Det finns många typer av livsmedel, en lång leveranskedja och svårigheter med säkerhetsövervakning. Detektionsteknik är ett viktigt sätt att säkerställa livsmedelssäkerhet. Befintliga detektionstekniker står dock inför utmaningar inom livsmedelssäkerhetsdetektering, såsom dålig specificitet hos nyckelmaterial, lång förbehandlingstid för prover, låg anrikningseffektivitet och låg selektivitet hos detektionens kärnkomponenter såsom masspektrometriska jonkällor, vilket resulterar i realtidsanalys av livsmedelsprover. Inför utmaningar har vårt chefsexpertteam, lett av Zhang Feng, uppnått en rad tekniska genombrott i forskningsinriktningen för nyckelmaterial, kärnkomponenter och innovativa metoder för livsmedelssäkerhetstestning.
När det gäller forskning och utveckling av viktiga material har teamet utforskat den specifika adsorptionsmekanismen hos förbehandlingsmaterial på skadliga ämnen i livsmedel och utvecklat en serie mycket specifika förbehandlingsmaterial med adsorptionsmikronanostruktur. Detektion av målsubstanser på spår-/ultraspårnivåer kräver förbehandling för anrikning och rening, men befintliga material har begränsad anrikningsförmåga och otillräcklig specificitet, vilket resulterar i att detektionskänsligheten inte uppfyller detektionskraven. Utgående från molekylstrukturen analyserade teamet den specifika adsorptionsmekanismen hos förbehandlingsmaterial på skadliga ämnen i livsmedel, introducerade funktionella grupper som urea och framställde en serie kovalenta organiska ramverksmaterial med kemisk bindningsreglering (Fe3O4@ETTA-PPDI Fe3O4@TAPB-BTT och Fe3O4@TAPM-PPDI) och belagda på ytan av magnetiska nanopartiklar. Används för anrikning och rening av skadliga ämnen som aflatoxiner, veterinärmedicinska läkemedel som fluorokinoloner och fenylureaherbicider i livsmedel, förkortas förbehandlingstiden från några timmar till några minuter. Jämfört med nationella standardmetoder ökas detektionskänsligheten mer än hundra gånger, vilket bryter igenom de tekniska svårigheterna med dålig materialspecificitet som leder till besvärliga förbehandlingsprocesser och låg detektionskänslighet, vilket gör det svårt att uppfylla detektionskraven.
Inom forsknings- och utvecklingsinriktningen för kärnkomponenter kommer teamet att separera nya material och integrera dem med masspektrometriska jonkällor för att utveckla mycket selektiva masspektrometriska jonkällor och snabba detektionsmetoder för realtidsmasspektrometri. För närvarande är de vanligt förekommande kolloidala guldtestremsorna för snabb inspektion på plats små och bärbara, men deras kvalitativa och kvantitativa noggrannhet är relativt låg. Masspektrometri har fördelen med hög noggrannhet, men utrustningen är skrymmande och kräver långa provförbehandlings- och kromatografiska separationsprocesser, vilket gör den svår att använda för snabb detektion på plats. Teamet har brutit igenom flaskhalsen hos befintliga realtidsmasspektrometriska jonkällor som endast har joniseringsfunktion, och introducerat en serie separationsmaterialmodifieringstekniker i masspektrometriska jonkällor, vilket gör det möjligt för jonkällor att ha separationsfunktion. Den kan rena komplexa provmatriser som livsmedel samtidigt som målsubstanser joniseras, vilket eliminerar den besvärliga kromatografiska separationen före masspektrometrianalys av livsmedel, och utvecklar en serie joniseringsintegrerade realtidsmasspektrometriska jonkällor. Om det utvecklade molekylärt präglade materialet kopplas till ett ledande substrat för att utveckla en ny masspektrometrisk jonkälla (som visas i figur 2), etableras en realtidsmasspektrometrisk snabbdetekteringsmetod för detektion av karbamatestrar i livsmedel, med en detektionshastighet på ≤ 40 sekunder och en kvantitativ gräns på upp till 0,5 μ. Jämfört med den nationella standardmetoden har detektionshastigheten på g/kg minskats från tiotals minuter till tiotals sekunder, och känsligheten har förbättrats med nästan 20 gånger, vilket löser det tekniska problemet med otillräcklig noggrannhet i livsmedelssäkerhetsdetekteringsteknik på plats.
År 2023 uppnådde teamet en rad genombrott inom innovativ teknik för livsmedelssäkerhetstestning, genom att utveckla 8 nya renings- och anrikningsmaterial och 3 nya jonkällalement för masspektrometri; ansökte om 15 uppfinningspatent; 14 auktoriserade uppfinningspatent; erhöll 2 upphovsrätter till programvara; utvecklade 9 livsmedelssäkerhetsstandarder och publicerade 21 artiklar i inhemska och utländska tidskrifter, inklusive 8 SCI Zone 1 TOP-artiklar.