从厨房到课堂：用于日常健康与食品安全监测的DIY天然传感器

《Food Analytical Methods》：From Kitchen to Classroom: Do-It-Yourself (DIY) Natural Sensors for Everyday Health and Food Quality Monitoring

　　

摘要

本研究探讨了基于紫甘蓝的自制传感器在食品安全、个人健康和环境监测领域作为低成本、环保分析工具的设计与应用。紫甘蓝（Brassica oleracea var. capitata f. rubra）是花青素的丰富来源，这是一种天然存在的pH敏感色素，在pH 2-10范围内会发生明显且可逆的颜色变化。利用这些显色变化，我们开发了用于监测汗液pH值、呼出气体和食品质量的可生物降解传感器，采用滤纸、明胶和醋等家用材料制作。当接触生物模拟刺激时，这些传感器表现出高视觉对比度和功能可靠性。为评估这些传感器的教学效用，我们开展了面向高中生和本科生的互动会话（n?=?30），整合了传感器制作、校准和智能手机辅助RGB分析。会前会后的评估显示，在酸碱化学、花青素结构-功能关系以及材料化学可持续性方面的概念理解提高了38-86%。各组的制作准确率和颜色校准表现均超过70%，学生参与度强（Likert评分?≥?4.6），并表示对独立进行家庭实验的信心有所增加。这些结果证实了基于紫甘蓝的比色传感器具有科学可靠性和教育价值，通过在资源有限环境和课堂环境中进行动手实践、现实世界实验，提供了一种可推广的分析化学普及方法。

图形摘要

本研究探讨了基于紫甘蓝的自制传感器在食品安全、个人健康和环境监测领域作为低成本、环保分析工具的设计与应用。紫甘蓝（Brassica oleracea var. capitata f. rubra）是花青素的丰富来源，这是一种天然存在的pH敏感色素，在pH 2-10范围内会发生明显且可逆的颜色变化。利用这些显色变化，我们开发了用于监测汗液pH值、呼出气体和食品质量的可生物降解传感器，采用滤纸、明胶和醋等家用材料制作。当接触生物模拟刺激时，这些传感器表现出高视觉对比度和功能可靠性。为评估这些传感器的教学效用，我们开展了面向高中生和本科生的互动会话（n?=?30），整合了传感器制作、校准和智能手机辅助RGB分析。会前会后的评估显示，在酸碱化学、花青素结构-功能关系以及材料化学可持续性方面的概念理解提高了38-86%。各组的制作准确率和颜色校准表现均超过70%，学生参与度强（Likert评分?≥?4.6），并表示对独立进行家庭实验的信心有所增加。这些结果证实了基于紫甘蓝的比色传感器具有科学可靠性和教育价值，通过在资源有限环境和课堂环境中进行动手实践、现实世界实验，提供了一种可推广的分析化学普及方法。

图形摘要