MXPA99002521A - Dispositivo indicador de la calidad de los alimentos - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un dispositivo indicador de la calidad de los alimentos que comprende un compuesto indicador provisto sobre un substrato.

Description

DISPOSITIVO INDICADOR DE LA CALIDAD DE LOS ALIMENTOS Campo de Invención La presente invención está dirigida generalmente a un dispositivo para indicar la calidad de los alimentos. En particular, la presente invención está dirigida a un dispositivo que tiene un compuesto indicador colocado sobre un substrato para indicar colorimétricamente la calidad de los alimentos, incluyendo los alimentos congelados.

Antecedentes de la Invención La determinación de que si un alimento se ha descompuesto es de interés para un gran número de gente que varia desde el productor de los alimentos hasta el consumidor, incluyendo abarroteros, importadores, exportadores, e intermediarios. Muchos productos alimenticios pueden hecharse a perder, incluyendo los granos, las frutas, y los vegetales. Sin embargo, una de las áreas más grandes de interés es el deterioro de la carne roja, de cerdo, de aves de corral, de productos procesados de la carne, y los alimentos de pescados y mariscos comestibles. Los alimentos hechados a perder REF, 29816 pueden tener muchos peligros si se ingieren, el principal de ellos es la enfermedad provocada por el consumo del alimento. Tal enfermedad puede ser de amenaza para la vida, especialmente para consumidores muy jóvenes o muy viejos, porque son personas con sistemas inmune comprometidos . Muchos alimentos son ahora empacados y/o congelados para retardar el deterioro. Desafortunadamente, los alimentos empacados y congelados, entre los cuales se cuentan en gran número la carne roja disponible, la carne de cerdo, la carne de aves de corral, la carne procesada, y de los productos de pescados y mariscos comestibles, son más difíciles de probar para verificar su deterioro. Los alimentos empacados frecuentemente necesitan ser desenvueltos, examinados, y entonces reempacados si son aceptables. Los alimentos congelados típicamente necesitan ser deshelados para determinar la calidad del alimento por las técnicas comunes, las cuales frecuentemente se apoyan en el color, el olor, y la textura. Un método todavia utilizado por la United States Food and Drug Administration para la prueba de los mariscos y pescados comestibles es el análisis organoléptico. Este método requiere el deshielo de los alimentos de pescados y mariscos comestibles seguido por un análisis olfatorio por expertos altamente entrenados para determinar la condición de los alimentos. Los dispositivos para averiguar la -calidad de los alimentos congelados, los cuales no requieren el deshielo de los alimentos, ya existen. Sin embargo, tales dispositivos típicamente son voluminosos y no están disponibles fácilmente y/o no son operados e interpretados fácilmente por individuos sin experiencia, tales como los consumidores y los abarroteros. Existe una necesidad de un dispositivo simple, rápido, y efectivo para determinar la calidad de los productos alimenticios para indicar si los mismos son inseguros debido al deterioro. Además, existe una necesidad de un dispositivo que pueda ser empacado con productos alimenticios, el cual sea efectivo en todas las condiciones típicas de almacenamiento, incluyendo las temperaturas abajo de 0 "C. Tal dispositivo debe estar hecho de materiales que sean adecuados para su uso con los productos alimenticios y que no contenga o genere substancias químicas prejudiciales. Además, el dispositivo debe proporcionar indicaciones de la calidad del alimento que sean leidas y entendidas fácilmente por toda o casi toda la población.

