Existuje mnoho druhů potravin, dlouhý dodavatelský řetězec a obtížný dohled nad bezpečností. Detekční technologie je důležitým prostředkem k zajištění bezpečnosti potravin. Stávající detekční technologie však čelí výzvám v oblasti detekce bezpečnosti potravin, jako je nízká specificita klíčových materiálů, dlouhá doba předúpravy vzorků, nízká účinnost obohacení a nízká selektivita klíčových detekčních komponent, jako jsou iontové zdroje hmotnostní spektrometrie, což vede k analýze vzorků potravin v reálném čase. Náš tým hlavních expertů vedený Zhang Fengem tváří v tvář těmto výzvám dosáhl řady technologických průlomů ve směru výzkumu klíčových materiálů, základních komponent a inovativních metod pro testování bezpečnosti potravin.
Pokud jde o výzkum a vývoj klíčových materiálů, tým zkoumal specifický mechanismus adsorpce škodlivých látek v potravinách v materiálech pro předúpravu a vyvinul řadu vysoce specifických adsorpčních mikro-nano strukturních materiálů pro předúpravu. Detekce cílových látek ve stopových/ultrastopových koncentracích vyžaduje předúpravu pro obohacení a čištění, ale stávající materiály mají omezené možnosti obohacení a nedostatečnou specificitu, což vede k tomu, že citlivost detekce nesplňuje požadavky na detekci. Vycházeje z molekulární struktury, tým analyzoval specifický mechanismus adsorpce škodlivých látek v potravinách v materiálech pro předúpravu, zavedl funkční skupiny, jako je močovina, a připravil řadu kovalentních organických strukturních materiálů s regulací chemických vazeb (Fe3O4@ETTA-PPDI, Fe3O4@TAPB-BTT a Fe3O4@TAPM-PPDI a nanesených na povrch magnetických nanočástic). Tyto materiály se používají k obohacení a čištění škodlivých látek, jako jsou aflatoxiny, veterinární léčiva na bázi fluorochinolonů a fenylmočovinové herbicidy v potravinách, přičemž se doba předúpravy zkracuje z několika hodin na několik minut. Ve srovnání s národními standardními metodami je citlivost detekce zvýšena více než stokrát, což překonává technické obtíže spojené se špatnou specificitou materiálu, která vede k těžkopádným procesům předúpravy a nízké citlivosti detekce, a proto je obtížné splnit detekční požadavky.
Ve směru výzkumu a vývoje klíčových komponent bude tým separovat nové materiály a integrovat je s iontovými zdroji pro hmotnostní spektrometrii s cílem vyvinout vysoce selektivní komponenty iontových zdrojů pro hmotnostní spektrometrii a metody rychlé detekce v reálném čase. V současné době jsou běžně používané koloidní zlaté testovací proužky pro rychlou kontrolu na místě malé a přenosné, ale jejich kvalitativní a kvantitativní přesnost je relativně nízká. Hmotnostní spektrometrie má výhodu vysoké přesnosti, ale zařízení je objemné a vyžaduje zdlouhavé procesy předúpravy vzorku a chromatografické separace, což ztěžuje jeho použití pro rychlou detekci na místě. Tým prolomil úzké hrdlo stávajících iontových zdrojů pro hmotnostní spektrometrii v reálném čase, které mají pouze ionizační funkci, a zavedl řadu technologií modifikace separačních materiálů do iontových zdrojů pro hmotnostní spektrometrii, což umožňuje, aby iontové zdroje měly separační funkci. Dokáže čistit složité matrice vzorků, jako jsou potraviny, a zároveň ionizovat cílové látky, čímž eliminuje těžkopádnou chromatografickou separaci před hmotnostní spektrometrií potravin a vyvíjí řadu integrovaných iontových zdrojů pro hmotnostní spektrometrii v reálném čase s integrovanou separační ionizací. Pokud je vyvinutý molekulárně imprintovaný materiál spojen s vodivým substrátem za účelem vývoje nového iontového zdroje pro hmotnostní spektrometrii (jak je znázorněno na obrázku 2), je zavedena metoda rychlé detekce karbamátových esterů v potravinách v reálném čase s rychlostí detekce ≤ 40 sekund a kvantitativním limitem až 0,5 μ. Ve srovnání s národní standardní metodou byla rychlost detekce g/kg snížena z desítek minut na desítky sekund a citlivost byla zlepšena téměř 20krát, což řeší technický problém nedostatečné přesnosti technologie detekce bezpečnosti potravin na místě.
V roce 2023 tým dosáhl řady průlomů v inovativní technologii testování bezpečnosti potravin, vyvinul 8 nových čisticích a obohacovacích materiálů a 3 nové prvky iontových zdrojů pro hmotnostní spektrometrii; podal žádost o 15 patentů na vynálezy; 14 autorizovaných patentů na vynálezy; získal 2 autorská práva k softwaru; vyvinul 9 norem bezpečnosti potravin a publikoval 21 článků v domácích i zahraničních časopisech, včetně 8 článků SCI Zone 1 TOP.