CN110617899A - 一种固态酶型时间-温度指示剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种固态酶型时间‑温度指示剂，由虫漆酶PVA凝胶片和愈创木酚PVA凝胶片两部分构成，使用时两部分贴合构成固态酶型时间‑温度指示剂，其中虫漆酶PVA凝胶片是包埋虫漆酶的PVA凝胶片，愈创木酚PVA凝胶片是包埋愈创木酚的PVA凝胶片。本发明的有益效果：本发明能用于活化能在9.5‑68.8kJ/mol的食品新鲜度的指示、可杜绝液态TTI包装易泄露的隐患、不需像脂肪酶、淀粉酶、脲酶一样额外加入指示剂，本方法避免了因包埋阻碍酶和底物的扩散，降低酶生物活性，从而影响TTI的使用效果的情况，同时因为使用PVA凝胶片作为载体使得体系混合均匀，从而颜色分布也相对均匀，不会出现团状、絮状颜色块，制作简便、效果稳定，成本低廉，易于推广。

Description

一种固态酶型时间-温度指示剂及其制备方法
技术领域
本发明属于智能包装领域，具体地说涉及一种通过颜色变化记录时间和温度累积效应的指示剂，可应用于食品在储运销售过程中新鲜度的指示。
背景技术
人们往往认为：“只要包装的食品在保质期内，就应该是安全的。”事实上有时并非如此。对于冷链运输的产品来说，其质量除受产品自身成分因素的影响之外，还会受外部环境条件的影响，其中温度的影响往往是最主要的，由于在储运销售过程中温度不易监控,导致实际温度下的货架寿命与标准温度下的货架期有差别,进而造成不必要的浪费和食品安全隐患。
因此，需要采用一种有效的方式来监测产品在流通过程中时间和温度的累积效应，提供产品的剩余货架期信息。在这种情况下，时间-温度指示剂(time temperatureindicator/integrator，简称TTI)便应运而生了。它可呈现出与时间、温度相关的变化，这种变化通常是不可逆并方便识别的，为冷链食品的生产者、运输者、销售者以及消费者提供一种准确评估食品品质的方法。
国外开展酶型TTI的研究相对较早，液态酶型TTI的研究成果丰富。其中 CheckpointTM(瑞典Vitsab A.B公司)成功开发了液态脂肪酶型TTI，它利用脂肪酶将甘油酯水解成甘油和脂肪酸，降低溶液pH，使酸碱指示剂产生颜色变化，温度越高水解速度越快，从而可以指示食品质量变化。激活前酶溶液和酯类底物分开保在塑料袋的两隔室中，通过施加压力破坏两隔室的屏障，激活 TTI；Sun和Rajan等人利用淀粉酶分解淀粉，使淀粉和碘的水溶液体系发生颜色变化，从深紫色褪至无色，从而指示食品新鲜程度，并通过调节淀粉酶和淀粉的比例可以调节液态TTI的活化能，以适应不同种类的食品。
国内相关院校和研究院所也开展了TTI的研究。液态酶型TTI的研究中吴丹基于脂肪酶和甘油三丁酸酯研究出多种不同活化能的TTI；郭素娟等人成功利用脂肪酶TTI监测羊肉的质量变化；钱静等基于糖化酶水解麦芽糊精的反应开发出适用于冷鲜肉的TTI。在固态TTI的研究中孟晶晶等人利用海藻酸钠制备出糖化酶的微胶囊颗粒，并将其和淀粉、碘涂布在纸上，使用琼脂水凝胶作为覆盖物，将两部分结合激活TTI，改变组分含量可使活化能在87-107KJ/mol 范围内。徐凤娟等人利用酪氨酸在酪氨酸酶的作用下被催化氧化成多巴胺中间体以及多巴色素的原理，制备从无色变深褐色的TTI。
