Postoji mnogo vrsta hrane, dug lanac snabdijevanja i poteškoće u nadzoru sigurnosti. Tehnologija detekcije je važno sredstvo za osiguranje sigurnosti hrane. Međutim, postojeće tehnologije detekcije suočavaju se s izazovima u detekciji sigurnosti hrane, kao što su slaba specifičnost ključnih materijala, dugo vrijeme prethodne obrade uzoraka, niska efikasnost obogaćivanja i niska selektivnost osnovnih komponenti detekcije kao što su izvori jona masene spektrometrije, što rezultira analizom uzoraka hrane u realnom vremenu. Suočen s izazovima, naš glavni tim stručnjaka, predvođen Zhang Fengom, postigao je niz tehnoloških prodora u smjeru istraživanja ključnih materijala, osnovnih komponenti i inovativnih metoda za testiranje sigurnosti hrane.
Što se tiče istraživanja i razvoja ključnih materijala, tim je istražio specifičan mehanizam adsorpcije štetnih supstanci u hrani kod materijala za prethodnu obradu i razvio niz visoko specifičnih adsorpcijskih mikro-nano struktura za prethodnu obradu. Detekcija ciljnih supstanci na nivoima tragova/ultra tragova zahtijeva prethodnu obradu radi obogaćivanja i prečišćavanja, ali postojeći materijali imaju ograničene mogućnosti obogaćivanja i nedovoljnu specifičnost, što rezultira osjetljivošću detekcije koja ne ispunjava zahtjeve detekcije. Polazeći od molekularne strukture, tim je analizirao specifičan mehanizam adsorpcije štetnih supstanci u hrani kod materijala za prethodnu obradu, uveo funkcionalne grupe poput uree i pripremio niz kovalentnih organskih okvira s regulacijom hemijskih veza (Fe3O4@ETTA-PPDI, Fe3O4@TAPB-BTT i Fe3O4@TAPM-PPDI i premazanih na površini magnetskih nanočestica). Koristeći se za obogaćivanje i prečišćavanje štetnih supstanci poput aflatoksina, veterinarskih lijekova fluorokinolona i herbicida feniluree u hrani, vrijeme prethodne obrade je skraćeno s nekoliko sati na nekoliko minuta. U poređenju sa nacionalnim standardnim metodama, osjetljivost detekcije je povećana više od stotinu puta, čime se prevazilaze tehničke poteškoće slabe specifičnosti materijala koje dovode do glomaznih procesa prethodne obrade i niske osjetljivosti detekcije, što otežava ispunjavanje zahtjeva detekcije.
U smjeru istraživanja i razvoja ključnih komponenti, tim će odvojiti nove materijale i integrirati ih s izvorima iona za masenu spektrometriju kako bi razvio visoko selektivne komponente izvora iona za masenu spektrometriju i metode brze detekcije u realnom vremenu pomoću masene spektrometrije. Trenutno su uobičajeno korištene koloidne zlatne test trake za brzu inspekciju na licu mjesta male i prenosive, ali je njihova kvalitativna i kvantitativna tačnost relativno niska. Masena spektrometrija ima prednost visoke tačnosti, ali oprema je glomazna i zahtijeva dugotrajne procese prethodne obrade uzorka i hromatografske separacije, što otežava korištenje za brzu detekciju na licu mjesta. Tim je probio usko grlo postojećih izvora iona za masenu spektrometriju u realnom vremenu koji imaju samo funkciju ionizacije i uveo je niz tehnologija modifikacije materijala za separaciju u izvore iona za masenu spektrometriju, omogućavajući izvorima iona da imaju funkciju separacije. Mogu pročistiti složene matrice uzoraka poput hrane, istovremeno ionizirajući ciljne supstance, eliminirajući glomazno hromatografsko odvajanje prije analize masene spektrometrije hrane i razvijajući niz izvora iona za masenu spektrometriju u realnom vremenu s integriranom ionizacijom separacije. Ako se razvijeni molekularno otisnuti materijal spoji s provodljivom podlogom kako bi se razvio novi izvor iona za masenu spektrometriju (kao što je prikazano na slici 2), uspostavlja se metoda brze detekcije masenom spektrometrijom u realnom vremenu za detekciju karbamatnih estera u hrani, s brzinom detekcije od ≤ 40 sekundi i kvantitativnim ograničenjem do 0,5 μ. U poređenju s nacionalnom standardnom metodom, brzina detekcije g/kg smanjena je s desetina minuta na desetine sekundi, a osjetljivost je poboljšana za skoro 20 puta, rješavajući tehnički problem nedovoljne tačnosti u tehnologiji detekcije sigurnosti hrane na licu mjesta.
U 2023. godini, tim je postigao niz prodora u inovativnoj tehnologiji testiranja sigurnosti hrane, razvivši 8 novih materijala za prečišćavanje i obogaćivanje i 3 nova elementa izvora iona za masenu spektrometriju; prijavio se za 15 patenata za izume; odobrio 14 patenata za izume; dobio 2 autorska prava na softver; razvio 9 standarda za sigurnost hrane i objavio 21 članak u domaćim i stranim časopisima, uključujući 8 SCI Zone 1 TOP članaka.