CN109706216A - 一种刺破式中性蛋白酶型时间温度指示器 - Google Patents
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Abstract
一种刺破式中性蛋白酶型时间温度指示器，由时间温度指示器和比色卡组成，所述时间温度指示器包括一个容器，容器内包括显色试剂、底物和酶；所述显色试剂为Folin酚试剂，浓度为2 mg/L；所述底物为质量分数为2%的酪蛋白液，由酪蛋白、0.1 mol/L的氢氧化钠溶液及蒸馏水组成；所述酶为浓度为2 mg/L的中性蛋白酶溶液。本发明是根据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，达到直观指示冷藏食品经历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，本发明提供了一种刺破式中性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，经历时间推移或温度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时间或温度变化后品质变化的目的。且提供一种操作简单、即时生效、可以附着在低温食品包装上的可视化TTI包装。
本发明解决的技术问题通过以下技术措施来实现：
一种刺破式中性蛋白酶型时间温度指示器由时间温度指示器和比色卡组成，所述的时间温度指示器包括一个容器，容器是一个带有按钮的聚氯乙烯PVC透明圆柱体，圆柱体内包括显色试剂、底物和酶，显色试剂添加量在1%~5%之间，底物体积添加量在10%~50%之间，加酶量在2%~8%之间，并将颜色b*值为-38时确定为蛋白酶型时间-温度指示器的显色终点；
(1)所述显色试剂为Folin-酚试剂，浓度为2 mg/L；
(2)所述底物为质量分数为2%的酪蛋白液，由酪蛋白、0.1 mol/L的氢氧化钠溶液及蒸馏水混合组成；
(4)所述酶为浓度为2 mg/L的中性蛋白酶溶液；
(5)所述圆柱体，其中包括一层透明塑料PE薄膜，把圆柱体分成上下两部分；
(6)所述容器圆柱体高度为8-14 mm，圆柱体底部直径为56-66 mm；
(7) 透明PE薄膜的上层，高度为4-6 mm；盛放1.2ml的中性蛋白酶溶液和7ml的蒸馏水；
(8) 透明薄膜下层，高度为6-9 mm；盛放0.8 ml的Folin酚试剂和9 ml的酪蛋白液以及1 ml NaOH溶液混合物；
(9)所述按钮为白色，按钮厚度为1-3 mm，直径为56-66 mm，与主体圆柱体间间隙高度为2-5 mm，按钮上的圆锥体底部直径为3-10 mm其他部分全透明；
(10)所述容器按钮上附有双面胶，可粘贴于食品包装的表面。
在上述方案中优选的是，刺破式中性蛋白酶型时间温度指示器适用的温度为0~25℃。
在上述方案中优选的是，所配置出的显色试剂、底物和酶分别保存在0℃。
在上述方案中优选的是，使用本发明时通过按压将中间薄膜刺破，且圆柱体可以与按钮粘连在一起，通过摇晃后将按钮一侧粘在被监测低温食品外包装上。
在上述方案中优选的是，通过按压将容器内薄膜刺破，使底物与酶相混合，通过显色剂作用下的颜色变化与比色卡对比判断产品货架期。
本发明的技术效果在于时间温度指示器包装成本低廉、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判断出食品品质变化和剩余货架期。
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 是四种不同比例配方的中性蛋白酶型时间温度指示器在4℃条件下b*的变化趋势；
图2 是配方1的中性蛋白酶型时间温度指示器在不同温度条件下b*的变化趋势；
图3 是不同温度条件下鱼糜的感官评价趋势；
图4 是中性蛋白酶型TTI比色卡；
图5 是刺破式时间温度指示器包装主视图 ；A--圆锥体底部直径，B--容器主体圆柱体的高度，C--圆柱体底部直径，E--盛放中性蛋白酶溶液的透明薄膜上层高度，F--白色按钮的厚度，G--白色按钮与主体圆柱体间间隙高度；
图6 是刺破式时间温度指示器包装俯视图；R1--圆锥体底部半径，R2--圆柱体底部半径。
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。
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，发生不可逆颜色变化。其颜色变化为从浅黄绿色逐渐变深至绿蓝色，最后变为深蓝色。采用Lab色差体系中的b值作为颜色的判评标准。
通过大量的分析实验结合草鱼鱼糜的4℃条件下冷藏确定了显色试剂添加量在1%~5%之间，底物体积添加量在10%~50%之间，加酶量在2%~8%之间，并将颜色b*值为-38时确定为蛋白酶型时间-温度指示器的显色终点。
以下对本发明的优选实施例进行说明，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不限定本发明。
实施例1：
据所得参数得到中性蛋白酶型时间温度指示器的四种配方，如表1所示，在4℃条件下进行贮藏，观察并记录其b*的变化趋势，如图1所示，可以看出其变化趋势有规律，且与时间呈反比。对四种配方活化能分别进行测定，如表2所示，得到四种TTI配方的活化能在51~63kJ/mol之间，可以作为低温运输条件下对时间的判定。再对配方1的中性蛋白酶型时间温度指示器进行不同温度条件下随时间的颜色变化进行观察，如图2所示，结合草鱼鱼糜的贮藏确定b*值为-38作为终点，所得变化趋势与相对应温度条件下草鱼鱼糜制品的感官评价分数变化趋势一致，如图3所示。因此所配置的酶-底物反应的显色体系可作为该草鱼鱼糜的时间温度指示器。
