Elintarvikkeita on monenlaisia, toimitusketju on pitkä ja turvallisuuden valvonta on vaikeaa. Detektioteknologia on tärkeä keino varmistaa elintarviketurvallisuus. Nykyisillä havaitsemisteknologioilla on kuitenkin haasteita elintarviketurvallisuuden havaitsemisessa, kuten keskeisten materiaalien heikko spesifisyys, pitkä näytteen esikäsittelyaika, alhainen rikastustehokkuus ja havaitsemisen ydinkomponenttien, kuten massaspektrometrian ionilähteiden, alhainen selektiivisyys, jotka johtavat elintarvikenäytteiden reaaliaikaiseen analysointiin. Haasteiden edessä Zhang Fengin johtama pääasiantuntijatiimimme on saavuttanut useita teknologisia läpimurtoja keskeisten materiaalien, ydinkomponenttien ja innovatiivisten elintarviketurvallisuustestausmenetelmien tutkimuksen suunnassa.
Keskeisten materiaalien tutkimuksen ja kehityksen osalta tiimi on tutkinut esikäsittelymateriaalien spesifistä adsorptiomekanismia elintarvikkeissa oleviin haitallisiin aineisiin ja kehittänyt sarjan erittäin spesifisiä adsorptio-mikro-nanorakenteisia esikäsittelymateriaaleja. Kohdeaineiden havaitseminen jäämien/ultrajäämien tasoilla vaatii esikäsittelyä rikastusta ja puhdistusta varten, mutta olemassa olevilla materiaaleilla on rajalliset rikastusominaisuudet ja riittämätön spesifisyys, minkä seurauksena havaitsemisherkkyys ei täytä havaitsemisvaatimuksia. Molekyylirakenteesta lähtien tiimi analysoi esikäsittelymateriaalien spesifistä adsorptiomekanismia elintarvikkeissa oleviin haitallisiin aineisiin, lisäsi funktionaalisia ryhmiä, kuten ureaa, ja valmisti sarjan kovalenttisia orgaanisia kehysmateriaaleja, joissa on kemiallinen sidossäätely (Fe3O4@ETTA-PPDI Fe3O4@TAPB-BTT ja Fe3O4@TAPM-PPDI). Materiaalia käytetään haitallisten aineiden, kuten aflatoksiinien, fluorokinoloneihin perustuvien eläinlääkkeiden ja fenyyliurearikkakasvien torjunta-aineiden, rikastamiseen ja puhdistamiseen elintarvikkeissa, ja esikäsittelyaika lyhenee muutamasta tunnista muutamaan minuuttiin. Verrattuna kansallisiin standardimenetelmiin, havaitsemisherkkyys kasvaa yli satakertaisesti, mikä poistaa heikon materiaalispesifisyyden tekniset vaikeudet, jotka johtavat hankaliin esikäsittelyprosesseihin ja alhaiseen havaitsemisherkkyyteen, joita on vaikea täyttää havaitsemisvaatimuksia.
Ydinkomponenttien tutkimus- ja kehityssuunnassa tiimi erottelee uusia materiaaleja ja integroi ne massaspektrometriaan perustuviin ionilähteisiin kehittääkseen erittäin selektiivisiä massaspektrometriaan perustuvia ionilähdekomponentteja ja reaaliaikaisia ​​massaspektrometriaan perustuvia nopeita havaitsemismenetelmiä. Tällä hetkellä yleisesti käytetyt kolloidikultatestiliuskat paikan päällä tehtävään nopeaan tarkastukseen ovat pieniä ja kannettavia, mutta niiden kvalitatiivinen ja kvantitatiivinen tarkkuus on suhteellisen alhainen. Massaspektrometrialla on etuna korkea tarkkuus, mutta laitteet ovat kookkaita ja vaativat pitkiä näytteen esikäsittely- ja kromatografisia erotusprosesseja, mikä tekee niiden käytöstä paikan päällä tehtävässä nopeassa havaitsemisessa vaikeaa. Tiimi on murtanut olemassa olevien reaaliaikaisten massaspektrometriaan perustuvien ionilähteiden pullonkaulan, jossa niillä on vain ionisaatiotoiminto, ja ottanut käyttöön sarjan erotusmateriaalien muokkaustekniikoita massaspektrometriaan perustuvissa ionilähteissä, mikä mahdollistaa ionilähteiden erotustoiminnon. Se voi puhdistaa monimutkaisia ​​näytematriiseja, kuten elintarvikkeita, samalla ionisoimalla kohdeaineita, mikä poistaa hankalan kromatografisen erottelun ennen elintarvikkeiden massaspektrometria-analyysiä ja kehittää sarjan erotusionisaatioon integroituja reaaliaikaisia ​​massaspektrometriaan perustuvia ionilähteitä. Jos kehitetty molekyylipainatettu materiaali kytketään johtavaan substraattiin uuden massaspektrometria-ionilähteen kehittämiseksi (kuten kuvassa 2 on esitetty), saadaan aikaan reaaliaikainen massaspektrometrian nopea havaitsemismenetelmä karbamaattiestereiden havaitsemiseksi elintarvikkeissa, jonka havaitsemisnopeus on ≤ 40 sekuntia ja kvantitatiivinen raja jopa 0,5 μ. Verrattuna kansalliseen standardimenetelmään, havaitsemisnopeus g/kg on laskenut kymmenistä minuuteista kymmeniin sekunteihin ja herkkyys on parantunut lähes 20-kertaisesti, mikä ratkaisee teknisen ongelman, joka liittyy riittämättömään tarkkuuteen paikan päällä tapahtuvassa elintarviketurvallisuuden havaitsemisteknologiassa.
Vuonna 2023 tiimi saavutti useita läpimurtoja innovatiivisessa elintarviketurvallisuustestausteknologiassa kehittämällä 8 uutta puhdistus- ja rikastusmateriaalia ja 3 uutta massaspektrometrian ionilähdeelementtiä; haki 15 keksintöpatenttia; 14 hyväksyttyä keksintöpatenttia; hankki 2 ohjelmiston tekijänoikeutta; kehitti 9 elintarviketurvallisuusstandardia ja julkaisi 21 artikkelia kotimaisissa ja ulkomaisissa lehdissä, mukaan lukien 8 SCI Zone 1 TOP -artikkelia.