发明内容
液态TTI虽然研究成果丰富，但在实际使用中受到限制，原因主要包括：a. 液态下酶不稳定，容易失活；b.液态TTI需要袋装或瓶装，并对机械强度有较高要求，否则易发生泄漏，污染食品，因此使用液态TTI增加了食品包装的复杂性。
从酶的种类来看，脂肪酶、淀粉酶以及脲酶中都需要额外加入显现颜色变化的指示剂，会使反应体系变复杂；酪氨酸酶型指示剂反应体结构简单，不加任何指示剂，反应稳定且由无色变黑色指示效果明显，但酪氨酸酶相对较贵，成本居高不下，不利于商业化应用。
虫漆酶具有成本低，反应底物品种多的优点，可直接催化底物氧化产生明显的颜色变化，不需要额外加入指示剂，反应体系相对简单。目前仅发现国外对基于虫漆酶的液体的TTI有研究，但液态TTI在推广应用方面受到一定限制。
本发明提供一种固态酶型时间-温度指示剂，采用PVA凝胶法分别包埋虫漆酶和底物(愈创木酚)制备固态TTI，通过贴合凝胶片激活TTI，能用于活化能在9.5-68.8kJ/mol的食品新鲜度指示。
本发明的技术方案如下：
一种固态酶型时间-温度指示剂，由虫漆酶PVA凝胶片和愈创木酚PVA凝胶片两部分构成，使用时两部分贴合构成固态酶型时间-温度指示剂，其中虫漆酶PVA凝胶片是包埋虫漆酶的PVA凝胶片，愈创木酚PVA凝胶片是包埋愈创木酚的PVA凝胶片。
上述固态酶型时间-温度指示剂，所述虫漆酶PVA凝胶片由以下原料制备而得，浓度为0.1g/mL PVA水溶液，pH值为5.0的缓冲溶液；虫漆酶；稳定剂；每1mL缓冲溶液加入0.010g-0.029g虫漆酶得虫漆酶缓冲溶液；每1mL虫漆酶缓冲溶液中添加0.001g稳定剂混合均匀，加入稳定剂的虫漆酶缓冲溶液离心取上清液，每1mL上清液加入6mLPVA水溶液得浓度为1.5-4.0mg/mL的虫漆酶 PVA溶液，磁力搅拌，放入模具，制成包埋虫漆酶的PVA凝胶片。
上述固态酶型时间-温度指示剂，所述缓冲溶液是由浓度为0.004g/mL的醋酸钠水溶液，再缓慢加入稀释的醋酸水溶液得到pH值为5的缓冲溶液，稳定剂是牛血清白蛋白。
上述固态酶型时间-温度指示剂，所述虫漆酶溶液放入模具后，通过反复冻融制得虫漆酶PVA凝胶片。
上述固态酶型时间-温度指示剂，所述愈创木酚PVA凝胶片由以下步骤制备而得，40mL PVA水溶液中加入0.1488-0.2976g愈创木酚，得浓度为30-60mM 的愈创木酚PVA混合溶液，磁力搅拌，倒入模具，冻融制得包埋愈创木酚的PVA 凝胶片。
6、根据权利要求5所述的固态酶型时间-温度指示剂，其特征在于：所述愈创木酚PVA混合溶液合倒入模具后经过4次冻融，冷冻温度为-16℃，每次冷冻时间为6小时，融化温度为25℃，融化时间为2小时。
一种固态酶型时间-温度指示剂的制作方法，其特征在于：具体步骤如下： A.虫漆酶PVA凝胶片的制备
1.PVA水溶液的配制
配制浓度为0.1g/mL的PVA水溶液；
2.虫漆酶PVA溶液的配制
2-1.缓冲溶液的配制
0.004g/mL醋酸钠水溶液，加入经过稀释的醋酸水溶液，调节pH至5得缓冲溶液，
