CN109239058A - 一种可视化时间温度传感器的制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的是一种可视化时间温度传感器的制备方法及应用，具体是一种时间、温度敏感型指示器制备及其预测食品新鲜度的应用。一种可视化时间温度传感器的制备方法，包括以下步骤：在避光条件下配制金属卟啉液体；选取一定量新鲜富含不饱和脂肪酸的动植物油，在避光条件下与金属卟啉液体混合均匀，制成传感器溶液，使得最终的金属卟啉浓度为0.005~0.1mol/L，不饱和脂肪酸体积达到总体积的1/20~1/5；将传感器溶液涂抹在传感器基板上，用氮气氯仿溶剂吹除，最后将可视化传感器置入氮气或真空环境下，并进行低温放置。本专利在借助手机作为辅助设备的条件下，可以实时、快速采集可视化时间温度传感器传感信号，并通过简单的处理对其食品新鲜度进行定性和定量分析。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种可视化时间温度传感器的制备方法，具体是一种时间、温度敏感型指示器制备及其预测食品新鲜度的应用。
背景技术
食品新鲜程度是反映食品品质的一种重要检测指标。猪肉制品及其他相关的食品新鲜度降低主要是由微生物代谢和酶降解引起的。新鲜度低的肉制品食用后可以造成恶心、腹泻、腹痛和呕吐等一系列生理和心理反应，症状严重者甚至会有生命危险。猪肉制品及其相关肉制品是人体蛋白质和脂肪的重要来源之一，同时也是微生物的天然培养基，极易变质和腐败。
传统的猪肉制品及其他相关食品新鲜度主要是通过一系列化学指标测定实现的，主要有感官评价法、高效液相色谱法、化学分析法、电子鼻和近红外等检测方法。这些传统检测方法虽然能够对猪肉制品新鲜度进行准确测定，但是检测周期长、样品破坏性处理、专业性要求高等缺陷限制了非专业型消费者对猪肉制品新鲜度快速、准确的判断能力。
通过对现有技术进行检索发现，Kenneth S. Suslick等人于2000年提出了比色传感器技术，该技术受到国内外学者的广泛关注，在鱼肉、猪肉等肉制品新鲜度快速检测中均有报道和应用。
但是这些比色传感器技术主要是采用一种特殊传感器与样品反应，最后通过反应前后颜色变化对食品品质进行快速检测和评估。该技术需要传感器和样品进行接触反应进行检测，可能会对该食品品质产生一定影响。
本专利拟采用一种比色传感器和脂肪酸制品制备一种可视化时间温度传感器，利用不饱和脂肪酸随着环境温度和贮藏周期变化，生成一系列降解产物，通过传感器中的传感分子对其进行响应，生成特异性的颜色变化，最后通过颜色变化间接评估猪肉制品及相关肉制品的新鲜程度。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种含有金属卟啉和不饱和脂肪酸的可视化时间温度传感器的制备及其预测猪肉制品和其他肉制品新鲜度的方法。针对猪肉新鲜度下降与环境温度和贮藏时间呈正相关，可以采用脂肪酸氧化程度与时间和温度相关这一特点，结合金属卟啉类染料在化学环境变化时颜色产生特异性变化，可以制备成时间温度传感器，从而解决常规猪肉制品和其他肉制品新鲜度仅参考生产日期，难以考虑贮藏温度这一难题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种可视化时间温度传感器的制备方法，包括以下步骤：
（1）在避光条件下，称取一定量的金属卟啉粉末，用有机溶剂混匀，配制成金属卟啉液体；
（2）选取一定量新鲜富含不饱和脂肪酸的动植物油，在避光条件下，适当加热降低油脂中氧气和过氧化物含量，再与步骤（1）配制的金属卟啉液体混合均匀，制成传感器溶液，使得最终的金属卟啉浓度为0.005~0.1mol/L，不饱和脂肪酸体积达到总体积的1/20~1/5；
（3）选取非极性白色膜或板作为可视化传感器基板，移取步骤（2）制备的传感器溶液涂抹在传感器基板上，用氮气、氦气、氩气等惰性气体将氯仿、二氯甲烷等有机溶剂吹除，最后将可视化传感器置入氮气或真空环境下，并进行低温放置。
优选地，步骤（1）所述的有机溶剂为氯仿、丙酮、乙醇或甲醇。
优选地，步骤（2）所述的动植物油为鱼油、花生油、豆油或菜籽油。
优选地，步骤（2）所述的新鲜的动植物油指酸价、过氧化物、极性组分、游离脂肪酸、烟点、羰基价、聚合物指标符合国家标准GB 2716-2005、GB 7102.1-2003的油类。
优选地，步骤（3）所述的非极性白色板为非极性反向硅胶板。
优选地，步骤（3）所述的移取方式为用毛细管吸管、移液器或基因芯片点样仪移取。
一种上述可视化时间温度传感器的应用，所述可视化时间温度传感器可用于检测含有不饱和脂肪酸的食物的新鲜度。
优选地，所述含有不饱和脂肪酸的食物为肉制品。
优选地，所述检测方法包括以下步骤：
