Existuje mnoho druhov potravín, dlhý dodávateľský reťazec a ťažkosti s dohľadom nad bezpečnosťou. Detekčná technológia je dôležitým prostriedkom na zaistenie bezpečnosti potravín. Existujúce detekčné technológie však čelia výzvam v oblasti detekcie bezpečnosti potravín, ako je nízka špecifickosť kľúčových materiálov, dlhý čas predúpravy vzoriek, nízka účinnosť obohacovania a nízka selektivita základných komponentov detekcie, ako sú napríklad zdroje iónov hmotnostnej spektrometrie, čo vedie k analýze vzoriek potravín v reálnom čase. Náš tím hlavných expertov pod vedením Zhang Feng, ktorý čelil týmto výzvam, dosiahol sériu technologických prielomov vo výskumnom smere kľúčových materiálov, základných komponentov a inovatívnych metód testovania bezpečnosti potravín.
Pokiaľ ide o výskum a vývoj kľúčových materiálov, tím preskúmal špecifický mechanizmus adsorpcie škodlivých látok v potravinách v materiáloch na predbežnú úpravu a vyvinul sériu vysoko špecifických adsorpčných mikro-nano štruktúrovaných materiálov na predbežnú úpravu. Detekcia cieľových látok v stopových/ultra stopových množstvách vyžaduje predbežnú úpravu na obohatenie a čistenie, ale existujúce materiály majú obmedzené možnosti obohatenia a nedostatočnú špecifickosť, čo vedie k tomu, že citlivosť detekcie nespĺňa požiadavky na detekciu. Vychádzajúc z molekulárnej štruktúry, tím analyzoval špecifický mechanizmus adsorpcie škodlivých látok v potravinách v materiáloch na predbežnú úpravu, zaviedol funkčné skupiny, ako je močovina, a pripravil sériu kovalentných organických štruktúrnych materiálov s reguláciou chemických väzieb (Fe3O4@ETTA-PPDI, Fe3O4@TAPB-BTT a Fe3O4@TAPM-PPDI a nanesených na povrch magnetických nanočastíc). Používa sa na obohatenie a čistenie škodlivých látok, ako sú aflatoxíny, veterinárne liečivá na báze fluorochinolónov a fenylmočovinové herbicídy v potravinách, pričom sa čas predbežnej úpravy skracuje z niekoľkých hodín na niekoľko minút. V porovnaní s národnými štandardnými metódami je citlivosť detekcie zvýšená viac ako stokrát, čím sa prekonávajú technické ťažkosti spojené so slabou špecifickosťou materiálu, ktoré vedú k zdĺhavým procesom predbežnej úpravy a nízkej citlivosti detekcie, čo je ťažké pri spĺňaní detekčných požiadaviek.
V oblasti výskumu a vývoja kľúčových komponentov bude tím separovať nové materiály a integrovať ich so zdrojmi iónov pre hmotnostnú spektrometriu s cieľom vyvinúť vysoko selektívne komponenty zdrojov iónov pre hmotnostnú spektrometriu a metódy rýchlej detekcie v reálnom čase. V súčasnosti sú bežne používané testovacie prúžky koloidného zlata na rýchlu kontrolu na mieste malé a prenosné, ale ich kvalitatívna a kvantitatívna presnosť je relatívne nízka. Hmotnostná spektrometria má výhodu vysokej presnosti, ale zariadenie je objemné a vyžaduje zdĺhavé procesy predúpravy vzorky a chromatografickej separácie, čo sťažuje jeho použitie na rýchlu detekciu na mieste. Tím prekonal úzke hrdlo existujúcich zdrojov iónov pre hmotnostnú spektrometriu v reálnom čase, ktoré majú iba ionizačnú funkciu, a zaviedol do zdrojov iónov pre hmotnostnú spektrometriu sériu technológií modifikácie separačných materiálov, čo umožňuje, aby zdroje iónov mali separačnú funkciu. Dokáže čistiť zložité matrice vzoriek, ako sú potraviny, a zároveň ionizovať cieľové látky, čím sa eliminuje ťažkopádna chromatografická separácia pred analýzou potravín pomocou hmotnostnej spektrometrie a vyvinie sa séria zdrojov iónov pre hmotnostnú spektrometriu v reálnom čase s integrovanou separačnou ionizáciou. Ak sa vyvinutý materiál s molekulárnou potlačou spojí s vodivým substrátom za účelom vývoja nového iónového zdroja hmotnostnej spektrometrie (ako je znázornené na obrázku 2), vytvorí sa metóda rýchlej detekcie v reálnom čase pomocou hmotnostnej spektrometrie na detekciu karbamátových esterov v potravinách s rýchlosťou detekcie ≤ 40 sekúnd a kvantitatívnym limitom do 0,5 μ. V porovnaní s národnou štandardnou metódou sa rýchlosť detekcie g/kg znížila z desiatok minút na desiatky sekúnd a citlivosť sa zlepšila takmer 20-krát, čím sa vyriešil technický problém nedostatočnej presnosti technológie detekcie bezpečnosti potravín na mieste.
V roku 2023 tím dosiahol sériu prelomov v inovatívnej technológii testovania bezpečnosti potravín, vyvinul 8 nových čistiacich a obohacovacích materiálov a 3 nové prvky iónových zdrojov pre hmotnostnú spektrometriu; požiadal o 15 patentov na vynálezy; schválil 14 patentov na vynálezy; získal 2 autorské práva na softvér; vyvinul 9 noriem bezpečnosti potravín a publikoval 21 článkov v domácich a zahraničných časopisoch vrátane 8 článkov SCI Zone 1 TOP.