表 1 中性蛋白酶型TTI的四种配方
| 样品号 | Folin | 酪蛋白液 | NaOH | 蛋白酶溶液 | 蒸馏水 |
| 1 | 2% | 50% | 4% | 2% | 42% |
| 2 | 3% | 50% | 6% | 3% | 38% |
| 3 | 4% | 50% | 8% | 4% | 34% |
| 4 | 5% | 50% | 10% | 5% | 30% |
表 2 各TTI配方的活化能E及指前因子
| TTI配方编号 | 活化能E（kJ/mol） | 指前因子 | R<sup>2</sup> |
| 1 | 51.465 | 2.89×10<sup>9</sup> | 0.9969 |
| 2 | 57.014 | 1.77×10<sup>10</sup> | 0.9979 |
| 3 | 60.175 | 2.31×10<sup>11</sup> | 0.9946 |
| 4 | 62.951 | 2.49×10<sup>11</sup> | 0.9991 |
另外，为了验证本发明的适用性，分别在恒温条件下和贮藏温度大幅波动条件下对比了研发的时间温度指示器颜色和草鱼鱼糜货架期的数据，据所有实验数据其对草鱼鱼糜的质量评估的偏差在5%以内，证明了本发明对草鱼鱼糜货架期指示有较强可适用性。
实施例2：
一种中性蛋白酶型时间温度指示器体系，所述中性蛋白酶型时间温度指示器体系由一种显色试剂、一种底物和一种酶溶液组成；
(1)所述显色试剂为0.8 ml Folin酚试剂，浓度为2 mg/L；
(2)所述底物为9 ml质量分数为2%的酪蛋白液与1 ml NaOH溶液混合物，其中酪蛋白液由酪蛋白、0.1 mol/L的的氢氧化钠溶液及蒸馏水混合；
(3) 所述酶溶液为1.2 ml浓度为2 mg/L的中性蛋白酶溶液和7 ml蒸馏水；
(4)按照上述浓度比例及加入顺序依次加入混合后，在不同温度下反应，观察颜色变化与反应时间的对应关系。
将实施例2中得到的时间温度指示器置于不同温度梯度下每隔一段时间观察体系在不同温度颜色变化(颜色和亮度变化及变化速度）并以RGB数值表示。结果如表3和表4所示。
表3 中性蛋白酶型TTI 的颜色代号及相应的RGB范围
| 颜色代码 | A | B | C | D | E | F | G | H |
| RGB范围 | 130.145.130-160.165.150 | 110.130.130-120.140.145 | 100.120.125-110.130.140 | 60.95.100-80.120.135 | 55.100.140-80.115.150 | 30.70.120-50.85.130 | 30.55.100-40.80.120 | 35.45.80-40.60.910 |
酶与蛋白质的反应与时间和温度相关，且在指示剂作用下有颜色变化，因此可通过颜色变化直观反映出时间、温度的变化，且此种变化不可逆。不同温度条件下，中性蛋白酶型时间温度指示器在10天内随时间变化的颜色趋势如表4所示，其中颜色代码所对应RGB范围如表3所示。
表4 不同温度条件下中性蛋白酶型TTI 10天内颜色变化趋势
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)
1.一种刺破式中性蛋白酶型时间温度指示器，其特征在于：由时间温度指示器和比色卡组成，所述的时间温度指示器包括一个容器，容器是一个带有按钮的聚氯乙烯PVC透明圆柱体，圆柱体内包括显色试剂、底物和酶，显色试剂添加量在1%~5%之间，底物体积添加量在10%~50%之间，加酶量在2%~8%之间，并将颜色b*值为-38时确定为蛋白酶型时间-温度指示器的显色终点；
(1)所述显色试剂为Folin-酚试剂，浓度为2 mg/L；
(2)所述底物为质量分数为2%的酪蛋白液，由酪蛋白、0.1 mol/L的氢氧化钠溶液及蒸馏水混合组成；
(4)所述酶为浓度为2 mg/L的中性蛋白酶溶液；
(5)所述圆柱体，其中包括一层透明塑料PE薄膜，把圆柱体分成上下两部分；
(6)所述容器圆柱体高度为8-14 mm，圆柱体底部直径为56-66 mm；
(7) 透明PE薄膜的上层，高度为4-6 mm；盛放1.2ml的中性蛋白酶溶液和7ml的蒸馏水；
(8) 透明薄膜下层，高度为6-9 mm；盛放0.8 ml的Folin酚试剂和9 ml的酪蛋白液以及1 ml NaOH溶液混合物；
(9)所述按钮为白色，按钮厚度为1-3 mm，直径为56-66 mm，与主体圆柱体间间隙高度为2-5 mm，按钮上的圆锥体底部直径为3-10 mm其他部分全透明；
(10)所述容器按钮上附有双面胶，可粘贴于食品包装的表面。
2.根据权利要求书1所述的一种刺破式中性蛋白酶型时间温度指示器，其特征在于：通过按压将容器内薄膜刺破，使底物与酶相混合，通过显色剂作用下的颜色变化与比色卡对比判断产品货架期。
3.根据权利要求书1所述的一种刺破式中性蛋白酶型时间温度指示器，其特征在于：刺破式中性蛋白酶型时间温度指示器适用的温度为0~25℃。
4.根据权利要求书1所述的一种刺破式中性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、底物和酶分别保存在0℃。
5.根据权利要求书1所述的一种刺破式中性蛋白酶型时间温度指示器，其特征在于：使用时，通过按压按钮将中间薄膜刺破，且圆柱体可以与按钮粘连在一起，通过摇晃后将按钮一侧粘在被监测低温食品外包装上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20220408 |