CN113029378B - 监测鲭鱼运输中温度及新鲜度变化的时间温度指示剂制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种监测鲭鱼运输中温度及新鲜度变化的时间温度指示剂制备方法及应用。监测鲭鱼运输中温度及新鲜度变化的时间温度指示剂制备方法，包括如下步骤：Tris‑Hcl缓冲液的制备：将三羟甲基氨基甲烷溶解在水中，再用盐酸调节pH形成Tris‑Hcl缓冲液，所述Tris‑Hcl缓冲液浓度为0.05‑0.4mol/l，pH为7.0。本发明可解决制备的时间温度指示剂如何在0‑25℃范围内，获得宽泛的颜色变化及可持续较长时间实现颜色变化对其在冷链运输过程中的新鲜度进行监测的技术问题。

Description

监测鲭鱼运输中温度及新鲜度变化的时间温度指示剂制备方 法及应用
技术领域
本发明属于食品监测领域，具体涉及到一种基于美拉德反应的时间温度指示剂的制备方法，其制备的时间温度指示剂可用于监测水产品在冷链运输过程中的新鲜度。本发明同时还涉及该时间温度指示剂的应用。
背景技术
水产品的新鲜度与很多因素有关，比如酶促反应、化学反应、微生物污染、装卸过程等，而这些因素大多与温度变化有关，因此，温度被认为是影响水产品质量和安全的最关键因素之一。随着经济全球化的发展，水产品可以通过长途运输的方式运送到消费者手中。在冷链运输过程中，温度的保持对提供优质的水产品至关重要。大多数国家都制定了最高温度限制，建议在冷链运输条件下，将水产品储存在4℃或更低的温度。然而，在冷链物流的不同阶段，实际温度往往偏离规定的范围，造成质量损失和经济损失。另一方面，由于海产品本身的特性、装载时处理不当、储存失误或产品冷却不足等问题，低温冷藏设备也无法阻止海产品的变质。其中，鲭鱼作为一种深海捕捞的青皮红肉鱼，出水即腐，不易保存。因此，需要一种高效的方法来监测和持续传达整个配送过程中单个鲭鱼的温度信息，从而间接地表明水产品质量的实际状况，而这些监测工作是无法直接在现场通过传统的检测手段来完成的。
多年来，研究人员对冷链物流中的温度变化进行了大量的监测工作，以便获得水产品的质量信息。传统的监测温度和检测水产品质量的技术，主要是通过在冷藏车和冷藏库中通过安装温度计来获取温度信息，然后通过微生物计数法，感官评价法以及其它的一些物理化学方法来测定水产品新鲜度，然而上述手段不能实时监测温度和水产品的新鲜度变化，测量结果容易被篡改且大多具有破坏性，费时费力，而且收集到的海产品质量安全信息可能不足，难以真正应用到水产品冷链运输的新鲜度监测过程中。
时间温度指示器，简称TTI，以其简单有效的优势受到人们广泛的关注。TTI可以通过在冷链运输过程中的颜色变化，对水产品的时间-温度历史信息进行无损监测、记录和通信，从而达到控制温度、减少水产品损失、改善水产品质量管理的目的。TTI的颜色变化取决于水产品暴露的时间和温度，它的颜色变化趋势需要与食品的质量或安全变化相匹配。为了将TTI成功应用于食品，活化能即Ea必须接近食品质量的Ea。同时，TTI不能在变色范围之外使用。在此基础上，研究人员需要建立表征食品品质变化的TTI动力学模型。其中，基于美拉德反应的TTI具有巨大的应用价值。与其它TTI相比，基于美拉德反应的TTI具有安全、廉价等优点。由于基于美拉德反应的TTI具有良好的温度敏感性，因此它的设计采用了简单的化学反应，得到比较明显的颜色变化趋势。TTI系统可以将颜色变化与水产品质量联系起来，用以反映水产品在冷链运输过程中不易确定的新鲜度。目前有文献描述的技术方案可用于高温如70-100℃下加工食品的AGEs的含量变化，其难以达到低温和常温下如0-25℃范围内较为宽泛的颜色变化，且难以达到持续长时间如10天明显的颜色变化，故上述技术方案无法适用低温环境检测。
发明内容
本发明的目的是提供一种监测鲭鱼运输中温度及新鲜度变化的时间温度指示剂的制备方法，解决制备的时间温度指示剂如何在0-25℃范围内，获得宽泛的颜色变化及可持续较长时间实现颜色变化对其在冷链运输过程中的新鲜度进行监测的技术问题。
