هناك أنواعٌ عديدة من الأغذية، وسلسلة توريد طويلة، وصعوبةٌ في مراقبة السلامة. تُعدّ تكنولوجيا الكشف وسيلةً مهمةً لضمان سلامة الأغذية. ومع ذلك، تواجه تقنيات الكشف الحالية تحدياتٍ في الكشف عن سلامة الأغذية، مثل ضعف تحديد المواد الرئيسية، وطول فترة المعالجة المسبقة للعينات، وانخفاض كفاءة التخصيب، وضعف انتقائية مكونات الكشف الأساسية، مثل مصادر أيونات مطياف الكتلة، مما يُؤدي إلى تحليل فوري لعينات الأغذية. في مواجهة هذه التحديات، حقق فريق خبرائنا الرئيسي، بقيادة تشانغ فنغ، سلسلةً من الإنجازات التكنولوجية في مجال أبحاث المواد الرئيسية والمكونات الأساسية، والأساليب المبتكرة لاختبار سلامة الأغذية.
فيما يتعلق بالبحث والتطوير للمواد الرئيسية، استكشف الفريق آلية الامتزاز المحددة لمواد المعالجة المسبقة على المواد الضارة في الغذاء، وطور سلسلة من مواد المعالجة المسبقة ذات البنية النانوية الدقيقة عالية الدقة للامتصاص. يتطلب الكشف عن المواد المستهدفة عند مستويات ضئيلة/فائقة الصغر معالجة مسبقة للإثراء والتنقية، ولكن المواد الحالية لديها قدرات إثراء محدودة وخصوصية غير كافية، مما يؤدي إلى عدم تلبية حساسية الكشف لمتطلبات الكشف. بدءًا من البنية الجزيئية، حلل الفريق آلية الامتزاز المحددة لمواد المعالجة المسبقة على المواد الضارة في الغذاء، وقدم مجموعات وظيفية مثل اليوريا، وأعد سلسلة من المواد الإطارية العضوية التساهمية مع تنظيم الرابطة الكيميائية (Fe3O4@ETTA-PPDI Fe3O4@TAPB-BTT وFe3O4@TAPM-PPDI) ومغلفة على سطح الجسيمات النانوية المغناطيسية. يُستخدم هذا الجهاز لإثراء وتنقية المواد الضارة، مثل الأفلاتوكسينات، والفلوروكينولونات البيطرية، ومبيدات أعشاب فينيل يوريا، في الأغذية. ويُقلّص وقت المعالجة المسبقة من بضع ساعات إلى بضع دقائق. وبالمقارنة مع الطرق القياسية الوطنية، تزداد حساسية الكشف بأكثر من مئة مرة، متجاوزةً بذلك الصعوبات التقنية المتمثلة في ضعف خصوصية المواد، مما يؤدي إلى تعقيد عمليات المعالجة المسبقة وانخفاض حساسية الكشف، مما يصعب معه تلبية متطلبات الكشف.
في اتجاه البحث والتطوير للمكونات الأساسية، سيفصل الفريق مواد جديدة ويدمجها مع مصادر أيونات مطياف الكتلة لتطوير مكونات مصدر أيونات مطياف الكتلة عالية الانتقائية وطرق الكشف السريع بمطياف الكتلة في الوقت الفعلي. في الوقت الحالي، تعد شرائط اختبار الذهب الغرواني الشائعة الاستخدام للفحص السريع في الموقع صغيرة الحجم وقابلة للحمل، ولكن دقتها النوعية والكمية منخفضة نسبيًا. يتميز مطياف الكتلة بميزة الدقة العالية، ولكن المعدات ضخمة وتتطلب عمليات معالجة مسبقة طويلة للعينات وعمليات فصل كروماتوغرافية، مما يجعل من الصعب استخدامها للكشف السريع في الموقع. لقد اخترق الفريق عنق الزجاجة المتمثل في مصادر أيونات مطياف الكتلة في الوقت الفعلي الحالية التي تحتوي على وظيفة التأين فقط، وقدم سلسلة من تقنيات تعديل مواد الفصل في مصادر أيونات مطياف الكتلة، مما يتيح لمصادر الأيونات أن يكون لها وظيفة الفصل. يمكنه تنقية مصفوفات العينات المعقدة مثل الطعام مع تأين المواد المستهدفة، مما يلغي الفصل الكروماتوغرافي المرهق قبل تحليل مطياف الكتلة الغذائية، ويطور سلسلة من مصادر أيونات مطياف الكتلة المتكاملة للتأين والفصل في الوقت الفعلي. إذا تم اقتران المادة المطبوعة جزيئيًا والمطورة مع ركيزة موصلة لتطوير مصدر أيونات مطياف الكتلة الجديد (كما هو موضح في الشكل 2)، يتم إنشاء طريقة كشف سريعة بمطياف الكتلة في الوقت الفعلي للكشف عن إسترات الكاربامات في الطعام، بسرعة كشف ≤ 40 ثانية وحد كمي يصل إلى 0.5 ميكرومتر. بالمقارنة مع الطريقة القياسية الوطنية، تم تقليل سرعة الكشف (جم/كجم) من عشرات الدقائق إلى عشرات الثواني، وتم تحسين الحساسية بنحو 20 مرة، مما يحل المشكلة الفنية المتمثلة في عدم كفاية الدقة في تكنولوجيا الكشف عن سلامة الأغذية في الموقع.
في عام 2023، حقق الفريق سلسلة من الإنجازات في تكنولوجيا اختبار سلامة الأغذية المبتكرة، وتطوير 8 مواد جديدة للتنقية والإثراء و3 عناصر جديدة لمصدر أيونات مطياف الكتلة؛ التقدم بطلب للحصول على 15 براءة اختراع؛ 14 براءة اختراع معتمدة؛ الحصول على حقوق نشر برمجية؛ تطوير 9 معايير لسلامة الأغذية ونشر 21 مقالة في مجلات محلية وأجنبية، بما في ذلك 8 مقالات SCI Zone 1 TOP.