Toiduaineid on palju erinevaid, tarneahel on pikk ja ohutusjärelevalve on keeruline. Avastamistehnoloogia on oluline vahend toiduohutuse tagamiseks. Olemasolevad avastamistehnoloogiad seisavad aga toiduohutuse tuvastamisel silmitsi väljakutsetega, nagu võtmematerjalide halb spetsiifilisus, pikk proovi eeltöötlusaeg, madal rikastamise efektiivsus ja tuvastamise põhikomponentide, näiteks massispektromeetria ioonallikate madal selektiivsus, mis tagab toiduproovide reaalajas analüüsi. Väljakutsetega silmitsi seistes on meie Zhang Fengi juhitud peamine ekspertide meeskond saavutanud rea tehnoloogilisi läbimurdeid võtmematerjalide, põhikomponentide ja toiduohutuse testimise uuenduslike meetodite uurimissuunas.
Põhimaterjalide uurimise ja arendamise osas on meeskond uurinud eeltöötlusmaterjalide spetsiifilist adsorptsioonimehhanismi toidus leiduvatele kahjulikele ainetele ning välja töötanud rea väga spetsiifilisi adsorptsiooniga mikro-nanostruktuuriga eeltöötlusmaterjale. Sihtainete tuvastamine jälgede/ülijälgede tasemel nõuab rikastamise ja puhastamise eeltöötlust, kuid olemasolevatel materjalidel on piiratud rikastamisvõime ja ebapiisav spetsiifilisus, mille tulemuseks on see, et tuvastustundlikkus ei vasta tuvastusnõuetele. Alustades molekulaarstruktuurist, analüüsis meeskond eeltöötlusmaterjalide spetsiifilist adsorptsioonimehhanismi toidus leiduvatele kahjulikele ainetele, lisas funktsionaalrühmi, näiteks karbamiidi, ja valmistas ette rea kovalentseid orgaanilisi raammaterjale keemilise sideme reguleerimisega (Fe3O4@ETTA-PPDI Fe3O4@TAPB-BTT ja Fe3O4@TAPM-PPDI). Magnetiliste nanoosakeste pinnale kaetakse neid materjale, mis on ette nähtud kahjulike ainete, näiteks aflatoksiinide, fluorokinoloonide veterinaarravimite ja fenüüluurea herbitsiidide rikastamiseks ja puhastamiseks toidus ning eeltöötlusaeg lüheneb mõnest tunnist mõne minutini. Võrreldes riiklike standardmeetoditega on avastamise tundlikkus suurenenud enam kui sada korda, ületades halva materjali spetsiifilisusega seotud tehnilised raskused, mis põhjustavad tülikaid eeltöötlusprotsesse ja madalat avastamise tundlikkust, mida on raske avastamisnõuetele vastata.
Põhikomponentide uurimis- ja arendussuunas eraldab meeskond uusi materjale ja integreerib need massispektromeetria ioonallikatega, et töötada välja väga selektiivsed massispektromeetria ioonallika komponendid ja reaalajas massispektromeetria kiirdetekteerimismeetodid. Praegu on kohapealseks kiirkontrolliks tavaliselt kasutatavad kolloidse kulla testribad väikesed ja kaasaskantavad, kuid nende kvalitatiivne ja kvantitatiivne täpsus on suhteliselt madal. Massispektromeetrial on eeliseks kõrge täpsus, kuid seadmed on mahukad ja nõuavad pikki proovi eeltöötlus- ja kromatograafilisi eraldusprotsesse, mistõttu on neid keeruline kohapeal kiireks tuvastamiseks kasutada. Meeskond on murdnud läbi olemasolevate reaalajas massispektromeetria ioonallikate kitsaskoha, millel on ainult ionisatsioonifunktsioon, ja juurutanud massispektromeetria ioonallikatesse rea eraldusmaterjalide modifitseerimise tehnoloogiaid, mis võimaldavad ioonallikatel omada eraldusfunktsiooni. See suudab puhastada keerulisi proovimaatrikseid, näiteks toitu, samal ajal sihtaineid ioniseerides, kõrvaldades tülika kromatograafilise eraldamise enne toidu massispektromeetria analüüsi, ning arendades rea eraldusionisatsiooniga integreeritud reaalajas massispektromeetria ioonallikaid. Kui väljatöötatud molekulaarselt trükitud materjal ühendada juhtiva substraadiga, et arendada välja uus massispektromeetria ioonallikas (nagu on näidatud joonisel 2), luuakse reaalajas massispektromeetria kiirdetekteerimismeetod karbamaatestrite tuvastamiseks toidus, mille detekteerimiskiirus on ≤ 40 sekundit ja kvantitatiivne piir kuni 0,5 μ. Võrreldes riikliku standardmeetodiga on detekteerimiskiirus g/kg vähenenud kümnetelt minutitelt kümnetele sekunditele ja tundlikkust on parandatud ligi 20 korda, lahendades kohapealse toiduohutuse tuvastamise tehnoloogia ebapiisava täpsuse tehnilise probleemi.
2023. aastal saavutas meeskond rea läbimurdeid uuendusliku toiduohutuse testimise tehnoloogia valdkonnas, töötades välja 8 uut puhastus- ja rikastusmaterjali ning 3 uut massispektromeetria ioonallika elementi; esitas 15 leiutisepatenti taotluse; 14 volitatud leiutisepatenti; sai 2 tarkvara autoriõigust; töötas välja 9 toiduohutusstandardit ja avaldas 21 artiklit kodumaistes ja välismaistes ajakirjades, sealhulgas 8 SCI 1. tsooni TOP artiklit.