CN102507576B - 微生物型低温流通物品时间温度指示器 - Google Patents

Abstract

一种微生物型低温流通物品时间温度指示器，由时间温度指示器及比色卡组成，所述时间温度指示器包括一个容器，容器内存放营养底物、pH指示剂及微生物；所述营养底物为微生物生长所需的营养物质，由10g/L的葡萄糖，2g/L的硫酸铵及5g/L的NaCl溶液按1:0.18~0.23:0.47~0.52的质量比混合；所述pH指示剂为甲基红和溴甲酚绿混合指示剂，该混合指示剂由72~77wt%的浓度为0.1%的溴甲酚绿乙醇溶液和23~28wt%的浓度为0.2%的甲基红乙醇溶液混合而成；所述pH指示剂与所述营养底物按1:98~103的质量比混合；所述微生物为乳酸菌LGG。本发明利用乳酸菌LGG的生长代谢产酸，以混合的溴甲酚绿和甲基红为指示剂，从而产生可视的颜色变化，达到指示食品经历的时间-温度历史的目的。

Description

微生物型低温流通物品时间温度指示器

技术领域

本发明涉及时间-温度指示技术领域，尤其是涉及利用微生物指示时间温度的技术领域。

背景技术

食品的货架期通常是指食品在最适合的平均温度下能存放的时间，或者是将食品存放在最差条件下的时间极限值。但由于在整个食品流通过程中温度的不可预测性，使得对食品预测的货架期与食品真正可流通期限，很难达到一致。例如，某食品标定为保存温度为2~6℃，货架期为20天，若食品保存在高于6℃条件下，将会导致食品在货架期未到之前就腐败变质了；反之，如果存放温度为0℃，那这类食品储存的时间就会长于20天，若仍按其预定的货架期，超过20天就认为它已变质而被丢弃，势必会导致优质食品的浪费。由此可见，仅用来标明食品使用期限，很难保证食品品质或造成浪费。

为了解决这个问题，国内外先后研制了基于不同原理（机械学、化学、酶学、微生物学或电子学的不可逆反应）的时间-温度指示剂/器（time temperature indicator/integrator，简称TTI），TTI以机械变形、颜色的不可逆变化以及通过不同颜色的运动变化来实现一种可见的、不可逆的变化，达到监测食品质量的目的。

在食品腐败变质的因素中，由微生物污染所引起的食品腐败变质是最为重要和普遍的，因此，将产酶的微生物源直接用在指示剂体系中，能够得到在最关心的温度范围内与食品变质情况相像的、更准确的TTI反应。从经济观点看，只要很少量的微生物就能提供令人满意的酶含量，而且很大数量的微生物可以比较便宜的制得，致使微生物型TTI越来越受大家的青睐。

乳酸菌LGG的正式名称为鼠李糖乳杆菌GG株，是一种益生菌，能从葡萄糖或乳糖的发酵过程中产生乳酸。目前还没有利用乳酸菌LGG制备时间温度指示器。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本申请人提供了一种微生物型低温流通物品时间温度指示器及其使用方法。本发明利用乳酸菌LGG的生长代谢产酸，以混合的溴甲酚绿和甲基红为指示剂，从而产生可视的颜色变化，达到指示食品经历的时间-温度历史的目的。

本发明的技术方案如下：

一种微生物型低温流通物品时间温度指示器，由时间温度指示器及比色卡组成，所述时间温度指示器包括一个容器，容器内存放营养底物、PH指示剂及微生物；

所述营养底物为微生物生长所需的营养物质，由10g/L的葡萄糖，2g/L的硫酸铵及5g/L的NaCl溶液按1 : 0.18~0.23 : 0.47~0.52的质量比混合；

所述PH指示剂为甲基红和溴甲酚绿混合指示剂，该混合指示剂由72~77wt%的浓度为0.1%的溴甲酚绿乙醇溶液和23~28wt%的浓度为0.2%的甲基红乙醇溶液混合而成；

所述PH指示剂与所述营养底物按1 : 98~103的质量比混合；

所述微生物为乳酸菌LGG；

所述容器为一个透明容器，包括一个可以注射所述微生物的口，所述口用塞子密封。

本发明有益的技术效果在于：在本发明里面，全部采用无机物作为菌株生长的培养基，提高了动力学分析时的准确性，颜色变化明显（绿-紫红），而且成本很低。微生物源乳酸菌LGG为一种益生菌。由于成本低廉，本发明可以贴到每个食品包装上，记录该产品从成品-货架-顾客买走的全过程，可以代替传统的保质期标签。

附图说明

图1是本时间温度指示器的俯视图。

图2是本时间温度指示器的主视图。

图3是TTI体系反应过程中乳酸的产量变化曲线图。

图4是TTI体系反应过程中PH值的变化曲线图。

图5是TTI体系反应过程中△E及ΔL*、Δa*、Δb*的变化曲线图。

图6是在25℃下响应值x随时间的变化趋势。

图7是在32℃下响应值x随时间的变化趋势。

图8是在40℃下响应值x随时间的变化趋势。

图9是计算活化能的拟合曲线图。

具体实施方式

实施例：

配制PH指示剂：将3份0.1%溴甲酚绿乙醇溶液和1份0.2%甲基红乙醇水溶液混合，备用。

配制营养底物：将10g/L的葡萄糖40g、2g/L的硫酸铵8g、5g/L的 NaCl溶液20g混合，通过加0.1mol/L的NaOH溶液，将混合液的PH值调至7.0，然后进行灭菌处理，冷却备用。