2-2.虫漆酶PVA溶液的配制
1mL缓冲溶液加入0.010g-0.029g虫漆酶得虫漆酶缓冲溶液；1ml虫漆酶缓冲溶液中添加0.001g稳定剂混合均匀，加入稳定剂的虫漆酶缓冲溶液离心取上清液，每1ml上清液加入6mLPVA水溶液得浓度为1.5-4.0mg/mL的虫漆酶PVA 溶液；
3.包埋虫漆酶的PVA凝胶片的制备
将虫漆酶PVA溶液通过磁力搅拌均匀，放入模具，冻融制成包埋虫漆酶的PVA凝胶片；
B.包埋愈创木酚的PVA凝胶片的制备
1.PVA水溶液的配制
PVA水溶液的配制与步骤A中一致。
2.愈创木酚PVA溶液的制备
40mL PVA水溶液中加入0.1488-0.2976g愈创木酚，得浓度为30-60mM的愈创木酚PVA溶液；
3.包埋愈创木酚的PVA凝胶片的制备
将愈创木酚PVA溶液磁力搅拌均匀，倒入模具，冻融制得包埋愈创木酚的 PVA凝胶片。
本发明的有益效果：
1.本发明基于虫漆酶和愈创木酚的固态TTI，其活化能在9.5-68.8kJ/mol，根据TTI的活化能与食品变质活化能之间相差25kJ/mol之内即可应用于该食品的原则，实施例1、2、3、4、5、6可用于巴氏杀菌奶新鲜度指示，实施例2 可用于猪肉新鲜度的指示。本发明能用于活化能在9.5-68.8kJ/mol的食品新鲜度的指示。
2.基于虫漆酶和愈创木酚的固态TTI，采用PVA凝胶片分别包埋虫漆酶和愈创木酚，使用时将两片凝胶贴合后粘贴在包装壁上，可杜绝液态TTI包装易泄露的隐患。
3.基于虫漆酶和愈创木酚的固态TTI，体系简单，由虫漆酶催化愈创木酚氧化生成醌类物质产生颜色变化，不需像脂肪酶、淀粉酶、脲酶一样额外加入指示剂；
4.基于虫漆酶和愈创木酚的固态TTI，使用PVA凝胶对虫漆酶和愈创木酚进行包埋，既增加两种物质的稳定性，又赋予两种物质合适的扩散效果，确保 TTI有效发挥作用。本方法避免了因包埋阻碍酶和底物的扩散，降低酶生物活性，从而影响TTI的使用效果的情况。
5.基于虫漆酶和愈创木酚的固态TTI体系颜色变化明显，从无色、浅粉、深红到黑红，目测效果好，同时因为使用PVA凝胶片作为载体使得体系混合均匀，从而颜色分布也相对均匀，不会出现团状、絮状颜色块；
6.基于虫漆酶和愈创木酚的固态TTI，制作简便、效果稳定，一枚TTI成本大约0.2元，与同等效果的酪氨酸酶型TTI相比，成本低廉，易于推广。
附图说明
图1是实施例1中固态酶型时间-温度指示剂a值随时间变化的拟合直线；
图2是实施例2中固态酶型时间-温度指示剂a值随时间变化的拟合直线；
图3是实施例3中固态酶型时间-温度指示剂a值随时间变化的拟合直线；
图4是实施例4中固态酶型时间-温度指示剂a值随时间变化的拟合直线；
图5是实施例5中固态酶型时间-温度指示剂a值随时间变化的拟合直线；
图6是实施例6中固态酶型时间-温度指示剂a值随时间变化的拟合直线；
图7是实施例7中固态酶型时间-温度指示剂a值随时间变化的拟合直线；
图8是实施例1中固态酶型时间-温度指示剂lnk与1/T拟合直线；
图9是实施例2中固态酶型时间-温度指示剂lnk与1/T拟合直线；
