Existen muchos tipos de alimentos, una larga cadena de suministro y la dificultad de supervisar la seguridad alimentaria. La tecnología de detección es un medio importante para garantizar la seguridad alimentaria. Sin embargo, las tecnologías de detección existentes enfrentan desafíos en la detección de la seguridad alimentaria, como la baja especificidad de los materiales clave, el largo tiempo de pretratamiento de las muestras, la baja eficiencia de enriquecimiento y la baja selectividad de los componentes esenciales de detección, como las fuentes de iones de espectrometría de masas, lo que resulta en el análisis en tiempo real de las muestras de alimentos. Ante estos desafíos, nuestro equipo de expertos, dirigido por Zhang Feng, ha logrado una serie de avances tecnológicos en la investigación de materiales clave, componentes esenciales y métodos innovadores para las pruebas de seguridad alimentaria.
En cuanto a la investigación y el desarrollo de materiales clave, el equipo ha explorado el mecanismo específico de adsorción de los materiales de pretratamiento sobre sustancias nocivas en alimentos y ha desarrollado una serie de materiales de pretratamiento de adsorción micronano altamente específicos. La detección de sustancias objetivo a niveles traza/ultra traza requiere pretratamiento para su enriquecimiento y purificación, pero los materiales existentes tienen capacidades de enriquecimiento limitadas y una especificidad insuficiente, lo que resulta en una sensibilidad de detección inferior a la requerida. A partir de la estructura molecular, el equipo analizó el mecanismo específico de adsorción de los materiales de pretratamiento sobre sustancias nocivas en alimentos, introdujo grupos funcionales como la urea y preparó una serie de materiales de estructura orgánica covalente con regulación de enlaces químicos (Fe₃O₄@ETTA-PPDI, Fe₃O₄@TAPB-BTT y Fe₃O₄@TAPM-PPDI) y los recubrió sobre la superficie de nanopartículas magnéticas. Utilizados para el enriquecimiento y la purificación de sustancias nocivas como aflatoxinas, medicamentos veterinarios a base de fluoroquinolonas y herbicidas de fenilurea en alimentos, el tiempo de pretratamiento se reduce de unas pocas horas a unos minutos. En comparación con los métodos estándar nacionales, la sensibilidad de detección aumenta más de cien veces, superando las dificultades técnicas de la baja especificidad del material que conduce a procesos de pretratamiento engorrosos y una baja sensibilidad de detección, que son difíciles de cumplir con los requisitos de detección.
En la investigación y desarrollo de componentes principales, el equipo separará nuevos materiales y los integrará con fuentes de iones para espectrometría de masas para desarrollar componentes altamente selectivos y métodos de detección rápida en tiempo real. Actualmente, las tiras reactivas de oro coloidal, comúnmente utilizadas para la inspección rápida in situ, son pequeñas y portátiles, pero su precisión cualitativa y cuantitativa es relativamente baja. Si bien la espectrometría de masas ofrece una alta precisión, el equipo es voluminoso y requiere largos procesos de pretratamiento de muestras y separación cromatográfica, lo que dificulta su uso para la detección rápida in situ. El equipo ha superado el obstáculo de las fuentes de iones para espectrometría de masas en tiempo real existentes, que solo cuentan con función de ionización, e introducido una serie de tecnologías de modificación de materiales de separación en las fuentes de iones para espectrometría de masas, lo que permite que las fuentes de iones tengan función de separación. Permite purificar matrices de muestras complejas, como alimentos, a la vez que ioniza las sustancias objetivo, eliminando la engorrosa separación cromatográfica previa al análisis de espectrometría de masas de alimentos, y desarrollando una serie de fuentes de iones para espectrometría de masas en tiempo real con separación e ionización integradas. Si el material impreso molecularmente desarrollado se acopla con un sustrato conductor para desarrollar una nueva fuente de iones de espectrometría de masas (como se muestra en la Figura 2), se establece un método de detección rápida de espectrometría de masas en tiempo real para la detección de ésteres de carbamato en alimentos, con una velocidad de detección de ≤ 40 segundos y un límite cuantitativo de hasta 0,5 μ En comparación con el método estándar nacional, la velocidad de detección de g/kg se ha reducido de decenas de minutos a decenas de segundos y la sensibilidad se ha mejorado casi 20 veces, resolviendo el problema técnico de precisión insuficiente en la tecnología de detección de seguridad alimentaria in situ.
En 2023, el equipo logró una serie de avances en tecnología innovadora de pruebas de seguridad alimentaria, desarrollando 8 nuevos materiales de purificación y enriquecimiento y 3 nuevos elementos fuente de iones de espectrometría de masas; solicitó 15 patentes de invención; 14 patentes de invención autorizadas; obtuvo 2 derechos de autor de software; desarrolló 9 estándares de seguridad alimentaria y publicó 21 artículos en revistas nacionales y extranjeras, incluidos 8 artículos TOP de SCI Zona 1.