慧運算分析能力，故可搭配簡單的農產品檢體處理技術，且無須以乙腈處理檢體，檢體處理流程快、耗材成本低。可在現行的農藥生化法兩類神經毒類農藥外，擴增至其他類農藥的快篩，拓展市場農藥快篩的涵蓋率。且因使用微型化硬體平台，大幅降低現有光譜檢測之佈建成本外，且所需採樣的樣本檢體亦可以大幅度減少，減少大量前處理耗材成本，除了一般檢驗站可用，更可推廣至檢驗站外，如大賣場等中型量販店之快篩應用，提升整體農藥快篩效能。
結論
衛生福利部食品藥物管理署與行政院農業委員會農糧署，每年都會以公告的「食品中殘留農藥檢驗方法－多重殘留分析方法」抽檢農產品上的農藥殘留，但因此法需使用精密儀器，檢測結果精準，但是儀器成本高昂，且須以乙腈處理檢體，檢體處理試劑成本高，檢驗時間長。因應市場對快速、經濟的農藥快篩要求，農藥質譜快篩技術、農藥拉曼光譜快篩技術、生化法、農藥免疫檢測快篩技術，及智慧微型多光譜農藥快篩技術陸續發展，各有優缺點與適用場域。善用各快篩技術與公告方法再確認之機制，預期將可擴大篩檢層面，促進農產品的食用安全。
▲研發團隊：農業試驗所/智慧微型多光譜農藥快篩研發團隊
聯絡人：張淑貞/副研究員
電話：04-23317607
E-mail：scchang@tari.gov.tw