Breve Descripción de la Invención La presente invención está dirigida a un dispositivo que satisfaga estas necesidades. Un aspecto de la presente invención está dirigida a un dispositivo indicador que tiene un substrato y un compuesto indicador provisto sobre el substrato. El compuesto indicador tiene una respuesta colorimétrica a las bases volátiles generadas por la descomposición de los alimentos a temperaturas abajo de 0 °C. Los dispositivos indicadores también pueden ser utilizados para detectar otros compuestos volátiles, incluyendo los ácidos volátiles. Otra modalidad de este aspecto incluye un compuesto indicador con una transición de color dentro de un intervalo desde aproximadamente pH 1.0 hasta aproximadamente pH 6.0. Una modalidad adicional incluye un compuesto indicador que es un tinte de xanteno halogenado, un tinte azo sulfonado, o un tinte de trifenilmetano con función de hidroxi, sulfonado. Otra modalidad incluye una matriz polimérica recubierta sobre el substrato, dentro de la cual el compuesto indicador es retenido. Otro aspecto de la invención es un método para fabricar un dispositivo indicador, el cual incluye una solución de un compuesto indicador, un solvente, y un ácido. Un material de monómero de silano es agregado a la solución. La solución es colocada sobre un substrato y el monómero de silano se polimeriza para formar una matriz de silice en la cual se coloca el compuesto indicador. Otro aspecto es un método para detectar el deterioro en un alimento congelado proporcionando un dispositivo indicador que tiene un substrato y un compuesto indicador sobre el substrato. El compuesto indicador proporciona una respuesta colorimétrica a temperaturas abajo de 0 °C a las bases volátiles generadas por los alimentos congelados hechados a perder. El dispositivo indicador y el compuesto indicador son expuesto a los alimentos y luego el dispositivo es inspeccionado visualmente para determinar si los alimentos están hechados a perder. Un aspecto adicional es un empaque para alimentos, para su uso con un producto alimenticio. El empaque para alimentos incluye el empacado para un producto alimenticio y un dispositivo indicador. El dispositivo indicador incluye el substrato y un compuesto indicador provisto sobre el substrato. El compuesto indicador proporciona una respuesta colorimétrica a las bases volátiles generadas por la descomposición de los alimentos a temperaturas abajo de 0 °C. El dispositivo indicador está asociado con el empaque para que sea expuesto a bases volátiles emitidas desde el producto alimenticio. Otro aspecto es un método para detectar la presencia de un agente biológico productor de la amina no deseada sobre un producto alimenticio. Un dispositivo indicador es expuesto al producto alimenticio. El dispositivo indicador tiene un substrato y un compuesto indicador colocado sobre el substrato. El compuesto indicador proporciona una respuesta colorimétrica a las bases volátiles emitidas por el agente biológico productor de la amina no deseada. El dispositivo es inspeccionado visualmente para determinar si el producto alimenticio contiene el agente biológico no deseado observando si el compuesto indicador ha cambiado de color. La breve descripción anterior de la presente invención no está propuesta para describir cada una de las modalidades ilustradas o cada implementación de la presente invención. Las Figuras y la Descripción Detallada que sigue ejemplifican más particularmente estas modalidades.

Breve Descripción de los Dibujos La invención puede ser entendida más completamente considerando la siguiente descripción detallada de varias modalidades de la invención relacionadas con los dibujos que se anexan, en los cuales : la Figura 1 es una vista en perspectiva lateral de una modalidad de un dispositivo indicador de la calidad del alimento de acuerdo con la presente invención; la Figura 2 es una vista en perspectiva lateral de otra modalidad de un dispositivo indicador de la calidad de los alimentos que incluye una capa protectora de acuerdo con la presente invención; las Figuras 3A-3D son vista en sección superior de una modalidad de un dispositivo indicador de la calidad de los alimentos de acuerdo con la presente invención, que ilustran un método para obtener mediciones cuantitativas o semicuantitativas de la calidad de los alimentos; la Figura 4 es una vista en perspectiva lateral de una tercera modalidad de un indicador de la calidad de los alimentos de acuerdo con la presente invención; la Figura 5 es una vista en perspectiva lateral del dispositivo indicador de la calidad de los alimentos de la Figura 1, montado sobre un material de respaldo de acuerdo con la presente invención; la Figura 6 es una vista en perspectiva lateral del dispositivo indicador de la calidad de los alimentos de la Figura 2 montado sobre un material de respaldo de acuerdo con la presente invención; y la Figura 7 es una vista en perspectiva lateral del dispositivo indicador de la calidad de los alimentos de la Figura 2 montado dentro de una muesca de un material de respaldo de acuerdo con la presente invención. Aunque la invención es adaptable a varias modificaciones y formas alternativas, las características especificas de la misma han sido mostrada a manera de ejemplo en los dibujos y serán descritas con mayor detalle. Se debe sobreentender, sin embargo, que la intención no es limitar la invención a las modalidades particulares descritas. Por el contrario, la intención es cubrir todas las modificaciones, equivalentes, y alternativas que estén considerados dentro del espíritu y alcance de la invención como está definida por las reivindicaciones anexas.

