食品の種類は多様で、サプライチェーンも長く、安全管理も困難です。食品安全を確保するための重要な手段の一つとして、検出技術が挙げられます。しかしながら、既存の検出技術は、食品安全検出において課題を抱えています。例えば、主要物質の特異性が低い、サンプルの前処理に時間がかかる、濃縮効率が低い、質量分析イオン源などの検出コアコンポーネントの選択性が低いといった課題があり、食品サンプルのリアルタイム分析に支障をきたしています。こうした課題に対し、張鋒氏率いる当研究所の主任専門家チームは、食品安全検査における主要物質、コアコンポーネント、革新的な方法の研究において、一連の技術革新を達成してきました。
重点材料の研究開発では、研究チームは食品中の有害物質に対する前処理材料の特異的吸着メカニズムを探求し、一連の高特異的吸着マイクロナノ構造前処理材料を開発した。 微量/超微量レベルの対象物質の検出には、濃縮と精製のための前処理が必要であるが、既存の材料は濃縮能力に限界があり、特異性が不十分であるため、検出感度が検出要件を満たしていない。研究チームは分子構造から始めて、食品中の有害物質に対する前処理材料の特異的吸着メカニズムを分析し、尿素などの官能基を導入し、化学結合を制御した一連の共有結合性有機フレームワーク材料（Fe3O4@ETTA-PPDI、Fe3O4@TAPB-BTT、Fe3O4@TAPM-PPDI）を調製し、磁性ナノ粒子の表面にコーティングした。食品中のアフラトキシン、フルオロキノロン系動物用医薬品、フェニル尿素系除草剤などの有害物質の濃縮・精製に用いられ、前処理時間が数時間から数分に短縮されます。国家標準法と比較して、検出感度は100倍以上向上し、物質特異性の低さによる前処理工程の煩雑さや検出感度の低さといった、検出要求を満たすのが難しい技術的困難を打破します。
コアコンポーネントの研究開発においては、新規材料を分離し、質量分析イオン源と融合させることで、高選択性質量分析イオン源コンポーネントとリアルタイム質量分析迅速検出法を開発します。現在、現場迅速検査に広く使用されているコロイド金試験紙は小型で持ち運びが容易ですが、定性・定量精度は比較的低いのが現状です。質量分析法は高精度という利点があるものの、装置が大型で、サンプル前処理とクロマトグラフィー分離工程が長時間かかるため、現場迅速検出への適用は困難です。本研究チームは、既存のリアルタイム質量分析イオン源がイオン化機能のみしか備えていないというボトルネックを打破し、質量分析イオン源に一連の分離材料改質技術を導入することで、イオン源に分離機能を持たせることに成功しました。これにより、食品などの複雑なサンプルマトリックスを精製すると同時に、対象物質をイオン化することが可能となり、食品質量分析前の煩雑なクロマトグラフィー分離工程を省略できます。これにより、一連の分離イオン化一体型リアルタイム質量分析イオン源を開発しました。開発された分子インプリント材料を導電性基板と組み合わせて新しい質量分析イオン源を開発すると（図2に示すように）、食品中のカルバメートエステルを検出するためのリアルタイム質量分析迅速検出法が確立され、検出速度は≤40秒、定量限界は最大0.5μg / kgになります。国家標準方法と比較して、g / kgの検出速度は数十分から数十秒に短縮され、感度は20倍近く向上し、現場での食品安全検出技術の精度不足という技術的問題を解決しました。
2023年、チームは革新的な食品安全検査技術において一連のブレークスルーを達成し、8つの新しい精製および濃縮材料と3つの新しい質量分析イオン源要素を開発しました。15件の発明特許を申請し、14件の発明特許を認可し、2件のソフトウェア著作権を取得し、9つの食品安全基準を開発し、8件のSCI Zone 1 TOP論文を含む21件の論文を国​​内外のジャーナルに掲載しました。