Postoji mnogo vrsta hrane, dugi lanac opskrbe i poteškoće u nadzoru sigurnosti. Tehnologija detekcije važno je sredstvo za osiguranje sigurnosti hrane. Međutim, postojeće tehnologije detekcije suočavaju se s izazovima u detekciji sigurnosti hrane, kao što su slaba specifičnost ključnih materijala, dugo vrijeme prethodne obrade uzorka, niska učinkovitost obogaćivanja i niska selektivnost ključnih komponenti detekcije poput izvora iona masene spektrometrije, što rezultira analizom uzoraka hrane u stvarnom vremenu. Suočen s izazovima, naš glavni stručni tim predvođen Zhang Fengom postigao je niz tehnoloških otkrića u smjeru istraživanja ključnih materijala, ključnih komponenti i inovativnih metoda za ispitivanje sigurnosti hrane.
Što se tiče istraživanja i razvoja ključnih materijala, tim je istražio specifični mehanizam adsorpcije štetnih tvari u hrani kod materijala za prethodnu obradu te razvio niz visoko specifičnih adsorpcijskih mikro-nano struktura materijala za prethodnu obradu. Detekcija ciljnih tvari u tragovima/ultra-tragovima zahtijeva prethodnu obradu radi obogaćivanja i pročišćavanja, ali postojeći materijali imaju ograničene mogućnosti obogaćivanja i nedovoljnu specifičnost, što rezultira osjetljivošću detekcije koja ne zadovoljava zahtjeve detekcije. Polazeći od molekularne strukture, tim je analizirao specifični mehanizam adsorpcije štetnih tvari u hrani kod materijala za prethodnu obradu, uveo funkcionalne skupine poput uree i pripremio niz kovalentnih organskih okvira s regulacijom kemijske veze (Fe3O4@ETTA-PPDI, Fe3O4@TAPB-BTT i Fe3O4@TAPM-PPDI i nanesenih na površinu magnetskih nanočestica). Koristeći se za obogaćivanje i pročišćavanje štetnih tvari poput aflatoksina, veterinarskih lijekova fluorokinolona i herbicida feniluree u hrani, vrijeme prethodne obrade skraćeno je s nekoliko sati na nekoliko minuta. U usporedbi s nacionalnim standardnim metodama, osjetljivost detekcije povećana je više od stotinu puta, čime se prevladavaju tehničke poteškoće slabe specifičnosti materijala koje dovode do glomaznih procesa predobrade i niske osjetljivosti detekcije, što otežava ispunjavanje zahtjeva detekcije.
U smjeru istraživanja i razvoja ključnih komponenti, tim će odvojiti nove materijale i integrirati ih s izvorima iona za masenu spektrometriju kako bi razvio visoko selektivne komponente izvora iona za masenu spektrometriju i metode brze detekcije u stvarnom vremenu. Trenutno su uobičajeno korištene koloidne zlatne test trake za brzu inspekciju na licu mjesta male i prijenosne, ali njihova kvalitativna i kvantitativna točnost je relativno niska. Masena spektrometrija ima prednost visoke točnosti, ali oprema je glomazna i zahtijeva dugotrajne procese prethodne obrade uzorka i kromatografskog odvajanja, što otežava korištenje za brzu detekciju na licu mjesta. Tim je probio usko grlo postojećih izvora iona za masenu spektrometriju u stvarnom vremenu koji imaju samo funkciju ionizacije i uveo niz tehnologija modifikacije materijala za odvajanje u izvore iona za masenu spektrometriju, omogućujući izvorima iona da imaju funkciju odvajanja. Može pročistiti složene matrice uzoraka poput hrane, a istovremeno ionizirati ciljane tvari, eliminirajući glomazno kromatografsko odvajanje prije analize masene spektrometrije hrane i razvijajući niz izvora iona za masenu spektrometriju u stvarnom vremenu s integriranom ionizacijom za odvajanje. Ako se razvijeni molekularno otisnuti materijal spoji s vodljivom podlogom kako bi se razvio novi izvor iona za masenu spektrometriju (kao što je prikazano na slici 2), uspostavlja se metoda brze detekcije masenom spektrometrijom u stvarnom vremenu za detekciju karbamatnih estera u hrani, s brzinom detekcije od ≤ 40 sekundi i kvantitativnim ograničenjem do 0,5 μ. U usporedbi s nacionalnom standardnom metodom, brzina detekcije g/kg smanjena je s desetaka minuta na desetke sekundi, a osjetljivost je poboljšana gotovo 20 puta, rješavajući tehnički problem nedovoljne točnosti u tehnologiji detekcije sigurnosti hrane na licu mjesta.
U 2023. godini tim je postigao niz otkrića u inovativnoj tehnologiji ispitivanja sigurnosti hrane, razvivši 8 novih materijala za pročišćavanje i obogaćivanje te 3 nova elementa izvora iona za masenu spektrometriju; prijavio je 15 patenata za izume; odobrio je 14 patenata za izume; dobio je 2 autorska prava na softver; razvio je 9 standarda sigurnosti hrane i objavio 21 članak u domaćim i stranim časopisima, uključujući 8 TOP članaka SCI Zone 1.