Descripción Detallada de las Modalidades Ilustradas La presente invención se cree que- va a ser aplicable a varios dispositivos y métodos para la determinación colorimétrica de la calidad de los alimentos. Aunque la presente invención no está limitada asi, se obtendrá una apreciación de varios aspectos de la invención por medio de una descripción de los dispositivos y métodos relacionados con la detección del deterioro en la carne roja, carne de cerdo, carne de aves de corral, carne procesada y productos de mariscos y pescados comestibles, y en particular, la detección del deterioro en los productos de mariscos y pescados comestibles, incluyendo tanto pescados y moluscos marinos y de agua dulce. Una modalidad de la presente invención es ilustrada en la Figura 1. Un dispositivo indicador de la calidad de los alimentos 20 incluye una capa indicadora 22 colocada sobre un substrato 24. El substrato 24 está hecho de materiales capaces de soportar la capa indicadora 22, tales como el papel, plástico (por ejemplo, poliéster, polietileno, cloruro de polivinilo) , algodón, lino, resina, vidrio, fibra de vidrio, o tejidos. En algunas modalidades, la capa indicadora 22 está formada sobre las fibras del substrato 24. El substrato 24 puede tener una variedad de formas y configuraciones. Por ejemplo, el substrato 24 puede ser una tira, una hoja, o una cuerda. En algunas modalidades, el substrato 24 es parte del material de empacado de los alimentos o es adherido a los materiales de empacado de los alimentos. El grosor del substrato 24 puede variar. Para los substratos que absorben fácilmente las substancias químicas en la capa indicadora 22, el grosor del substrato puede estar limitado en algunas modalidades para reducir la cantidad de las substancias químicas absorbidas . La cada indicadora 22 típicamente incluye una matriz polimérica y uno o más compuestos indicadores sujetados o retenidos dentro de la matriz. Los compuestos indicadores usualmente son compuesto de tinte capaces de indicar colorimétricamente la presencia de uno o más compuestos químicos asociados con la descomposición o deterioro de los alimentos. En particular, los compuestos indicadores son capaces de indicar la presencia de los productos de la descomposición a temperaturas abajo del punto de congelamiento del agua. En este caso, los compuestos indicadores deben proporcionar una respuesta a los compuestos de descomposición en la ausencia de la intermediación del agua.

