CN109767688B

CN109767688B - 一种监控食品氧化程度的颜色指示标签及其制备方法

Info

Publication number: CN109767688B
Application number: CN201910166360.1A
Authority: CN
Inventors: 郑华明; 高逸飞; 叶佩玲; 余佳慧; 李星宇; 刘港; 周明钰
Original assignee: Wuhan Institute of Technology
Current assignee: Wuhan Institute of Technology
Priority date: 2019-03-06
Filing date: 2019-03-06
Publication date: 2021-11-02
Anticipated expiration: 2039-03-06
Also published as: CN109767688A

Abstract

本发明提供一种监控食品氧化程度的颜色指示标签及其制备方法，所述颜色指示标签由成膜液成膜后制成标签得到，所述成膜液包括下列重量百分比的组分：玉米醇溶蛋白7～13wt％，亚甲基蓝0.9×10^‑3～4.5×10^‑3wt％，纳米二氧化钛0.09～0.72wt％，甘油0.5～5wt％，乙醇55～85wt％，去离子水4～35wt％。该标签在暴露于UV光之前为绿色，于UV光下照射后褪色为黄色，再次遇氧后逐渐恢复绿色，有助于人们快速判断各种食品包装内的氧气变化情况。

Description

一种监控食品氧化程度的颜色指示标签及其制备方法

技术领域

本发明属于食品标识技术领域，具体涉及一种监控食品氧化程度的颜色指示标签及其制备方法。

背景技术

随着社会经济的逐步发展与人民生活水平的逐步提高，人们愈来愈关心各种食品的新鲜程度和食用安全性。众所周知，引起食品腐败变质的因素有很多，如：生物因素(昆虫、寄生虫、微生物)、化学因素(食品组织内酶)和物理因素(光照、储存温度、水分活性、氧气浓度)等。对于一些富含脂肪和维生素类的食品，包装容器内的氧气可以加快脂肪酸(尤其是不饱和脂肪酸)的氧化腐败，生成一些伴有刺激性或哈喇味的醛类、酮类及低分子的脂肪酸物质，食用后极易引起腹泻和肝脏病症；维生素类食品(如苹果、马铃薯等)底物中含有大量的单宁和酚类物质，在氧化酶的作用下，这些物质极易与包装容器中的氧气发生氧化反应，使产品变成黑色或者褐色。为了延长食品的货架寿命，常用的方法是往包装容器内加入一些抗异坏血酸钠、丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯、叔丁基对苯二酚等抗氧化剂或者利用一些高阻隔材料使食品与外界空气中的氧气隔绝。尽管现有的食品包装容器上都标明了食品的保质期，但是受到地域条件、环境因素的影响，各地流通的同一批食品的新鲜程度并不一致，甚至一些食品即便是在容器上标明的保质期内，也已严重变质腐败。由于这些食品的腐败程度都是随容器内氧气浓度的增大而上升，实际生产生活中可通过检测包装容器内氧气浓度的变化来鉴定食品新鲜程度。传统检测氧气浓度的方法需要特定仪器，且难以定时逐一检测，因此研究一种能够在不同氧气浓度下具有明显颜色变化，从而能够快速判断食品氧化程度的标签非常有必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种监控食品氧化程度的颜色指示标签及其制备方法，该颜色指示标签对氧气浓度变化敏感、使用相对安全、机械性能较好，用于食品包装上能随着食品逐渐被氧化变质而显著改变颜色，由初始的黄色(食品新鲜时)逐渐变成绿色(食品腐败变质时)，便于人们快速识别食品新鲜程度，并且制备工艺简单，使用方便。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是：

提供一种监控食品氧化程度的颜色指示标签，所述颜色指示标签由成膜液成膜后制成标签得到，所述成膜液包括下列重量百分比的组分：

按上述方案，所述颜色指示标签用于食品包装上，食品新鲜时颜色为黄色，随着食品在储运期间逐渐被氧化变质，颜色指示标签的颜色逐渐变成绿色，与初始颜色的色差大于6。此时食品已经氧化腐败。

