CN114805875A - 低温成型猪肉新鲜度可视化智能指示膜及其制备方法和应用 - Google Patents

低温成型猪肉新鲜度可视化智能指示膜及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN114805875A
CN114805875A CN202210518035.9A CN202210518035A CN114805875A CN 114805875 A CN114805875 A CN 114805875A CN 202210518035 A CN202210518035 A CN 202210518035A CN 114805875 A CN114805875 A CN 114805875A
Authority
CN
China
Prior art keywords
film
pork
solution
freshness
alkannin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210518035.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114805875B (zh
Inventor
靳国锋
黄双佳
何立超
曹锦轩
张敏
潘佳静
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong Agricultural University
Original Assignee
Huazhong Agricultural University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong Agricultural University filed Critical Huazhong Agricultural University
Priority to CN202210518035.9A priority Critical patent/CN114805875B/zh
Publication of CN114805875A publication Critical patent/CN114805875A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114805875B publication Critical patent/CN114805875B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N21/78—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2389/00—Characterised by the use of proteins; Derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2405/00—Characterised by the use of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08J2401/00 or C08J2403/00
    • C08J2405/04—Alginic acid; Derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/05—Alcohols; Metal alcoholates
    • C08K5/053—Polyhydroxylic alcohols
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/13—Phenols; Phenolates
    • C08K5/132—Phenols containing keto groups, e.g. benzophenones
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02W90/10—Bio-packaging, e.g. packing containers made from renewable resources or bio-plastics

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)

Abstract

本发明公开了一种低温成型猪肉新鲜度可视化智能指示膜及其制备方法和应用；该方法将海藻酸钠溶液和明胶溶液均匀，然后加入甘油，最后加入紫草素溶解液，得到制膜液；将制膜液超声均质脱泡，得到成膜液；将成膜液浇注流延在膜胚上，再在低温下放置成膜，揭膜得到紫草素以分子游离状态分散其中的智能指示膜。将新鲜猪肉放在内附有智能指示膜的包装盒中，一方面普通消费者可以肉眼观察智能指示膜颜色变化分辨猪肉的新鲜度等级，另一方面对附有智能指示膜的包装盒拍照，记录智能指示膜的图片信息，使用Matlab软件提取智能指示膜图片颜色参数R、G和B值，计算G/(R+G+B)的比值；最后判断猪肉新鲜度。

Description