本发明的另一个目的是提供一种上述时间温度指示剂的应用。
监测鲭鱼运输中温度及新鲜度变化的时间温度指示剂制备方法，其应用在0-25℃低温环境中进行检测，包括如下步骤：
a、Tris-Hcl缓冲液的制备：将三羟甲基氨基甲烷溶解在水中，再用盐酸调节pH形成Tris-Hcl缓冲液，所述Tris-Hcl缓冲液浓度为0.05-0.4mol/l，pH为7.0；
b、美拉德反应底物的制备：将木糖和赖氨酸分别溶解在Tris-Hcl缓冲液中形成不同浓度的水溶液；所述木糖的浓度为0.4-1.4mol/l，所述赖氨酸的浓度为1.0-3.0mol/l；
c、时间温度指示剂包装袋的制备：选择高透光性、无毒无害的复合性聚丙烯薄膜，制成将上述还原糖与Tris-Hcl缓冲液混合的水溶液及氨基酸与Tris-Hcl缓冲液混合的水溶液分开储存的包装袋；所述包装袋撕裂第一水溶液和第二水溶液混合后，混合后的溶液颜色变化速率常数lnk对温度倒数1/T的关系为：y＝-84661.1x+29.875；其中y为颜色变化速率常数lnk，x为温度倒数。
监测鲭鱼运输中温度及新鲜度变化的时间温度指示剂应用，该时间温度指示剂用于对冷链运输过程中水产品的新鲜度的监测。
本发明的有益效果是：
1、本案温度范围在0-25℃，覆盖了水产品在冷链-运输过程中可能经历的低温和高温，可达到在上述低温范围内较为宽泛的颜色变化，且达到持续长时间如10天明显的颜色变化，适应不同冷冻食品的需要，应用范围广泛，其与在高温条件下检测的时间温度指示剂是完全不同的技术方案。
2、本案可监测水产品在冷链运输条件下可能会发生的温度波动和新鲜度变化，同时可随时控制反应时间，与水产品的活化能比较接近，能较好的反映水产品在不同温度下的质量变化。
3、本案既可以放在食品箱子和冰箱里，也可以贴于食品包装上，其目的是监测在整个冷链过程中水产品如鲭鱼是否有温度滥用的现象发生，比如操作人员的失误，装卸过程以及制冷设备的故障导致的食品温度的上升；同时指示剂在视觉上展示了生产企业和运输公司的品质保证，因此时间-温度指示剂作为监测冷链温度和控制食品质量的重要工具将会得到广泛的应用。
附图说明
图1为本发明的时间温度指示剂的主观图；
图2为不同浓度配比底物的美拉德反应的吸光度及颜色的变化；
图3为本发明在不同温度下的颜色变化图；
图4为本发明在不同温度下的RGB值的变化图及其拟合曲线；
图5为本发明的颜色变化速率常数lnk对温度倒数1/T的关系曲线；
图6为本发明的颜色变化和时间及温度之间的数学模型图；
图7为本发明的颜色对鲭鱼TVB-N含量的预测图。
具体实施方式
请参考图1至图7；本具体实施方式中的时间温度指示剂如图1所示，将包装袋分为两个独立部分，分别储存木糖与Tris-Hcl缓冲液的混合水溶液，以及赖氨酸与Tris-Hcl缓冲液的混合水溶液；当使用该指示剂时，挤破中间的封层，使两种水溶液混合。实施例的时间温度指示剂的温度范围是0-25℃，在此温度范围之间，指示剂会发生明显的不可逆的颜色变化，如图1右侧颜色变化所示；指示剂经历的时间和温度可以根据数学模型估算。
以下结合具体实施案例对本发明作详细的说明，但本发明的实施方式不限于此：
实施例1
本实施例的时间温度指示剂由如下方法制得：
制备pH7.0，浓度为0.15M的Tris-Hcl缓冲液；将上述Tris-Hcl缓冲液与木糖混合形成浓度为1.0M的第一水溶液，将上述Tris-Hcl缓冲液与赖氨酸混合形成浓度为2.5M的第二水溶液；按照1：1的比例，第一水溶液和第二水溶液分别取2微升加入到高透光性、无毒无害的复合性聚丙烯薄膜中的两个独立袋子中，袋子大小为15×20mm。
实施例2
本实施例的时间温度指示剂由如下方法制得：
制备pH7.0，浓度为0.2M的Tris-Hcl缓冲液，将上述Tris-Hcl缓冲液与木糖混合形成浓度为0.6M的第一水溶液，将上述Tris-Hcl缓冲液与赖氨酸混合形成浓度为2.0M的第二水溶液；按照1：1的比例，第一水溶液和第二水溶液分别取2微升加入到高透光性、无毒无害的复合性聚丙烯薄膜中的两个独立袋子中，袋子大小为15×20mm。
实施例3
