基于NiMnCo-S/rGO复合材料的电化学传感器用于食品和生物样品中抗菌黄酮类化合物的高灵敏特异性检测

本研究针对食品和生物基质中抗菌黄酮类化合物芦丁水合物（RH）检测的复杂性和传统方法的局限性，开发了一种基于镍锰钴硫化物/还原氧化石墨烯（NMC-S/rGO）复合材料的电化学传感器。通过水热法合成的珊瑚状NMC-S与rGO协同作用，显著提升电子传递效率和活性位点可及性，实现了RH的超灵敏检测（LOD 0.007?μmol?L?1），并成功应用于多种实际样本分析，为功能性食品和药物监测提供了创新工具。

　　

在当今食品安全与健康监测领域，黄酮类化合物因其显著的抗菌、抗氧化特性备受关注，其中芦丁水合物（Rutin Hydrate, RH）作为代表性物质，广泛存在于柑橘、茶叶等食品中。然而，传统检测方法如高效液相色谱（HPLC）和质谱技术存在设备昂贵、操作繁琐等问题，而现有电化学传感器又面临导电性不足、选择性差等挑战。如何实现复杂基质中RH的快速精准检测，成为制约其应用的关键瓶颈。

台湾省国家科学及技术委员会支持的研究团队在《Food Chemistry》发表了一项突破性研究。通过将具有珊瑚状结构的镍锰钴硫化物（Nickel Manganese Cobalt Sulfide, NMC-S）与还原氧化石墨烯（reduced Graphene Oxide, rGO）复合，构建了新型电化学传感器。该传感器利用NMC-S的多金属协同效应和rGO的高导电性，实现了RH的超灵敏检测，检测限低至0.007?μmol?L^?1，并成功应用于红酒、尿液等16类复杂样本分析。

研究采用水热合成法制备NMC-S/rGO复合材料，通过X射线衍射（XRD）和拉曼光谱确认其晶体结构与化学组成。采用循环伏安法（CV）和差分脉冲伏安法（DPV）评估电化学性能，并通过扫描电子显微镜（SEM）观察材料的珊瑚状分级多孔结构。实际样本分析涵盖环境水体、食品和生物液体三类基质。

资源和技术部分显示，研究选用高纯度金属盐前驱体，通过优化硫源比例控制材料形貌。结构分析证实NMC-S/rGO复合物成功保留了立方晶系NiCo₂S₄相（JCPDS 00-043-1477），rGO的引入使材料比表面积提升至189?m²?g^?1。催化剂负载优化实验表明4?μL修饰量可使电极达到最大响应电流，过量负载反而会阻塞活性位点。

性能验证部分显示，传感器对RH的氧化过电位降低至0.18?V（vs. Ag/AgCl），远优于裸电极（0.34?V）。在0.09-215.25?μmol?L^?1范围内呈现优异线性（R²=0.998），且对Mg²⁺、Ca²⁺等常见干扰物的抗干扰能力<4%。实际样本回收率达96.2-103.8%，日内重复性RSD仅1%，满足ISO 17025认证要求。

该研究首次将多金属硫化物与碳基材料协同应用于RH检测，其创新性体现在三方面：一是珊瑚状NMC-S提供了较氧化物版本高3倍的活性位点密度；二是rGO基底使电子转移速率常数提升至8.7×10^?3?cm?s^?1；三是建立了涵盖pH 2-9的普适性检测体系。研究不仅为功能性食品质量控制提供了新方法，更为设计多组分纳米电化学传感器提供了范式参考。正如作者Chandini Ragumoorthy等强调的，这种材料设计策略可扩展至其他生物活性分子的检测领域，具有重要的转化医学价值。