Există multe tipuri de alimente, un lanț de aprovizionare lung și dificultăți în supravegherea siguranței. Tehnologia de detectare este un mijloc important pentru a asigura siguranța alimentară. Cu toate acestea, tehnologiile de detectare existente se confruntă cu provocări în detectarea siguranței alimentare, cum ar fi specificitatea slabă a materialelor cheie, timpul lung de pretratare a probelor, eficiența scăzută a îmbogățirii și selectivitatea scăzută a componentelor de bază ale detecției, cum ar fi sursele de ioni de spectrometrie de masă, ceea ce duce la analiza în timp real a probelor alimentare. Confruntată cu provocările, echipa noastră principală de experți, condusă de Zhang Feng, a realizat o serie de progrese tehnologice în direcția de cercetare a materialelor cheie, componentelor de bază și metodelor inovatoare de testare a siguranței alimentare.
În ceea ce privește cercetarea și dezvoltarea materialelor cheie, echipa a explorat mecanismul specific de adsorbție al materialelor de pretratare asupra substanțelor nocive din alimente și a dezvoltat o serie de materiale de pretratare cu micro-nanostructură de adsorbție extrem de specifică. Detectarea substanțelor țintă la niveluri urme/ultra urme necesită o pretratare pentru îmbogățire și purificare, însă materialele existente au capacități de îmbogățire limitate și o specificitate insuficientă, ceea ce duce la o sensibilitate de detectare care nu îndeplinește cerințele de detectare. Pornind de la structura moleculară, echipa a analizat mecanismul specific de adsorbție al materialelor de pretratare asupra substanțelor nocive din alimente, a introdus grupe funcționale precum ureea și a preparat o serie de materiale-cadru organice covalente cu reglare a legăturilor chimice (Fe3O4@ETTA-PPDI, Fe3O4@TAPB-BTT și Fe3O4@TAPM-PPDI) și sunt acoperite pe suprafața nanoparticulelor magnetice. Folosite pentru îmbogățirea și purificarea substanțelor nocive, cum ar fi aflatoxinele, medicamentele veterinare fluorochinolone și erbicidele feniluree din alimente, timpul de pretratare este scurtat de la câteva ore la câteva minute. Comparativ cu metodele standard naționale, sensibilitatea de detecție este crescută de peste o sută de ori, depășind dificultățile tehnice legate de specificitatea slabă a materialului, care duc la procese greoaie de pretratare și la o sensibilitate de detecție scăzută, ceea ce face dificilă îndeplinirea cerințelor de detecție.
În direcția de cercetare și dezvoltare a componentelor de bază, echipa va separa materiale noi și le va integra cu surse de ioni de spectrometrie de masă pentru a dezvolta componente de sursă de ioni de spectrometrie de masă extrem de selective și metode de detecție rapidă prin spectrometrie de masă în timp real. În prezent, benzile de testare coloidale din aur utilizate în mod obișnuit pentru inspecția rapidă la fața locului sunt mici și portabile, dar precizia lor calitativă și cantitativă este relativ scăzută. Spectrometria de masă are avantajul unei precizii ridicate, dar echipamentul este voluminos și necesită procese lungi de pretratare a probelor și de separare cromatografică, ceea ce face dificilă utilizarea pentru detectarea rapidă la fața locului. Echipa a depășit blocajul surselor de ioni de spectrometrie de masă în timp real existente, care au doar funcție de ionizare, și a introdus o serie de tehnologii de modificare a materialelor de separare în sursele de ioni de spectrometrie de masă, permițând surselor de ioni să aibă funcție de separare. Poate purifica matrici complexe de probe, cum ar fi alimentele, ionizând în același timp substanțele țintă, eliminând separarea cromatografică greoaie înainte de analiza prin spectrometrie de masă a alimentelor și dezvoltând o serie de surse de ioni de spectrometrie de masă în timp real integrate prin separare și ionizare. Dacă materialul imprimat molecular dezvoltat este cuplat cu un substrat conductiv pentru a dezvolta o nouă sursă de ioni prin spectrometrie de masă (așa cum se arată în Figura 2), se stabilește o metodă de detecție rapidă prin spectrometrie de masă în timp real pentru detectarea esterilor de carbamat în alimente, cu o viteză de detecție de ≤ 40 de secunde și o limită cantitativă de până la 0,5 μ. Comparativ cu metoda standard națională, viteza de detecție de g/kg a fost redusă de la zeci de minute la zeci de secunde, iar sensibilitatea a fost îmbunătățită de aproape 20 de ori, rezolvând problema tehnică a preciziei insuficiente în tehnologia de detectare a siguranței alimentare la fața locului.
În 2023, echipa a realizat o serie de descoperiri inovatoare în tehnologia inovatoare de testare a siguranței alimentare, dezvoltând 8 noi materiale de purificare și îmbogățire și 3 noi elemente sursă de ioni pentru spectrometrie de masă; a solicitat 15 brevete de invenție; a autorizat 14 brevete de invenție; a obținut 2 drepturi de autor pentru software; a dezvoltat 9 standarde de siguranță alimentară și a publicat 21 de articole în reviste interne și străine, inclusiv 8 articole SCI Zona 1 TOP.