钴基金属有机框架/炭黑复合材料构建新型电化学传感器用于食品中呋喃唑酮的高灵敏检测

为解决食品中硝基呋喃类抗生素残留引发的公共健康风险，研究人员开发了基于钴基金属有机框架（Co-MOF）与炭黑（CB）复合修饰玻碳电极（GCE）的电化学传感器。该传感器通过协同效应实现0.4–610 μmolL?1的宽线性范围与0.0875 μmolL?1的超低检测限，成功应用于牛奶、蜂蜜和鸡肉等复杂基质中呋喃唑酮（FZD）的高选择性检测，为食品安全监管提供了经济高效的解决方案。

　　

研究背景与意义
硝基呋喃类抗生素呋喃唑酮（Furazolidone, FZD）曾广泛用于治疗细菌和原虫感染，但其代谢产物具有强致癌性和基因毒性。尽管欧盟和美国FDA已明令禁止其用于食品动物，非法使用导致的残留问题仍威胁全球食品安全。传统检测方法如高效液相色谱（HPLC）和质谱（MS）虽精准，但设备昂贵、操作复杂，难以满足现场快速检测需求。电化学传感技术凭借便携、低成本等优势成为研究热点，但现有传感器在灵敏度、抗干扰性方面存在局限。

为突破这一技术瓶颈，国立台北科技大学、明志科技大学与印度阿姆利塔大学的研究团队合作，设计了一种新型钴基金属有机框架/炭黑（Co-MOF@CB）复合修饰电极。该研究通过材料协同效应显著提升检测性能，成果发表于《Food Chemistry》，为食品安全监管提供了创新工具。

关键技术方法
研究采用溶剂热法合成Co-MOF，与炭黑超声复合后滴涂于玻碳电极（GCE）表面。通过X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和X射线光电子能谱（XPS）表征材料结构，利用循环伏安法（CV）和差分脉冲伏安法（DPV）评估电化学性能。实际样本（牛奶、蜂蜜、鸡肉）经磷酸盐缓冲液提取后直接检测，采用标准加入法验证回收率。

研究结果
结构分析
XRD显示Co-MOF@CB复合物保留Co-MOF的(200)、(001)晶面特征峰，CB的(002)石墨峰证实二者成功复合。FT-IR中Co-N键振动峰（460 cm^?1）和CB的C=C伸缩振动（1580 cm^?1）证明化学稳定性。

电化学性能
DPV测试显示FZD在0.4–610 μmolL^?1范围内呈线性响应，灵敏度达1.24 μA/μM·cm^?2。抗干扰实验表明，10倍浓度的Na⁺、K⁺及常见抗生素（如氯霉素）对检测无显著影响。

实际样本检测
牛奶样本加标回收率为97.3–103.8%，蜂蜜基质中检测限低至0.09 μmolL^?1，显著优于欧盟规定的1.0 μg/kg残留限值。

结论与意义
该研究通过Co-MOF的高比表面积与CB的导电网络协同作用，解决了传统MOF材料导电性差的瓶颈问题。传感器在复杂食品基质中展现优异稳定性（15天响应衰减<5%），且制造成本仅为色谱方法的1/20。这一成果不仅为硝基呋喃类抗生素监管提供技术支撑，其复合材料设计策略还可拓展至其他有害物质检测领域，具有重要的产业转化价值。