低温成型猪肉新鲜度可视化智能指示膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及食品工程领域，具体涉及一种低温成型猪肉新鲜度可视化智能指示膜及其制备方法和应用。
背景技术
猪肉作为我国消费量最大的肉类，大约占所有肉类的百分之六十以上。随着生活水平的提高，人们对于生鲜肉的品质要求也越来越高。生鲜肉腐败使新鲜肉类的气味、质感发生改变，同时其营养成分也会在很大程度上遭到破坏。新鲜禽肉及制品在贮藏过程中由于微生物繁殖和转氨酶的存在会将蛋白质和氨基酸转化成酪胺、尸胺、腐胺、精胺和亚精胺等生物胺。
相比于传统检测方法，指示型食品智能包装的检测速度快，使消费者无需打开包装即可获知食品的新鲜程度。指示型食品智能包装是一种通过监测食品包装内部环境的变化，从而获得食品品质信息的包装技术。目前，指示型智能包装技术主要包括三种，分别是：时间－温度指示器、氧气泄露指示膜和新鲜度指示膜。时间－温度指示器因生产和应用成本较高而在实际应用过程中受到限制。氧气泄露指示膜在发酵类制品中应用较多，但在食品储存过程中，食品内部微生物生长繁殖也会产生二氧化碳，因此利用此方法判断包装是否泄露并不准确。相比之下，新鲜度指示膜是一类可以通过直观的颜色变化来反映包装内部食品品质以及其新鲜程度的包装方式，具有灵敏度高、成本低等优点。
新鲜度不仅是影响生鲜肉质量分类的重要因素，还直接决定产品的货架期。因此构建生鲜肉新鲜度的表征体系至关重要，传统的生鲜肉新鲜度评定方法主要有两种：由专业人员进行感官评定和测定理化指标。但传统方法操作繁琐且所需时间长，不利于快速得到检测结果，难以满足当前需求；快速准确的生鲜肉新鲜度表征技术始终是产业界的迫切需求和学界的研究热点。
其中，研究最广泛的是肉类新鲜度智能指示膜，肉类新鲜度智能指示膜是指一种可以通过直观的颜色变化来反映包装内部食品品质以及其新鲜程度的指示膜。通常以对pH敏感的色素成分(包括天然色素成分和化学指示剂)作为指示剂，以聚合物或者生物大分子作为固定指示剂的基质材料。由于化学合成指示剂不仅存在pH显色范围小、颜色变化单一等问题，而且长期使用会对人们健康产生潜在危害。因此绿色健康环保的天然新鲜度指示剂成为当前研究的热点。
常见的天然新鲜度指示剂有花青素、姜黄素、紫草素、茜素和甜菜红素等。紫草素是一种典型的红色醇溶色素，主要存在于紫草根中。传统上作为一种强大的药物物质在草药中使用。紫草素还具有抗癌、抗炎、抗氧化、抗病毒、抗菌、抗血栓、抗肿瘤和伤口愈合等功能。紫草素指示剂具有灵敏的pH感应性能，可用于智能食品包装应用，实时监测包装食品的质量。在较宽pH范围内具有良好的pH传感电位，在中性或更高的pH值附近具有pH敏感的变色功能。紫草素的颜色随溶液的pH值而变化。紫草素溶液在pH低于7时呈现红粉色，当pH从7增加到12时呈现红紫色、蓝紫色和深蓝色。目前需要解决的难题是使用合适的量化指标将猪肉新鲜度与指示膜颜色变化二者之间建立联系，提高指示膜的实际应用效率。
发明内容
本发明的目的在于针对解决现有的用天然色素作为指示剂的包装膜存在的颜色变化与猪肉新鲜度二者之间量化的实际问题，提供一种低温成型猪肉新鲜度可视化智能指示膜及其制备方法和应用。
为实现上述目的，本发明所设计一种低温成型猪肉新鲜度可视化智能指示膜的制备方法，包括以下步骤：
1)在磁力搅拌条件下，将海藻酸钠溶液和明胶溶液均匀，然后加入甘油，最后加入紫草素溶解液，得到制膜液；其中，制膜液中，紫草素含量为0.6％～1.2％、海藻酸钠的含量为1％～2％、明胶的含量为6％～10％和甘油的含量为2％～10％；
2)将制膜液超声均质脱泡，得到成膜液；
3)将所述成膜液浇注流延在膜胚上，再在4℃低温下放置成膜，揭膜得到紫草素以分子游离状态分散其中的智能指示膜。
进一步地，所述步骤1)中，海藻酸钠溶液是由将海藻酸钠溶于水中，在温度为70～80℃、转速为800～1200rpm的条件下磁力搅拌直至完全溶解得到；
明胶溶液是将明胶粉末在超纯水中充分水合，在温度为60～80℃，转速为800～1200rpm的条件下磁力搅拌直至完全溶解得到。
再进一步地，所述步骤1)中，紫草素溶解液是紫草素溶于体积分数为80％的乙醇溶液中得到。
再进一步地，所述步骤1)中，磁力搅拌条件如下：
温度为40～50℃，转速为800～1200rpm，搅拌总时间为120～150min。
再进一步地，所述制膜液中，紫草素含量为1％、海藻酸钠的含量为2％、明胶的含量为8％和甘油的含量为6％。
再进一步地，所述步骤2)中，超声均质条件如下：
超声处理的频率100Hz，功率20W，排气时间20～30min，温度40～80℃。
再进一步地，所述步骤3)中，膜胚的厚度为0.030mm-0.050mm。
本发明还提供了一种上述方法制备的智能指示膜。
本发明还提供了一种上述智能指示膜在检测猪肉新鲜度中的应用。
作为优选方案，所述猪肉为4℃贮藏环境下的冷鲜肉或常温贮藏环境下的生鲜肉。
本发明还提供了一种利用上述低温成型猪肉新鲜度可视化智能指示膜检测猪肉新鲜度的方法，包括以下步骤：
1)将新鲜猪肉放在内附有智能指示膜的包装盒中(以避免与猪肉样品直接接触)，4℃下储存、运输或售卖。
2)对附有智能指示膜的包装盒拍照，记录智能指示膜的图片信息，再用Matlab软件程序提取智能指示膜图片颜色参数R、G和B值，计算G/(R+G+B)的比值；
