食品安全关乎国计民生。近年来，食品中含有农兽药残留、重金属污染、非法添加等化学危害物的问题，时刻牵动着社会公众的敏感神经。而精准识别并检测这些危害物，阻挡问题食品流入市场，日益成为行业学界关注的焦点。
在此背景下，上海理工大学健康科学与工程学院徐斐教授团队针对食品中化学危害物精准、快速检测的技术瓶颈，以检测识别材料的精准设计为突破口，创建从分子模拟到材料精准设计的方法路线体系，研发色谱前处理高效筛选、色谱柱吸附预测、新型水相速测前处理以及一体化探针检测等核心技术，研制系列固相萃取柱、色谱柱和速测产品及仪器，并形成“食品中化学危害物的识别材料精准设计及检测关键技术”。日前，该成果获得了2023年度上海市技术发明奖一等奖。
徐斐领衔的“食品质量安全检测技术”导学团队合影
创新材料，驱动色谱技术和速测技术双革新，引领食品安全检测新纪元
识别材料是食品化学危害物检测的核心，但由于材料与危害靶标分子结合机制不明，传统识别材料的获得一般依赖于大量实验试错，导致色谱材料长期依赖进口，速测材料更新缓慢，在实际应用中性能不稳定，容易受到食品复杂基质的影响。
将材料设计的模拟周期缩短至原有的五分之一、速测材料特异性提升2至10倍、将农/兽药种类识别范围拓宽30%以上、可高效提取20余大类农兽药残留物……这些创新成果的实现有赖于团队创新开发了动静态分子模拟联动多维度实验评价的识别材料精准设计体系。徐斐教授介绍道：“在该体系的指导下，团队研发上市60种固相萃取（SPE）小柱、全新的色谱前处理装备和200余种高性能国产色谱柱，并集成构建了高分辨质谱靶向筛查系统和化学物电子身份证—指纹图谱，实现了1000余种农兽药分子识别，覆盖《食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量》（GB 2763）中91%农药、《食品安全国家标准 食品中兽药最大残留限量》(GB31650)和农业部第250号公告中78%兽药种类。”
为提升化学危害检测的效率和准确度，团队还研发了基于“刺激—响应型”材料的分散固相萃取技术、双频超声辅助酶解技术、QuEChERS耦合溶剂替代技术等，发明新型界面调控探针，开发纸基速测平台，成功实现了“识别—放大一体化”和多种危害物的同步检测，使检测耗时缩短80%，灵敏度提高了2至6个数量级。
值得一提的是，团队自主研发上市的色谱柱和SPE小柱，打破了国外色谱技术垄断，目前已全面实现国产替代，部分领域完全取代进口同类产品，其柱效等关键技术指标和价格普遍优于国外头部品牌的同类产品。其中Ultimate、Xtimate、Welchrom系列等多种色谱柱销量居国内品牌首位，并远销印度、美国、加拿大、巴西、阿根廷等20多个国家。团队创制的百余种速测产品及仪器，已成为大型活动赛事食品安全保障主导产品，并获得多国认证，成功打入国际市场，带动产业升级，创收亿元效益，守护人民健康。
应用在食品化学危害物检测中的色谱材料
创制的色谱及快速检测产品
技术“从二到一”、守牢食品安全防线的十年
早在2014年度上海市科学技术奖励大会上，徐斐教授团队研发的“食品中多种农药残留生物识别及快速检测关键技术与应用”成果就获得了上海市技术发明奖二等奖。此次获奖并未让他们停下脚步，反而促使整个团队思考——在既有研究基础上，如何继续往前再走一步。
“我们最初是从农药残留检测入手，但随着研究的深入，我们意识到食品中化学危害物的种类一直在更新迭代，亟需开发快速、精准的危害物识别材料设计方法。”团队成员曹慧老师回忆道，“既然已经意识到了新问题，就应该继续深入挖掘，争取更大的突破。”于是，团队成员再次聚集在一起共同探讨未来研究方向和目标，决定在原有技术基础上，进一步缩短检测识别材料的研发周期，提升检测精度和效率，以期在食品安全检测领域取得更加显著的成果。
这十年来，团队不仅实现了从上海市技术发明奖二等奖到一等奖的进阶，更推动研究成果应用于国内外食品安全行业领域中：主导/参与制定了《食品安全国家标准食品中酸价的测定》等国际标准3项、国家标准16项、行业标准1项和团体标准2项，参与食品安全风险评估6项；承担“2020年进博会—膳外卖供餐单位和集体用餐配送单位专项抽检”等几十项重大活动安全保障项目、监管重点任务和应急检验检测项目，提供检验技术和快检产品支撑，保障人民生命健康。
将研发成果从实验室带到课堂，以科研创新赋能教学提质
徐斐教授获批首届国家级新农科研究与改革实践项目、上海高校本科重点教学改革项目，其负责的食品质量与安全专业获批上海市一流本科专业，承担的两门相关本科课程获批上海市高校重点课程；叶泰副教授讲授的“食品化学”课程获批学校本科课程思政示范课程、入选市级示范课程培育项目；曹慧、袁敏、叶泰、阴凤琴等老师撰写的课程思政案例入选“上海高校课程思政整体改革领航高校”系列教材《食品科学与工程类专业“课程思政”案例》……
深耕食品检测技术研发之外，徐斐教授团队积极以科技创新赋能课堂教学提质，成员近三分之一都开设了本科生科研项目课程，将实验室的科技研发成果带到学生中间。“在科研项目课程中，我们不仅能从老师们亲自研发的仪器设备中学习理解书本上的理论知识，还可以亲身参与到项目实验设计、数据分析和科研论文撰写等各个环节，这极大启迪了我们的创新思维、提升了我们的科研素养。”健康学院2022级本科生唐梦宇感慨道。
团队老师指导学生做实验分析
为了提高学生的科技创新能力，徐斐教授团队还指导学生参加了各级各类大学生创新创业大赛。其中，“食品安全金盾牌—菊酯类农药残留速测生物传感器”等项目获得“互联网+”大学生创新创业大赛全国总决赛银奖、上海赛区银奖以及“挑战杯”大学生创业计划竞赛上海赛区铜奖等奖项。
此外，徐斐团队还与月旭科技（上海）股份有限公司联合组建了“上海食品快检工程技术研究中心”和“上海理工大学生物与医药专业学位研究生实践基地”，通过校企联合培养，让学生们在真实的工作场景中开展学习和研究，培养适应食品产业发展需要的高素质人才。
团队与月旭科技（上海）股份有限公司合作建立联合实验室
供稿：新闻中心
支持：健康学院徐斐教授团队
文：张新妍、袁帆
