DE2505371A1

DE2505371A1 - Zeit- und temperaturabhaengiger, enzymatischer indikator mit unterbrechbarer indizierung

Info

Publication number: DE2505371A1
Application number: DE19752505371
Authority: DE
Inventors: Sven Ivan Arvid Toernmarck
Original assignee: Food Control AB
Current assignee: Food Control AB
Priority date: 1974-02-21
Filing date: 1975-02-08
Publication date: 1975-09-04
Also published as: SE380098B; JPS50122295A; CA1030437A; SE7402282L; US3977945A; GB1486951A; FR2262305A1; FR2262305B3

Description

Patentanwälte ^

Dr. M. Schneider

Dr. A. Eitel · ο er η c οT1

Γ. Czowalla \ 2505371

P. r-yiatschkur ^x
CJ N^rr.jsrg, Königstr. 1

Food Control AB, Södergatan 12, 211 34 MALMÖ, Schweden

Zelt- und temperaturabhängiger/ enzyrrtatischer Indikator mit unterbrechbarer IndifcLerunq

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf zeit- und temperaturabhängige, enzymatisch^ Indikatoren, in erster Linie solche, deren Indikierung zu einem gewünschten Zeitpunkt unterbrochen werden kann.

Zeit- und temperaturabhängige Indikatoren, wie enzymatische Indikatoren, sind bereits durch die USA-Patentschrift 2 671 028 bekannt. Derartige Indikatoren dienen vor allem zur Indikierung der Lagerungsbedingungen für Lebensmittel-, um visuell anzuzeigen, ob das betreffende Lebensmittel unter einwandfreien Bedingungen gelagert worden ist oder nicht, beispielsweise bei allzu hoher Temperatur und/oder während allzu langer Zeit. Dies ist besonders wichtig bei tiefgefrorenen Lebensmitteln, wo es schwer oder unmöglich ist, in anderer Weise zu entscheiden, ob das Lebensmittel in einer befriedigenden Weise gelagert worden ist oder nicht. Die bei den bekannten enzymatischen Indikatoren erzeugte Indikierung ist irreversibel, d.h. sie ist nicht umkehrbar. Der an einer Lebensmittelverpackung angebrachte Indikator soll nämlich nicht manipuliert werden können, sondern muss eine vollständige und objektive Anzeige der Zeit- und Temperaturbedingungen geben, denen das Lebensmittel von seiner Herstellung an bis zu demjenigen Zeitpunkt ausgesetzt worden ist, wo es vom Verbraucher gekauft wird. Eine der wichtigsten Voraussetzungen bei den bekannten Indikatoren ist also, dass die Indikierung nicht soll unterbrochen werden können, sondern bis zur Verzehrung des Lebensmittels wirksam bleibt.

Neuerdings liegt jedoch ein Bedarf an einem Indikator des obengenannten Typs vor, dessen Indikierung zu einem gewünschten Zeitpunkt unterbrochen werden kann. Der Grund hierzu ist, dass lagerungsempfindliche Waren, wie Lebensmittel, von ihrer Herstellung an bis zum Verbrauch von verschiedenen Zwischenhändlern gehand-

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habt werden, wobei die Ware beispielsweise zunächst hergestellt und beim Hersteller gelagert und dann zu einem Grosshändler zur weiteren Lagerung transportiert wird, um dann nochmals zu einem Einzelhändler zur endgültigen Lagerung und zum Verkauf an den Verbraucher transportiert zu.werden. Falls es sich beim Verkauf der Ware an den Verbraucher durch Indikierung mittels eines Indikators zeigt, dass die Ware unbefriedigenden Zeit-Temperaturbedingungen ausgesetzt gewesen ist, lässt es sich nur schwer feststellen, wo diese unbefriedigenden Bedingungen vorlagen, und wer einen ev. Schadenersatz zu zahlen hat.

