Существует множество видов пищевых продуктов, длинная цепочка поставок и трудности контроля безопасности. Технологии обнаружения являются важным средством обеспечения безопасности пищевых продуктов. Однако существующие технологии обнаружения сталкиваются с трудностями в области контроля безопасности пищевых продуктов, такими как низкая специфичность ключевых материалов, длительное время предварительной обработки образцов, низкая эффективность обогащения и низкая селективность основных компонентов обнаружения, таких как источники ионов масс-спектрометрии, которые позволяют проводить анализ образцов пищевых продуктов в режиме реального времени. Столкнувшись с этими трудностями, наша команда ведущих экспертов под руководством Чжан Фэна добилась ряда технологических прорывов в области исследований ключевых материалов, основных компонентов и инновационных методов испытаний безопасности пищевых продуктов.
С точки зрения исследования и разработки ключевых материалов, группа изучила специфический механизм адсорбции материалов предварительной обработки на вредных веществах в пищевых продуктах и ​​разработала серию высокоспецифичных адсорбционных микронаноструктурных материалов предварительной обработки. Обнаружение целевых веществ на следовых/ультраследовых уровнях требует предварительной обработки для обогащения и очистки, но существующие материалы имеют ограниченные возможности обогащения и недостаточную специфичность, в результате чего чувствительность обнаружения не соответствует требованиям обнаружения. Исходя из молекулярной структуры, группа проанализировала специфический механизм адсорбции материалов предварительной обработки на вредных веществах в пищевых продуктах, ввела функциональные группы, такие как мочевина, и подготовила серию ковалентных органических каркасных материалов с регулированием химических связей (Fe3O4@ETTA-PPDI Fe3O4@TAPB-BTT и Fe3O4@TAPM-PPDI и нанесенных на поверхность магнитных наночастиц. Применяется для обогащения и очистки вредных веществ, таких как афлатоксины, ветеринарные препараты фторхинолонового ряда и гербициды на основе фенилмочевины, в пищевых продуктах. Время предварительной обработки сокращается с нескольких часов до нескольких минут. По сравнению с национальными стандартными методами, чувствительность обнаружения увеличивается более чем в сто раз, что позволяет преодолеть технические трудности, связанные с низкой специфичностью материала, приводящей к громоздким процессам предварительной обработки и низкой чувствительностью обнаружения, что затрудняет выполнение требований к обнаружению.
В области исследований и разработок основных компонентов команда будет разделять новые материалы и интегрировать их с источниками ионов для масс-спектрометрии, чтобы разработать высокоселективные компоненты источников ионов для масс-спектрометрии и методы экспресс-детектирования в реальном времени с помощью масс-спектрометрии. В настоящее время широко используемые тест-полоски с коллоидным золотом для экспресс-инспекции на месте компактны и портативны, но их качественная и количественная точность относительно низка. Масс-спектрометрия обладает преимуществом высокой точности, но оборудование громоздко и требует длительной подготовки образца и хроматографического разделения, что затрудняет его использование для экспресс-детектирования на месте. Команда преодолела узкое место существующих источников ионов для масс-спектрометрии в реальном времени, имеющих только функцию ионизации, и внедрила ряд технологий модификации разделяющих материалов в источники ионов для масс-спектрометрии, что позволяет источникам ионов выполнять функцию разделения. Он позволяет очищать сложные матрицы образцов, такие как пищевые продукты, одновременно ионизируя целевые вещества, устраняя трудоемкое хроматографическое разделение перед масс-спектрометрическим анализом пищевых продуктов, и разрабатывая серию интегрированных источников ионов для масс-спектрометрии в реальном времени с разделением и ионизацией. Если разработанный молекулярно-импринтированный материал объединить с проводящей подложкой для разработки нового источника ионов для масс-спектрометрии (как показано на рисунке 2), то будет создан метод быстрого обнаружения с помощью масс-спектрометрии в реальном времени для обнаружения карбаматных эфиров в пищевых продуктах со скоростью обнаружения ≤ 40 секунд и количественным пределом до 0,5 мк. По сравнению с национальным стандартным методом скорость обнаружения г/кг была снижена с десятков минут до десятков секунд, а чувствительность была улучшена почти в 20 раз, что решает техническую проблему недостаточной точности в технологии обнаружения безопасности пищевых продуктов на месте.
В 2023 году команда добилась ряда прорывов в инновационных технологиях испытаний безопасности пищевых продуктов, разработав 8 новых материалов для очистки и обогащения и 3 новых элемента источника ионов для масс-спектрометрии; подала заявки на 15 патентов на изобретения; подала 14 авторизованных патентов на изобретения; получила 2 авторских права на программное обеспечение; разработала 9 стандартов безопасности пищевых продуктов и опубликовала 21 статью в отечественных и зарубежных журналах, в том числе 8 статей SCI Zone 1 TOP.