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「5分鐘內知道菜乾不乾淨?」半導體晶片如何變身食安偵測器

114/09/30 瀏覽次數 31

從菜市場採買回來,一大堆五顏六色的水果青菜,新鮮好看又飽滿,但是,多數人並不會馬上吃,反而在烹煮食用前,反覆仔細清洗,甚至用鹽水或小蘇打水泡一泡,原因很簡單:擔心農藥殘留。

農藥是現代農業確保收成的重要工具,但從噴灑那一刻起,一道「資訊鴻溝」便悄然形成。農民希望能精準管理,卻難以掌握殘留的確切狀況;通路商想為品質把關,卻缺乏有效的查驗工具;最終,消費者在面對琳瑯滿目的蔬果時,只能將食安的希望,寄託在反覆清洗與偶然的官方抽驗上。

那麼,我們是否有辦法彌平這道從產地到餐桌的「資訊鴻溝」?是否有一個方法,能讓「安全」變得隨時可見,讓「信任」可以被即時檢驗?

在過去,要知道蔬果有沒有農藥殘留,可不是隨手一驗就能搞定的事。國立彰化師範大學機電工程學系賴永齡教授說明,目前市面上的可攜式農藥殘留檢測儀,可分為三大類,分別是光學式農藥殘留檢測儀、電化學式農藥殘留檢測儀及快篩片。

然而,傳統檢測無論採用哪種方法,都必須送到有專業設備的實驗室做化驗,這讓檢測能力被鎖在少數機構中,無法普及到田間、市場與家庭等真正需要即時把關的地點。也因此,當消費者在市場或超市挑選水果、青菜時,根本沒辦法馬上知道吃下肚的安不安全,只能依賴官方抽檢,或者商家自我把關。

那麼,我們能否想像一個全新的食安系統?一個能將實驗室設備,轉化為人人可用的日常工具,並將每一次的檢測數據,匯集成一張即時的食安防護網?

即時檢驗農藥殘留,第一時間把關食品安全

想像一下,如果今天你手上有一台「手機大小的快篩機」,只要把買回來的青菜或水果放進去,幾分鐘內就能告訴你乾不乾淨、農藥殘留多不多,那該有多好?

賴永齡教授在108年主持的《智慧生活農藥偵測物聯網系統》研究計劃中,開發出一套結合檢測儀、行動應用程式與雲端資料庫的智慧檢測裝置,也被稱為「蔬果界的快篩劑」,不需要送檢實驗室、不用等待數天,就能讓消費者快速掌握結果。

這台蔬果界的快篩劑核心,是一個專為日常使用設計的農藥殘留檢測儀。檢測儀中搭載光電感測晶片,能讀取試片反應訊號並轉換為數據,再透過 App 與雲端完成分析。它體積輕巧,具有防潑水設計與鋰電池供電。檢測儀能即時讀取試片的反應數據,並透過藍牙連線傳送至手機。行動應用程式除了能即時顯示檢測數值,還會自動將結果上傳雲端。這不只是單次檢測,系統還能累積長期資料,讓消費者隨時查詢歷史紀錄,或透過圖表分析掌握趨勢。

 

能將整個實驗室設備,濃縮到手持裝置中的關鍵,是一片特殊的光電感測晶片,它能讀取試片的反應訊號並即時轉換為數據,再透過手機與雲端完成分析,即便設備只有手機大小,依然能檢測出微量的農藥殘留。未來若進一步結合 SERS 技術,便能利用奈米結構放大分子的獨特光學訊號,有望把檢測靈敏度推向更高層級,讓食安快篩更精準。

而雲端平台是這個系統的「大腦」。每一筆檢測數據,包括檢測時間、樣品類別與殘留狀態,都會被儲存起來。日後不管是一般家庭、農民還是銷售通路,都能利用這些數據進行比對與統計。例如,消費者可以知道常去的賣場農產品是否穩定合格;農場經營者則能在收成前先做自主檢測,把結果留存作為食品安全履歷的一部分。

透過這樣的系統設計,農藥殘留檢測不再只是昂貴實驗室的專利,而是人人都能使用的日常工具。藍牙模組、雲端資料庫與行動 App 的整合,讓檢測裝置既小巧又平價,同時兼顧資料即時性與透明性,逐步推動農產品檢測走向智慧化、系統化,最終讓消費者、農民與市場三方都能受益

簡單、方便、快速,只要輕附蔬果表面即能偵測

這台「蔬果界的快篩劑」的實際操作也相當親民,只要拿起快篩機的感測探頭,輕輕貼附於蔬果表面,就能開始偵測。整個過程不用額外處理樣品,也無須繁複步驟,從貼附到出現分析結果,全程僅需短短幾分鐘。以往得等待數日甚至一週的檢測結果,現在可以隨手即得。

對一般家庭來說,不論是煮飯前想確認蔬菜是否還有農藥殘留,或是市場採購後馬上檢測,這種快篩模式都兼具方便與效率。並且,不論是否具有專業背景,一般消費者、農民、食品業者皆可輕鬆操作。

對農民而言,它可以成為田間的自主管控工具,隨時檢測作物是否符合安全標準,避免誤用或過量使用農藥。運銷過程中,業者也能進行抽查,把關流通中的蔬果品質,降低問題批次進入市場的風險。到了食品加工端,這台裝置同樣能派上用場,協助驗收原料,確保來源安全無虞。最後,零售商店或超市更可利用快篩機,提供即時檢測的品質保證,讓消費者買得安心、吃得放心。透過這些環節的串聯,食安防線能夠層層加強。

一旦檢測結果清晰可見,那麼食品安全也將更具說服力。在可見的未來中,更有望加速「透明農業」的發展,從田間到餐桌,每個環節都能公開檢驗結果。未來,買菜不再只是憑運氣或信任商家,而是能像看健康報告一樣,清楚掌握食材的安全狀態,消費者買得安心,更能真正吃得放心。

當晶片技術遇上農業發展,食品安全更加可靠且簡單

在講求食品安全的時代中,當晶片技術遇上農業發展,也將大有可為。首先,結合 AI 判讀,可自動分析複雜光譜數據,讓檢測結果更快速、更精準,並能累積大數據持續優化。其次,透過自動化樣本處理,使用者只需最簡單的操作,就能完成檢測流程,大幅降低門檻。

隨著製程進步,晶片將更加小型化與低成本,不再只存在於實驗室或專業設備中,未來甚至可能被嵌入家庭的水龍頭,或餐廳的洗菜槽中,在清洗蔬果的同時即時檢測。如此一來,食安把關將融入日常生活每個角落,讓「安全吃菜」變得像「隨手洗手」一樣自然。

放眼國際,儘管此項技術仍在開發與驗證階段,但臺灣目前在晶片與感測器研發上具備世界級優勢,眼望未來,如果能將這些技術導入食安與農業,不僅能開創全新的產業應用價值,更能提升國際競爭力。賴永齡教授認為,未來的半導體,不只用在手機或電腦,還能守護每天吃進肚子的安全,緊密連結科技與生活。

資料來源

採訪國立彰化師範大學機電工程學系賴永齡院長

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