Die Erfindung bezweckt, dieses Problem zu lösen, indem sie einen enzymatischen Indikator schafft, dessen Indikierung zu einem gewünschten Zeitpunkt unterbrochen werden kann. Dies ermöglicht es dem Lieferanten, durch Unterbrechung der Indikierung eines an der Ware angebrachten Indikators zu bestätigen, dass die von ihm gehandhabte Ware keinen unbefriedigenden Bedingungen ausgesetzt gewesen ist. Es sei in diesem Zusammenhang betont, dass der erfindungsgemässe Indikator nicht in erster Linie die früheren Indikatoren ersetzen, sondern sie eher ergänzen soll. Vorzugsweise wird somit der erfindungsgemässe Indikator zusammen mit einem bekannten Indikator an der Ware angebracht, wobei - wie oben erwähnt - der bekannte Indikator dem Verbraucher die Feststellung ermöglichen soll, dass die Ware in befriedigender Weise gehandhabt worden ist, während der erfindungsgemässe Indikator es dem Hersteller oder Lieferanten ermöglichen soll, zu beweisen, dass er die Ware richtig gehandhabt hat. Falls die Ware vor dem Verkauf an den Verbraucher von mehreren Zwischenhändlern gehandhabt worden ist, kann eine entsprechende Anzahl der erfindungsgemässen Indikatoren an der Ware angebracht werden, so dass für jeden Zwischenhändler ein Indikator vorgesehen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass man einen enzymatischen Indikator zustandebringt, der ausser einer wasserhaltigen Flüssigkeit als Wirkstoffe Enzym, ein mittels des Enzyms unter Bildung von Reaktionsprodukten beeinflussbares Substrat und einen pH-Indikator zur Indikierung der entstandenen Reaktionsprodukte enthält, wobei die Bestandteile des Indikators in einer Kunststoffhülle eingeschlossen sind, und die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Enzym an einen festen Träger

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gebunden ist, und dass die umgebende Kunststoffhülle durch Druck und vorzugsweise auch Wärme verschliessbar ist, so dass das Enzym durch das Verschliessen der Kunststoffhülle von zumindest einem Teil der restlichen Bestandteile des Indikators getrennt werden kann.

Das Enzym bzw. das Substrat und der pH-Indikator sind ursprünglich in zwei durch eine zerreissbare Versiegelung der gegenüberstehenden Wände der Kunststoffhülle voneinander getrennten Räumen untergebracht.

Das Enzym ist Pankreaslipase. Der Träger ist Nylon.

Das Enzym ist mittels Glutaraldehyd an den Träger gebunden.

Das Substrat ist Trikaproin.

Die Kunststoffhülle besteht aus einer dreischichtigen Kunststoffolie, umfassend eine Schicht aus Polyester, eine Schicht aus Polyvinylidenchlorid und eine Schicht aus LD-Polyäthylen.

Die Kunststoffhülle besteht aus einer zweischichtigen Kunststoffolie, umfassend eine Schicht aus Polyvinylidenchlorid und eine Schicht aus HD-Polyäthylen.

Die Kunststoffhülle besteht aus einer Folie aus fluoriertem, polymerem Kohlenwasserstoff.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet die umgebende Kunststoffhülle einen Behälter, der durch eine zerreissbare Versiegelung in zwei Räume unterteilt ist. Die Wirkstoffe des Indikators sind derart auf diese Räume verteilt, dass der eine Raum das an den festen Träger gebundene Enzym enthält, während der andere Raum das Substrat und den pH-Indikator enthält. Die Versiegelung wird vorzugsweise dadurch zustandegebracht, dass man auf einem schmalen Teil oder einer Linie quer über die einander gegenüberstehenden Seitenflächen der Kunststoffhülle, d.h. auf der Innenseite der Kunststoffhülle, ein Bindemittel des sog. "peel"-Lack-Typs anbringt. Bei der Herstellung des Behälters aus der Kunststoffhülle wird das trägergebundene Enzym auf der einen Seite der Bindemittellinie und das Substrat und der

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pH-Indikator auf der anderen Seite dieser Linie angebracht. Dann werden die einander gegenüberstehenden Flächen der Kunststoffhülle im Bereich der Bindemittellinie unter Wärme und Druck zusammengepresst. Dabei bildet das Bindemittel eine Versiegelung, die das trägergebundene Enzym vom Substrat und dem pH-Indikator trennt. Durch Verwendung eines Bindemittels des obengenannten Typs ist die erzeugte Versiegelung nicht permanent, sondern kann durch Ausübung eines Drucks auf den einen oder beide der gebildeten Räume zerrissen werden, so dass die beiden Räume miteinander verbunden werden. In dieser Weise kann der Indikator nach der Herstellung und vor dem Gebrauch in inaktivem Zustand gelagert werden, ohne Gefahr, dass eine Indikierung stattfindet. Wenn der Indikator dann an der beabsichtigten Stelle angebracht worden ist, braucht man nur in der oben beschriebenen Weise einen Druck auf ihn auszuüben, um die beiden Räume miteinander zu verbinden und den Indikator zu aktivieren. Bei Inaktivierung des Indikators, d.h. wenn die Indikierung zu einem gewünschten Zeitpunkt unterbrochen werden soll, wird die für die Inaktivierung erforderliche Versiegelung vorzugsweise dadurch zustandegebracht, dass man längs einer von der vorgenannten Versiegelungslinie zum Zustandebringen der beiden Räume getrennten Linie Druck und Wärme appliziert, um hierdurch die neue Versiegelung möglichst dicht zu gestalten. Die erforderliche Versiegelung kann auch nur durch Zusammenpressen der einander gegenüberstehenden Seiten der Kunststoffhülle zustandegebracht werden, beispielsweise indem man eine Klemme anbringt, die die einander gegenüberstehenden Seitenflächen mechanisch zusammendrückt und das Enzym zumindest von einem Teil des Substrats und des pH-Indikators trennt.