图10是实施例3中固态酶型时间-温度指示剂lnk与1/T拟合直线。
图11是实施例4中固态酶型时间-温度指示剂lnk与1/T拟合直线；
图12是实施例5中固态酶型时间-温度指示剂lnk与1/T拟合直线；
图13是实施例6中固态酶型时间-温度指示剂lnk与1/T拟合直线。
图14是实施例7中固态酶型时间-温度指示剂lnk与1/T拟合直线。
具体实施方式
实施例1：
一种固态酶型时间-温度指示剂的制作方法，具体步骤如下：
A.包埋虫漆酶的PVA凝胶片的制备
1.PVA水溶液的配制
配制浓度为0.1g/mL的PVA水溶液，配制时采用95℃水浴加热1.5h，同时磁力搅拌使PVA完全溶解。
2.虫漆酶PVA溶液的配制
2-1.缓冲溶液的配制
0.004g/mL醋酸钠水溶液加入经过稀释的醋酸水溶液，调节pH至5.0得缓冲溶液。
2-2.虫漆酶溶液的配制
1mL缓冲溶液加入0.010g虫漆酶得虫漆酶缓冲溶液；
1mL虫漆酶缓冲溶液中添加0.001g稳定剂牛血清白蛋白混合均匀，稳定剂能增加溶液、胶体、固体、混合物的稳定性，可以减慢反应,保持化学平衡。
将加入稳定剂之后的虫漆酶缓冲溶液离心5分钟，转速6000转/分，使用时取上层清液。
1mL上层清液加入6mLPVA水溶液配制虫漆酶PVA溶液，得浓度为 1.5mg/mL的虫漆酶PVA溶液。
3-3.包埋虫漆酶的PVA凝胶片的制备
将虫漆酶PVA溶液使用磁力搅拌器搅拌至均匀，注意速度不宜过快，否则将产生气泡，影响后续凝胶片质量，慢倒入呈格子状的塑料模具中，每个格子长、宽、高分别为5mm、5mm、1mm，将塑料模具盖好盖子，放入-16℃冰箱中冷冻 6个小时，在25℃条件下解冻2小时，反复冻融4次，制成包埋虫漆酶的PVA 凝胶薄片。
B.包埋愈创木酚的PVA凝胶片的制备
1.PVA水溶液的配制
PVA水溶液的配制与步骤A中一致，
2.愈创木酚PVA混合溶液的制备
40mL PVA水溶液中加入0.1488g愈创木酚，制备出浓度为30mM的愈创木酚PVA混合溶液；
3.包埋愈创木酚的PVA凝胶片的制备
将愈创木酚PVA混合溶液用磁力搅拌器充分搅拌均匀，搅拌速度不宜过快，过快则空气进入溶液，产生气泡，影响后续凝胶片的制备质量，倒入呈格子状的塑料模具中，每个格子长、宽、高分别为5mm、5mm、1mm，将塑料模具盖好盖子，放入-16℃冰箱中冷冻6个小时，放置在25℃条件下解冻2小时，反复冻融 4次，制成包埋愈创木酚的PVA凝胶薄片。
C.使用时将包埋虫漆酶的PVA凝胶薄片和包埋愈创木酚的PVA凝胶薄片贴合得固态酶型时间-温度指示剂，放置在储存巴士杀菌奶牛奶的容器外。
实施例2：
一种固态酶型时间-温度指示剂的制作方法，具体步骤如下：
A.包埋虫漆酶的PVA凝胶片的制备
1.PVA水溶液的配制
配制浓度为0.1g/mL的PVA水溶液，配制时采用95℃水浴加热1.5h，同时磁力搅拌使PVA完全溶解。
2.虫漆酶PVA溶液的配制
2-1.缓冲溶液的配制
0.0041g/mL醋酸钠水溶液加入经过稀释的醋酸水溶液，调节pH至5.0得缓冲溶液。
2-2.虫漆酶溶液的配制
1mL缓冲溶液加入0.021g虫漆酶得虫漆酶缓冲溶液；
