Er zijn veel soorten voedsel, een lange toeleveringsketen en een lastig toezicht op de voedselveiligheid. Detectietechnologie is een belangrijk middel om voedselveiligheid te waarborgen. Bestaande detectietechnologieën kampen echter met uitdagingen op het gebied van voedselveiligheidsdetectie, zoals een slechte specificiteit van sleutelmaterialen, een lange voorbehandelingstijd van monsters, een lage verrijkingsefficiëntie en een lage selectiviteit van detectiekerncomponenten zoals massaspectrometrie-ionenbronnen, wat resulteert in realtime analyse van voedselmonsters. Geconfronteerd met deze uitdagingen heeft ons team van experts onder leiding van Zhang Feng een reeks technologische doorbraken bereikt in de onderzoeksrichting van sleutelmaterialen, kerncomponenten en innovatieve methoden voor voedselveiligheidstesten.
Wat betreft belangrijk materiaalonderzoek en -ontwikkeling heeft het team het specifieke adsorptiemechanisme van voorbehandelingsmaterialen op schadelijke stoffen in voedsel onderzocht en een reeks zeer specifieke adsorptiematerialen met micronanostructuren ontwikkeld. De detectie van doelstoffen op sporen-/ultrasporenniveau vereist voorbehandeling voor verrijking en zuivering, maar bestaande materialen hebben beperkte verrijkingsmogelijkheden en onvoldoende specificiteit, waardoor de detectiegevoeligheid niet aan de detectievereisten voldoet. Uitgaande van de moleculaire structuur analyseerde het team het specifieke adsorptiemechanisme van voorbehandelingsmaterialen op schadelijke stoffen in voedsel, introduceerde functionele groepen zoals ureum en bereidde een reeks covalente organische raamwerkmaterialen met chemische bindingsregulatie (Fe3O4@ETTA-PPDI Fe3O4@TAPB-BTT en Fe3O4@TAPM-PPDI) en gecoat op het oppervlak van magnetische nanodeeltjes. Wordt gebruikt voor de verrijking en zuivering van schadelijke stoffen zoals aflatoxinen, fluorchinolon-diergeneesmiddelen en fenylureumherbiciden in levensmiddelen. De voorbehandelingstijd wordt verkort van enkele uren tot enkele minuten. Vergeleken met nationale standaardmethoden is de detectiegevoeligheid meer dan honderd keer hoger, waardoor de technische problemen van slechte materiaalspecificiteit, die leiden tot omslachtige voorbehandelingsprocessen en een lage detectiegevoeligheid, worden overwonnen. Deze problemen maken het moeilijk om aan de detectie-eisen te voldoen.
In het kader van onderzoek en ontwikkeling van kerncomponenten zal het team nieuwe materialen scheiden en integreren met ionenbronnen voor massaspectrometrie om zeer selectieve componenten voor massaspectrometrie-ionenbronnen en snelle detectiemethoden voor realtime massaspectrometrie te ontwikkelen. Momenteel zijn de veelgebruikte colloïdaalgoudteststrips voor snelle inspectie op locatie klein en draagbaar, maar hun kwalitatieve en kwantitatieve nauwkeurigheid is relatief laag. Massaspectrometrie heeft het voordeel van een hoge nauwkeurigheid, maar de apparatuur is omvangrijk en vereist langdurige monstervoorbehandeling en chromatografische scheidingsprocessen, waardoor het moeilijk te gebruiken is voor snelle detectie op locatie. Het team heeft de bottleneck van bestaande ionenbronnen voor realtime massaspectrometrie met alleen een ionisatiefunctie doorbroken en een reeks technologieën voor het modificeren van scheidingsmaterialen in ionenbronnen voor massaspectrometrie geïntroduceerd, waardoor ionenbronnen een scheidingsfunctie krijgen. Het kan complexe monstermatrices, zoals voedsel, zuiveren en tegelijkertijd doelstoffen ioniseren, waardoor de omslachtige chromatografische scheiding vóór de analyse van voedselmassaspectrometrie wordt geëlimineerd, en een reeks geïntegreerde realtime massaspectrometrie-ionenbronnen met scheidingsionisatie worden ontwikkeld. Als het ontwikkelde moleculair geïmprinte materiaal wordt gekoppeld aan een geleidend substraat om een ​​nieuwe massaspectrometrie-ionenbron te ontwikkelen (zoals weergegeven in Afbeelding 2), wordt een snelle realtime massaspectrometriedetectiemethode vastgesteld voor de detectie van carbamaatesters in voedsel, met een detectiesnelheid van ≤ 40 seconden en een kwantitatieve limiet van maximaal 0,5 μ. Vergeleken met de nationale standaardmethode is de detectiesnelheid van g/kg teruggebracht van tientallen minuten tot tientallen seconden en is de gevoeligheid bijna 20 keer verbeterd, waarmee het technische probleem van onvoldoende nauwkeurigheid in detectietechnologie voor voedselveiligheid op locatie is opgelost.
In 2023 realiseerde het team een ​​reeks doorbraken in innovatieve technologie voor het testen van voedselveiligheid door 8 nieuwe zuiverings- en verrijkingsmaterialen en 3 nieuwe massaspectrometrie-ionenbron-elementen te ontwikkelen. Het team vroeg 15 uitvindingsoctrooien aan, 14 goedgekeurde uitvindingsoctrooien, verkreeg 2 softwareauteursrechten, ontwikkelde 9 normen voor voedselveiligheid en publiceerde 21 artikelen in binnen- en buitenlandse tijdschriften, waaronder 8 SCI Zone 1 TOP-artikelen.