按上述方案，所述纳米二氧化钛粒径为10～50nm。

本发明还提供了上述监控食品氧化程度的颜色指示标签的制备方法，其包括以下步骤：

1)按比例称取各组分原料，备用；

2)将亚甲基蓝(MB)加入乙醇与去离子水配制得到的乙醇水溶液中，搅拌均匀，得到亚甲基蓝溶液；

3)向步骤2)所得亚甲基蓝溶液中加入玉米醇溶蛋白(Zein)和纳米二氧化钛(TiO₂)，充分混合后加入甘油，常温搅拌10～30min，再加热至30～50℃搅拌2～4小时，之后超声分散10～30min得到成膜液；

4)将步骤3)所得成膜液成膜，烘干，制成标签，再用紫外光辐照2～10min，得到初始颜色为黄色的监控食品氧化程度的颜色指示标签，并于无氧条件下密封保存。

按上述方案，步骤4)所述成膜为采用流延法成膜。

按上述方案，步骤4)所述烘干条件为20～40℃干燥8～24小时。

按上述方案，步骤4)所述紫外光辐照功率密度为11400-45600μW/cm²，紫外光辐照时间为2～15min。

本发明还包括上述监控食品氧化程度的颜色指示标签在监控食品安全方面的应用。

纳米二氧化钛(TiO₂)具有很好的光催化性能，当其受到波长小于388nm的紫外光辐照时，价带上的电子被激发跃迁到导带形成导带电子，并在价带上生成空穴，从而在价带与导带间形成高活性的电子-空穴对，该电子-空穴对在半导体中形成较强的氧化-还原体系，当其迁移至半导体表面后可将吸附在半导体表面上的有机物氧化或还原。由于甘油具有很好的还原性，当纳米二氧化钛被UV激活后，首先会氧化甘油，随后会使亚甲基蓝被还原，使亚甲基蓝由蓝色变成无色(实际使用时，因所用玉米醇溶蛋白为浅黄色，所以薄膜呈现黄色)。还原态的亚甲基蓝又容易受到空气中氧气的攻击，使其氧化，最后又逐步恢复成蓝色(实际使用时，因所用玉米醇溶蛋白为浅黄色，所以薄膜呈现绿色)。其氧化还原的机理如图1。本发明根据以上原理将各组分按合适比例配伍，制得的颜色变化标签能够在食品的储存过程中，随着包装容器内氧气浓度的变化，呈现出不同的颜色，从而可以判断食品的新鲜程度。

本发明的有益效果是：1.本发明提供的颜色指示标签使用方便、显色灵敏，用于食品包装上可显示食品新鲜程度，随着食品逐渐腐败变质而显著改变颜色，由初始黄色逐渐变成绿色，便于人们识别食品新鲜程度，确保食品安全。2.本发明以天然高分子玉米醇溶蛋白等组分为原料，成分安全无害，制备方法简单易行，成本低，实用性强。

附图说明

图1本发明监控食品氧化程度的颜色指示标签UV辐照下亚甲基蓝氧化还原示意图；

图2为实施例3所制备的颜色指示标签使用时颜色变化图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

本发明实施例提供一种监控食品氧化程度的颜色指示标签及其制备方法，按比例配置好成膜液，采用流延方式成膜，薄膜经过紫外光照射变成黄色，置于密封容器中一定时间，薄膜被空气中的氧气(从包装材料渗透进去)氧化后又逐渐变色成绿色。

实施例1

一种监控食品氧化程度的颜色指示标签，由以下步骤制备而成：

(1)取0.01g亚甲基蓝，溶于1000g浓度为65wt％的乙醇水溶液中，得到亚甲基蓝溶液；

(2)取6mL步骤(1)所得亚甲基蓝溶液(10mg/L)于20mL试剂瓶中，加入0.48g玉米醇溶蛋白、6mg纳米二氧化钛(平均粒径20nm)，在350r/min的磁力搅拌搅拌30分钟，得到混合液；

(3)向步骤(2)所得混合液中滴加0.048g甘油，常温磁力搅拌30min，混合均匀后放入30℃恒温水浴锅中恒温搅拌4小时，然后超声分散30min，得到成膜液；

(5)将成膜液呈柱状倒入不锈钢模具内，流延法成膜，调节模具呈水平，鼓风干燥箱40℃恒温12小时成膜。所得膜拉伸强度为9.45MPa，断裂伸长率为12.2％。

(6)揭膜，将所得绿色薄膜(L＝50，a＝-18，b＝52)放入紫外固化机，在功率50％、光密度为28500μW/cm²条件下光催化还原10min，得到初始黄色标签(L＝54，a＝13，b＝58)，初始黄色标签需迅速置于无氧环境中避光保存，防止环境因素的不利影响。

