Existem muitos tipos de alimentos, uma longa cadeia de suprimentos e dificuldades na supervisão da segurança. A tecnologia de detecção é um meio importante para garantir a segurança alimentar. No entanto, as tecnologias de detecção existentes enfrentam desafios na detecção da segurança alimentar, como baixa especificidade dos materiais-chave, longo tempo de pré-tratamento da amostra, baixa eficiência de enriquecimento e baixa seletividade dos componentes principais da detecção, como fontes de íons de espectrometria de massa, que resultam na análise em tempo real das amostras de alimentos. Diante desses desafios, nossa equipe de especialistas, liderada por Zhang Feng, alcançou uma série de avanços tecnológicos na direção da pesquisa de materiais-chave, componentes principais e métodos inovadores para testes de segurança alimentar.
Em termos de pesquisa e desenvolvimento de materiais-chave, a equipe explorou o mecanismo específico de adsorção de materiais de pré-tratamento em substâncias nocivas em alimentos e desenvolveu uma série de materiais de pré-tratamento de microestrutura nano altamente específicos. A detecção de substâncias-alvo em níveis de traços/ultra traços requer pré-tratamento para enriquecimento e purificação, mas os materiais existentes têm capacidades de enriquecimento limitadas e especificidade insuficiente, resultando em sensibilidade de detecção que não atende aos requisitos de detecção. Partindo da estrutura molecular, a equipe analisou o mecanismo específico de adsorção de materiais de pré-tratamento em substâncias nocivas em alimentos, introduziu grupos funcionais como a ureia e preparou uma série de materiais de estrutura orgânica covalente com regulação de ligação química (Fe3O4@ETTA-PPDI Fe3O4@TAPB-BTT e Fe3O4@TAPM-PPDI e revestidos na superfície de nanopartículas magnéticas. Usado para o enriquecimento e purificação de substâncias nocivas como aflatoxinas, medicamentos veterinários de fluoroquinolona e herbicidas de fenilureia em alimentos, o tempo de pré-tratamento é encurtado de algumas horas para alguns minutos. Em comparação com os métodos padrão nacionais, a sensibilidade de detecção é aumentada em mais de cem vezes, superando as dificuldades técnicas de baixa especificidade do material, levando a processos de pré-tratamento complicados e baixa sensibilidade de detecção, que dificultam o atendimento aos requisitos de detecção.
Na direção de pesquisa e desenvolvimento de componentes principais, a equipe separará novos materiais e os integrará com fontes de íons de espectrometria de massas para desenvolver componentes de fonte de íons de espectrometria de massas altamente seletivos e métodos de detecção rápida de espectrometria de massas em tempo real. Atualmente, as tiras de teste de ouro coloidal comumente usadas para inspeção rápida no local são pequenas e portáteis, mas sua precisão qualitativa e quantitativa é relativamente baixa. A espectrometria de massas tem a vantagem de alta precisão, mas o equipamento é volumoso e requer longos processos de pré-tratamento de amostra e separação cromatográfica, dificultando seu uso para detecção rápida no local. A equipe superou o gargalo das fontes de íons de espectrometria de massas existentes com função de ionização e introduziu uma série de tecnologias de modificação de material de separação em fontes de íons de espectrometria de massas, permitindo que as fontes de íons tenham função de separação. Ele pode purificar matrizes de amostras complexas, como alimentos, enquanto ioniza substâncias alvo, eliminando a incômoda separação cromatográfica antes da análise de espectrometria de massas de alimentos e desenvolvendo uma série de fontes de íons de espectrometria de massas em tempo real integradas à ionização de separação. Se o material molecularmente impresso desenvolvido for acoplado a um substrato condutor para desenvolver uma nova fonte de íons de espectrometria de massas (conforme mostrado na Figura 2), um método de detecção rápida de espectrometria de massas em tempo real é estabelecido para a detecção de ésteres de carbamato em alimentos, com uma velocidade de detecção de ≤ 40 segundos e um limite quantitativo de até 0,5 μ. Comparado ao método padrão nacional, a velocidade de detecção de g/kg foi reduzida de dezenas de minutos para dezenas de segundos e a sensibilidade foi melhorada em quase 20 vezes, resolvendo o problema técnico de precisão insuficiente na tecnologia de detecção de segurança alimentar no local.
Em 2023, a equipe alcançou uma série de avanços em tecnologia inovadora de testes de segurança alimentar, desenvolvendo 8 novos materiais de purificação e enriquecimento e 3 novos elementos de fonte de íons para espectrometria de massa; solicitou 15 patentes de invenção; 14 patentes de invenção autorizadas; obteve 2 direitos autorais de software; desenvolveu 9 padrões de segurança alimentar e publicou 21 artigos em periódicos nacionais e estrangeiros, incluindo 8 artigos SCI Zona 1 TOP.