Hi ha molts tipus d'aliments, una cadena de subministrament llarga i dificultats en la supervisió de la seguretat. La tecnologia de detecció és un mitjà important per garantir la seguretat alimentària. Tanmateix, les tecnologies de detecció existents s'enfronten a reptes en la detecció de la seguretat alimentària, com ara la baixa especificitat dels materials clau, el llarg temps de pretractament de la mostra, la baixa eficiència d'enriquiment i la baixa selectivitat dels components bàsics de detecció, com ara les fonts d'ions d'espectrometria de masses, que donen lloc a l'anàlisi en temps real de mostres d'aliments. Davant dels reptes, el nostre equip d'experts en cap, liderat per Zhang Feng, ha aconseguit una sèrie d'avenços tecnològics en la direcció de la investigació de materials clau, components bàsics i mètodes innovadors per a les proves de seguretat alimentària.
Pel que fa a la recerca i el desenvolupament de materials clau, l'equip ha explorat el mecanisme d'adsorció específic dels materials de pretractament sobre substàncies nocives en els aliments i ha desenvolupat una sèrie de materials de pretractament amb micronanoestructures d'adsorció altament específics. La detecció de substàncies diana a nivells traça/ultra traça requereix un pretractament per a l'enriquiment i la purificació, però els materials existents tenen capacitats d'enriquiment limitades i una especificitat insuficient, cosa que fa que la sensibilitat de detecció no compleixi els requisits de detecció. Partint de l'estructura molecular, l'equip va analitzar el mecanisme d'adsorció específic dels materials de pretractament sobre substàncies nocives en els aliments, va introduir grups funcionals com la urea i va preparar una sèrie de materials estructurals orgànics covalents amb regulació d'enllaços químics (Fe3O4@ETTA-PPDI, Fe3O4@TAPB-BTT i Fe3O4@TAPM-PPDI recoberts a la superfície de nanopartícules magnètiques). Utilitzats per a l'enriquiment i la purificació de substàncies nocives com ara aflatoxines, medicaments veterinaris amb fluoroquinolones i herbicides de fenilurea en els aliments, el temps de pretractament es redueix d'unes poques hores a uns pocs minuts. En comparació amb els mètodes estàndard nacionals, la sensibilitat de detecció augmenta més de cent vegades, superant les dificultats tècniques de la baixa especificitat del material que condueix a processos de pretractament feixucs i a una baixa sensibilitat de detecció, que fan difícil complir els requisits de detecció.
En la direcció de recerca i desenvolupament dels components principals, l'equip separarà nous materials i els integrarà amb fonts d'ions d'espectrometria de masses per desenvolupar components de fonts d'ions d'espectrometria de masses altament selectives i mètodes de detecció ràpida d'espectrometria de masses en temps real. Actualment, les tires de prova d'or col·loïdals que s'utilitzen habitualment per a la inspecció ràpida in situ són petites i portàtils, però la seva precisió qualitativa i quantitativa és relativament baixa. L'espectrometria de masses té l'avantatge d'una alta precisió, però l'equip és voluminós i requereix llargs processos de pretractament de mostres i separació cromatogràfica, cosa que dificulta el seu ús per a la detecció ràpida in situ. L'equip ha superat el coll d'ampolla de les fonts d'ions d'espectrometria de masses en temps real existents que només tenen funció d'ionització i ha introduït una sèrie de tecnologies de modificació de materials de separació a les fonts d'ions d'espectrometria de masses, permetent que les fonts d'ions tinguin funció de separació. Pot purificar matrius de mostra complexes com ara aliments mentre ionitza substàncies diana, eliminant la feixuga separació cromatogràfica abans de l'anàlisi d'espectrometria de masses d'aliments i desenvolupant una sèrie de fonts d'ions d'espectrometria de masses en temps real integrades amb ionització de separació. Si el material molecularment imprès desenvolupat s'acobla a un substrat conductor per desenvolupar una nova font d'ions d'espectrometria de masses (com es mostra a la Figura 2), s'estableix un mètode de detecció ràpida per espectrometria de masses en temps real per a la detecció d'èsters de carbamat en aliments, amb una velocitat de detecció de ≤ 40 segons i un límit quantitatiu de fins a 0,5 μ. En comparació amb el mètode estàndard nacional, la velocitat de detecció de g/kg s'ha reduït de desenes de minuts a desenes de segons, i la sensibilitat s'ha millorat gairebé 20 vegades, resolent el problema tècnic de la precisió insuficient en la tecnologia de detecció de seguretat alimentària in situ.
El 2023, l'equip va aconseguir una sèrie d'avenços en tecnologia innovadora de proves de seguretat alimentària, desenvolupant 8 nous materials de purificació i enriquiment i 3 nous elements font d'ions d'espectrometria de masses; sol·licitant 15 patents d'invenció; 14 patents d'invenció autoritzades; obtenint 2 drets d'autor de programari; desenvolupant 9 estàndards de seguretat alimentària i publicant 21 articles en revistes nacionals i estrangeres, incloent-hi 8 articles SCI Zone 1 TOP.