《Food Chemistry》：Electrochemical sensing of rutin using MoS?@f-CB nanocomposite a facile strategy for enhanced sensitivity and selectivity toward real-time detection in natural food samples
编辑推荐：
•采用简单的水热和超声波方法制备了MoS?@f-CB纳米复合材料•所制备的MoS?@f-CB/GCE用于RT的电化学检测。•与单独组分相比，该复合材料表现出更强的电化学活性。•所提出的传感器具有高灵敏度（检测限为0.42 μM）和选择性。•使用食品样本验证了该传感器的实际应用效果
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采用简单的水热和超声波方法制备了MoS?@f-CB纳米复合材料
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所制备的MoS?@f-CB/GCE用于RT的电化学检测。
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与单独组分相比，该复合材料表现出更强的电化学活性。
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所提出的传感器具有高灵敏度（检测限为0.42 μM）和选择性。
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使用食品样本验证了该传感器的实际应用效果。
引言
黄酮类是一类结构多样的多酚化合物，在植物生理和人类健康中起着重要作用。这些天然存在的次级代谢物广泛存在于水果、蔬菜、草药和饮料中，以其广泛的药理特性而闻名。在各种黄酮类化合物中，rutin（RT，也称为维生素P）由于其强大的生物活性和治疗潜力而引发了广泛的科学研究（?enocak等人，2022；Swamy等人，2021；Y. Wang等人，2023；K. Yang等人，2024）。RT是一种由黄酮醇类化合物quercetin和二糖rutinose组成的糖苷，常见于菊花、生姜根、卷心菜叶、橙皮和荞麦茶等植物来源中（El Jaouhari等人，2020；Liu等人，2024）。它的药理作用包括抗炎、抗氧化、抗病毒和抗过敏等，使其成为保健品、药品和功能性食品中的潜在应用候选者。尽管RT通常被认为对人体和环境安全，但环境中的RT可以与重金属离子结合形成有害物质（Y. Wang等人，2023）。因此，开发出灵敏、快速、经济且高效的RT检测方法在天然样本和药品制剂中至关重要。
近年来，RT的定量方法包括紫外-可见光（UV–Vis）光谱法、化学发光法、高效液相色谱法（HPLC）、气相色谱法（GC）和质谱法（MS）（Amrutha等人，2022；Arvand等人，2017；Selvam等人，2025）。这些技术具有高灵敏度、选择性和重复性，但往往成本较高，需要繁琐的样品预处理和专业的设备及技术人员。这些缺点限制了它们在资源有限或现场环境中的常规应用。电化学传感因其低成本、简单性、快速响应和高灵敏度而受到关注（Elancheziyan等人，2022；Nandhini等人，2025；Shi等人，2022）。电化学传感器可以检测微量分析物，并且可以轻松微型化以便便携使用。这些特点使它们适用于临床诊断、食品质量控制和环境监测中的实时生物活性化合物监测。然而，其性能很大程度上取决于电极的性质，这会影响电子转移、表面反应性和系统灵敏度。食品基质通常含有多种相关的黄酮类、多酚、糖类、有机酸和离子，这些共存化合物可能导致基质效应并干扰电化学信号，常常表现出重叠的氧化还原电位或相似的化学行为。这种复杂性给RT的选择性检测和定量带来了挑战，凸显了开发稳健、高选择性传感器的必要性。
纳米技术的最新进展促进了基于纳米结构的碳材料在电化学平台中的集成，显著提高了其分析能力。石墨烯、碳纳米管（CNTs）、碳纳米纤维（CNFs）和富勒烯等材料具有优异的电导率、较大的表面积和稳健的机械性能（Akin等人，2023；Gopal & Reddy，2018；Kirchner & Hirsch，2020）。其中，碳黑（CB）因其成本效益、易于加工和出色的电化学特性而受到关注（Arduini等人，2015；Vicentini等人，2015）。CB由具有高度孔隙率和表面粗糙度的准球形碳纳米颗粒组成，这有助于形成较大的电活性表面积和高效的电子转移能力。为了进一步改善CB在水介质中的分散性并增强其表面功能，研究人员使用了强酸（如HNO3和H2SO4
