Có rất nhiều loại thực phẩm, chuỗi cung ứng dài và khó khăn trong việc giám sát an toàn. Công nghệ phát hiện là một phương tiện quan trọng để đảm bảo an toàn thực phẩm. Tuy nhiên, các công nghệ phát hiện hiện có đang phải đối mặt với những thách thức trong việc phát hiện an toàn thực phẩm, chẳng hạn như độ đặc hiệu của các vật liệu chính còn kém, thời gian tiền xử lý mẫu dài, hiệu suất làm giàu thấp và độ chọn lọc thấp của các thành phần cốt lõi phát hiện như nguồn ion khối phổ, dẫn đến việc phân tích mẫu thực phẩm theo thời gian thực. Trước những thách thức này, đội ngũ chuyên gia chính của chúng tôi, do Zhang Feng dẫn đầu, đã đạt được một loạt đột phá công nghệ trong hướng nghiên cứu về vật liệu chính, thành phần cốt lõi và các phương pháp tiên tiến để kiểm tra an toàn thực phẩm.
Về nghiên cứu và phát triển vật liệu chủ chốt, nhóm đã khám phá cơ chế hấp phụ đặc hiệu của vật liệu tiền xử lý đối với các chất có hại trong thực phẩm và phát triển một loạt vật liệu tiền xử lý có cấu trúc micro nano hấp phụ có độ đặc hiệu cao. Việc phát hiện các chất mục tiêu ở mức vết/siêu vết đòi hỏi phải xử lý trước để làm giàu và tinh chế, nhưng các vật liệu hiện có có khả năng làm giàu hạn chế và độ đặc hiệu không đủ, dẫn đến độ nhạy phát hiện không đáp ứng được các yêu cầu phát hiện. Bắt đầu từ cấu trúc phân tử, nhóm đã phân tích cơ chế hấp phụ đặc hiệu của vật liệu tiền xử lý đối với các chất có hại trong thực phẩm, đưa vào các nhóm chức như urê và chuẩn bị một loạt vật liệu khung hữu cơ cộng hóa trị có điều hòa liên kết hóa học (Fe3O4@ETTA-PPDI Fe3O4@TAPB-BTT và Fe3O4@TAPM-PPDI và phủ trên bề mặt các hạt nano từ tính. Được sử dụng để làm giàu và tinh chế các chất có hại như aflatoxin, thuốc thú y fluoroquinolone và thuốc diệt cỏ phenylurea trong thực phẩm, thời gian xử lý trước được rút ngắn từ vài giờ xuống còn vài phút. So với các phương pháp tiêu chuẩn quốc gia, độ nhạy phát hiện tăng hơn một trăm lần, vượt qua những khó khăn kỹ thuật về tính đặc hiệu vật liệu kém dẫn đến quy trình xử lý trước cồng kềnh và độ nhạy phát hiện thấp, khó đáp ứng được các yêu cầu phát hiện.
Trong hướng nghiên cứu và phát triển các thành phần cốt lõi, nhóm sẽ tách các vật liệu mới và tích hợp chúng với các nguồn ion khối phổ để phát triển các thành phần nguồn ion khối phổ chọn lọc cao và các phương pháp phát hiện nhanh khối phổ thời gian thực. Hiện nay, các que thử vàng keo thường được sử dụng để kiểm tra nhanh tại chỗ có kích thước nhỏ gọn và dễ mang theo, nhưng độ chính xác định tính và định lượng tương đối thấp. Khối phổ có ưu điểm là độ chính xác cao, nhưng thiết bị cồng kềnh và đòi hỏi quy trình tiền xử lý mẫu và tách sắc ký kéo dài, gây khó khăn cho việc sử dụng để phát hiện nhanh tại chỗ. Nhóm đã phá vỡ nút thắt của các nguồn ion khối phổ thời gian thực hiện tại chỉ có chức năng ion hóa, và giới thiệu một loạt công nghệ biến tính vật liệu tách vào các nguồn ion khối phổ, cho phép các nguồn ion có chức năng tách. Nó có thể tinh chế các nền mẫu phức tạp như thực phẩm trong khi ion hóa các chất mục tiêu, loại bỏ việc tách sắc ký cồng kềnh trước khi phân tích khối phổ thực phẩm, và phát triển một loạt các nguồn ion khối phổ thời gian thực tích hợp ion hóa tách. Nếu vật liệu in phân tử đã phát triển được kết hợp với chất nền dẫn điện để phát triển nguồn ion khối phổ mới (như thể hiện trong Hình 2), một phương pháp phát hiện nhanh khối phổ thời gian thực được thiết lập để phát hiện este carbamate trong thực phẩm, với tốc độ phát hiện ≤ 40 giây và giới hạn định lượng lên tới 0,5 μ. So với phương pháp tiêu chuẩn quốc gia, tốc độ phát hiện g/kg đã giảm từ hàng chục phút xuống còn hàng chục giây và độ nhạy đã được cải thiện gần 20 lần, giải quyết vấn đề kỹ thuật về độ chính xác không đủ trong công nghệ phát hiện an toàn thực phẩm tại chỗ.
Năm 2023, nhóm nghiên cứu đã đạt được một loạt đột phá về công nghệ thử nghiệm an toàn thực phẩm tiên tiến, phát triển 8 vật liệu tinh chế và làm giàu mới và 3 nguyên tố nguồn ion khối phổ mới; Đăng ký 15 bằng sáng chế phát minh; 14 bằng sáng chế phát minh được cấp phép; Đạt 2 bản quyền phần mềm; Xây dựng 9 tiêu chuẩn an toàn thực phẩm và công bố 21 bài báo trên các tạp chí trong và ngoài nước, trong đó có 8 bài báo thuộc danh mục SCI Zone 1 TOP.