CN109115758A - 一种新鲜度指示型智能标签的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新鲜度指示型智能标签的制备方法及其应用，其属于食品包装贮藏和检测领域。该方法以可降解塑料膜为基底，将pH值响应型显色剂与纳米纤维素相结合作为指示膜层，制备得到新鲜度指示型智能标签。应用时，将新鲜度指示型智能标签喷上或印制能被智能手机、扫码器快速识别的二维码或条形码后放置在肉制备包装内侧。本发明制备工艺简单，可以根据环境中CO2和碱性含氮类挥发物质浓度的不同发生颜色变化，客观指示食品的新鲜程度，以可识别标签的形式呈现，使消费者扫码获取产品基本信息的同时，对应肉制品营养成分信息和保质期信息可以实现数字化显示，为消费者安全购买提供便利。
Description
技术领域
本发明属于食品包装贮藏和检测技术领域，具体是一种新鲜度指示型智能标签的制备方法及其应用。
背景技术
新鲜肉制品在储运过程中极易受到微生物的侵袭而导致其新鲜度降低。微生物能够降解肉中的蛋白等有机大分子，产生各种挥发性物质，如二氧化碳、碱性含氮类挥发物等，造成包装空间内的酸碱度发生变化。随着人们对食品质量和食品安全的关注度提高，具有新鲜度指示功能的智能包装逐渐走入大众生活。智能包装是通过检测包装食品的环境条件，获得食品在运输和贮藏期内其品质和安全性信息的新型包装技术。在新鲜肉制品的包装中，通过选择合适的pH值指示剂用于肉制品智能包装，可以通过指示剂颜色的变化判断包装内酸碱度的变化，进而指示肉制品的新鲜程度。
目前，以酸碱度改变引起的颜色变化作为指示剂指示食品腐败的应用非常多。例如，采用多种pH值指示剂溴甲酚绿、甲基红以共挤出吹塑成型法与塑料包装材料直接复合，或者采取涂膜法或浸渍法将指示剂附着在滤纸材料上，这些方法制备出的指示卡能够与某些气体产生颜色反应，从而指示食品的新鲜度。然而，此类新鲜度指示卡虽然可以较为准确的检测出食品的新鲜度，但是存在指示剂用量大、固着不牢固、基材不可降解、安全性差、易受外界干扰等问题，而且制备的工艺复杂，生产成本较高。
此外，现有的新鲜度指示卡的呈现形式大多是作为单独的指示标签进行使用，只能对食品的新鲜度给出定性判断，标签本身不承载食品任何其他信息。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种新鲜度指示型智能标签的制备方法及其应用，该方法得到的新鲜度指示型智能标签的颜色随着肉制品的新鲜程度发生变化，可以快速指示包装内食品的新鲜程度。
本发明以如下技术方案解决上述技术问题：
本发明一种新鲜度指示型智能标签的制备方法，包括如下操作步骤：
(1)标签基材预处理：
采用低温等离子体对作为标签基材的可降解塑料膜进行表面预处理，低温等离子体处理工艺条件为：空气流量与氧气流量之比为1:1～3:1，空气流量为0.1～0.9L/min；电流设置为0.3～0.8A，电压为100～200V；真空度为500～1600Pa；处理时间为1～5min；
(2)制备含有显色剂的纳米纤维素成膜液：
将色素粉末溶于体积浓度为70％的乙醇溶液中，于常温下磁力搅拌1h，配制成色素浓度为3％的色素溶液；用蒸馏水将纳米纤维素分散成浓度为1％的悬浮液，向该悬浮液中滴加色素溶液至色素浓度为0.3％，室温下磁力搅拌1h，得到含有显色剂的纳米纤维素成膜液；
(3)制备新鲜度指示型智能标签：
将步骤(2)得到的含有显色剂的纳米纤维素成膜液采用印刷、涂覆或3D打印的方式转移到经步骤(1)处理后的标签基材表面，自然风干后制成新鲜度指示型智能标签。
步骤(1)中所述可降解塑料膜包括聚己内酯(PCL)膜、聚乳酸(PLA)膜。
步骤(2)中所述色素粉末包括溴百里香酚蓝/甲基红复配色素、花色苷类天然色素、真菌发酵天然色素。
步骤(1)中所述纳米纤维素由漂白针叶木纤维、漂白阔叶木纤维或漂白蔗渣纤维采用机械研磨法制备得到直径2～20nm、长度0.1～100μm的纳米纤维素。
本发明新鲜度指示型智能标签的应用方法：将新鲜度指示型智能标签喷上或印制能被智能手机、扫码器快速识别的二维码或条形码后放置在肉制品包装内侧，新鲜度指示型智能标签的颜色随着肉制品的新鲜程度发生变化，将不同颜色显示不同新鲜度的对应肉制品营养成分信息以及保质期以云数据库的形式进行远程存储，消费者利用智能手机的图像识别功能对标签进行识别的同时可以调取相应云信息，实现数字化显示相关信息。
