CN109706067B - 一种挤压式木瓜蛋白酶型时间温度指示器 - Google Patents
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Abstract
一种挤压式木瓜蛋白酶型时间温度指示器，由一个组合容器构成，容器内包含显色试剂、底物和酶；所述显色试剂为Folin酚试剂乙液，浓度为2 mg/L；所述底物为20 g/L的大豆蛋白磷酸缓冲液、0.1mol/L的氢氧化钠溶液及蒸馏水混合；所述酶为浓度为2mg/L的木瓜蛋白酶溶液。本发明根据Folin‑酚测定蛋白质浓度的方法设计的一种酶‑底物反应的显色体系，经历时间的推移或温度的波动可发生不可逆颜色变化，从而产生可视的颜色变化，达到指示冷藏食品经历的时间或者温度变化后品质变化的目的。
Description
技术领域
本发明属于冷链物流技术领域，涉及一种可实时监控冷链物流过程中食品的质量状态和新鲜度的时间-温度指示器。
背景技术
生鲜水产类食品在贮藏及运输的过程中需要低温环境，贮藏温度的波动会对该类食品的安全性造成重要影响。为了保证食品的安全，需要对食品的储藏温度进行有效的监控。这样就能以食品的实际质量状况为前提，执行最短货架/最先销售（least-shelf-life/first-out LSFO）的原则。
时间-温度指示器（Time-Temperature Indicator，TTI）是一种对时间和温度的积累效应来反映食品所经历的温度变化历程的指示器，通常表现为机械形变或颜色变化，能够反映出被指示食品的全部或部分温度历史和剩余货架期，以便及时掌握食品的新鲜度。
目前还没有成熟的商业用TTI，部分的应用集中在电子型TTI。关于酶型TTI 的研究不少，但主要局限于理论研究（相关文献和专利），并未得到应用，所以开发一种操作方便，可以实时监控冷链物流过程中食品的质量状态和新鲜度的TTI产品是有必要的。
目前冷链物流存在“断链”现象，因此消费者对冷链物流的食品缺乏足够的信任感，开发一种可视化真实反映食品货架期的TTI，可以大力提升消费者对于冷链食品的信心。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种挤压式木瓜蛋白酶型时间温度指示器。
本发明根据Folin-酚测定蛋白质浓度的方法设计的一种酶-底物反应的显色体系，经历时间的推移或温度的波动可发生不可逆颜色变化，从而产生可视的颜色变化，达到指示冷藏食品经历的时间推移或者温度变化后品质变化的目的。
本发明解决的技术问题通过以下技术措施来实现：
一种挤压式木瓜蛋白酶型时间温度指示器由一个组合容器构成，容器内包含显色试剂、底物和酶。显色试剂添加量为2.5~3.75%，底物体积添加量为63.75~67.5%，加酶量为2.5~3.75%；具体操作如下：
（1）所述显色试剂为1-1.5ml的Folin酚试剂乙液，浓度为2 mg/L；
（2）所述底物为20ml的20 g/L的大豆蛋白磷酸缓冲液、1-2ml的0.1 mol/L的氢氧化钠溶液及15-16ml蒸馏水混合；
（3）所述酶为1-1.5ml浓度为2 mg/L的木瓜蛋白酶溶液；
（4）所述容器为一个聚乙烯PE透明软容器，容器的长度为60-70mm，宽度B为35-45mm，厚度E为15-25mm；聚乙烯PE透明软容器包括一个聚苯乙烯PS的中空塑料管；塑料管的长度D为50-60mm，底部直径C为4-10mm；
（5）所述底物盛放于聚乙烯透明软容器内；
（6）所述酶盛放于聚苯乙烯PS中空塑料管内；
（7）所述容器为底部白色且背面有可撕双面胶，其他部分全透明，便于颜色变化的观察。
在上述方案中优选的是，通过挤压将聚乙烯PE透明软容器内聚苯乙烯PS的中空塑料管破坏，使底物与酶相混合，通过显色剂作用下的颜色变化，判断食品的剩余货架期。
在上述方案中优选的是，挤压式木瓜蛋白酶型时间温度指示器适用的温度为-4~25℃。