Die Erfindung ist anhand der folgenden, nicht begrenzenden Ausfuhrungsbeispiele näher erläutert.

Beispiel 1

An einen Träger, der aus einem 1 cm grossen Stück Nylongewebe aus Nylon 6 ("Floater 3/4 oz" der Firma Hood Sailmakers, Marblehead, USA) bestand, wurde das Enzym Pankreaslipase (Pankreaslipase PL III der Firma Worthington Biochemical Corp., N.J., USA) mit Hilfe von Glutaraldehyd gebunden (zur näheren Erläuterung dieses Bindeverfahrens sei auf F.A. Quiocho und F.M.

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Richards, Proc. Natl. Acad. Sei., U.S., 52, 833 (1964) verwiesen). In dieser Weise wurde die Pankreaslipase fest an den Nylonträger gebunden, und man erhielt ein wasserunlösliches, trägergebundenes Enzym.

Es wurde dann eine Substratlösung zubereitet, die aus 1%-igem Trikaproin in Aceton bestand, das einer Lösung aus Wasser und 4 3,5% Glycerol zugesetzt worden war. Dieser Substratlösung wurde ein Indikatorpapier mit einem pH-Indikator (Nichtblutender Spezialindikator pH 6,5-10,0 Artikel 954 3 der Firma Merck AG, Darmstadt, BRD) zugesetzt.

Als Kunststoffhülle wurde eine dreischichtige Kunststofffolie benutzt, die von aussen nach innen gerechnet aus einer Polyesterschicht vom Typ Mylar , einer Polyvinylidenchloridschicht vom Typ Saran und einer Schicht aus "low density" (LD) Polyäthylen bestand. Diese Folie ist von der Firma Äkerlund & Rausing AB, Lund, Schweden, unter der Handelsbezeichnung AR MK 50 erhältlich.

Dann wurde das trägergebundene Enzym an die Kunststofffolie geheftet, indem man an der einen Ecke des Nylongewebes Wärme und Druck applizierte, so dass das Nylongewebe an dieser Stelle mit der Kunststoffolie verschmolz. Dann wurde aus der Kunststoffolie ein Behälter gemäss Obigem geformt, in den die Substratlösung mit dem pH-Indikator eingeführt wurde, wobei das trägergebundene Enzym und die Substratlösung dadurch voneinander getrennt wurden, dass man bei einer Temperatur von 130-14 0⁰C den Behälter längs einer im voraus angebrachten Linie aus "peel"-Lack wärmeversiegelte. Zur Kontrolle wurde ein Streifen des obengenannten Indikatorpapiers auch in den Raum mit dem trägergebundenen Enzym eingebracht. Der hergestellte Indikator war nun gebrauchsfertig.

Zur Aktivierung des Indikators wurde der Raum mit der Substratlösung zusammengedrückt, so dass die das trägergebundene Enzym von der Substratlösung trennende Versiegelung zerriss, wodurch das Enzym mit der Substratlösung in Berührung gelangte und die Indikierung begann. Nachdem die Indikierung so weit fortgeschritten war, dass ein deutlicher Umschlag an beiden Streifen mit dem pH-Indikator hervortrat, wurde die Indikierung unterbrochen, indem man mittels einer Wärmezange bei einer Temperatur

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von etwa 125-135°C eine Versiegelung erzeugte, die das trägergebundene Enzym und das Kontrollindikatorpapier vom Hauptteil des Indikators trennte (d.h. dem Hauptteil der Substratlösung zuzüglich des zweiten Indikatorpapiers). Das Enzym konnte nun nicht auf den getrennten Teil der Substratlösung einwirken, und man konnte nach einer längeren Lagerung des Indikators bei Zimmertemperatur feststellen, dass keine weitere Farbänderung des Indikators in dem vom Enzym getrennten Teil der Substratlösung eingetroffen war, während derjenige Teil, welcher weiterhin mit dem Enzym in Berührung war, einen fortschreitenden Umschlag des Kontrollindikatorpapiers erzeugte.