本发明具有如下优点：
1)本发明制备工艺中作为基底材料的可降解塑料膜和显色膜层中的纳米纤维素均为可降解的包装材料，符合绿色包装盒可持续发展的趋势。选择具有良好性能的纳米纤维素作为显示膜层的组分，能够显著提高显色剂的固着牢固度和响应灵敏度。
2)将新鲜度指示卡制备成新鲜度指示型智能标签，以二维码、条形码的形式呈现，在消费者扫码获取产品基本信息的同时，还可以利用智能手机的图像识别功能根据标签的颜色实时客观的识别并远程连接食品质量云数据信息，在视觉识别出食品的新鲜程度的同时，肉制品营养成分信息和保质期等信息可以实现数字化显示，方便消费者直观、便捷、快速的识别食品的品质。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的方法进行说明，本实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
实施例1
一种新鲜度指示型智能标签的制备方法如下：
(1)标签基材预处理：
采用低温等离子体对作为标签基材的聚己内酯(PCL)膜进行表面预处理，低温等离子体处理工艺条件为：空气流量与氧气流量之比为2:1，空气流量为0.5L/min；电流设置为0.8A，电压为150V；真空度为1600Pa；处理时间为1min；
(2)制备含有显色剂的纳米纤维素成膜液：
将花色苷类天然色素粉末溶于体积浓度为70％的乙醇溶液中，于常温下磁力搅拌1h，配制成色素浓度为3％的色素溶液；以漂白阔叶木纤维为原料采用机械研磨法制备得到直径2～20nm、长度0.1～100μm的纳米纤维素。用蒸馏水将纳米纤维素分散成浓度为1％的悬浮液，向该悬浮液中滴加色素溶液至色素浓度为0.3％，室温下磁力搅拌1h，得到含有显色剂的纳米纤维素成膜液；
(3)制备新鲜度指示型智能标签：
将步骤(2)得到的含有显色剂的纳米纤维素成膜液采用印刷的方式转移到经步骤(1)处理后的标签基材表面，自然风干后制成新鲜度指示型智能标签。
将本实例制备的新鲜度指示型智能标签放置在肉制备包装内侧，当肉类比较新鲜时，智能标签呈现紫红色，等肉类开始变质后，智能标签呈现浅灰色，表明智能标签对肉类的新鲜度有很好的指示作用。所述新鲜度指示型智能标签印上二维码，可以被智能手机快速识别，将不同颜色显示不同新鲜度的对应肉制品营养成分信息和保质期以云数据库的形式进行远程存储，消费者利用智能手机的图像识别功能对标签进行识别的同时可以调取相应云信息，肉制品营养成分信息和保质期等信息可以实现实时的数字化显示。
实施例2：
一种新鲜度指示型智能标签的制备方法如下：
(1)标签基材预处理：
采用低温等离子体对作为标签基材的聚乳酸(PLA)膜进行表面预处理，低温等离子体处理工艺条件为：空气流量与氧气流量之比为1:1，空气流量为0.1L/min；电流设置为0.5A，电压为100V；真空度为500Pa；处理时间为5min；
(2)制备含有显色剂的纳米纤维素成膜液：
将真菌发酵天然色素粉末溶于体积浓度为70％的乙醇溶液中，于常温下磁力搅拌1h，配制成色素浓度为3％的色素溶液；以漂白蔗渣纤维为原料采用机械研磨法制备得到直径2～20nm、长度0.1～100μm的纳米纤维素。用蒸馏水将纳米纤维素分散成浓度为1％的悬浮液，向该悬浮液中滴加色素溶液至色素浓度为0.3％，室温下磁力搅拌1h，得到含有显色剂的纳米纤维素成膜液；
(3)制备新鲜度指示型智能标签：
将步骤(2)得到的含有显色剂的纳米纤维素成膜液采用3D打印的方式转移到经步骤(1)处理后的标签基材表面，自然风干后制成新鲜度指示型智能标签。
将本实例制备的新鲜度指示型智能标签放置在肉制品包装内侧，当肉类比较新鲜时，智能标签呈现玫红色，等肉类开始变质后，智能标签呈现紫灰色，表明智能标签对肉类的新鲜度有很好的指示作用。所述新鲜度指示型智能标签上有可以被扫码器快速识别的条形码，将不同颜色显示不同新鲜度的对应肉制品营养成分信息和保质期以云数据库的形式进行远程存储，消费者利用智能手机的图像识别功能对标签进行识别的同时可以调取相应云信息，肉制品营养成分信息和保质期等信息可以实现实时的数字化显示。