将PH指示剂用有机微孔滤膜进行过滤杀菌，和营养底物按1:100的质量比混合，取混合液40ml注入一个带有小口的透明容器，通过小口向容器内接入处于对数期时的乳酸菌LGG菌液，接种量为混合液体积的1%，即400μL菌液，即得基于乳酸菌LGG生长代谢的时间温度指示器。

实用性测定：将该时间温度指示器置于25℃下，每隔20h左右测定响应值（乳酸量、PH、总色差ΔE及（ΔL*）²、（Δa*）²、（Δb*）²），得到TTI响应参数变化趋势图。

图1和图2为本时间温度指示器的示意图，其中1为透明圆盘状的容器，2为橡皮塞，3为PH指示剂、营养底物和微生物的混合液。

图3为本指示器中TTI体系反应过程中乳酸的产量变化曲线图，从图中可以看出，随着时间的增加，乳酸量的产量呈上升趋势。

图4为本指示器中TTI体系反应过程中PH值的变化曲线图，从图中可以看出，随着时间的增加，体系的PH值下降，这证实了乳酸菌LGG在进行发酵，消耗糖，产生乳酸，从而使PH值下降。

图5为本指示器中TTI体系反应过程中△E及ΔL*、Δa*、Δb*的变化曲线图。本文采用Hunter Lab系统进行色彩测定，同时与体系pH值之间进行比较，研究判定其中的相关性。在这一坐标系统中，+a表示红色，-a表示绿色，+b表示黄色，-b表示蓝色，颜色的明度由L的百分数来表示。

色差是指用数值的方法表示两种颜色给人色彩感觉上的差别。若两个色样样品都按L*、a*、b*标定颜色，则两者之间的总色差△E*_ab以及各项单项色差可用下列公式计算：明度差：ΔL*=L*-L*₀，色度差：Δa*=a*-a*₀，Δb*=b*-b*₀，总色差：△E*_ab=[(ΔL*)²+(Δa*)²+(Δb*)²]^1/2。Δa*代表红绿，（Δa*）²代表红绿颜色变化的幅度。

PH和（Δa*）²的变化趋势相对应，且两者的变化曲线比较平滑有规律，证实了该TTI体系PH下降，由于酸碱指示剂的存在，产生了显著的可视颜色变化。表1为不同温度下，不同时间点本时间温度指示器的颜色情况。

表1

 

从上表可以看出，在不同温度下，本时间温度指示器随着时间的迁移，均产生了从绿色到红色的明显的颜色变化。

比色卡上的指示为与表1类似的表格，左侧为时间，上侧为温度，每个时间和温度对应的颜色块印刷在与该时间和温度相对应的位置。

按照实施例的方法制备9个时间温度指示器，分为3组；这3组时间温度指示器分别在25℃、32℃、40℃条件下进行恒温试验，每组试验3个时间温度指示器。每隔一段时间测量一次TTI的色差（L*、a*、b*），通过公式△E*_ab=[(ΔL*)²+(Δa*)²+(Δb*)²]^1/2计算出总色差ΔE（响应值x），以每组的3个时间温度指示器的平均值作为该温度下的响应值x。三个温度下的x随时间的变化趋势如图6所示。

从图中可以看出，TTI的响应值x与时间t呈较好的线性关系，可以得到不同温度下的反应速率。根据阿伦尼乌斯方程：

建立关系曲线：

如图9，该直线的斜率即为TTI的活化能，即E_a=59.920KJ/mol。

应用：本时间温度指示器应用于食品时，可以指示与本时间温度指示器的活化能相差15KJ/mol之内的食品。本实施例所制备的时间温度指示器，可以适用于指示果蔬类，如西兰花、草莓、蘑菇、生菜等。

Claims (2)

1.一种微生物型低温流通物品时间温度指示器，其特征在于所述时间温度指示器包括一个容器，容器内存放营养底物、PH指示剂及微生物；所述时间温度指示器还包括比色卡；

所述营养底物为微生物生长所需的营养物质，由10g/L的葡萄糖，2g/L的硫酸铵及5g/L的NaCl溶液按1 : 0.18~0.23 : 0.47~0.52的质量比混合；

所述PH指示剂为甲基红和溴甲酚绿混合指示剂，该混合指示剂由72~77wt%的浓度为0.1%的溴甲酚绿乙醇溶液和23~28wt%的浓度为0.2%的甲基红乙醇溶液混合而成；

所述PH指示剂与所述营养底物按1 : 98~103的质量比混合；

所述微生物为乳酸菌LGG。

2.根据权利要求1所述的微生物型低温流通物品时间温度指示器，其特征在于：所述容器为一个透明容器，包括一个可以注射所述微生物的口，所述口用塞子密封。

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