初始绿色薄膜在紫外光照下曝光10min后完全变为黄色，在250mL密封玻璃瓶中盛装20g鲜猪肉，并将初始标签悬挂在玻璃瓶上空，一起放在恒温恒湿箱(T＝30℃，RH＝50％)加速氧化，在玻璃瓶上空空气环境中9h后标签颜色有较大变化(L＝62，a＝-4，b＝60)，其色差值为18.89，此时猪肉已经氧化腐败。

实施例2

(3)取0.02g亚甲基蓝，溶于1000g浓度为75％的乙醇水溶液中，得到亚甲基蓝溶液；

(4)取6mL步骤(1)所得亚甲基蓝溶液于20mL试剂瓶中，加入0.6g玉米醇溶蛋白、0.018g纳米二氧化钛(平均粒径20nm)，在350r/min的磁力搅拌搅拌30分钟，得到混合液；

(3)向步骤(2)所得混合液中滴加0.12g甘油，常温磁力搅拌30min，混合均匀后放入40℃恒温水浴锅中恒温搅拌2小时，然后超声分散15min，得到成膜液；

(5)将成膜液呈柱状倒入不锈钢模具内，流延法成膜，调节模具呈水平，鼓风干燥箱30℃恒温24小时成膜。其拉伸强度为10.59MPa，断裂伸长率为17.5％。

(6)揭膜，将初始绿色薄膜(L＝47，a＝-26，b＝49)放入紫外固化机，在功率30％、光密度为17000μW/cm²条件下光催化还原15min，得到初始黄色标签(L＝51，a＝13，b＝56)，初始黄色标签需迅速置于无氧环境中避光保存，防止环境因素的不利影响。

初始绿色薄膜在紫外光照下曝光15min后完全变为黄色，在250mL密封玻璃瓶中盛装30g鲜猪肉，并将初始标签悬挂在玻璃瓶上空，一起放在恒温恒湿箱(T＝30℃，RH＝50％)加速氧化，在玻璃瓶上空空气环境中8h后标签颜色有较大变化(L＝55，a＝-8，b＝52)，其色差值为21.75，此时猪肉已经氧化腐败。

实施例3

(5)取0.03g亚甲基蓝，溶于1000g浓度为85％的乙醇水溶液中，得到亚甲基蓝溶液；

(6)取6mL步骤(1)所得亚甲基蓝溶液于20mL试剂瓶中，加入0.6g玉米醇溶蛋白、0.03g纳米二氧化钛(平均粒径50nm)，在350r/min的磁力搅拌搅拌30分钟，得到混合液；

(3)向步骤(2)所得混合液中滴加0.18g甘油，常温磁力搅拌30min，混合均匀后放入50℃恒温水浴锅中恒温搅拌2小时，然后超声分散10min，得到成膜液；

(5)将成膜液呈柱状倒入不锈钢模具内，流延法成膜，调节模具呈水平，鼓风干燥箱35℃恒温12小时成膜。其拉伸强度为8.73MPa，断裂伸长率为22.77％。

(6)揭膜，将初始绿色薄膜(L＝48，a＝-33，b＝47)放入紫外固化机，在功率60％、光密度为34200μW/cm²条件下光催化还原8min，得到初始黄色标签(L＝52，a＝10，b＝56)，初始黄色标签需迅速置于无氧环境中避光保存，防止环境因素的不利影响。

本实施例所制备的颜色指示标签使用时颜色变化图如图2所示，初始绿色薄膜(图2(1))在紫外光照下曝光8min后完全变为黄色(图2(2))，在250mL密封玻璃瓶中盛装20g削皮的马铃薯，并将初始标签悬挂在玻璃瓶上空，一起放在恒温恒湿箱(T＝30℃，RH＝50％)加速氧化，在玻璃瓶上空空气环境中6h后标签颜色有较大变化(L＝50，a＝-11，b＝50)(图2(3))，其色差值为21.93，此时马铃薯已经因氧化而发生褐变。