3)当30.01％＜G/(R+G+B)≤30.50％时，表明猪肉新鲜；或者，当G/(R+G+B)＞30.50％时，表明猪肉不再新鲜且猪肉已完全腐败。
本发明的原理：
1.制膜液原料包括显色基质和成膜基质，均为绿色环保、安全性高的天然生物聚合物。所述显色基质为具有抗氧化功能，并且对环境pH变化有灵敏响应的紫草素；所述成膜基质为海藻酸钠和明胶，增塑剂为甘油；所述制膜液中，海藻酸钠的浓度为1.0％～2.0％，明胶的浓度为6％～10％，紫草素的浓度为0.6％～1.2％，甘油的浓度为2％～10％；
2.紫草素作为pH指示剂，采用乙醇溶解使紫草素能够以游离状态均匀分散在成膜基质中。通过图1可知，含有紫草素的指示膜和紫草素溶液分别在不同pH环境下颜色变化趋势相似，论证了紫草素的pH敏感性。图3红外光谱结果表明紫草素与基质未发生结合，紫草素以游离状态均匀分散在基质中，释放动力学实施例表明其极易释放感知环境pH的变化。游离态的紫草素既能够灵敏响应环境pH的变化，又不影响指示膜的机械性能和水溶性。
3.本发明的成膜条件为4℃低温条件下，浇注流延成膜，膜胚的厚度为0.030mm-0.050mm，该条件能够避免了高温成膜造成膜比较脆，容易破碎以及抑制紫草素与膜基质的化学键合以及高温变质的问题。所制指示膜在低温下不易吸潮，可直接置于4℃冷鲜肉贮藏环境和常温生鲜肉贮藏环境中观察指示膜颜色变化。
4.新鲜度的指示可以实现快速定性判断和定量预测。肉眼观察指示膜颜色变化可以快速对其新鲜度等级定义，同时也可通过移动电子设备分析指示膜RGB得到量化指标G/(R+G+B)，通过G/(R+G+B)预测猪肉新鲜度。
本发明的有益效果：
(1)所得智能指示膜中的成膜基质海藻酸钠和明胶均为食品级别试剂，安全性高、绿色环保且具有可食性。
(2)所制备的智能指示膜在4℃低温下成膜，能提高紫草素和成膜基质的化学稳定性和成膜基质之间的相容性。
(3)所制备的智能指示膜中紫草素是以游离状态分散在膜液中，溶剂乙醇能有效提高紫草素的溶解度和稳定性。
(4)所得智能指示膜的颜色变化可以对猪肉新鲜度等级进行快速定义，具体颜色变化为粉红色逐渐转变为深蓝色。
(5)所得智能指示膜的颜色变化使用Matlab R2017软件进行，可通过移动电子设备与猪肉新鲜度建立进一步联系。
综上所述，所制备的智能指示膜安全性好且性质稳定，指示效果较佳，能快速对猪肉新鲜度进行判断。
附图说明
图1为紫草素溶解液和不同紫草素含量的智能指示膜对不同pH缓冲液的响应测试图；
图2为不同紫草素含量的指示膜照片；
图3为不同紫草素含量指示膜的傅里叶红外光谱图；
图4为所制得的不同紫草素含量指示膜的可见光下稳定性照片；
图5为所制得的不同紫草素含量指示膜的紫外光下稳定性照片；
图6为所制得的不同紫草素添加量指示膜在可见光、紫外光下对应S值；
图7为所制得的不同紫草素添加量指示膜与醋酸反应下的照片；
图8为所制得的不同紫草素添加量指示膜与NH3反应下的照片；
图9为所制得的不同紫草素添加量指示膜与醋酸、NH3反应时对应S值；
图10为紫草素指示膜用于猪肉贮藏实验的14d实验照片；
图11为猪肉TVB-N含量、pH值和色度值与紫草素指示膜的G/(R+G+B)值之间的关系图；
图12为智能指示膜检测猪肉新鲜度的方法的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述，以便本领域技术人员理解。
实施例1
一种低温成型猪肉新鲜度可视化智能指示膜1的制备方法，包括以下步骤：
1)海藻酸钠溶液、明胶溶液和紫草素溶解液的制备：
a.海藻酸钠溶液是由将海藻酸钠溶于水中，在温度为70～80℃、转速为800～1200rpm的条件下磁力搅拌1h直至完全溶解得到；
b.明胶溶液是将明胶粉末在超纯水中充分水合，在温度为60～80℃，转速为800～1200rpm的条件下磁力搅拌1h直至完全溶解得到；
c.紫草素溶解液是紫草素溶于10mL体积分数为80％的乙醇溶液中提取得到；
2)在温度为40～50℃，转速为800～1200rpm磁力搅拌条件下，将海藻酸钠溶液和明胶溶液磁力搅拌1h均匀，然后加入甘油磁力搅拌1h，最后加入紫草素溶解液15～30min，得到制膜液；其中，制膜液中，紫草素含量为0.6％、海藻酸钠的含量为1％、明胶的含量为6％和甘油的含量为6％；
3)在超声处理的频率100Hz，功率20W，排气时间20～30min，温度40～80℃的条件下，将制膜液超声均质脱泡，得到成膜液；
4)将所述成膜液浇注流延在厚度为0.030mm-0.050mm的膜胚上，再在4℃低温下放置48h成膜，揭膜得到紫草素以分子游离状态分散其中的智能指示膜1，即为SA/Gel-0.6％Shikonin膜。
实施例2
本实施例中SA/Gel-0.8％Shikonin膜的制备方法与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于：
制膜液中，紫草素含量为0.8％、海藻酸钠的含量为1.5％、明胶的含量为8％和甘油的含量为8％。
实施例3
本实施例中SA/Gel-1.0％Shikonin膜的制备方法与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于：