Beispiel 2

Der Versuch gemäss Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch mit der Ausnahme, dass als Kunststoffolie eine Folie aus fluoriertem, polymerem Kohlenwasserstoff mit der Handelsbezeichnung Aclar der Firma Allied Chemical Corp., USA, benutzt wurde. Diese Folie ist nicht nur wärmeversiegelbar, sondern auch gas- und flüssigkeitsdicht. Das Ergebnis entsprach dem in Beispiel 1 erhaltenen.

Beispiel 3

Der Versuch gemäss Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch

mit der Ausnahme, dass als Kunststoffolie eine zweischichtige,

laminierte Folie aus Polyvinylidenchlorid (Saran ) und "high density" (HD) Polyäthylen benutzt wurde. Letztere Schicht war wärmeversiegelbar und wurde deshalb als innerste Schicht benutzt. Das Ergebnis entsprach dem in Beispiel 1 erhaltenen.

Die Erfindung ist unter Hinweis auf besonders bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden, aber es leuchtet ein, dass im Rahmen der Erfindung verschiedene Abänderungen möglich sind. Beispielsweise kann der Ueberzug mit dem Bindemittel des "peel"-Lack-Typs durch jedes beliebige Bindemittel oder Klebeüberzug ersetzt werden, der beim Applizieren von Druck und ggf. auch Wärme die erwünschte, zerreissbare Versiegelung ergibt. Falls der Indikator gleichzeitig mit der von ihm zu indikierenden Ware hergestellt wird, so braucht eine ursprüngliche, zerreissbare Versiegelung nicht hergestellt zu werden, sondern der Indikator kann

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direkt an der Ware befestigt werden, und die Indikierung kann
somit sofort beginnen. Ferner ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf das als Beispiel erwähnte Enzym und das Substrat beschränkt, sondern andere bekannte Kombinationen von Enzym-Substrat können auch benutzt werden. Ferner sind der als Beispiel erwähnte Träger und der Kuppler (Glutaraldehyd) nur erläuternde Beispiele von Träger und Kuppler, und es ist selbstverständlich möglich, andere auf diesem Gebiet bekannte Trägerstoffe zu benutzen und das Enzym mittels anderer, an sich bekannter Kuppler und Kupplungsverfahren mit diesen Stoffen zu kuppeln.

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Claims

Patentansprüche

Zeit- und temperaturabhängiger, enzymatischer Indikator mit unterbrechbarer Indikierung, zur Indikierung der Lagerungsbedingungen von lagerungsempfindlichen Erzeugnissen, vorzugsweise Lebensmitteln, welcher Indikator ausser einer wasserhaltigen Flüssigkeit als Wirkstoffe Enzym, ein mittels des Enzyms unter Bildung von Reaktionsprodukten beeinflussbares Substrat und einen pH-Indikator zur Indikierung der entstandenen Reaktionsprodukte enthält, wobei die Bestandteile des Indikators in einer Kunststoff hülle eingeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Enzym an einen festen Träger gebunden ist, und dass die umgebende Kunststoffhülle durch Druck und vorzugsweise auch Wärme verschliessbar ist, so dass das Enzym durch das Verschliessen der Kunststoffhülle von zumindest einem Teil der restlichen Bestandteile des Indikators getrennt werden kann.
2. Indikator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Enzym bzw. das Substrat und der pH-Indikator ursprünglich in zwei durch eine zerreissbare Versiegelung der gegenüberstehenden Wände der Kunststoffhülle voneinander getrennten Räumen untergebracht sind.
3. Indikator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Enzym Pankreaslipase ist.
4. indikator nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger Nylon ist.
5. Indikator nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch ge-, kennzeichnet, dass das Enzym mittels Glutaraldehyd an den Träger gebunden ist.
6. Indikator nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat Trikaproin ist.
7. Indikator nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffhülle aus einer dreischichtigen Kunststoffolle besteht, umfassend eine Schicht aus Polyester, eine Schicht aus Polyvinylidenchlorid und eine Schicht aus LD-PoIyäthylen.

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8. Indikator nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffhülle aus einer zweischichtigen Kunststoffolie besteht, umfassend eine Schicht aus Polyvinylidenchlorid und eine Schicht aus HD-Polyäthylen. . -
9. Indikator nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffhülle aus einer Folie aus
fluoriertem, polymerem Kohlenwasserstoff besteht.

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