Existen varios compuestos químicos que son generados cuando los alimentos se descomponen y se deterioran. Muchos alimentos que contienen cantidades substanciales de materiales proteinicos, incluyendo la carne roja, carne de cerdo, carne de aves de corral, y productos de pescados y mariscos comestibles, generan compuestos volátiles, tales como las bases volátiles, durante la descomposición. Las aminas comprenden un grupo de bases volátiles generadas por la descomposición de los alimentos a través de procesos tales como la desaminación de aminoácidos libres y la degradación de nucleótidos. Entre las aminas generadas están el amoniaco, la dimetilamina, y la trimetilamina. La dimetilamina y la trimetilamina son al menos parcialmente volatilizadas aún en los alimentos congelados. Otras aminas asociadas con la descomposición de los alimentos incluyen la histi ina, cadaverina, putrescina, indol, espermina y espermidina. Estos compuestos también pueden volatilizarse. Estos y otros compuestos comprenden la cantidad total de las bases orgánicas formadas durante la descomposición de los alimentos . En general, el compuesto indicador en la capa indicadora 22 cambia de color en la presencia de estas bases volátiles. El intervalo particular de concentraciones de las bases volátiles que provocarán un cambio de color de los compuestos indicadores depende de factores tales como el compuesto indicador particular utilizado en el dispositivo, el medio ambiente químico en el cual el compuesto indicador está colocado (por ejemplo, la acidez o basicidad del medio ambiente), y la cantidad del indicador que es utilizada en el dispositivo. El intervalo apropiado puede ser determinado para cada producto alimenticio, por ejemplo, por calibración con las muestras de prueba. Se espera que diferentes productos alimenticios producirán diferentes cantidades de bases volátiles cuando se hechen a perder. Sin embargo, los productos alimenticios que son similares (por ejemplo, diferentes tipos de pescado) puede generar cantidades similares de bases volátiles. El intervalo de concentraciones de las bases volátiles generadas que provocan un cambio de color en el compuesto indicador pueden ser elegidas para indicar una variedad de condiciones. Por ejemplo, el cambio de color puede indicar que el producto alimenticio es inseguro para el consumo o que el producto alimenticio pronto llegará a ser inapropiado para el consumo. En otras modalidades, la presencia de un agente biológico que produce aminas, no deseadas, tales como las bacterias o los hongos, puede ser detectado en lugar de o además de la descomposición de los alimentos. Un cambio de color del compuesto indicador puede indicar la presencia de un agente biológico no deseado, tales como las bacterias o los hongos. Por ejemplo, ciertas aminas generan hongos cuando se ponen en contacto con los granos. En particular, la roya negra sobre el trigo no procesado almacenado en silos o en las bodegas de carga de los barcos, genera trimetilamina. Aunque la invención ha sido descrita aqui con referencia a la detección de la descomposición de los alimentos, se apreciará que los mismos dispositivos, métodos, y principios pueden ser aplicados a la detección de agentes biológicos no deseados. Los compuestos indicadores para su uso en la presente invención típicamente tienen un cambio de color en el intervalo desde aproximadamente pH 1.0 hasta aproximadamente pH 6.0, y preferentemente en el intervalo desde aproximadamente pH 2.5 y pH 5.0, en solución acuosa. Los indicadores ideales no son tóxicos y, preferentemente, pueden ser utilizados como aditivos para alimentos o tintes, por lo cual se minimiza cualquier daño que podria ocurrir si el compuesto indicador se fuga del dispositivo indicador de la calidad de los alimentos. Preferentemente, los compuestos indicadores son aprobados por la agencia reguladora, tal como la U.S. Food & Drug Administration, para su uso con los productos alimenticios. Además, los indicadores ideales tienen un cambio intenso de color durante la detección de las bases volátiles y el cambio de color es evidente aún para colorear los elementos de protección de la población. Sin embargo, los indicadores sin estas características particulares también pueden ser utilizados. Los indicadores para su uso en el dispositivo indicador de la calidad de los alimentos deben ser capaces de cambiar de colores a temperaturas abajo del punto de congelamiento del agua. Esto significa que la reacción química de formación del color del indicador con las bases volátiles emitidas por los alimentos descompuestos no está basada en la intermediación del agua. Muchas tiras indicadoras de pH comerciales establecen en sus instrucciones que la tira debe ser colocada en contacto con una solución acuosa y leída mientras que está húmeda. Los experimentos utilizando estas tiras, detallados aquí posteriormente, indican que las tiras no responden apropiadamente a las bases emitidas por el pescado congelado descompuesto o hechado a perder. Las clases de indicadores adecuados incluyen los tintes de xanteno, los tintes azo, y los tintes de trifenilmetano con función de hidroxi. Varios de estos indicadores contienen funcionalidades de fenol. Los indicadores más adecuados son halogenados y/o contienen grupos funcionales ácidos, tales como -COOH, -S03, o -S(02)0-, o las sales de los mismos. Los indicadores preferidos incluyen los tintes de xanteno halogenados tales como la Floxina B, Bengala Rosa, o Eritrosina; los tintes azo sulfonados tales como el Rojo de Congo y Amarillo de Metanilo, y tintes de trifenilmetano con función de hidroxi, sulfonados, tales como Azul de Bromofenol, Verde de Bromocresol, y Rojo de Fenol. Los indicadores más preferidos para su uso con los pescados y mariscos comestibles congelados son la Floxina B, la Bengala Rosa, y el Azul de Bromofenol. El compuesto indicador es retenido típicamente dentro de una matriz polimérica para prevenir la fuga del compuesto indicador hacia los alimentos. La matriz polimérica puede ser adaptada a clatrada el compuesto indicador. Las matrices poliméricas adecuadas son permeables al menos parcialmente a una o más de las bases volátiles que van a ser detectadas. Preferentemente, la matriz polimérica también es repelente al agua, no tóxica, transparente, y hecha de reactivos adecuados, y preferentemente aprobada para su uso con alimentos o con los materiales de empaque de los alimentos. Los ejemplos de tales matrices poliméricas incluyen las matrices hechas de polímeros de silicona que incluyen las 4* polidimetil siliconas, geles de sol de silano óxido de titanio, resinas reticulables de silano, cloruro de polivinilo, y celulosa butilada. Una matriz polimérica particularmente útil es un vidrio de sol-gel formado por la hidrólisis de uno o más alcoxisilanos. Los alcoxisilanos adecuados incluyen los tetraalcoxisilanos y los alquil trialcoxisilanos, en donde el grupo alquilo es un grupo alquilo de cadena recta o ramificada de Cl a C30 y el grupo alcoxi es un grupo alcoxi de Cl a C4. Los ejemplos de los alcoxisilanos adecuados incluyen tetrametoxisilano, tetraetoxilano, alquil tri etoxisilano, y alquil trietoxisilano . En general la polimerización de los alcoxisilanos puede ser catalizada por un ácido o una base, típicamente en la presencia de agua. Los catalizadores útiles de esta reacción de polimerización incluyen ácidos de volatilidad elevada tales como el ácido clorhídrico, el ácido acético, el ácido fórmico, o el ácido trifluoroacético. La capa indicadora 22 también puede incluir otros aditivos tales como una resina polimérica, alúmina hidratada, o un ácido no volátil. La resina polimérica puede ser agregada para incrementar la resistencia o rigidez de la capa polimérica. Un ejemplo de una resina adecuada es un alcohol polivinilico (PVA) con un peso molecular promedio de aproximadamente 5,000 hasta 20,000. La alúmina hidratada puede ser adaptada para ayudar a retener las bases volátiles sobre el dispositivo indicador. Esto puede proporcionar estabilidad adicional al cambio de color observado con la tira, por lo cual se hace irreversibe el cambio del color o reversible lentamente. Un ejemplo de los compuestos de alúmina hidratada adecuados con el uso demostrado en la presente invención son las zeolitas. Las zeolitas son bien conocidas por su capacidad para retener a las moléculas, semejantes al amoníaco. Los ácidos no volátiles pueden ser agregados para controlar la velocidad de respuesta o la sensibilidad de la detección del dispositivo indicador de la calidad de los alimentos. Aunque ninguna teoría particular es integral con la invención, se piensa que el ácido puede alterar la carga de acidez de la matriz polimérica, por lo cual se altera la cantidad de la base volátil que es necesaria para provocar que el compuesto indicador cambie de color. Los ácidos adecuados incluyen el ácido sulfúrico concentrado, el ácido sulfámico, el ácido fosfórico, las zeolitas, la alúmina, el ácido poliacrílico, y un perfluoroetileno sulfonado, tal como Naphion®-H.