制膜液中，紫草素含量为1.0％、海藻酸钠的含量为2％、明胶的含量为8％和甘油的含量为6％。
实施例4
本实施例中的SA/Gel-1.2％Shikonin膜的制备方法与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于：
制膜液中，紫草素含量为1.2％、海藻酸钠的含量为2％、明胶的含量为10％和甘油的含量为10％。
对比例1
本实施例中的SA/Gel膜的制备方法与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于：制膜液中，紫草素含量为0％、海藻酸钠的含量为2％、明胶的含量为8％和甘油的含量为6％。
实施例1～4制备的智能指示膜与对比例制备的指示膜的性能检测
1.紫草素溶液和含有紫草素的智能指示膜的pH响应测试
a.方法
将3mL紫草素溶解液与1mL不同pH(3-12)的缓冲溶液混合，得到不同pH的紫草素溶液。拍照记录紫草素溶液在不同pH下的颜色变化。同时使用紫外可见分光光度计在400-700nm范围内测定紫草素溶液在不同pH缓冲液下的吸收光谱。
再将实施例3制备的SA/Gel-1.0％Shikonin膜裁剪成2cm×2cm的方形状浸入不同pH缓冲液中约3分钟后，用滤纸小心吸干表面水分进行拍照记录颜色变化情况。
b.结论
从图1中可以明显看出在pH 3-7时，紫草素溶液呈现红色，并且随着酸性的增加红色加深。pH 8-12时，紫草素溶液呈现蓝色，并且随着pH值的增加蓝色加深。在添加了紫草素后的SA/Gel-1.0％Shikonin膜中也发现了类似的pH反应颜色变化。
2.不同紫草素含量的智能指示膜照片比较
如图2所示，智能指示膜随着紫草素添加量的增加出现明显的颜色变化。当紫草素添加量为0％，0.6％，0.8％，1.0％，1.2％时，智能指示膜的颜色由无色逐渐向红色转变，且随着紫草素含量的增加，红色的颜色逐渐加深。
3.不同紫草素含量的智能指示膜红外光谱检测
a.方法
采用傅里叶变换红外光谱仪(ATR-FTIR)，在4000cm-1-400cm-1范围内获得SA，Gel，SA/Gel膜，SA/Gel-0.6％Shikonin膜，SA/Gel-0.8％
Shikonin膜，SA/Gel-1.0％Shikonin膜、SA/Gel-1.2％Shikonin膜的FT-IR光谱。
b.结论
如图3所示，在SA/Gel膜的红外光谱中可以得出缔合的-OH的振动峰为3020.5cm-1，729.4cm-1处的吸收峰为-OH的面外弯曲振动，进一步证明存在-OH基团。这是由于二者混合后导致形成氢键的原有化学键力常数降低，吸收频率向低频运动且吸收强度增大。在3000-2500cm-1间的宽峰对应于-CH2的对称伸缩振动。且在SA/Gel膜中-CH2的伸缩振动向较低波数移动且吸收强度增大。SA和Gel的部分特征峰出现在了SA/Gel膜中红外光谱图中。在添加紫草素的智能指示膜的红外光谱中，随着紫草素浓度增大，O-H的伸缩振动特征峰向较低波数移动出现红移现象，吸收强度呈增大趋势。这可能是由于紫草素的加入带入相关助色基团或带色团。位于1350～1300cm-1和1160～1120cm-1处的R1-SO2-R2在的反对称伸缩振动和对称伸缩振动峰峰强度增强，这可能与紫草素中C＝O基团吸收强度较大和结构的对称性有关。
4.不同紫草素含量的智能指示膜的光照稳定性
a.方法
分别将SA/Gel膜，SA/Gel-0.6％Shikonin膜，SA/Gel-0.8％Shikonin膜，SA/Gel-1.0％Shikonin膜、SA/Gel-1.2％Shikonin膜裁剪成2cm×5cm的长条形放置于载玻片上，分别暴露于可见光和紫外光源下，并分别每隔3d和5h实时拍照记录智能指示膜颜色变化，其中可见光下测试时间为24d，紫外光下测试时间为35h。使用Matlab R2017软件提取不同时间智能指示膜图像的具体颜色参数R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)，用S值来对不同初始颜色的智能指示膜的稳定性进行比较。
Figure BDA0003640555390000091
公式中，S：相对颜色变化；R′、G′、B′：智能指示膜的红色、绿色和蓝色的初始灰度值；R、G、B：不同测试时间后智能指示膜的灰度值；
b.结论
智能指示膜的光照稳定性在智能指示膜的制备中是一项重要指标。日常生活中的光照有可见光和紫外光，为了进一步测试含有紫草素的智能指示膜的光照稳定性，分别将SA/Gel膜，SA/Gel-0.6％Shikonin膜，SA/Gel-0.8％Shikonin膜，SA/Gel-1.0％Shikonin膜、SA/Gel-1.2％Shikonin膜暴露于这两种光源下，在一定的光照时间内进行实时照片记录和软件参数提取和分析。其具体颜色变化见图4和图5，S值变化情况见图6(a)和图6(b)。