在上述方案中优选的是，所配置出的显色试剂、底物和酶分别常温20℃保存。
在上述方案中优选的是，时间温度指示器的底部有可撕双面胶，使指示器可粘在被监测低温食品外包装上。
本发明包装成本低廉、操作简单、易于观察，将中性蛋白酶型时间温度指示器与被预测食品在相同温度条件下贮藏时，可以直接用眼睛将中性蛋白酶型时间温度指示器的颜色与参照色进行对照评估食品的质量及剩余货架期。
本发明根据Folin-酚测定蛋白质浓度的方法设计，可发生不可逆颜色变化。当温度升高时，酶活性增强，与底物反应迅速，加快中性蛋白酶型时间温度指示器不可逆颜色变化速度，通过观察颜色的改变量可以推测出食品品质变化。
本发明刺破式中性蛋白酶型时间温度指示器体系稳定性强、成本低廉且环保。酶促反应的底物和反应物的选择经济高效，便于大量生产应用于市场。
附图说明
图1是不同温度下美国红鱼k值的趋势变化；
图2是不同温度下美国红鱼感官评价的趋势变化；
图3是不同温度下木瓜蛋白酶时间温度指示器b*的趋势变化；
图4是木瓜蛋白酶性时间温度指示器的颜色趋势变化；
图5 是挤压式时间温度指示器包装主视图；A--聚乙烯透明软容器的长度；B--聚乙烯透明软容器的宽度；C--聚苯乙烯中空塑料管的直径；D--聚苯乙烯中空塑料管的长度；
图6 是挤压式时间温度指示器包装俯视图；E--聚乙烯透明软容器的厚度；R--聚苯乙烯中空塑料管的半径；
图7 是挤压式时间温度指示器包装侧视图；
图8 是确定木瓜蛋白酶型TTI的配方的流程图。
具体实施方式
为充分公开本发明的一种刺破式中性蛋白酶型时间温度指示器，结合附图加以说明。
在木瓜蛋白酶型TTI反应体系中，木瓜蛋白酶分解底物大豆蛋白产生的氨基酸（色氨酸和酪氨酸等）还原Foline酚-试剂乙液中的钨酸钠和钼酸钠导致体系颜色为深蓝色，TTI体系颜色从浅黄色变为深蓝色。因此主要以色差值b*作为确定各成分配方的考量指标，通过实验得到的数据进行处理和分析得到TTI配方，同时根据不同的食品科学合理地选择动力学模型，同时结合TTI的反应，系统地反应食品在货架期内的质量随时间变化的规律。当TTI与它所预测食品在同样的贮藏温度条件下时，通过食品变质的动力学参数等可预测食品的质量及剩余货架期。
通过控制木瓜蛋白酶底物的选择、体系初始pH的选择、显色剂添加量的选择、底物浓度的选择、酶液添加量的选择、TTI体系总体积的确定等六方面入手，最终确定木瓜蛋白酶型TTI的配方，流程如图8所示，具体的步骤如下：
(1)木瓜蛋白酶底物的选择
加20mL20g/L三种底物-磷酸钠缓冲溶液，1mL酶液，1mL显色剂，用NaoH调pH至7.0；
(2)木瓜蛋白酶TTI体系初始pH的选择
加20mL20g/L大豆蛋白-磷酸钠缓冲溶液，1mL酶液，1mL显色剂，用NaoH分别调pH至6.0、6.5、7.0、7.5；
(3)木瓜蛋白酶TTI体系显色剂添加量的确定
加20mL20g/L大豆蛋白-磷酸钠缓冲溶液，1mL酶液，分别加0.5、1、1.5、2mL显色剂，用NaoH分别调pH至7；
(4)木瓜蛋白酶TTI底物浓度的选择
分别加20mL10g/L、20g/L、30g/L、40g/L大豆蛋白-磷酸钠缓冲溶液，1mL酶液，1mL显色剂，用NaoH分别调pH至7；
(5)木瓜蛋白酶TTI体系酶液添加量的确定
加20mL20g/L大豆蛋白-磷酸钠缓冲溶液，分别加0.5、1、1.5、2mL酶液，加1mL显色剂，用NaoH分别调pH至7；
(6)木瓜蛋白酶TTI体系总体积的确定
加20mL20g/L大豆蛋白-磷酸钠缓冲溶液，1mL酶液，加1ml显色剂，用NaoH分别调pH至7，分别加水至35、40、45、50mL。
