Istnieje wiele rodzajów żywności, długi łańcuch dostaw i trudności w nadzorze bezpieczeństwa. Technologia detekcji jest ważnym środkiem zapewnienia bezpieczeństwa żywności. Jednak istniejące technologie detekcji napotykają na wyzwania w zakresie bezpieczeństwa żywności, takie jak niska specyficzność kluczowych materiałów, długi czas wstępnej obróbki próbki, niska wydajność wzbogacania oraz niska selektywność kluczowych komponentów detekcji, takich jak źródła jonów spektrometrii mas, co skutkuje analizą próbek żywności w czasie rzeczywistym. W obliczu tych wyzwań, nasz główny zespół ekspertów pod kierownictwem Zhang Fenga osiągnął szereg przełomów technologicznych w dziedzinie badań nad kluczowymi materiałami, kluczowymi komponentami i innowacyjnymi metodami testowania bezpieczeństwa żywności.
W zakresie kluczowych badań i rozwoju materiałów, zespół zbadał specyficzny mechanizm adsorpcji materiałów do wstępnej obróbki na szkodliwych substancjach w żywności i opracował serię wysoce specyficznych adsorpcyjnych mikro-nanostrukturalnych materiałów do wstępnej obróbki. Wykrywanie substancji docelowych na poziomie śladowym/ultra śladowym wymaga wstępnej obróbki w celu wzbogacenia i oczyszczenia, ale istniejące materiały mają ograniczone możliwości wzbogacania i niewystarczającą specyficzność, co skutkuje czułością wykrywania niespełniającą wymagań detekcji. Zaczynając od struktury molekularnej, zespół przeanalizował specyficzny mechanizm adsorpcji materiałów do wstępnej obróbki na szkodliwych substancjach w żywności, wprowadził grupy funkcyjne, takie jak mocznik, i przygotował serię kowalencyjnych organicznych materiałów szkieletowych z regulacją wiązań chemicznych (Fe3O4@ETTA-PPDI Fe3O4@TAPB-BTT i Fe3O4@TAPM-PPDI i powlekanych na powierzchni magnetycznych nanocząstek. Stosowany do wzbogacania i oczyszczania żywności z substancji szkodliwych, takich jak aflatoksyny, fluorochinolony, leki weterynaryjne i herbicydy fenylomocznikowe, czas wstępnego przetwarzania zostaje skrócony z kilku godzin do kilku minut. W porównaniu z metodami standardowymi, czułość detekcji wzrasta ponad stukrotnie, co pozwala pokonać trudności techniczne związane z niską specyficznością materiału, prowadzącą do uciążliwych procesów wstępnego przetwarzania i niskiej czułości detekcji, które utrudniają spełnienie wymagań detekcji.
W ramach badań i rozwoju kluczowych komponentów, zespół będzie rozdzielał nowe materiały i integrował je ze źródłami jonów spektrometrii mas, aby opracować wysoce selektywne komponenty źródeł jonów spektrometrii mas oraz metody szybkiej detekcji spektrometrii mas w czasie rzeczywistym. Obecnie powszechnie stosowane paski testowe ze złota koloidalnego do szybkiej inspekcji na miejscu są małe i przenośne, ale ich dokładność jakościowa i ilościowa jest stosunkowo niska. Spektrometria mas ma tę zaletę, że charakteryzuje się wysoką dokładnością, ale sprzęt jest nieporęczny i wymaga długotrwałego wstępnego przygotowania próbki oraz procesów separacji chromatograficznej, co utrudnia jej wykorzystanie do szybkiej detekcji na miejscu. Zespół przełamał wąskie gardło istniejących źródeł jonów spektrometrii mas w czasie rzeczywistym, które miały jedynie funkcję jonizacji, i wprowadził szereg technologii modyfikacji materiałów separacyjnych do źródeł jonów spektrometrii mas, umożliwiając źródłom jonów funkcję separacji. Może oczyszczać złożone matryce próbek, takie jak żywność, jednocześnie jonizując substancje docelowe, eliminując uciążliwą separację chromatograficzną przed analizą spektrometrii masowej żywności i opracowując serię zintegrowanych źródeł jonów do spektrometrii masowej w czasie rzeczywistym z separacją jonową. Jeśli opracowany materiał z nadrukiem molekularnym zostanie sprzężony z przewodzącym podłożem w celu opracowania nowego źródła jonów do spektrometrii masowej (jak pokazano na rysunku 2), zostanie ustanowiona szybka metoda wykrywania estrów karbaminianowych w żywności, z szybkością wykrywania ≤ 40 sekund i limitem ilościowym do 0,5 μ. W porównaniu z metodą standardową w kraju, szybkość wykrywania g/kg została zmniejszona z kilkudziesięciu minut do kilkudziesięciu sekund, a czułość została poprawiona prawie 20-krotnie, rozwiązując techniczny problem niewystarczającej dokładności w technologii wykrywania bezpieczeństwa żywności na miejscu.
W 2023 roku zespół osiągnął szereg przełomów w innowacyjnej technologii testowania bezpieczeństwa żywności, opracowując 8 nowych materiałów do oczyszczania i wzbogacania oraz 3 nowe elementy źródłowe jonów do spektrometrii masowej; złożył wnioski o 15 patentów na wynalazki; uzyskał 14 autoryzowanych patentów na wynalazki; uzyskał prawa autorskie do 2 programów; opracował 9 norm bezpieczeństwa żywności i opublikował 21 artykułów w czasopismach krajowych i zagranicznych, w tym 8 artykułów z listy SCI Zone 1 TOP.