SA/Gel膜在可见光下24d后，其颜色无明显变化，表现为S值波动较小。不同添加量紫草素智能指示膜在可见光照射下颜色均发生了变化，其中随着紫草素含量的增加，S值增加越明显。其中SA/Gel-1.2％Shikonin膜在24d后上升至21.46％。而SA/Gel-0.6％Shikonin膜，SA/Gel-0.8％Shikonin膜，SA/Gel-1.0％Shikonin膜在24d后S值差别不大。这主要是高浓度的紫草素在光照下易分解。在0-6d内，低浓度紫草素含量的智能指示膜稳定性均较好且均S值均小于5％，但SA/Gel-1.2％Shikonin膜S值上升至11.67％。前9d内，含紫草素的智能指示膜的S值均有快速上升趋势，9d后S值上升缓慢。这表明低浓度的紫草素在可见光下稳定性较好，S值均小于20％。
所有组别指示膜在紫外光35h后，其颜色均发生了变化。在0-5h内，SA/Gel膜和SA/Gel-0.6％Shikonin膜，SA/Gel-0.8％Shikonin膜，SA/Gel-1.0％Shikonin膜，SA/Gel-1.2％Shikonin膜颜色发生轻微变化且S值均小于5％。SA/Gel-1.2％Shikonin膜S值达到13.28％，稳定性较差。5-15h内，所有组别S值均呈上升趋势。15-35h内，所有组别指示膜呈缓慢上升趋势后趋于稳定。这表明低浓度的紫草素在紫外光下稳定性较好，S值均小于15％。
5.不同紫草素含量的智能指示膜的气敏性测试
a.方法
分别将SA/Gel膜，SA/Gel-0.6％Shikonin膜，SA/Gel-0.8％Shikonin膜，SA/Gel-1.0％Shikonin膜、SA/Gel-1.2％Shikonin膜裁剪成3cm×3cm的方形薄片，分别将其紧贴在含有5mL强氨水和醋酸的25mL烧杯上，然后将烧杯放入人工气候培养箱中，温度设为4℃，实时记录智能指示膜颜色照片，共7h，每隔1小时进行一次拍照记录。使用Matlab R2017软件提取不同时间智能指示膜图像的具体颜色参数R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)。计算得出S值。
b.结论
如图7、图8所示，当不同浓度紫草素的智能指示膜(SA/Gel-0.6％Shikonin膜，SA/Gel-0.8％Shikonin膜，SA/Gel-1.0％Shikonin膜、SA/Gel-1.2％Shikonin膜)暴露于酸性蒸汽时最终均变为亮红色，其中在1h和7h时，SA/Gel-1.0％Shikonin膜的红色颜色最深。而将其暴露于氨气时，最终均变为蓝色,其中在1h时，SA/Ge l-1.0％Shikonin膜的蓝色颜色最深。为测试智能指示膜对氨气和醋酸灵敏程度随时间的具体变化情况并进行量化，将智能指示膜的颜色RGB变化率S值和暴露时间作图，随着智能指示膜在酸性气体中暴露时间的增加，上层空间的酸性气体浓度不断增大，S值发生变化。这归因于醋酸环境下紫草素中萘唑啉基团反应十分强烈，同时颜色转变为红色。如图9(a)所示，在0-1h内，SA/Gel-1.0％Shikonin膜对醋酸的响应最灵敏，S值上升至30.74％，其次是SA/Gel-0.8％Shikonin膜30.11％，SA/Gel-0.6％Shikonin膜26.69％和SA/Gel-1.2％Shikonin25.52％。在1-3h内，所有膜的S值均有所下降。这可能与智能指示膜的透气性有关。在3-6h内，除了SA/Ge l-1.0％Shikonin膜S值呈现上升趋势，其余均先有所上升然后又有所下降。6-7h内，所有的S值均呈直线上升趋势，其中SA/Gel-1.0％Shikonin膜对醋酸的灵敏度最为优越。S值不断增加至38.84％。从总体反应灵敏程度和持续时间来看，SA/Gel-1.0％Shikonin膜显色最为迅速且时间最为持久。
随着上层空间的碱性性气体浓度不断增大，S值发生变化。这归因于碱性环境下紫草素中萘唑啉基团反应十分强烈，同时颜色转变为蓝色。如图9(b)所示在0-1h内，SA/Gel-1.0％Shikonin膜和SA/Gel-0.8％Shikonin膜对氨气的灵敏程度均较灵敏。S值分别上升到29.18％和31.50％。其余组灵敏程度相差不大。在1-3h内，SA/Gel-1.2％Shikonin膜S值呈现上升趋势，其余组别均产生小范围内的波动。在3-6h内，SA/Gel-1.2％Shikonin膜S值波动最大，其余组别S值趋于平稳。在6-7h内，所有组别指示膜的S值均逐渐稳定。从总体反应灵敏程度和持续时间来看，SA/Gel-1.0％Shikonin膜灵敏程度快速且波动稳定。
实施例5
根据猪肉新鲜度指标确定智能指示膜检测猪肉新鲜度的标准
1.方法
1.1计算G/(R+G+B)的比值
在猪肉新鲜度包装应用实验中，选取上述实验得到各项指标均良好的SA/Gel-1.0％Shikonin膜为实验组，SA/Gel膜为空白组。将50g新鲜猪肉样品放置在包装盒(10cm×10cm)中，在包装盒内部上方附着紫草素指示膜(3cm×3cm)，以避免与猪肉样品直接接触。在4℃下储存14d，在储藏期间，在预定的时间间隔(0d，2d，4d，6d，8d，10d，12d和14d)在不打开包装盒的条件下直接用手机记录指示膜的图片信息，其中SA/Gel-1.0％Shikonin膜的颜色变化采用Matlab软件程序提取智能指示膜图片颜色参数R、G和B值，计算G/(R+G+B)的比值；
1.2猪肉新鲜度指标的计算(pH、色度和总挥发性碱性氮)