与此同时，过渡金属硫族化合物（TMDs）作为具有显著电化学特性的二维（2D）材料之一越来越受到重视。其中，二硫化钼（MoS?）因其独特的层状结构、高的电子迁移率和丰富的活性位点而备受关注（Dai等人，2018；Ghanei-Motlagh & Taher，2018；Kudr等人，2019；Yin等人，2016）。MoS?由一层钼原子夹在两层六角排列的硫原子之间组成，这些层通过较弱的范德华力结合在一起，易于剥离并暴露出较大的表面积。该材料表现出层依赖性的带隙，从块状形式的间接带隙转变为单层形式的直接带隙，从而增强了其电子和光学性能。此外，MoS?的离子导电性优于许多金属氧化物，使其非常适用于电化学应用。在这种情况下，将MoS?与功能化碳材料结合开发混合纳米复合材料具有巨大潜力。f-CB上的羧基官能团可以促进与MoS?的强相互作用，促进其在复合材料中的均匀分散并增强电荷转移。因此，MoS?和f-CB的组合可以为rutin的检测提供一个可靠且有效的传感平台。
在这项研究中，我们报道了一种基于MoS2@f-CB杂化复合材料的低成本、柔性电化学传感器的制备。通过滴涂法将合成复合材料沉积在碳电极上，形成了导电且电化学活性的传感界面。MoS2与f-CB的结合促进了电子转移过程，同时为RT的吸附和随后的氧化还原反应提供了更多的活性位点。因此，所开发的传感配置能够实现敏感、选择性和可重复的RT测定，具有在生物医学诊断、药品质量控制和天然产物分析中的潜在应用。
章节片段
材料和试剂
本研究中使用的所有材料和试剂均为分析级，未经额外纯化。使用的材料包括二水合钼酸盐（Na2MoO4·2H2O，≥99.0%）、硫酸（H2SO4，99%）、碳黑（CB），≥99.0%、硫脲（NH2CSNH2，≥99.8%、硝酸（HNO3，65%）、六氰化铁(II)酸钾三水合物（K4[Fe(CN)6]·3H2O，95–102%）、氯化钾（KCl，≥99.0%）和六氰化铁(III)酸钾（K3[Fe(CN)6），≥99.0%），均购自Sigma-Aldrich。其他化学品...
MoS?@f-CB的物理特性和材料组成
通过FTIR分析研究了CB、f-CB、MoS?和MoS?@f-CB复合材料的特征官能团，如图
1(a)所示。f-CB谱中的一些重要峰对应于表面修饰过程中引入的特定官能团。大约3350 cm
?1处的宽吸收带归属于O
H伸缩振动，表明存在含羟基的表面官能团。
MoS?@f-CB修饰电极上RT的电化学响应
电化学响应强烈依赖于催化剂组成、材料负载和电解质条件；因此，优化这些参数对于可靠检测食品和生物相关分析物至关重要。在优化条件下，将MoS2@f-CB修饰的玻璃碳电极与裸GCE、f-CB/GCE和MoS?/GCE进行了比较，以评估电极修饰对RT电化学响应的影响。如图5(a)所示，CV测量...
结论
在这项研究中，通过简单的水热方法合成了MoS?纳米片，并通过超声处理制备了f-CB纳米球。这两种材料成功结合形成了MoS?@f-CB纳米复合材料。使用FTIR、XRD、XPS和FE-SEM进行了结构和形态分析，证实了成功的合成和表面修饰。将复合材料固定在玻璃碳电极上，并评估了其在RT氧化方面的电化学性能。
CRediT作者贡献声明
Nithishkumar Marimuthu：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原始草稿，可视化，验证，方法学，研究，形式分析，数据管理，概念化。Mani Govindasamy：撰写 – 审稿与编辑，可视化，验证，方法学，研究，形式分析，数据管理，概念化。Mohamed A. Habila：资源获取，项目管理。Ahmed Aljuwayid：项目管理，资金获取。Vairamuthu Raj：
未引用参考文献
Sasikumar和Kim，2023
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
作者衷心感谢印度Periyar大学、台湾国立台北科技大学和明志科技大学在整个研究过程中提供的宝贵支持。他们还向沙特阿拉伯利雅得King Saud大学的研究与研究生院表示诚挚的感谢，感谢其在大型研究项目（项目编号：ORF-2025-441）中的资助。
Nithishkumar Marimuthu|Mani Govindasamy|Mohamed A. Habila|Ahmed Aljuwayid|Vairamuthu Raj
