基于二维沸石咪唑酯骨架-L和离子液体放大传感器的苏丹红I与双酚A同时伏安检测新方法

《Journal of Food Composition and Analysis》：Voltammetric determination of sudan I in the presence of bisphenol A by using an amplified sensor with 2D zeolitic imidazolate framework-L and ionic liquid

本研究针对食品中非法添加物苏丹红I和环境污染物双酚A的快速检测难题，开发了一种基于二维ZIF-L(Co)和离子液体修饰碳糊电极的新型电化学传感器。该传感器利用材料协同效应显著提升了检测灵敏度，实现了0.025-500.0 μM的宽线性范围和0.01 μM的低检测限，并成功应用于实际样品中两种物质的同时测定，为食品安全的现场监测提供了可靠技术方案。

　　

在食品安全问题日益受到关注的今天，非法添加物和环境污染物的检测成为保障公众健康的重要环节。苏丹红I作为一种具有致癌性的工业染料，曾被非法用于食品着色，而双酚A作为塑料制品的原料，可能从包装材料迁移至食品中，两者都对人体健康构成威胁。传统检测方法往往操作复杂、耗时较长，难以满足现场快速检测的需求。因此，开发高灵敏度、高选择性的快速检测技术具有重要的现实意义。

在这项发表于《Journal of Food Composition and Analysis》的研究中，伊朗克尔曼伊斯兰阿扎德大学的研究团队创新性地将二维沸石咪唑酯骨架材料ZIF-L(Co)与离子液体结合，构建了一种新型电化学传感器。研究人员通过系统优化实验条件，成功实现了苏丹红I和双酚A的高效检测与同时测定。

关键技术方法包括：通过室温共沉淀法合成二维ZIF-L(Co)材料，利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(FE-SEM)进行材料表征；采用手工混合法制备修饰电极；使用差分脉冲伏安法(DPV)进行电化学检测；以番茄酱、番茄糊和自来水为实际样品进行方法验证。

材料表征结果

通过FT-IR光谱在426 cm^-1处观察到Co-N伸缩振动峰，XRD图谱与文献报道的ZIF-L(Co)特征峰一致，FE-SEM图像清晰显示了材料特有的二维叶状形貌，EDS能谱证实了Co、C、N元素的均匀分布，这些结果共同验证了目标材料的成功合成。

电化学活性面积测定

采用[Fe(CN)₆]^3-/4-为探针，通过循环伏安法测得ZIF-L(Co)/ILCPE的电化学活性面积为0.38 cm²，是裸电极(0.10 cm²)的3.8倍，表明修饰显著增加了电极的活性位点。

苏丹红I电化学行为

在pH 7.0的磷酸盐缓冲液中，ZIF-L(Co)/ILCPE对200.0 μM苏丹红I的氧化峰电流显著高于其他修饰电极，证实了材料的协同增强效应。扫描速率实验表明电极过程受扩散控制，塔菲尔斜率为0.1394 mV decade^-1，计算得到电子转移系数为0.58。

分析性能评估

DPV检测显示，苏丹红I在0.025-500.0 μM浓度范围内呈良好线性关系，检出限为0.01 μM。与已报道的修饰电极相比，本研究开发的传感器在线性范围方面表现出明显优势。计时安培法测得苏丹红I的扩散系数为2.2×10^-6cm²s^-1。

同时检测能力

在pH 7.0条件下，苏丹红I和双酚A的氧化峰电位分别为430 mV和560 mV，峰电位差达130 mV，实现了两种物质的基线分离。同时检测时，苏丹红I的灵敏度(0.0519 μA/μM)与单独检测时(0.0526 μA/μM)无显著差异，表明两个氧化过程相互独立。

实际样品分析

在番茄糊、番茄酱和自来水样品中进行加标回收实验，苏丹红I和双酚A的回收率分别为97.3%-103.7%和97.3%-103.1%，相对标准偏差(RSD)为1.7%-3.6%，验证了方法的准确性和精密度。选择性实验表明，常见干扰物质如胭脂红、日落黄、抗坏血酸等对检测结果无显著影响。

该研究成功开发了一种基于二维ZIF-L(Co)和离子液体的新型电化学传感器，解决了传统电极对苏丹红I和双酚A检测灵敏度不足、选择性差的技术难题。传感器展现出的宽线性范围、低检测限、良好重现性和稳定性，以及在实际样品中的成功应用，为食品安全监测提供了强有力的技术支撑。特别是能够同时检测两种有害物质的能力，大大提高了检测效率，在食品质量控制和环境监测领域具有广阔的应用前景。材料独特的二维叶状结构为电子传输提供了便捷路径，与离子液体的协同效应为高性能电化学传感器的设计提供了新思路。