a.用数字pH计测量上述猪肉样品的pH值，无菌条件下称量并切碎10g猪肉样品，加入生理盐水90mL混合，充分浸泡20min，每个样品测试3次并取其平均值。
b.使用UV-Ultra色差仪记录不同浓度紫草素指示膜颜色，用L，a，b值来表示指示膜的颜色；总色差(△E)计算如下：
Figure BDA0003640555390000121
公式中，△L，△a，△b为SA/Gel-1.0％Shikonin膜与白色标本各色值的差值。
c.参考GB-5009.228-2016测量猪肉样品的TVB-N
称取20g样品绞碎后放置150mL锥形瓶中，再准确加入100mL蒸馏水，不断振摇使样品在样液中分散均匀。浸渍30min后过滤。将10mL滤液加入到含有10mL蒸馏水和5mL氧化镁悬浮液的凯氏定氮装置中的反应室中，接收瓶中加入10mL硼酸和5滴混合指示液。此处指示液组成为甲基红乙醇：溴甲酚绿乙醇＝1:5计算TVB-N值以mg/100g表示。
2.结论
猪肉的新鲜度分别用肉色△E、pH和TVB-N来表示。SA/Gel-1.0％Shikonin膜的颜色变化可以通过G值与R、G和B值之和的比值进行量化，进而建立猪肉新鲜度的三个指标(△E、pH和TVB-N)与G/(R+G+B)之间的线性关系：
由图10可知，SA/Gel膜(空白组)的颜色无明显变化SA/Gel-1.0％Shikonin膜(实验组)的颜色由浅红色逐渐变为深红色。
如图11(a)所示，在14d的储存期间，猪肉TVB-N的含量从4.9mg/100mg增加至31.50mg/100mg，如图11(b)所示，猪肉pH从5.54增加到6.82，如图11(c)所示，猪肉色度从53.54增加到63.3。放置于猪肉包装中的指示膜的G/(R+G+B)从26.12％增加至31.18％。根据中国标准GB 2707-2016，新鲜猪肉的上限为15mg/100mg。在本实验中，猪肉的TVB-N值在近8d时增加到14.7mg/100mg。此时SA/Gel-1.0％Shikonin膜的G/(R+G+B)值为30.01％。这表明如果SA/Gel-1.0％Shikonin膜的G/(R+G+B)值大于30.01％时，则猪肉样品已经不新鲜。根据猪肉pH值与新鲜度的划分将5.8-6.2归为新鲜肉，6.3-6.6归为次鲜肉，大于6.7为变质肉。第8d时猪肉的pH增加到6.29，其SA/Gel-1.0％Shikonin膜对应的G/(R+G+B)与前面TVB-N值对应的G/(R+G+B)值相同。进一步论证如果G/(R+G+B)值大于30.01％时，则猪肉样品已经不新鲜这一结论。猪肉pH在第12d时达到6.58，14d时达到6.82，即13d时猪肉已为变质肉。第8d时的G/(R+G+B)值为30.50％。这表明如果G/(R+G+B)值大于30.50％时，则猪肉样品已为变质肉。
基于上述线性关系，建立利用上述低温成型猪肉新鲜度可视化智能指示膜检测猪肉新鲜度的方法(图12)，包括以下步骤：
1)将新鲜猪肉放在内附有智能指示膜的包装盒中(以避免与猪肉样品直接接触)，4℃下储存、运输或售卖。
2)对附有智能指示膜的包装盒拍照，记录智能指示膜的图片信息，再用Matlab软件程序提取智能指示膜图片颜色参数R、G和B值，计算G/(R+G+B)的比值；
3)当30.01％＜G/(R+G+B)≤30.50％时，表明猪肉新鲜；或者，当G/(R+G+B)＞30.50％时，表明猪肉不再新鲜且猪肉已完全腐败。
其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (10)

1.一种低温成型猪肉新鲜度可视化智能指示膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)在磁力搅拌条件下，将海藻酸钠溶液和明胶溶液均匀，然后加入甘油，最后加入紫草素溶解液，得到制膜液；其中，制膜液中，紫草素含量为0.6％～1.2％、海藻酸钠的含量为1％～2％、明胶的含量为6％～10％和甘油的含量为2％～10％；
2)将制膜液超声均质脱泡，得到成膜液；
3)将所述成膜液浇注流延在膜胚上，再在4℃低温下放置成膜，揭膜得到紫草素以分子游离状态分散其中的智能指示膜。
2.根据权利要求1所述低温成型猪肉新鲜度可视化智能指示膜的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，海藻酸钠溶液是将海藻酸钠溶于水中，在温度为70～80℃、转速为800～1200rpm的条件下磁力搅拌直至完全溶解得到；
明胶溶液是将明胶粉末在超纯水中充分水合，在温度为60～80℃，转速为800～1200rpm的条件下磁力搅拌直至完全溶解得到；
紫草素溶解液是紫草素溶于体积分数为80％的乙醇溶液中得到。
3.根据权利要求1所述低温成型猪肉新鲜度可视化智能指示膜的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，磁力搅拌条件如下：
温度为40～50℃，转速为800～1200rpm，搅拌总时间为120～150min。
4.根据权利要求1所述低温成型猪肉新鲜度可视化智能指示膜的制备方法，其特征在于：所述制膜液中，紫草素含量为1％、海藻酸钠的含量为2％、明胶的含量为8％和甘油的含量为6％。
