Существует множество видов продуктов питания, длинная цепочка поставок и трудности в надзоре за безопасностью. Технология обнаружения является важным средством обеспечения безопасности продуктов питания. Однако существующие технологии обнаружения сталкиваются с проблемами в обнаружении безопасности продуктов питания, такими как плохая специфичность ключевых материалов, длительное время предварительной обработки образцов, низкая эффективность обогащения и низкая селективность основных компонентов обнаружения, таких как источники ионов масс-спектрометрии, которые приводят к анализу образцов продуктов питания в реальном времени. Столкнувшись с трудностями, наша главная группа экспертов во главе с Чжан Фэном достигла ряда технологических прорывов в направлении исследования ключевых материалов, основных компонентов и инновационных методов тестирования безопасности продуктов питания.
С точки зрения ключевых исследований и разработок материалов, группа исследовала специфический механизм адсорбции материалов предварительной обработки на вредных веществах в пищевых продуктах и ​​разработала ряд высокоспецифичных адсорбционных микронаноструктурных материалов предварительной обработки. Обнаружение целевых веществ на следовых/ультратредкоземельных 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. Начиная с молекулярной структуры, группа проанализировала специфический механизм адсорбции материалов предварительной обработки на вредных веществах в пищевых продуктах, ввела функциональные группы, такие как мочевина, и подготовила ряд ковалентных органических каркасных материалов с регулированием химической связи（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, фторхинолоновые ветеринарные препараты 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, преодолевая технические трудности плохой специфичности материала, приводящей к громоздким процессам предварительной обработки и низкой чувствительности обнаружения, которые трудно удовлетворить требованиям обнаружения.
В направлении исследований и разработок основных компонентов команда будет разделять новые материалы и интегрировать их с источниками ионов масс-спектрометрии для разработки высокоселективных компонентов источника ионов масс-спектрометрии и методов быстрого обнаружения масс-спектрометрии в реальном времени. В настоящее время обычно используемые коллоидные золотые тест-полоски для быстрого осмотра на месте небольшие и портативные, но их качественная и количественная точность относительно низкая. Масс-спектрометрия имеет преимущество высокой точности, но оборудование громоздкое и требует длительной предварительной обработки образца и процессов хроматографического разделения, что затрудняет его использование для быстрого обнаружения на месте. Команда преодолела узкое место существующих источников ионов масс-спектрометрии в реальном времени, имеющих только функцию ионизации, и внедрила ряд технологий модификации разделительного материала в источники ионов масс-спектрометрии, что позволяет источникам ионов иметь функцию разделения. Он может очищать сложные матрицы образцов, такие как продукты питания, при ионизации целевых веществ, устраняя громоздкое хроматографическое разделение перед анализом масс-спектрометрии продуктов питания и разрабатывая ряд интегрированных источников ионов масс-спектрометрии в реальном времени с разделительной ионизацией. Если разработанный молекулярно-импринтированный материал соединить 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 технологии обнаружения безопасности пищевых продуктов на месте.
В 2023 году команда добилась ряда прорывов в области инновационных технологий тестирования 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; получила 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, включая 8 статей SCI Zone 1 TOP.