（1）取新鲜的待测食物和未使用的可视化时间温度传感器，将二者分别置于同一实验条件下，保存温度一致，均暴露在空气中；
（2）每隔一段时间采用国标方式肉制品进行新鲜度进行检测，同时用手机或扫描仪采集可视化传感器图像信息；
（3）将采集到的可视化传感器图像信息用肉眼观察，或者转换成RGB数字信息，与未使用的可视化时间温度传感器的图片进行比较，获取两者间的差异图，并将差异图片或差异图片RGB数字信息和食品的新鲜度进行关联，最后直接通过差异图片颜色变化间接快速评估食品的新鲜度。
优选地，所述关联方式为采用聚类分析方法建立聚类分析快速检测模型。
本发明的有益效果在于：
针对现有猪肉制品等食品销售过程中主要依赖保质期来评估食品新鲜度，忽略了温度对食品新鲜度的影响，从而造成了商品保质期未能准确反应食品品质这一难题，造成了食品浪费严重或者食品质量安全事件。本专利在借助手机作为辅助设备的条件下，可以实时、快速采集可视化时间温度传感器传感信号，并通过简单的处理对其食品新鲜度进行定性和定量分析。
附图说明
图1为本发明可视化时间温度传感器原始图片;
图2为猪肉制品处于新鲜期时传感器颜色变化图;
图3为猪肉制品处于次新鲜期时传感器颜色变化图;
图4为猪肉制品处于次腐败期时传感器颜色变化图;
图5为猪肉制品处于腐败期时传感器颜色变化图;
图6为聚类分析法快速辨别猪肉制品新鲜度的示意图。
具体实施方式
为更好理解本发明，下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅是对本发明进行说明而非对其加以限定。
实施例1
步骤一可视化时间温度传感器的制备
（1）传感器溶液制备：称取一定量的粉末状金属卟啉化合物，用氯仿溶剂混匀，配制成金属卟啉液体，再用移液器或量筒移取一定量的新鲜鱼油，在避光条件下，适当加热降低油脂中氧气和过氧化物含量，将金属卟啉粉末和不饱和脂肪酸置入到棕色容量瓶等容器，最终的金属卟啉浓度为0.01mol/L，不饱和脂肪酸体积达到总体积的1/10，并用混匀器将其进行混匀处理。
（2）可视化传感器制备：选取纯白色反向硅胶板作为可视化传感器基板，用毛细管吸管移取5-20μL传感器溶液并将其点在传感器基板上，点12个点排列成3行四列，间距为1-4mm，随后用氮气氯仿溶剂吹除，最后将可视化传感器置入氮气或真空环境下，并进行低温放置。
步骤二：肉制品新鲜度快速评价
（1）前处理：取新鲜的猪肉制品和时间温度传感器，将其分别置于同一实验条件下，保存温度一致，其中时间温度传感器去除包装，将传感器暴露在空气中。
（2）每隔一段时间采用国标方式肉制品进行新鲜度进行检测，同时用手机或扫描仪采集可视化传感器图像信息。
（3）将采集到的可视化传感器图像用肉眼观察，与未使用的可视化时间温度传感器的图片进行比较，获取两者间的差异图，并将差异图片和食品的新鲜度进行关联，最后直接通过差异图片颜色变化间接快速评估食品的新鲜度（如图1~5所示）。
实施例2
步骤一可视化时间温度传感器的制备
（1）传感器溶液制备：称取一定量的粉末状金属卟啉化合物，用丙酮溶剂混匀，配制成金属卟啉液体，再用移液器或量筒移取一定量的新鲜花生油，在避光条件下，适当加热降低油脂中氧气和过氧化物含量，将金属卟啉粉末和不饱和脂肪酸置入到棕色容量瓶等容器，最终的金属卟啉浓度为0.005mol/L，不饱和脂肪酸体积达到总体积的1/20，并用混匀器将其进行混匀处理。
（2）可视化传感器制备：选取纯白色反向硅胶板作为可视化传感器基板，用移液器移取5-20μL传感器溶液并将其点在传感器基板上，点12个点排列成3行四列，间距为1-4mm，随后用氮气氯仿溶剂吹除，最后将可视化传感器置入氮气或真空环境下，并进行低温放置。
步骤二：肉制品新鲜度快速评价
（1）前处理：取新鲜的猪肉制品和时间温度指示剂，将其分别置于同一实验条件下，保存温度一致，其中时间温度指示剂去除包装，将传感器暴露在空气中。
（2）每隔一段时间采用国标方式肉制品进行新鲜度进行检测，同时用手机或扫描仪采集可视化传感器图像信息。
（3）将采集到的可视化传感器图像信息转换成RGB数字信息，将采集图片和拆封的图片进行比较，获取两者间的差异图，并将差异图片RGB数字信息和肉制品新鲜度进行关联，通过聚类分析方法（图6），以不同新鲜度下的时间温度传感器为输入数据，建立聚类分析快速检测模型，将待测结果代入到聚类分析模型中，最终智能化、快速获得未知肉制品品质。
实施例3
步骤一可视化时间温度传感器的制备
（1）传感器溶液制备：称取一定量的粉末状金属卟啉化合物，用乙醇溶剂混匀，配制成金属卟啉液体，再用移液器或量筒移取一定量的新鲜豆油，在避光条件下，适当加热降低油脂中氧气和过氧化物含量，将金属卟啉粉末和不饱和脂肪酸置入到棕色容量瓶等容器，最终的金属卟啉浓度为0.1mol/L，不饱和脂肪酸体积达到总体积的1/5，并用混匀器将其进行混匀处理。
