Obstaja veliko vrst hrane, dolga dobavna veriga in težaven nadzor varnosti. Tehnologija zaznavanja je pomembno sredstvo za zagotavljanje varnosti hrane. Vendar se obstoječe tehnologije zaznavanja soočajo z izzivi pri odkrivanju varnosti hrane, kot so slaba specifičnost ključnih materialov, dolg čas predobdelave vzorcev, nizka učinkovitost obogatitve in nizka selektivnost ključnih komponent zaznavanja, kot so ionski viri masne spektrometrije, kar ima za posledico analizo vzorcev hrane v realnem času. Soočena z izzivi je naša glavna strokovna ekipa pod vodstvom Zhang Feng dosegla vrsto tehnoloških prebojev v smeri raziskav ključnih materialov, ključnih komponent in inovativnih metod za testiranje varnosti hrane.
Kar zadeva raziskave in razvoj ključnih materialov, je ekipa raziskala specifičen mehanizem adsorpcije škodljivih snovi v živilih s strani materialov za predobdelavo in razvila vrsto visoko specifičnih adsorpcijskih mikro-nano strukturiranih materialov za predobdelavo. Zaznavanje ciljnih snovi v sledovih/ultra sledovih zahteva predobdelavo za obogatitev in čiščenje, vendar imajo obstoječi materiali omejene zmogljivosti obogatitve in nezadostno specifičnost, zaradi česar občutljivost zaznavanja ne izpolnjuje zahtev za zaznavanje. Izhajajoč iz molekularne strukture, je ekipa analizirala specifičen mehanizem adsorpcije škodljivih snovi v živilih s strani materialov za predobdelavo, uvedla funkcionalne skupine, kot je sečnina, in pripravila vrsto kovalentnih organskih ogrodnih materialov z regulacijo kemičnih vezi (Fe3O4@ETTA-PPDI, Fe3O4@TAPB-BTT in Fe3O4@TAPM-PPDI, nanesenih na površino magnetnih nanodelcev). Uporabljajo se za obogatitev in čiščenje škodljivih snovi, kot so aflatoksini, veterinarska zdravila na osnovi fluorokinolonov in herbicidi na osnovi fenilsečnine v živilih, čas predobdelave pa se skrajša z nekaj ur na nekaj minut. V primerjavi z nacionalnimi standardnimi metodami se občutljivost zaznavanja poveča za več kot stokrat, s čimer se odpravijo tehnične težave zaradi slabe specifičnosti materiala, ki vodijo do okornih postopkov predobdelave in nizke občutljivosti zaznavanja, zaradi česar je težko izpolniti zahteve glede zaznavanja.
V smeri raziskav in razvoja ključnih komponent bo ekipa ločevala nove materiale in jih integrirala z ionskimi viri masne spektrometrije, da bi razvila visoko selektivne komponente ionskih virov masne spektrometrije in metode hitrega zaznavanja v masni spektrometriji v realnem času. Trenutno so pogosto uporabljeni koloidni zlati testni trakovi za hitri pregled na kraju samem majhni in prenosni, vendar je njihova kvalitativna in kvantitativna natančnost relativno nizka. Masna spektrometrija ima prednost visoke natančnosti, vendar je oprema zajetna in zahteva dolgotrajne postopke predobdelave vzorcev in kromatografskega ločevanja, zaradi česar jo je težko uporabljati za hitro zaznavanje na kraju samem. Ekipa je prebila ozko grlo obstoječih ionskih virov masne spektrometrije v realnem času, ki imajo le funkcijo ionizacije, in v ionske vire masne spektrometrije uvedla vrsto tehnologij modifikacije ločevalnih materialov, kar je omogočilo, da imajo ionski viri funkcijo ločevanja. Omogočajo lahko prečiščevanje kompleksnih vzorčnih matric, kot so hrana, hkrati pa ionizacijo ciljnih snovi, s čimer se odpravi nerodno kromatografsko ločevanje pred analizo masne spektrometrije hrane in razvije serijo ionskih virov masne spektrometrije v realnem času z integrirano ločevalno ionizacijo. Če razviti molekularno vtisnjen material združimo s prevodnim substratom za razvoj novega ionskega vira za masno spektrometrijo (kot je prikazano na sliki 2), se vzpostavi metoda hitrega zaznavanja v realnem času z masno spektrometrijo za zaznavanje karbamatnih estrov v živilih, s hitrostjo zaznavanja ≤ 40 sekund in kvantitativno omejitvijo do 0,5 μ. V primerjavi z nacionalno standardno metodo se je hitrost zaznavanja g/kg zmanjšala z deset minut na deset sekund, občutljivost pa se je izboljšala za skoraj 20-krat, kar rešuje tehnični problem nezadostne natančnosti pri tehnologiji zaznavanja varnosti živil na kraju samem.
Leta 2023 je ekipa dosegla vrsto prebojev na področju inovativne tehnologije testiranja varnosti živil, razvila 8 novih materialov za čiščenje in obogatitev ter 3 nove elemente ionskih virov za masno spektrometrijo; prijavila se je za 15 patentov za izume; pridobila je 14 odobrenih patentov za izume; pridobila je 2 avtorski pravici za programsko opremo; razvila je 9 standardov za varnost živil in objavila 21 člankov v domačih in tujih revijah, vključno z 8 članki SCI Zone 1 TOP.