1mL虫漆酶缓冲溶液中添加0.001g稳定剂牛血清白蛋白混合均匀，稳定剂能增加溶液、胶体、固体、混合物的稳定性，可以减慢反应,保持化学平衡。
将加入稳定剂之后的虫漆酶缓冲溶液离心5分钟，转速6000转/分，使用时取上层清液。
1mL上层清液加入6mLPVA水溶液配制虫漆酶PVA溶液，得浓度为3mg/mL 的虫漆酶PVA溶液。
3-3.包埋虫漆酶的PVA凝胶片的制备
将虫漆酶PVA溶液使用磁力搅拌器搅拌至均匀，注意速度不宜过快，否则将产生气泡，影响后续凝胶片质量，慢倒入呈格子状的塑料模具中，每个格子长、宽、高分别为5mm、5mm、1mm，将塑料模具盖好盖子，放入-16℃冰箱中冷冻 6个小时，在25℃条件下解冻2小时，反复冻融4次，制成包埋虫漆酶的PVA 凝胶薄片。
B.包埋愈创木酚的PVA凝胶片的制备
1.PVA水溶液的配制
PVA水溶液的配制与步骤A中一致，
2.愈创木酚PVA混合溶液的制备
40mL PVA水溶液中加入0.1984g愈创木酚，制备出浓度为40mM的愈创木酚PVA混合溶液；
3.包埋愈创木酚的PVA凝胶片的制备
将愈创木酚PVA混合溶液用磁力搅拌器充分搅拌均匀，搅拌速度不宜过快，过快则空气进入溶液，产生气泡，影响后续凝胶片的制备质量，倒入呈格子状的塑料模具中，每个格子长、宽、高分别为5mm、5mm、1mm，将塑料模具盖好盖子，放入-16℃冰箱中冷冻6个小时，放置在25℃条件下解冻2小时，反复冻融 4次，制成包埋愈创木酚的PVA凝胶薄片。
C.使用时将包埋虫漆酶的PVA凝胶薄片和包埋愈创木酚的PVA凝胶薄片贴合得固态酶型时间-温度指示剂，放置在储存鲜猪肉的容器外。
实施例3：
一种固态酶型时间-温度指示剂的制作方法，具体步骤如下：
A.包埋虫漆酶的PVA凝胶片的制备方法与实施例2相同。
B.包埋愈创木酚的PVA凝胶片的制备
1.PVA水溶液的配制
PVA水溶液的配制与步骤A中一致，
2.愈创木酚PVA混合溶液的制备
40mL PVA水溶液中加入0.2976g愈创木酚，制备出浓度为60mM的愈创木酚PVA混合溶液；
3.包埋愈创木酚的PVA凝胶片的制备
将愈创木酚PVA混合溶液用磁力搅拌器充分搅拌均匀，搅拌速度不宜过快，过快则空气进入溶液，产生气泡，影响后续凝胶片的制备质量，倒入呈格子状的塑料模具中，每个格子长、宽、高分别为5mm、5mm、1mm，将塑料模具盖好盖子，放入-16℃冰箱中冷冻6个小时，放置在25℃条件下解冻2小时，反复冻融 4次，制成包埋愈创木酚的PVA凝胶薄片。
C.使用时将包埋虫漆酶的PVA凝胶薄片和包埋愈创木酚的PVA凝胶薄片贴合得固态酶型时间-温度指示剂，放置在储存巴士杀菌奶牛奶的容器外。
实施例4：
一种固态酶型时间-温度指示剂的制作方法，具体步骤如下：
A.包埋虫漆酶的PVA凝胶片的制备
1.PVA水溶液的配制
配制浓度为0.1g/mL的PVA水溶液，配制时采用95℃水浴加热1.5h，同时磁力搅拌使PVA完全溶解。
2.虫漆酶PVA溶液的配制
2-1.缓冲溶液的配制
0.004g/mL醋酸钠水溶液加入经过稀释的醋酸水溶液，调节pH至5.0得缓冲溶液。
2-2.虫漆酶溶液的配制
1mL缓冲溶液加入0.025g虫漆酶得虫漆酶缓冲溶液；