（2）可视化传感器制备：选取纯白色反向硅胶板作为可视化传感器基板，用基因芯片点样仪移取5-20μL传感器溶液并将其点在传感器基板上，点12个点排列成3行四列，间距为1-4mm，随后用氮气氯仿溶剂吹除，最后将可视化传感器置入氮气或真空环境下，并进行低温放置。
步骤二：肉制品新鲜度快速评价
（1）前处理：取新鲜的猪肉制品和时间温度指示剂，将其分别置于同一实验条件下，保存温度一致，其中时间温度指示剂去除包装，将传感器暴露在空气中。
（2）每隔一段时间采用国标方式肉制品进行新鲜度进行检测，同时用手机或扫描仪采集可视化传感器图像信息。
（3）将采集到的可视化传感器图像信息转换成RGB数字信息，将采集图片和拆封的图片进行比较，获取两者间的差异图，并将差异图片RGB数字信息和肉制品新鲜度进行关联，通过聚类分析方法（图6），利用传感器采集16个分别处于新鲜期、次新鲜期、次腐败期和腐败期的肉制品样本信号，将传感器RGB颜色信号转换成数字信号，通过MATLAB软件建立聚类分析快速检测模型。运用传感器采集未知新鲜度肉制品信号值，并将信号值导入到数学模型中，根据聚类分析结果判定该肉制品新鲜度状况。
本发明采用的金属卟啉和不饱和脂肪酸建立的时间温度指示剂具有一定的通用性，但是类似的传感器和脂肪酸种类较多，因此本发明不限于上述实施案列，其它时间温度传感器制备方法可以参照本实施案列实行。同理以聚类分析为代表的智能检测方法也同样可以参照本实施例中的聚类方法来实施。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种可视化时间温度传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在避光条件下，称取一定量的金属卟啉粉末，用有机溶剂混匀，配制成金属卟啉液体；
（2）选取一定量新鲜富含不饱和脂肪酸的动植物油，在避光条件下，适当加热降低油脂中氧气和过氧化物含量，再与步骤（1）配制的金属卟啉液体混合均匀，制成传感器溶液，使得最终的金属卟啉浓度为0.005~0.1mol/L，不饱和脂肪酸体积达到总体积的1/20~1/5；
（3）选取非极性白色膜或板作为可视化传感器基板，移取步骤（2）制备的传感器溶液涂抹在传感器基板上，用惰性气体将有机溶剂吹除，最后将可视化传感器置入氮气或真空环境下，并进行低温放置。
2.根据权利要求1所述的一种可视化时间温度传感器的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的有机溶剂为氯仿、丙酮、乙醇或甲醇。
3.根据权利要求1所述的一种可视化时间温度传感器的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的动植物油为鱼油、花生油、豆油或菜籽油。
4.根据权利要求1所述的一种可视化时间温度传感器的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的新鲜的动植物油指酸价、过氧化物、极性组分、游离脂肪酸、烟点、羰基价、聚合物指标符合标准的油类。
5.根据权利要求1所述的一种可视化时间温度传感器的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的非极性白色板为非极性反向硅胶板。
6.根据权利要求1所述的一种可视化时间温度传感器的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的移取方式为用毛细管吸管、移液器或基因芯片点样仪移取。
7.一种权利要求1~6任一项所述方法制备的可视化时间温度传感器的应用，其特征在于：所述可视化时间温度传感器可用于检测含有不饱和脂肪酸的食物的新鲜度。
8.根据权利要求7所述的可视化时间温度传感器的应用，其特征在于：所述含有不饱和脂肪酸的食物为肉制品。
9.根据权利要求7所述的可视化时间温度传感器的应用，其特征在于，所述检测方法包括以下步骤：
（1）取新鲜的待测食物和未使用的可视化时间温度传感器，将二者分别置于同一实验条件下，保存温度一致，均暴露在空气中；
（2）每隔一段时间采用国标方式对肉制品进行新鲜度检测，同时用手机或扫描仪采集可视化传感器图像信息；
（3）将采集到的可视化传感器图像信息用肉眼观察，或者转换成RGB数字信息，与未使用的可视化时间温度传感器的图片进行比较，获取两者间的差异图，并将差异图片或差异图片RGB数字信息和食品的新鲜度进行关联，最后直接通过差异图片颜色变化间接快速评估食品的新鲜度。
10.根据权利要求9所述的可视化时间温度传感器的应用，其特征在于：所述关联方式为采用聚类分析方法建立聚类分析快速检测模型。
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