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化学研究生Abby Gatmaitan 在一次招聘之旅中首次访问德克萨斯大学奥斯汀分校，她了解到那里的科学家正在开发一种用于诊断接触性肿瘤的手持设备，MasSpec Pen。“我知道那是我想做研究的地方，”她说。在加入实验室后不久，她意识到如果这种笔可以对人体组织进行分类，它可能也适用于其他动物。
心怀如此具体的问题，Gatmaitan的预感终于得到了回报。她的研究于今年春天发表在《农业与食品化学杂志》（Journal of Agricultural and Food Chemistry）上，表明用“笔”的尖端接触生肉或鱼的样本可以正确识别其物种。该设备在五个样品上进行了测试，每个样品的测试时间不到15秒。该设备的长度约与一支经典墨水笔差不多，而其提供答案的速度却比目前先进的肉类评估技术：聚合酶链反应 (PCR)快720倍，而且容易使用得多。Gatmaitan 说它可以帮助科学家解决一个全球性的环保问题：错误标记的海鲜。
海鲜欺诈不仅仅是对食客订购了昂贵的野生红鲷鱼，结果却得到了一盘装满汞的方头鱼的担忧。这种欺诈也威胁到环境。贴错标签的鱼类通常来自管理不善的渔场，它们可能会损害当地的生态系统。有时，为了逃避鱼类保护法或以高于市场价值的价格出售渔获物，一条鱼会被当作错误的物种，或被谎称是在不同的地理区域捕获。
这个问题很普遍。《生物保护》（Biological Conservation）杂志在2019年的一项分析中发现，有大约 8% 的海鲜产品被错误标记。有些鱼比其他鱼更容易被误标。非营利性海洋保护组织“海洋”（Oceana）对已知被错误标记的物种进行了抽样研究，如鲷鱼和金枪鱼，发现它们被错误标记率竟分别高达87%和59%。
为了在鱼被送达消费者手中之前发现错误的标签，包括美国食品和药物管理局（U.S. Food and Drug Administration）在内的政府组织的检查员必须能够测试样品声称的物种和原产地是否准确。此类测试还使监管机构能够在经过验证的鱼的包装上贴上“生态标签”，向消费者表明海鲜符合组织的检验标准。一个提供目前使用的最著名的生态标签之一的非营利组织，海洋管理委员会 (MSC) 的供应链发展负责人Natalie Hunter表示，使用癌症识别笔技术“对于企业来说这似乎是一种经济实惠且快速的方式，它可以快速、科学地验证该物种到底是什么”。
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MasSpec设备看起来就像一支膨胀的灰色圆珠笔，其中一端有一根细管将它连接到质谱仪和溶剂供应源。为了测试它的性能，Gatmaitan用笔尖触碰她在杂货店买的样品鱼。一滴溶剂从笔尖释放到样品表面，然后又被吸回笔中，通过管子进入质谱仪。
在机器内部，每个样品都会自动溶解在溶剂中并蒸发，其化学成分将被转化为离子形态。离子们被发射进入磁场后，根据其质量和电荷，离子的路径会被弯曲，朝着新的方向前进，并最终降落在检测器板上。通过记录每个离子在板上的位置，系统即可识别样品中含有哪些（以及质量多少）化学物质。
几乎在钢笔接触到鱼的一瞬间，仪器的计算机屏幕便显示出一个丘陵图，显示每种化合物的数量，具体取决于鱼的种类和饮食。其他科学家已经了解了许多用以区分鱼类的化学特征，而Gatmaitan的团队使用这些特征来训练设备的计算机。它将特定的图形与各种鱼类相关联，然后在屏幕上显示它们的名称：“大比目鱼”、“鳕鱼”、“红鲑鱼”。未来，研究人员可以建立类似的化学特征以揭示一条鱼的来源，以及辨别它是野生捕捞的还是农场饲养的。
该设备相对实惠。它在每次测试中使用一次性吸头和几滴常见溶剂。并且它不会对样品造成伤害，因此经过测试的鱼可以安全地出售和食用。
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MasSpec笔将进入一个已经拥有可靠的（如果速度较慢且成本较高）的技术的商业市场，其中还包括DNA测试。MSC的高级科学家Katie Longo指出，任何像这样的新技术最初都将缺乏强大的公共数据存储库，以使其可访问和可验证。然而，Gatmaitan表示，一些政府实验室已经表示有兴趣使用这种笔来测试食物，而 U.T. Austin的研究人员正在努力使其更适合现场使用。鱼类测试实验室可以将笔连接到他们自己的质谱仪设备，但 Gatmaitan和她的同事还希望它能够连接到现有的便携式仪器，来让它可以在不同的地点运行。他们目前正在建立他们的鱼类化学特征数据库，以便他们可以测试混合样本或查明某条鱼在世界上的哪个角落被捕获。
“大西洋鲑鱼和红鲑鱼很容易被搞混，因为它们看起来相同，但它们的栖息地不同，”Gatmaitan说。“我们希望得到比这更具体的信息，甚至能够确定它们来自哪个渔场。”
撰文：Jen Monnier
翻译：祝青怡
审校：马一瑗
引进来源：科学美国人
本文来自：中国数字科技馆
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