一、緣起

　　回顧臺灣農業史，農業生產由人力到機械化甚至自動化，創新的技術在演譯過程中不斷扮演著重要角色，各類不同學科領域陸續應用於農業，如生物技術產業發展於2000年後如雨後春筍，為農業開創另一新的視野與展望，其中最明顯的是品種改良、生產技術提昇等，使得農產品產量與品質大幅提高。此外，利用生物科技所開發的各式檢測技術也為農產品之品質與安全提供了嚴格的把關。

二、電化學原理簡介

　　目前常用涉及農業資材與產品的檢測方法甚多，諸如層析法、質譜法、電化學分析法、光譜法等，其中以電化學分析法最為快速、簡便，且具備發展為隨測即知感測器的潛力。何以電化學分析法具有如此潛力？其原因在於此方法有著多樣的分析技術，如循環伏安法、安培法等。循環伏安法為電位隨時間改變，掃瞄造成電流改變進而完成一張循環伏安圖，並可藉此取得分析物的基本資訊，包括氧化還原電位、電子轉移數等；安培法係利用施加固定電位的方式進行分析物的測定，若與流動系統或層析法結合，則有利於重複性的偵測工作。另方波剝除伏安法對於有對稱性、可逆性特點的分析物具有濃縮、放大訊號的效果，現已成為測定重金屬中最常被應用的方法。正因為如此，許多不同理論的分析技術相繼發表後，便奠定了電化學多元的分析基礎。

三、電極演進

　　電極在電化學分析法中扮演重要的角色，由早期的汞滴電極、光滑碳電極逐漸被一個具有便宜、可拋、多變等性質的網版印刷電極（圖1 DOCX / pdf / odt）所取代，更為電化學紮下高應用性的深厚根基。網版印刷電極係利用印刷技術將碳膠、銀膠等各類不同膠材，印刷於不易溶解於水的聚丙烯基板；此外，以不同的設計圖樣或修飾方法，即可造就網版印刷電極高度的可變性。網版印刷電極的結構概可分為底層、反應區與絕緣區三個部分（圖2 DOCX / pdf / odt），印刷於底層的膠材一般選擇有高導電性、易烘乾特性的材料，而在反應區域則大多以碳粉和有機溶劑混合作為基礎膠體，最後刷上絕緣膠固定反應面積。

　　為達到快速篩檢、現場監控目的，利用電腦科技製版技術將一般實驗室所使用的三電極系統(工作電極、參考電極、輔助電極)整合於一紙板上（圖3 DOCX / pdf / odt），改以試片型式呈現，此外檢測樣品量也由10毫升降低至50微升，使用上通常只需將試片插入待測樣品，或是將少量的待測物滴上試片，即可透過電腦或其他設備將含量正確顯示（圖4 DOCX / pdf / odt）；在所有電極系統體積減小後，不僅提高檢測設備之攜帶性，同時大幅縮減了所需成本與簡化測定的步驟，更提昇其應用價值。

四、應用領域

　　利用電化學分析方法為基礎結合檢測試片已廣泛應用於各種領域，包括環境、農業、醫學、生化等。在醫學上，家用血糖計的研發即是一個很成功的例子；在環境檢測上，對於一些污染物如汞(Hg)、鉛(Pb)、鎘(Cd)離子重金屬之檢測也受到相當的關注，而電化學分析法，依照不同的測定物，調配合適的化學配方刷製試片，並選擇具有濃縮效果的方波剝除伏安法，可發展出高靈敏度、低偵測濃度的重金屬檢測法。

　　在農業方面，電化學分析法已具備發展一套簡單、便宜可讓農民於田間採樣，隨時、隨地監控耕種土壤、灌溉水質的重金屬含量之感測器，只要少量樣品，一分鐘內即可得知正確結果，可有效降低重金屬對農產品之污染。畜產業經常於飼料中添加抗生素、抗寄生蟲劑等藥品，雖然可減低動物感染疾病的機率，但使用不當，會殘留於畜產品，一旦被人類食入恐會有副作用。目前添加於禽畜飼料藥物之檢測工作大多仰賴昂貴儀器，且樣品前處理步驟繁瑣，需仰賴經專業訓練的操作人員。電化學分析法則可提供操作簡便及價位低廉的檢測，且已有研究結果顯示電化學分析法的檢測結果不亞於價值的百萬儀器。此外，除了食品中抗生素檢測受到重視外，在蔬果中農藥殘留也是消費者關注之焦點，基於電化學檢測技術之多樣化，相信未來一般民眾無需大費周章與高額花費，便可自行如測血糖儀器般，針對需求以檢測紙、檢測儀及少量測試樣品，即可在數秒鐘內完成檢測，得知食品安全性。

五、結語

　　電化學分析法與一般分析技術比較，其最大的不同點即在於儀器設計簡單，價格低廉，而目前所使用的檢測試片與傳統檢測試紙最大的相異點在於靈敏度與準確性，傳統試紙雖然亦有方便使用的特點，但測定原理大多利用顏色的變化進行判別，不僅只能得知粗略的結果，且利用低濃度的樣品檢測或是定量樣品濃度幾乎是不可行。但電化學檢測試片則融合了多項科技，藉由電腦製版、印刷技術可大量生產、可隨意改變試片形式與材料，不僅超越了傳統試片，更跨越了一般晶片製作複雜、高成本的限制。

　　總之，科技的發展無非是希望能為人類帶來更多的便利，農業發展如此，分析技術亦如此。未來，我們期望藉由多方系統的整合，以電化學分析法為基礎，利用此法的高靈敏度、儀器簡單、方法靈活等諸多優點，並結合網版印刷電極的可拋性、可變性與低價格之優勢，研發出多種感測器，拓展應用層面以達到普及於民眾，落實科技與生活結合之目標。