Esistono molti tipi di alimenti, una lunga catena di approvvigionamento e difficoltà nella supervisione della sicurezza. La tecnologia di rilevamento è un mezzo importante per garantire la sicurezza alimentare. Tuttavia, le tecnologie di rilevamento esistenti si trovano ad affrontare sfide nella rilevazione della sicurezza alimentare, come la scarsa specificità dei materiali chiave, i lunghi tempi di pretrattamento del campione, la bassa efficienza di arricchimento e la bassa selettività dei componenti principali di rilevamento, come le sorgenti ioniche per spettrometria di massa, che si traducono in analisi in tempo reale dei campioni alimentari. Di fronte a queste sfide, il nostro team di esperti, guidato da Zhang Feng, ha raggiunto una serie di innovazioni tecnologiche nella direzione della ricerca su materiali chiave, componenti principali e metodi innovativi per i test di sicurezza alimentare.
In termini di ricerca e sviluppo di materiali chiave, il team ha esplorato il meccanismo specifico di adsorbimento dei materiali di pretrattamento sulle sostanze nocive negli alimenti e ha sviluppato una serie di materiali di pretrattamento con micro-nanostruttura ad adsorbimento altamente specifico. Il rilevamento di sostanze target a livelli di tracce/ultratracce richiede un pretrattamento per l'arricchimento e la purificazione, ma i materiali esistenti hanno capacità di arricchimento limitate e una specificità insufficiente, con conseguente sensibilità di rilevamento non conforme ai requisiti. Partendo dalla struttura molecolare, il team ha analizzato il meccanismo specifico di adsorbimento dei materiali di pretrattamento sulle sostanze nocive negli alimenti, ha introdotto gruppi funzionali come l'urea e ha preparato una serie di materiali organici covalenti con regolazione del legame chimico (Fe3O4@ETTA-PPDI, Fe3O4@TAPB-BTT e Fe3O4@TAPM-PPDI) rivestiti sulla superficie di nanoparticelle magnetiche. Utilizzato per l'arricchimento e la purificazione di sostanze nocive come aflatossine, farmaci veterinari a base di fluorochinoloni ed erbicidi a base di fenilurea negli alimenti, il tempo di pretrattamento si riduce da poche ore a pochi minuti. Rispetto ai metodi standard nazionali, la sensibilità di rilevamento è aumentata di oltre cento volte, superando le difficoltà tecniche legate alla scarsa specificità del materiale, che comportano processi di pretrattamento complessi e una bassa sensibilità di rilevamento, difficili da soddisfare per soddisfare i requisiti di rilevamento.
Nella direzione di ricerca e sviluppo dei componenti principali, il team separerà nuovi materiali e li integrerà con sorgenti ioniche per spettrometria di massa per sviluppare componenti altamente selettivi e metodi di rilevamento rapido per spettrometria di massa in tempo reale. Attualmente, le strisce reattive per oro colloidale comunemente utilizzate per l'ispezione rapida in loco sono piccole e portatili, ma la loro accuratezza qualitativa e quantitativa è relativamente bassa. La spettrometria di massa offre il vantaggio di un'elevata accuratezza, ma l'apparecchiatura è ingombrante e richiede lunghi processi di pretrattamento del campione e di separazione cromatografica, rendendola difficile da utilizzare per il rilevamento rapido in loco. Il team ha superato il collo di bottiglia delle sorgenti ioniche per spettrometria di massa in tempo reale esistenti con la sola funzione di ionizzazione e ha introdotto una serie di tecnologie di modifica dei materiali di separazione nelle sorgenti ioniche per spettrometria di massa, consentendo alle sorgenti ioniche di avere una funzione di separazione. È possibile purificare matrici di campioni complesse come gli alimenti ionizzando le sostanze target, eliminando la laboriosa separazione cromatografica prima dell'analisi con spettrometria di massa degli alimenti e sviluppando una serie di sorgenti ioniche per spettrometria di massa in tempo reale integrate con la separazione e la ionizzazione. Se il materiale a impronta molecolare sviluppato viene accoppiato con un substrato conduttivo per sviluppare una nuova sorgente di ioni per spettrometria di massa (come mostrato nella Figura 2), viene stabilito un metodo di rilevamento rapido tramite spettrometria di massa in tempo reale per il rilevamento di esteri carbammati negli alimenti, con una velocità di rilevamento di ≤ 40 secondi e un limite quantitativo fino a 0,5 μ. Rispetto al metodo standard nazionale, la velocità di rilevamento di g/kg è stata ridotta da decine di minuti a decine di secondi e la sensibilità è stata migliorata di quasi 20 volte, risolvendo il problema tecnico dell'insufficiente accuratezza nella tecnologia di rilevamento della sicurezza alimentare in loco.
Nel 2023, il team ha raggiunto una serie di risultati rivoluzionari nella tecnologia innovativa dei test sulla sicurezza alimentare, sviluppando 8 nuovi materiali di purificazione e arricchimento e 3 nuovi elementi di sorgente ionica per spettrometria di massa; ha richiesto 15 brevetti di invenzione; ha autorizzato 14 brevetti di invenzione; ha ottenuto 2 diritti d'autore su software; ha sviluppato 9 standard sulla sicurezza alimentare e pubblicato 21 articoli su riviste nazionali ed estere, tra cui 8 articoli TOP SCI Zona 1.