1mL虫漆酶缓冲溶液中添加0.001g稳定剂牛血清白蛋白混合均匀，稳定剂能增加溶液、胶体、固体、混合物的稳定性，可以减慢反应,保持化学平衡。
将加入稳定剂之后的虫漆酶缓冲溶液离心5分钟，转速6000转/分，使用时取上层清液。
1mL上层清液加入6mLPVA水溶液的比例配制虫漆酶PVA溶液，得浓度为3.5mg/mL的虫漆酶PVA溶液。
3-3.包埋虫漆酶的PVA凝胶片的制备
将虫漆酶PVA溶液使用磁力搅拌器搅拌至均匀，注意速度不宜过快，否则将产生气泡，影响后续凝胶片质量，慢倒入呈格子状的塑料模具中，每个格子长、宽、高分别为5mm、5mm、1mm，将塑料模具盖好盖子，放入-16℃冰箱中冷冻 6个小时，在25℃条件下解冻2小时，反复冻融4次，制成包埋虫漆酶的PVA 凝胶薄片。
B.包埋愈创木酚的PVA凝胶片的制备方法与实施例2相同。
C.使用时将虫漆酶的PVA凝胶薄片和包埋愈创木酚的PVA凝胶薄片贴合得固态酶型时间-温度指示剂，放置在储存巴士杀菌奶牛奶的容器外。
实施例5：
一种固态酶型时间-温度指示剂的制作方法，具体步骤如下：
A.包埋虫漆酶的PVA凝胶片的制备方法与实施例4相同；
B.包埋愈创木酚的PVA凝胶片制备方法与实施例3相同；
C.使用时将虫漆酶的PVA凝胶薄片和包埋愈创木酚的PVA凝胶薄片贴合得固态酶型时间-温度指示剂，放置在储存巴士杀菌奶牛奶的容器外。
实施例6：
一种固态酶型时间-温度指示剂的制作方法，具体步骤如下：
A.包埋虫漆酶的PVA凝胶片的制备
1.PVA水溶液的配制
配制浓度为0.1g/mL的PVA水溶液，配制时采用95℃水浴加热1.5h，同时磁力搅拌使PVA完全溶解。
2.虫漆酶PVA溶液的配制
2-1.缓冲溶液的配制
0.004g/mL醋酸钠水溶液加入经过稀释的醋酸水溶液，调节pH至5.0得缓冲溶液。
2-2.虫漆酶溶液的配制
1mL缓冲溶液加入0.029g虫漆酶得虫漆酶缓冲溶液；
1mL虫漆酶缓冲溶液中添加0.001g稳定剂牛血清白蛋白混合均匀，稳定剂能增加溶液、胶体、固体、混合物的稳定性，可以减慢反应,保持化学平衡。
将加入稳定剂之后的虫漆酶缓冲溶液离心5分钟，转速6000转/分，使用时取上层清液。
1mL上层清液加入6mLPVA水溶液的比例配制虫漆酶PVA溶液，得浓度为4mg/mL的虫漆酶PVA溶液。
3.包埋虫漆酶的PVA凝胶片的制备
将虫漆酶PVA溶液使用磁力搅拌器搅拌至均匀，注意速度不宜过快，否则将产生气泡，影响后续凝胶片质量，慢倒入呈格子状的塑料模具中，每个格子长、宽、高分别为5mm、5mm、1mm，将塑料模具盖好盖子，放入-16℃冰箱中冷冻 6个小时，在25℃条件下解冻2小时，反复冻融4次，制成包埋虫漆酶的PVA 凝胶薄片。
B.包埋愈创木酚的PVA凝胶片的制备方法与实施例2相同。
C.使用时将虫漆酶的PVA凝胶薄片和包埋愈创木酚的PVA凝胶薄片贴合得固态酶型时间-温度指示剂，放置在储存巴士杀菌奶牛奶的容器外。
实施例7：
一种固态酶型时间-温度指示剂的制作方法，具体步骤如下：
A.包埋虫漆酶的PVA凝胶片的制备方法与实施例6相同；
B.包埋愈创木酚的PVA凝胶片的制备方法与实施例3相同.