实验从木瓜蛋白酶底物的选择、体系初始pH的选择、显色剂添加量的选择、底物浓度的选择、酶液添加量的选择、TTI体系总体积的确定等六方面入手，最终确定木瓜蛋白酶型TTI的配方为：木瓜蛋白酶酶液1mL-1.5mL、底物为20mL的20g/L大豆蛋白磷酸缓冲溶液、1-1.5mL的Foline酚-试剂乙液、体系初始pH为7、总体积是40mL。并且结合美国红鱼在0~20℃范围的贮藏，通过测量b*进行了验证，具有较高的准确性。
以色差值b*作为确定木瓜蛋白酶型TTI各成分配方的考量指标，通过实验得到的数据进行处理和分析得到TTI配方。美国红鱼的K值变化，如图1所示；美国红鱼的感官评价，如图2所示；和不同温度下木瓜蛋白酶时间温度指示器b*的趋势变化，如图3所示，图1，图2和图3变化相一致，且变化的曲线比较平滑有规律，证实了该TTI体系随着时间的延长和温度的升高，由于指示剂的存在，产生了显著的可视变化，如如图4所示。
表1 不同温度条件下木瓜蛋白酶型TTI 10天内颜色变化趋势
从表1中可以看出，在不同温度下，本时间温度指示器随着时间的迁移，均产生了从浅黄色到深蓝色的明显颜色变化。
挤压型木瓜蛋白酶型时间温度指示器包含一个容器，如图5、图6、图7所示；
（1）所述容器为一个聚乙烯透明软容器（PE），其中包括一个聚苯乙烯（PS）中空塑料管；
（2）所述聚乙烯透明软容器，长度A为60-70mm，宽度B为35-45mm，厚度E为15-25mm；
（3）所述聚苯乙烯中空塑料管，长度D为50-60mm，底部直径C为4-10mm（半径R为2-5mm）；
（4）所述容器为底部白色且背面有可撕双面胶，其他部分全透明，便于颜色变化的观察，时间温度指示器的底部有可撕双面胶，使指示器可粘在被监测低温食品外包装上。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述所有实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种挤压式木瓜蛋白酶型时间温度指示器，其特征在于：所述挤压式木瓜蛋白酶型时间温度指示器为中性蛋白酶型时间温度指示器，时间温度指示器由一个组合容器构成，容器内包含显色试剂、底物和酶；显色试剂添加量为2.5~3.75%，底物体积添加量为63.75~67.5%，加酶量为2.5~3.75%；具体操作如下：
（1）所述显色试剂为1-1.5ml的Folin酚试剂乙液，浓度为2 mg/L；
（2）所述底物为20ml的20 g/L的大豆蛋白磷酸缓冲液、1-2ml的0.1 mol/L的氢氧化钠溶液及15-16ml蒸馏水混合；
（3）所述酶为1-1.5ml浓度为2 mg/L的木瓜蛋白酶溶液；
（4）所述容器为一个聚乙烯PE透明软容器，容器的长度为60-70mm，宽度B为35-45mm，厚度E为15-25mm；
聚乙烯PE透明软容器包括一个聚苯乙烯PS的中空塑料管；塑料管的长度D为50-60mm，底部直径C为4-10mm；
（5）所述底物盛放于聚乙烯透明软容器内；
（6）所述酶盛放于聚苯乙烯PS中空塑料管内；
（7）所述容器为底部白色且背面有可撕双面胶，其他部分全透明，便于颜色变化的观察。
2.根据权利要求1所述的一种挤压式木瓜蛋白酶型时间温度指示器，其特征在于：通过挤压将聚乙烯PE透明软容器内聚苯乙烯PS的中空塑料管破坏，使底物与酶相混合，通过显色剂作用下的颜色变化，判断食品的剩余货架期。
3.根据权利要求1所述的一种挤压式木瓜蛋白酶型时间温度指示器，其特征在于：挤压式木瓜蛋白酶型时间温度指示器适用的温度为-4~25℃。
4.根据权利要求1所述的一种挤压式木瓜蛋白酶型时间温度指示器，其特征在于：所配置出的显色试剂、底物和酶分别常温20℃保存。
5.根据权利要求1所述的一种挤压式木瓜蛋白酶型时间温度指示器，其特征在于：时间温度指示器的底部有可撕双面胶，使指示器可粘在被监测低温食品外包装上。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20220128 |