5.根据权利要求1所述低温成型猪肉新鲜度可视化智能指示膜的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，超声均质条件如下：
超声处理的频率100Hz，功率20W，排气时间20～30min，温度40～80℃。
6.根据权利要求1所述低温成型猪肉新鲜度可视化智能指示膜的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中，膜胚的厚度为0.030mm-0.050mm。
7.一种权利要求1～6任意一项所述方法制备的智能指示膜。
8.一种权利要求1～6任意一项所述智能指示膜在检测猪肉新鲜度中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用；其特征在于：所述猪肉为4℃贮藏环境下的冷鲜肉或常温贮藏环境下的生鲜肉。
10.利用权利要求7所述智能指示膜检测猪肉新鲜度的方法，包括以下步骤：
1)将新鲜猪肉放在内附有智能指示膜的包装盒中，4℃下储存、运输或售卖；
2)对附有智能指示膜的包装盒拍照，记录智能指示膜的图片信息，再用Matlab软件程序提取智能指示膜图片颜色参数R、G和B值，计算G/(R+G+B)的比值；
3)当30.01％＜G/(R+G+B)≤30.50％时，表明猪肉新鲜；
或者，当G/(R+G+B)＞30.50％时，表明猪肉不再新鲜且猪肉已完全腐败。
CN202210518035.9A 2022-05-12 2022-05-12 低温成型猪肉新鲜度可视化智能指示膜及其制备方法和应用 Active CN114805875B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210518035.9A CN114805875B (zh) 2022-05-12 2022-05-12 低温成型猪肉新鲜度可视化智能指示膜及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210518035.9A CN114805875B (zh) 2022-05-12 2022-05-12 低温成型猪肉新鲜度可视化智能指示膜及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114805875A true CN114805875A (zh) 2022-07-29
CN114805875B CN114805875B (zh) 2024-01-26

Family

ID=82512745

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210518035.9A Active CN114805875B (zh) 2022-05-12 2022-05-12 低温成型猪肉新鲜度可视化智能指示膜及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114805875B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115389504A (zh) * 2022-08-25 2022-11-25 中国海洋大学 生食食品新鲜度检测方法及利用该方法的颜色识别系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107703125A (zh) * 2016-08-16 2018-02-16 江南大学 一种判断猪肉临界新鲜度的智能标签的制备方法及其应用
CN110564013A (zh) * 2019-08-05 2019-12-13 武汉大学 一种pH型食品新鲜度指示标签制备方法及其灵敏度调控方法
CN112378906A (zh) * 2020-11-27 2021-02-19 安徽农业大学 一种基于天然色素的肉品新鲜度指示标签的制备方法
CN112669694A (zh) * 2020-12-23 2021-04-16 荆楚理工学院 一种通用型双向指示新鲜度标签的制备方法及灵敏度调控方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107703125A (zh) * 2016-08-16 2018-02-16 江南大学 一种判断猪肉临界新鲜度的智能标签的制备方法及其应用
CN110564013A (zh) * 2019-08-05 2019-12-13 武汉大学 一种pH型食品新鲜度指示标签制备方法及其灵敏度调控方法
CN112378906A (zh) * 2020-11-27 2021-02-19 安徽农业大学 一种基于天然色素的肉品新鲜度指示标签的制备方法
CN112669694A (zh) * 2020-12-23 2021-04-16 荆楚理工学院 一种通用型双向指示新鲜度标签的制备方法及灵敏度调控方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴浩;郭培源;毕松;袁芳;: "基于Matlab的神经网络猪肉新鲜度测定与研究", 农机化研究, no. 08 *