C使用时将虫漆酶的PVA凝胶薄片和包埋愈创木酚的PVA凝胶薄片贴合得固态酶型时间-温度指示剂，放置在储存巴士杀菌奶牛奶的容器外。
实施例1-7配方见表1
表1实施例1-7配方
实施例序号 虫漆酶浓度 愈创木酚浓度 备注
1 1.5mg/mL 30mM
2 3mg/mL 40mM
3 3mg/mL 60mM
4 3.5mg/mL 40mM
5 3.5mg/mL 60mM
6 4mg/mL 40mM
7 4mg/mL 60mM
基于虫漆酶的TTI活化能的确定
当实施例1-7对应的虫漆酶PVA凝胶片和愈创木酚PVA凝胶片贴合之后得到固态酶型时间-温度指示剂，虫漆酶逐步催化愈创木酚氧化分解，愈创木酚结构中的酚羟基被氧化成醌,体系逐渐从无色变向粉色、红色最后至黑红色，根据这一颜色变化的特点，基于色彩学中Lab颜色空间对色彩的描述方法，本实验采用分光光度测量凝胶片的a值,使用a值记录红色的变化。
实验中将实施例1-7是固态酶型时间-温度指示剂分别放置于4、10、25、 35℃恒温条件中,每隔一段时间测量样品颜色值Lab中表征红色的a值的变化, 以a值平衡为反应终点,绘制其a值-时间变化曲线。对曲线进行拟合,计算得到实施例1-7是固态酶型时间-温度指示剂在不同温度条件下的反应速率，根据 Arrhenius方程,计算求得它们的活化能，与食品的变质活化能匹配即可确定实施例1-7是固态酶型时间-温度指示剂的适用范围。
1.实施例1-7是固态酶型时间-温度指示剂在不同温度条件下反应速率的确定
在本实验中,通过测定实施例1-7是固态酶型时间-温度指示剂在颜色变化过程中表征红色特征的a值的变化,得出实施例1-7是固态酶型时间-温度指示剂的a-时间曲线，发现a值和时间关系近似符合线性关系,因此本实验采用线性拟合,拟合后效果如图1、2、3、4、5、6、7所示。
拟合使用的直线方程如下:
y＝b+kt (1)
其中y为固态酶型时间-温度指示剂颜色变化过程中a的数值，b为拟合直线在纵坐标上的截距，k为反应速率常数，t为反应时间。通过(1)式可以计算出各实施例1-7固态酶型时间-温度指示剂在不同温度下的速率常数k。如表2所示。
表2实施例1-7所得固态酶型时间-温度指示剂的吸光度和反应时间拟合参数
从表2可以看出,不同温度条件下的拟合曲线方程的相关系数r2都在91％以上，绝大部分都超过95％,说明三个实施例中固态酶型时间-温度指示剂的a值与时间有显著的相关性。在愈创木酚含量相同的条件下,体系中漆酶的含量越多, 其反应速率越快,体系颜色也越深。漆酶含量相同的条件下,愈创木酚含量多的反应速率在一定程度上也加快,但是相对于漆酶来说,愈创木酚对反应速率的影响较小。
2.实施例1-7固态酶型时间-温度指示剂活化能的确定酶催化反应中温度对反应速率的影响遵循Arrhenius公式:
式中:k为反应的速率常数；k0为指前因子,对于指定反应是一个常数；R为摩尔气体常数,在法定计量单位中R＝8.3141/(mol·K)；T为热力学温度K；Ea为活化能。
由表2绘制lnk与1/T散点图,拟合效果如图8、9、10、11、12、13、14所示。拟合参数见表3。拟合后相关系数均在93％以上，实施实例4、5、7的拟合相关系数超过98％,因此可以确定lnk与1/T线性关系显著。
表3实施例1-3固态酶型时间-温度指示剂的动力参数
由公式(2)求出实施例1-3固态酶型时间-温度指示剂的活化能分别为34.5、43.8、37.7、38.1、37.4、36.9、39.6kJ/mol。根据TTI的活化能与食品变质活化能之间相差25kJ/mol之内即可应用于该食品的原则，实施例1、2、3、4、5、 6可用于牛奶保质期的指示，实施例7可用于肉类保质期的指示。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种固态酶型时间-温度指示剂，其特征在于：由虫漆酶PVA凝胶片和愈创木酚PVA凝胶片两部分构成，使用时两部分贴合构成固态酶型时间-温度指示剂，其中虫漆酶PVA凝胶片是包埋虫漆酶的PVA凝胶片，愈创木酚PVA凝胶片是包埋愈创木酚的PVA凝胶片。
2.根据权利要求1所述的固态酶型时间-温度指示剂，其特征在于：所述虫漆酶PVA凝胶片由以下原料制备而得，浓度为0.1g/mL PVA水溶液， pH值为5.0的缓冲溶液；虫漆酶；稳定剂；每1mL缓冲溶液加入0.010g -0.029g虫漆酶得虫漆酶缓冲溶液；每1mL虫漆酶缓冲溶液中添加0.001g稳定剂混合均匀，加入稳定剂的虫漆酶缓冲溶液离心取上清液，每1mL上清液加入6mLPVA水溶液得浓度为1.5-4.0mg/mL的虫漆酶PVA溶液，磁力搅拌，放入模具，制成包埋虫漆酶的PVA凝胶片。
3.根据权利要求2所述的固态酶型时间-温度指示剂，其特征在于：所述缓冲溶液是由浓度为0.004g/mL的醋酸钠水溶液，再缓慢加入稀释的醋酸水溶液得到pH值为5的缓冲溶液，稳定剂是牛血清白蛋白。
4.根据权利要求2或3所述的固态酶型时间-温度指示剂，其特征在于：所述虫漆酶溶液放入模具后，通过反复冻融制得虫漆酶PVA凝胶片。
5.根据权利要求4所述的固态酶型时间-温度指示剂，其特征在于：所述愈创木酚PVA凝胶片由以下步骤制备而得，40mL PVA水溶液中加入 0.1488-0.2976g愈创木酚， 得浓度为30-60mM的愈创木酚PVA混合溶液，磁力搅拌，倒入模具，冻融制得包埋愈创木酚的PVA凝胶片。
6.根据权利要求5所述的固态酶型时间-温度指示剂，其特征在于：所述愈创木酚PVA混合溶液合倒入模具后经过4次冻融，冷冻温度为-16℃，每次冷冻时间为6小时，融化温度为25℃，融化时间为2小时。
7.一种固态酶型时间-温度指示剂的制作方法，其特征在于：具体步骤如下：
A．虫漆酶PVA凝胶片的制备
1.PVA水溶液的配制
配制浓度为0.1g/mL的PVA水溶液；
2.虫漆酶PVA溶液的配制
2-1.缓冲溶液的配制
0.004g/mL醋酸钠水溶液，加入经过稀释的醋酸水溶液，调节pH至5得缓冲溶液，
2-2.虫漆酶PVA溶液的配制
1mL缓冲溶液加入0.010g -0.029g虫漆酶得虫漆酶缓冲溶液；1ml虫漆酶缓冲溶液中添加0.001g稳定剂混合均匀，加入稳定剂的虫漆酶缓冲溶液离心取上清液，每1ml上清液加入6mLPVA水溶液得浓度为1.5-4.0mg/mL的虫漆酶PVA溶液；
3.包埋虫漆酶的PVA凝胶片的制备
将虫漆酶PVA溶液通过磁力搅拌均匀，放入模具，冻融制成包埋虫漆酶的PVA凝胶片；
B.包埋愈创木酚的PVA凝胶片的制备
1.PVA水溶液的配制
PVA水溶液的配制与步骤A中一致；
2.愈创木酚PVA溶液的制备
40mL PVA水溶液中加入0.1488-0.2976g愈创木酚， 得浓度为30-60mM的愈创木酚PVA溶液；
3.包埋愈创木酚的PVA凝胶片的制备
将愈创木酚PVA溶液磁力搅拌均匀，倒入模具，冻融制得包埋愈创木酚的PVA凝胶片。
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