每测试仅需一便士的比色试剂盒，用于快速现场检测食用油的变质情况，从而防止浪费和健康风险

《Sensors and Actuators B: Chemical》：Penny-per-test colorimetric kit for rapid on-site detection of edible oil spoilage to prevent waste and health risks

食用油中总极性物质（TPM）的快速低成本检测方法，基于sp3 C-H活化诱导颜色变化，检测限0.29%，相关系数R2=0.991，无需专业设备，适用于大规模现场筛查，减少油浪费和健康风险。

　　本文探讨了一种基于sp3 C-H键活化的新型颜色和荧光探针，用于检测食用油中的总极性物质（TPM）。该探针的开发旨在解决传统TPM检测方法在实际应用中的诸多限制，例如需要复杂的仪器、专业人员以及较高的检测成本。TPM作为评估食用油质量的重要指标，其含量超标可能对健康产生负面影响，而低于标准则可能导致资源浪费。因此，开发一种准确、经济且易于操作的检测方法，对于保障食品安全和减少不必要的油品浪费具有重要意义。

全球食用油的年消费量在2021-2022财年达到了1.51亿吨，随着经济的持续增长，这一需求预计还会进一步上升。然而，TPM含量过高的食用油可能引发一系列健康问题，如肝脏功能障碍、心血管损伤等。TPM的生成涉及氧化、水解和热聚合等多种复杂反应，这些反应在油品的生产、储存及煎炸过程中不断发生，受到氧气、水分和高温等因素的影响。因此，TPM的监测不仅关乎油品的质量，更直接影响到消费者的健康安全。许多国家已对TPM含量设定了具体标准，如德国规定TPM含量不超过24%，而法国、芬兰和中国则分别设定为25%和27%。这些标准的设立，旨在确保油品质量并降低因TPM超标而带来的健康风险。然而，对于TPM含量低于标准的油品，由于其可能仍具有使用价值，因此过度丢弃不仅造成资源浪费，还增加了环境负担。

目前，TPM的检测主要依赖于硅胶柱色谱法和高效液相色谱法（HPLC），这些方法虽然具有较高的准确性，但其操作流程复杂，需要专业的设备和人员，且耗时较长，难以满足现场快速检测的需求。此外，其他替代方法如红外光谱、磁共振成像以及荧光探针等，虽然在一定程度上提高了检测效率，但仍然存在设备昂贵、操作繁琐以及对专业人员依赖性强等问题。因此，如何开发一种简单、快速且经济的TPM检测方法，成为当前研究的重点。

颜色检测作为一种直观且经济的手段，为TPM的现场监测提供了新的可能性。与传统的分析技术相比，颜色检测可以在不依赖复杂仪器的情况下，通过肉眼观察颜色变化来判断TPM含量。这种方法不仅操作简便，而且检测成本低廉，特别适用于工业和家庭环境中的常规质量控制。近年来，颜色检测技术在食品和环境监测领域得到了广泛应用，尤其是在需要快速反应和低成本检测的场景中。然而，目前尚未有成熟的颜色检测方法能够准确测定TPM含量，这主要是因为TPM含量的变化通常较为细微，难以通过传统的颜色变化机制进行有效识别。

sp3 C-H键的活化是化学领域的一个重要研究方向，其在有机合成、不对称催化以及药物和天然产物的制备中发挥了重要作用。通常，C-H键的活化需要过渡金属催化剂的参与，但近年来，研究人员开始探索通过改变分子极性来实现C-H键的活化。这一机制的独特之处在于，当分子处于低极性环境中时，其内部的π共轭结构较为有限，而随着极性的增加，C-H键的活化会导致分子结构发生变化，从而引发显著的光谱变化。这一特性为开发新型荧光和颜色探针提供了理论基础。

本文提出的探针正是基于这一原理，通过sp3 C-H键的活化机制，实现了对TPM的快速检测。该探针在低极性溶剂中表现出较小的共轭结构，其吸收和发射光谱主要集中在紫外-可见光范围。然而，当溶剂极性增加时，探针中的sp3 C-H键被活化，导致分子结构发生变化，形成去质子化的形式，从而呈现出明显的蓝色变化。这一颜色变化不仅直观，而且能够通过简单的视觉对比进行判断，无需依赖复杂的仪器设备。此外，该探针在582 nm处具有较长的吸收波长，有效避免了与食用油本身吸收光谱的干扰，提高了检测的准确性。

为了进一步提升检测的实用性，研究团队还开发了一种颜色检测套件，该套件的单次检测成本低于2美分，使得大规模现场筛查成为可能。这种低成本、高效率的检测方法，为油品生产和消费环节提供了新的工具，有助于及时发现TPM超标或偏低的情况，从而采取相应的措施。对于制造商而言，这一方法能够有效监控油品质量，确保产品符合相关标准；对于消费者而言，它则提供了一种便捷的方式，以判断油品是否安全使用。

值得注意的是，本文提出的探针不仅在颜色变化方面表现出色，还具备良好的荧光特性。其在低极性环境下的荧光信号较弱，而在高极性环境下，由于共轭结构的扩展，荧光强度显著增强。这种双模式检测能力，使得探针在不同条件下都能提供可靠的数据，进一步提升了其在实际应用中的灵活性和适应性。同时，该探针的检测限低至0.29%，并且在1.1%至29.3%的TPM含量范围内，检测结果与TPM含量之间呈现出良好的线性关系（R2=0.991），表明其具有较高的灵敏度和准确性。

在实际应用中，该探针可以通过简单的颜色变化来判断油品是否符合安全标准，避免了对专业设备和人员的依赖。此外，该方法还具有操作简便、响应迅速的特点，能够在短时间内完成检测，非常适合现场使用。通过结合移动技术，检测结果可以即时上传和分析，为油品质量监控提供了更加智能化的解决方案。这种技术的推广和应用，不仅有助于提高油品质量的透明度，还能为食品安全监管提供有力支持。

本文的研究成果表明，基于sp3 C-H键活化的探针在TPM检测中展现出巨大的潜力。与传统方法相比，它不仅在检测效率和成本方面具有明显优势，还能够有效解决现场检测中常见的技术瓶颈。未来，随着该技术的进一步优化和推广，有望在食品工业、公共健康监测以及环境保护等多个领域发挥重要作用。同时，该研究也为其他类型的极性物质检测提供了新的思路和方法，具有广泛的拓展空间。

综上所述，本文提出了一种创新的TPM检测方法，通过颜色和荧光的双重模式，实现了对食用油中TPM含量的快速、准确和低成本检测。该方法的开发不仅填补了现有检测技术的空白，还为食品安全和资源管理提供了新的工具。随着该技术的不断完善和应用，预计将在未来食品工业和公共健康领域发挥更大的作用。