孙媛媛;: "猪肉包装用新鲜度指示卡研究", 包装学报, no. 03 *
李学相;: "基于多指标融合的猪肉新鲜度智能检测方法", 计算机仿真, no. 09 *
郭培源;毕松;袁芳;: "猪肉新鲜度智能检测分级系统研究", 食品科学, no. 15, pages 68 - 72 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115389504A (zh) * 2022-08-25 2022-11-25 中国海洋大学 生食食品新鲜度检测方法及利用该方法的颜色识别系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN114805875B (zh) 2024-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bao et al. Novel pH sensitivity and colorimetry-enhanced anthocyanin indicator films by chondroitin sulfate co-pigmentation for shrimp freshness monitoring
CN110618116B (zh) 一种可视化检测肉类新鲜度智能指示标签的制备方法及应用
Liu et al. A colorimetric film based on polyvinyl alcohol/sodium carboxymethyl cellulose incorporated with red cabbage anthocyanin for monitoring pork freshness
CN112646219B (zh) 一种硫酸软骨素-花色苷增敏型食品新鲜度指示膜的制备方法
CN112920468A (zh) 一种基于花青素的新鲜度指示标签及其制备方法
Fang et al. Accurate fish-freshness prediction label based on red cabbage anthocyanins
CN114805875B (zh) 低温成型猪肉新鲜度可视化智能指示膜及其制备方法和应用
CN112378906A (zh) 一种基于天然色素的肉品新鲜度指示标签的制备方法
CN106117577B (zh) 一种姜黄素/pva/塔拉胶nh3智能响应膜的制备方法
CN113402749A (zh) 一种pH和NH3高响应型食品次鲜级色敏指示膜及其制备方法与应用
CN115246823B (zh) 一种检测亚硫酸氢盐和指示鱼肉新鲜度的双功能近红外发射荧光探针及其合成方法和应用
Guo et al. A visual detection films based on waterborne polyurethane for real-time monitoring of yogurt freshness
CN111999286B (zh) 一种监控水产品食用品质的可视指示标签的制备方法与应用
Qi et al. Colorimetric films based on polyvinyl alcohol and anthocyanins extracted from purple tomato to monitor the freshness of shrimp
Su et al. A pH-sensitive smart indicator film of neutral red/polyvinyl alcohol/cassava starch for sensing total volatile basic-nitrogen in meat storing
CN114113063B (zh) 一种鱼肉新鲜度指示比色阵列的制备方法及应用
CN115290621B (zh) 一种双色荧光比率探针的制备方法和应用
CN114656440B (zh) 一种用于海水鱼鱼肉新鲜度指示的近红外发射荧光探针及其制备的双通道指示卡和应用
Zheng et al. An intelligent myofibrillar protein film for monitoring fish freshness by recognizing differences in anthocyanin (Lycium ruthenicum)-induced color change
CN115894970A (zh) 一种用于检测植物油新鲜度的显色水凝胶及其制备方法与应用
CN115418032B (zh) 一种Carr/BIL膜的制备方法
CN114262522A (zh) 一种快速响应型食品指示膜的制备方法及其应用
CN113403060A (zh) 基于荧光素和碳量子点的比率荧光滤膜、制备方法及应用
CN113155799A (zh) 用于食品新鲜度检测的复合材料、检测元件及其制备方法和试剂盒
CN118671057A (zh) 基于紫薯花青素和/或姜黄素的新鲜度指示膜及制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant