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我校化学与化工学院王双寿副教授在国际权威期刊发表食品安全分析最新研究成果

发布时间:2023-01-04   文章来源:化工学院   浏览:

近日,我校化学与化工学院王双寿副教授在食品安全分析方面取得系列原创性成果,相关工作在国际权威期刊《Journal of Hazardous Materials》和《ACS Applied Materials & Interfaces》发表。

《Journal of Hazardous Materials》是生态环境领域一区Top期刊,2022年最新IF为14.224;《ACS Applied Materials & Interfaces》是由美国化学会主办的综合性Top期刊,2022年最新IF为10.383。我校均为论文第一单位,王双寿副教授均为论文第一作者、通讯作者。以上工作得到了国家自然科学基金、安徽省自然科学基金、安徽省高校研究计划项目、安徽工业大学“青年拔尖计划-青年英才”人才项目等支持,也得到了国家粮食和物资储备局科学研究院叶金副研究员以及中国烟草总公司郑州烟草研究院张齐工程师的帮助。

人工食品色素(Food dyes, FDs)因其着色性好、稳定性强、成本低廉等优势已被广泛用于食品工业。然而,关于FDs对健康危害的争议却从未停止,大量研究表明FDs不仅无法为人体提供任何营养,许多还具有时间和剂量依赖性毒性,包括一般性过敏反应、神经毒性、基因毒性,甚至胎儿致畸和致癌等。FDs相关的食品安全已成为全世界关注的重要问题。当前FDs分离分析技术高度依赖于传统的仪器分析方法(如光谱、色谱、电化学、质谱等),不仅繁琐耗时,分析成本高,操作技术门槛高,不适用于FDs现场快检。开展FDs去仪器化即时检验研究具有科学与现实意义。

(基于CdTe QDs的FDs多模可视化设计示意图)


(绿色和橙红色QDs在不同浓度下对常见食品添加剂的荧光抗干扰性能)


(实际饮料中FDs比色(A,C,E)和荧光比色(B,D,F)分析)


(干扰色素存在时的表观颜色比色和荧光比色效果)


(基于智能手机的数字化比色(左)和荧光比色(右)分析)

丰富的不饱和结构使得FDs通常具有强的紫外-可见光吸收能力,而大多数FDs本身不具备荧光发射行为,考虑到FDs的荷电性质,课题组利用羧基带帽CdTe量子点(QDs)设计开发了基于内滤效应(IFE)的通用型FDs多模可视化平台用于FDs的裸眼半定量即时检验,包括QDs试剂盒和QDs掺杂的荧光检测试纸等。由于IFE检测体系具有浓度依赖性,仅依靠FDs的光吸收性质与QDs的荧光激发/发射带之间的谱学重叠即可实现荧光响应,无需FDs与QDs之间发生直接的相互作用,因此荧光响应过程可在瞬间完成,使得整个检测过程在10 s(试剂盒)或1 min(试纸)内便可结束。不同于传统单一信号源的可视化方法,集表观颜色、荧光颜色和智能手机数字化图像分析技术于一体的多模可视化分析技术,其各分析通道可单独运行,亦可多模协同工作,这种不同分析通道间分析结果的相互验证大大提高了可视化分析技术的可行性与可靠性,实验证明多模可视化技术的直读结果与多种经典仪器分析技术的测定结果高度吻合。

课题组还对马鞍山当地各大型超市共计52款在售饮料的FDs使用情况展开市场调研,对所涉及FDs的结构与性质进行了比较分析,据此设计开发了FDs比色试纸,首次提出了基于比色试纸的FDs半定量裸眼检测技术。为了进一步提升该技术的实用性,课题组系统地优化了试纸的选材、种类与规格,同时对制备试纸的多种功能单体进行了性能比较,实现了基于比色分析的FDs即时检验。相关研究成果在相继发表于《Food Chemistry》(2022年IF 9.231,食品科学顶级Top期刊)和《Microchemical Journal》(2022年IF 5.304)。

论文链接:

https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.130563

https://doi.org/10.1021/acsami.2c17679

https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.133087

https://doi.org/10.1016/j.microc.2022.108088

(撰稿:王双寿 审核:何孝军 张苒 杜飞)

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