Der findes mange typer fødevarer, en lang forsyningskæde og vanskeligheder med sikkerhedsovervågning. Detektionsteknologi er et vigtigt middel til at sikre fødevaresikkerhed. Eksisterende detektionsteknologier står dog over for udfordringer inden for fødevaresikkerhedsdetektion, såsom dårlig specificitet af nøglematerialer, lang forbehandlingstid for prøver, lav berigelseseffektivitet og lav selektivitet af detektionskernekomponenter såsom massespektrometriske ionkilder, hvilket resulterer i realtidsanalyse af fødevareprøver. Stillet over for udfordringer har vores chefekspertteam, ledet af Zhang Feng, opnået en række teknologiske gennembrud i forskningsretningen for nøglematerialer, kernekomponenter og innovative metoder til fødevaresikkerhedstestning.
Med hensyn til forskning og udvikling af nøglematerialer har teamet udforsket den specifikke adsorptionsmekanisme for forbehandlingsmaterialer på skadelige stoffer i fødevarer og udviklet en række meget specifikke forbehandlingsmaterialer med adsorptionsmikronanostruktur. Detektion af målstoffer på spor-/ultrasporniveauer kræver forbehandling for berigelse og oprensning, men eksisterende materialer har begrænsede berigelsesmuligheder og utilstrækkelig specificitet, hvilket resulterer i, at detektionsfølsomheden ikke opfylder detektionskravene. Med udgangspunkt i den molekylære struktur analyserede teamet den specifikke adsorptionsmekanisme for forbehandlingsmaterialer på skadelige stoffer i fødevarer, introducerede funktionelle grupper såsom urinstof og fremstillede en række kovalente organiske rammematerialer med regulering af kemiske bindinger (Fe3O4@ETTA-PPDI, Fe3O4@TAPB-BTT og Fe3O4@TAPM-PPDI) og belagt på overfladen af ​​magnetiske nanopartikler. Materialerne, der anvendes til berigelse og oprensning af skadelige stoffer såsom aflatoksiner, fluorquinolon-veterinærlægemidler og phenylureaherbicider i fødevarer, forkortes forbehandlingstiden fra et par timer til et par minutter. Sammenlignet med nationale standardmetoder er detektionsfølsomheden øget med mere end hundrede gange, hvilket overvinder de tekniske vanskeligheder med dårlig materialespecificitet, der fører til besværlige forbehandlingsprocesser og lav detektionsfølsomhed, som gør det vanskeligt at opfylde detektionskravene.
Inden for forsknings- og udviklingsretningen for kernekomponenter vil teamet separere nye materialer og integrere dem med massespektrometriske ionkilder for at udvikle yderst selektive massespektrometriske ionkildekomponenter og realtids massespektrometriske hurtigdetektionsmetoder. I øjeblikket er de almindeligt anvendte kolloidale guldteststrimler til hurtig inspektion på stedet små og bærbare, men deres kvalitative og kvantitative nøjagtighed er relativt lav. Massespektrometri har den fordel, at det er høj nøjagtighed, men udstyret er klodset og kræver langvarige prøveforbehandlings- og kromatografiske separationsprocesser, hvilket gør det vanskeligt at bruge til hurtig detektion på stedet. Teamet har brudt flaskehalsen med eksisterende realtids massespektrometriske ionkilder, der kun har ioniseringsfunktion, og introduceret en række separationsmaterialemodifikationsteknologier i massespektrometriske ionkilder, der gør det muligt for ionkilder at have separationsfunktion. Det kan rense komplekse prøvematricer såsom fødevarer, samtidig med at målstoffer ioniseres, hvilket eliminerer den besværlige kromatografiske separation før massespektrometrianalyse af fødevarer og udvikler en række separationsintegrerede realtids massespektrometriske ionkilder. Hvis det udviklede molekylært prægede materiale kobles med et ledende substrat for at udvikle en ny massespektrometrisk ionkilde (som vist i figur 2), etableres en realtids massespektrometrisk hurtigdetektionsmetode til detektion af carbamatestere i fødevarer med en detektionshastighed på ≤ 40 sekunder og en kvantitativ grænse på op til 0,5 μ. Sammenlignet med den nationale standardmetode er detektionshastigheden på g/kg blevet reduceret fra ti minutter til ti sekunder, og følsomheden er blevet forbedret med næsten 20 gange, hvilket løser det tekniske problem med utilstrækkelig nøjagtighed i fødevaresikkerhedsdetektionsteknologi på stedet.
I 2023 opnåede teamet en række gennembrud inden for innovativ teknologi til test af fødevaresikkerhed, idet de udviklede 8 nye rensnings- og berigelsesmaterialer og 3 nye massespektrometriske ionkildeelementer; ansøgte om 15 opfindelsespatenter; 14 autoriserede opfindelsespatenter; opnåede 2 softwareophavsrettigheder; udviklede 9 fødevaresikkerhedsstandarder og publicerede 21 artikler i indenlandske og udenlandske tidsskrifter, herunder 8 SCI Zone 1 TOP-artikler.