本实施例的时间温度指示剂由如下方法制得：
制备pH7.0，浓度为0.2M的Tris-Hcl缓冲液，将上述Tris-Hcl缓冲液与木糖混合形成浓度为1.0M的第一水溶液，将上述Tris-Hcl缓冲液与赖氨酸混合形成浓度为1.5M的第二水溶液；按照1：1的比例，第一水溶液和第二水溶液分别取2微升加入到高透光性、无毒无害的复合性聚丙烯薄膜中的两个独立袋子中，袋子大小为15×20mm。
实施例4
本实施例的时间温度指示剂由如下方法制得：
制备pH7.0，浓度为0.15M的Tris-Hcl缓冲液，将上述Tris-Hcl缓冲液与木糖混合形成浓度为1.0M的第一水溶液，将上述Tris-Hcl缓冲液与赖氨酸混合形成浓度为2.0M的第二水溶液；按照1：1的比例，第一水溶液和第二水溶液分别取2微升加入到高透光性、无毒无害的复合性聚丙烯薄膜中的两个独立袋子中，袋子大小为15×20mm。
实验例
请参考图2及表1，表1为9种不同浓度的反应底物配比表，图2为上述9种不同配方的美拉德反应在4度条件下储藏10天的吸光度变化。将时间温度指示剂和鲭鱼同时放在4℃冰箱中监测鲭鱼质量的变化，通过测量鲭鱼在10天内TVB-N含量的变化，可以得到指示剂的颜色变化如图3和TVB-N含量的相关关系如图7，且相关系数达到0.98，表明本发明的颜色变化和鲭鱼的TVB-N含量的变化具有极好的相关性。
表1为不同浓度配比底物的配方
Figure BDA0002946735090000051
。
请参考图4，图4是本方案在不同温度下的颜色变化的曲线，G‘＝-G+k(k＝0.65)，G值是表示颜色符号即RGB中的一种。
请参考图5，图5是反映了本方案的活化能，Ea值代表了本方案的活化能，与本方案的活化能相差在25kJ/mol的食品都可以使用本方案进行质量监测。
请参考图6，图6为本方案的颜色变化和时间及温度之间的数学模型图，通过数学模型的关系式，可以推测时间温度指示剂经历过的时间和温度。
综上：本发明的时间温度指示剂可以较好的应用于冷藏食品的质量变化的监测，其和需要监测的食品共同储藏，质量变化同步，颜色变化明显，可实时监测食品随时间和温度积累引起的质量变化，控制冷链运输过程中的温度管理，指示食品货架期。
本发明已经通过上述实施案例进行了说明，但应当理解的是，上述实施案例只是用于举例和说明的目的，而非将本发明限制于所描述的实施案例范围内。此外本领域的技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施案例，根据本发明的内容做出的更多的变型和修改以及用于冷链运输食品的内容均落在本发明所要求保护的范围以内。

Claims (2)

1.监测鲭鱼运输中温度及新鲜度变化的时间温度指示剂制备方法，其特征在于：其应用在0-25°C低温环境中进行检测，包括如下步骤：
a、Tris-Hcl缓冲液的制备：将三羟甲基氨基甲烷溶解在水中，再用盐酸调节pH形成Tris-Hcl缓冲液，所述Tris-Hcl缓冲液浓度为0.05-0.4mol/l，pH为7.0；
b、美拉德反应底物的制备：将木糖和赖氨酸分别溶解在Tris-Hcl缓冲液中形成不同浓度的水溶液；所述木糖的浓度为0.4-1.4mol/l，所述赖氨酸的浓度为1.0-3.0mol/l；
c、时间温度指示剂包装袋的制备：选择高透光性、无毒无害的复合性聚丙烯薄膜，制成将上述木糖与Tris-Hcl缓冲液混合的第一水溶液及赖氨酸与Tris-Hcl缓冲液混合的第二水溶液分开储存的包装袋；所述包装袋撕裂第一水溶液和第二水溶液混合后，混合后的溶液颜色变化速率常数lnk对温度倒数1/T的关系为：y=-84661.1x+29.875;其中y为颜色变化速率常数lnk，x为温度倒数。
2.监测鲭鱼运输中温度及新鲜度变化的时间温度指示剂应用，其特征在于：该时间温度指示剂由权利要求1所述的监测鲭鱼运输中温度及新鲜度变化的时间温度指示剂制备方法制成，用于对冷链运输过程中水产品的新鲜度的监测。
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