近日，中国农业大学工学院智能检测与精密仪器研究中心汤修映教授团队在国际高水平期刊《Chemical Engineering Journal》（化学工程杂志）（中科院一区Top期刊，IF=13.4）上发表了题为“Fabricating Quartz Crystal Microbalance Sensors by Synthesizing Molecularly Imprinted/ZIF-8 Framework Composites for Discrimination of Moldy Wheat”（通过合成分子印迹/ZIF-8框架复合材料制备石英晶体微天平传感器用于霉变小麦的鉴别）的研究论文。该研究合成了分子印迹聚合物（MIPs）和金属有机框架（MOF）的复合涂层用于修饰石英晶体微天平气体传感器，并以该传感器为核心部件开发了嗅觉检测系统实现了不同霉变程度小麦的鉴别。
小麦在储藏过程中由于微生物代谢作用的影响容易发霉变质。在该过程中释放的挥发性有机化合物（VOCs）可作为小麦霉变检测的重要指标。在该研究中，使用分子印迹聚合物（MIPs）和金属有机框架（MOF）的复合涂层来修饰石英晶体微平衡（QCM）气体传感器，且以该QCM传感器为核心部件开发了嗅觉检测系统用于区分不同霉变程度的小麦。气相-色谱质谱联用仪（GC-MS）分析表明1-辛烯-3-醇是霉变小麦的特征标志物，将其作为模板分子合成MIP用于修饰QCM传感器。在MIP合成过程中，为了提高传感器的检测性能加入了一种典型的MOF（沸石咪唑酸框架-8（ZIF-8））。QCM传感器在5-100 ppm范围内对1-辛烯-3-醇的灵敏度为0.66 Hz/ppm，检测限为4.53 ppm。以QCM传感器为核心组件的嗅觉检测系统极大的缩短了检测过程的响应时间和恢复时间。最后，使用4种分类器对不同霉变程度的小麦样品进行分类。结果表明，支持向量机（SVM）模型是最有效的分类模型，分类准确率高达98.6%。该研究为气体传感器的发展和小麦早期的霉变检测提供了新思路。
《Chemical Engineering Journal》隶属于 Elsevier出版集团，是工程技术与化学化工领域最有影响力的Top顶级刊物之一，其主要目的是及时快速地报道工程领域化学反应工程、环境化学工程及材料合成应用等方面重要的科学研究成果和创新技术。作为国际顶级刊物在中国知晓度极高，2024年期刊最新影响因子为13.4。
中国农业大学为该研究的唯一完成单位。中国农业大学工学院博士研究生侯宇鑫为论文的第一作者，汤修映教授为论文的通讯作者。
近年来，工学院汤修映教授团队在气体高精度传感器设计制造、传感器信号漂移补偿、科学仪器数据降维算法等领域取得突破性进展。其中，团队博士研究生熊黎剑于2023年和2024年在国际高水平期刊《Sensors and Actuators: B. Chemical》（传感器和执行器B：化学）（中科院一区Top期刊，IF=8.4）上连续发表两篇文章“Image presentation and effective classification of odor intensity levels using multi-channel electronic nose technology combined with GASF and CNN”（使用多通道电子鼻技术并结合GASF和CNN进行传感器数据图像表征以实现气味强度等级的高效分类）、“Improved support vector regression recursive feature elimination based on intragroup representative feature sampling (IRFS-SVR-RFE) for processing correlated gas sensor data”（组内代表性特征采样的改进的支持向量回归迭代特征删除方法（IRFS-SVR-RFE）用于处理气体传感器相关数据）。
《Sensors and Actuators B:Chemical》（传感器和执行器B：化学）是一本跨学科期刊，主要报道化学、生物传感器与分析微系统领域的创新研究成果，属于中科院一区Top期刊，在63本仪器仪表学科期刊中排名第一(Web of Science学科分区)。
来源：中国农大新闻网