实施例3：
一种新鲜度指示型智能标签的制备方法如下：
(1)标签基材预处理：
采用低温等离子体对作为标签基材的聚乳酸(PLA)膜进行表面预处理，低温等离子体处理工艺条件为：空气流量与氧气流量之比为3:1，空气流量为0.9L/min；电流设置为0.3A，电压为200V；真空度为1000Pa；处理时间为3min；
(2)制备含有显色剂的纳米纤维素成膜液：
将甲基红粉末与溴百里香酚蓝粉末按照质量比为3:2混合，溶于体积浓度为70％的乙醇溶液中，于常温下磁力搅拌1h，配制成色素浓度为3％的色素溶液；以漂白针叶木纤维为原料采用机械研磨法制备得到直径2～20nm、长度0.1～100μm的纳米纤维素。用蒸馏水将纳米纤维素分散成浓度为1％的悬浮液，向该悬浮液中滴加色素溶液至色素浓度为0.3％，室温下磁力搅拌1h，得到含有显色剂的纳米纤维素成膜液；
(3)制备新鲜度指示型智能标签：
将步骤(2)得到的含有显色剂的纳米纤维素成膜液以涂覆的方式转移到经步骤(1)处理后的标签基材表面，自然风干后制成新鲜度指示型智能标签。
将本实例制备得到的新鲜度指示型智能标签放置在肉制备包装内侧，当肉类比较新鲜时，智能标签呈现黄绿色，等肉类开始变质后，智能标签呈现橙红色，表明智能标签对肉类的新鲜度有很好的指示作用。所述新鲜度指示型智能标签上有可以被智能手机快速识别的二维码，将不同颜色显著不同新鲜度的对应肉制品营养成分信息和保质期以云数据库的形式进行远程存储，消费者利用智能手机的图像识别功能对标签进行识别的同时可以调取相应云信息，肉制品营养成分信息和保质期等信息可以实现实时的数字化显示。
Claims (5)
1.一种新鲜度指示型智能标签的制备方法，其特征在于，它包括如下操作步骤：
(1)标签基材预处理：
采用低温等离子体对作为标签基材的可降解塑料膜进行表面预处理，低温等离子体处理工艺条件为：空气流量与氧气流量之比为1:1～3:1，空气流量为0.1～0.9L/min；电流设置为0.3～0.8A，电压为100～200V；真空度为500～1600Pa；处理时间为1～5min；
(2)制备含有显色剂的纳米纤维素成膜液：
将色素粉末溶于体积浓度为70％的乙醇溶液中，于常温下磁力搅拌1h，配制成色素浓度为3％的色素溶液；用蒸馏水将纳米纤维素分散成浓度为1％的悬浮液，向该悬浮液中滴加色素溶液至色素浓度为0.3％，室温下磁力搅拌1h，得到含有显色剂的纳米纤维素成膜液；
(3)制备新鲜度指示型智能标签：
将步骤(2)得到的含有显色剂的纳米纤维素成膜液采用印刷、涂覆或3D打印的方式转移到经步骤(1)处理后的标签基材表面，自然风干后制成新鲜度指示型智能标签。
2.根据权利要求1所述新鲜度指示型智能标签的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述可降解塑料膜包括聚己内酯(PCL)膜、聚乳酸(PLA)膜。
3.根据权利要求1或2所述新鲜度指示型智能标签的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述色素粉末包括溴百里香酚蓝/甲基红复配色素、花色苷类天然色素、真菌发酵天然色素。
4.根据权利要求1或2所述新鲜度指示型智能标签的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述纳米纤维素由漂白针叶木纤维、漂白阔叶木纤维或漂白蔗渣纤维采用机械研磨法制备得到直径2～20nm、长度0.1～100μm的纳米纤维素。
5.根据权利要求1至4任一所述新鲜度指示型智能标签的应用，其特征在于，将新鲜度指示型智能标签喷上或印制能被智能手机、扫码器快速识别的二维码或条形码后放置在肉制品包装内侧，新鲜度指示型智能标签的颜色随着肉制品的新鲜程度发生变化，将不同颜色显示不同新鲜度的对应肉制品营养成分信息以及保质期以云数据库的形式进行远程存储，消费者利用智能手机的图像识别功能对标签进行识别的同时可以调取相应云信息，实现数字化显示相关信息。
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