Існує багато видів харчових продуктів, довгий ланцюг постачання та складнощі з наглядом за безпекою. Технологія виявлення є важливим засобом забезпечення безпеки харчових продуктів. Однак існуючі технології виявлення стикаються з проблемами у виявленні безпеки харчових продуктів, такими як низька специфічність ключових матеріалів, тривалий час попередньої обробки зразків, низька ефективність збагачення та низька селективність основних компонентів виявлення, таких як джерела іонів мас-спектрометрії, що призводить до аналізу зразків харчових продуктів у режимі реального часу. Зіткнувшись із труднощами, наша команда головних експертів під керівництвом Чжана Фенга досягла низки технологічних проривів у напрямку дослідження ключових матеріалів, основних компонентів та інноваційних методів тестування безпеки харчових продуктів.
Що стосується досліджень та розробок ключових матеріалів, команда дослідила специфічний механізм адсорбції шкідливих речовин у харчових продуктах матеріалами для попередньої обробки та розробила серію високоспецифічних адсорбційних мікро-наноструктурних матеріалів для попередньої обробки. Виявлення цільових речовин на слідових/ультраслідових рівнях вимагає попередньої обробки для збагачення та очищення, але існуючі матеріали мають обмежені можливості збагачення та недостатню специфічність, що призводить до того, що чутливість виявлення не відповідає вимогам виявлення. Починаючи з молекулярної структури, команда проаналізувала специфічний механізм адсорбції шкідливих речовин у харчових продуктах матеріалами для попередньої обробки, ввела функціональні групи, такі як сечовина, та підготувала серію ковалентних органічних каркасних матеріалів з регуляцією хімічних зв'язків (Fe3O4@ETTA-PPDI, Fe3O4@TAPB-BTT та Fe3O4@TAPM-PPDI та нанесеними на поверхню магнітними наночастинками). Використовувані для збагачення та очищення шкідливих речовин, таких як афлатоксини, ветеринарні препарати фторхінолону та гербіциди фенілсечовини в харчових продуктах, час попередньої обробки скорочується з кількох годин до кількох хвилин. Порівняно з національними стандартними методами, чутливість виявлення збільшується більш ніж у сто разів, долаючи технічні труднощі, пов'язані з низькою специфічністю матеріалу, що призводить до громіздких процесів попередньої обробки та низької чутливості виявлення, що ускладнює виконання вимог до виявлення.
У напрямку досліджень та розробок основних компонентів команда розділятиме нові матеріали та інтегруватиме їх з джерелами іонів мас-спектрометрії для розробки високоселективних компонентів джерел іонів мас-спектрометрії та методів швидкого виявлення мас-спектрометрії в реальному часі. Наразі загальновживані тест-смужки колоїдного золота для швидкого контролю на місці є невеликими та портативними, але їхня якісна та кількісна точність відносно низька. Мас-спектрометрія має перевагу у високій точності, але обладнання громіздке та вимагає тривалих процесів попередньої обробки зразків та хроматографічного розділення, що ускладнює його використання для швидкого виявлення на місці. Команда подолала вузьке місце існуючих джерел іонів мас-спектрометрії в реальному часі, які мають лише функцію іонізації, та впровадила серію технологій модифікації розділювальних матеріалів у джерела іонів мас-спектрометрії, що дозволило джерелам іонів мати функцію розділення. Вони можуть очищати складні матриці зразків, такі як продукти харчування, одночасно іонізуючи цільові речовини, усуваючи громіздке хроматографічне розділення перед аналізом харчових продуктів за допомогою мас-спектрометрії, та розробляючи серію інтегрованих джерел іонів мас-спектрометрії в реальному часі з роздільною іонізацією. Якщо розроблений молекулярно-імпринтований матеріал поєднати з провідною підкладкою для розробки нового джерела іонів мас-спектрометрії (як показано на рисунку 2), то буде встановлено метод швидкого виявлення карбаматних ефірів у харчових продуктах за допомогою мас-спектрометрії в реальному часі зі швидкістю виявлення ≤ 40 секунд та кількісним лімітом до 0,5 мкг. Порівняно з національним стандартним методом, швидкість виявлення г/кг зменшилася з десятків хвилин до десятків секунд, а чутливість покращилася майже в 20 разів, що вирішить технічну проблему недостатньої точності технології виявлення безпеки харчових продуктів на місці.
У 2023 році команда досягла серії проривів в інноваційних технологіях тестування безпеки харчових продуктів, розробивши 8 нових матеріалів для очищення та збагачення та 3 нові елементи джерела іонів для мас-спектрометрії; подала заявки на 15 патентів на винаходи; 14 авторизованих патентів на винаходи; отримала 2 авторські права на програмне забезпечення; розробила 9 стандартів безпеки харчових продуктів та опублікувала 21 статтю у вітчизняних та іноземних журналах, включаючи 8 найкращих статей SCI Zone 1.