实施例4

(7)取0.04g亚甲基蓝，溶于1000g浓度为95％的乙醇水溶液中，得到亚甲基蓝溶液；

(8)取6mL步骤(1)所得亚甲基蓝溶液于20mL试剂瓶中，加入0.72g玉米醇溶蛋白、0.042g纳米二氧化钛(平均粒径20nm)，在350r/min的磁力搅拌搅拌30分钟，得到混合液；

(3)向步骤(2)所得混合液中滴加0.288g甘油，常温磁力搅拌30min，混合均匀后放入40℃恒温水浴锅中恒温搅拌3小时，然后超声分散15min，得到成膜液；

(5)将成膜液呈柱状倒入不锈钢模具内，流延法成膜，调节模具呈水平，鼓风干燥箱35℃恒温16小时成膜。其拉伸强度为5.13MPa，断裂伸长率为33.08％。

(6)揭膜，将初始绿色薄膜(L＝40，a＝-35，b＝40)放入紫外固化机，在功率80％、光密度为45600μW/cm²条件下光催化还原3min，得到初始黄色标签(L＝49，a＝7，b＝52)，初始黄色标签需迅速置于无氧环境中避光保存，防止环境因素的不利影响。

初始绿色薄膜在紫外光照下曝光3min后完全变为黄色，在250mL密封玻璃瓶中盛装30g削皮的苹果，并将初始标签悬挂在玻璃瓶上空，一起放在恒温恒湿箱(T＝30℃，RH＝50％)加速氧化，在玻璃瓶上空空气环境中8h后标签颜色有较大变化(L＝39，a＝-15，b＝31)，其色差值为32，此时苹果因氧化而发生褐变。

由以上对本发明实施例的详细描述，可以了解本发明解决了目前检测食品被氧化程度耗时耗力的问题，可直观简便地识别食品新鲜程度，方便快捷，成本低，确保食品安全。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种监控食品氧化程度的颜色指示标签，其特征在于，所述颜色指示标签由成膜液成膜后制成标签得到，所述成膜液包括下列重量百分比的组分：

玉米醇溶蛋白 7~13wt%

亚甲基蓝 0.9×10^-3~4.5×10^-3wt%

纳米二氧化钛 0.09~0.72wt%

甘油 0.5~5wt%

乙醇 55~85wt%

去离子水 4~35wt%；

所述颜色指示标签用于食品包装上，食品新鲜时颜色为黄色，随着食品在储运期间逐渐被氧化变质，颜色指示标签的颜色逐渐变成绿色，与初始颜色的色差为18.89~32。

2.根据权利要求1所述的监控食品氧化程度的颜色指示标签，其特征在于，所述纳米二氧化钛粒径为10~50nm。

3.一种权利要求1或2所述的监控食品氧化程度的颜色指示标签的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）按比例称取各组分原料，备用；

2）将亚甲基蓝加入乙醇与去离子水配制得到的乙醇水溶液中，搅拌均匀，得到亚甲基蓝溶液；

3）向步骤2）所得亚甲基蓝溶液中加入玉米醇溶蛋白和纳米二氧化钛，充分混合后加入甘油，常温搅拌10~30min，再加热至30~50℃搅拌2~4小时，之后超声分散10~30min得到成膜液；

4）将步骤3）所得成膜液成膜，烘干，制成标签，再用紫外光辐照2~10min，得到初始颜色为黄色的监控食品氧化程度的颜色指示标签，并于无氧条件下密封保存。

4.根据权利要求3所述的监控食品氧化程度的颜色指示标签的制备方法，其特征在于，步骤4）所述成膜为采用流延法成膜。

5.根据权利要求3所述的监控食品氧化程度的颜色指示标签的制备方法，其特征在于，步骤4）烘干条件为20~40℃干燥8~24小时。

6.根据权利要求3所述的监控食品氧化程度的颜色指示标签的制备方法，其特征在于，步骤4）所述紫外光辐照功率密度为11400-45600μW/cm²，紫外光辐照时间为2~15min。

7.一种权利要求1或2所述的监控食品氧化程度的颜色指示标签在监控食品安全方面的应用。