Típicamente, la capa indicadora 22 es aplicada al substrato 24 antes o durante la polimerización de la matriz polimérica para proporcionar una buena adhesión de la capa indicadora al substrato. La aplicación de la capa indicadora 22 al substrato 24 puede ser efectuada por una variedad de técnicas que incluyen el sumergimiento del substrato en la solución, rociar la solución sobre el substrato, cepillar la solución sobre el substrato, o vertir la solución sobre el substrato. En una modalidad, la capa indicadora es aplicada de modo que la capa indicadora forme una letra, número, o símbolo que llegue a ser evidente o cambie de color en la presencia del alimento deteriorado o hechado a perder. En otra modalidad, el substrato o un material de respaldo opcional es coloreado para proporcionar contraste adicional para el cambio de color del compuesto indicador. Por ejemplo, el substrato o material de respaldo opcional puede ser blanco. Alternativamente, el substrato o material de respaldo opcional puede tener un color similar al color del indicador previo a la exposición al alimento hechado a perder. El cambio de color del compuesto indicador puede ser contrastado entonces con el color de una porción adyacente del substrato o material de respaldo opcional que no está cubierto por la capa indicadora.

La Figura 2 ilustra otra modalidad de la invención en la cual la capa indicadora 22 y el substrato 20 están rodeados por una capa protectora 26. La capa protectora 26 puede ser fijada a la capa indicadora 22 y/o al substrato 24 por una variedad de métodos que incluyen la polimerización in situ, el sellado con calentamiento, la soldadura ultrasónica, o la fijación adhesiva. En una modalidad, la capa protectora 26 es una amina permeable, un polimero repelente al agua que sirve para proteger la capa indicadora subyacente del daño y/o previene además la fuga del compuesto indicador del dispositivo. Esta capa protectora se puede hacer del mismo material que la matriz polimérica de la capa indicadora, pero otros polímeros también son aceptables. Los polimeros adecuados para su uso en este tipo de capa protectora incluyen los sol-geles de sílice, los polímeros de silicona incluyendo las polidimetil siliconas, los sol-geles de silano óxido de titanio, las resinas reticulables con silano, el politetrafluoroetileno (por ejemplo, Teflon®), cloruro de polivinilo, o celulosa butilada. La capa protectora es típicamente de aproximadamente 10 hasta 100 µm de grosor de modo que la cantidad de vapor de amina que alcanza la capa indicadora no es reducida abajo de niveles detectables. En otra modalidad, la capa protectora 26 es impermeable a los vapores de amina. Esta capa protectora también puede ser repelente al agua, no tóxica, transparente, y/o hecha de reactivos que son apropiados para su uso con el empacado de los alimentos. Los materiales poliméricos adecuados para este tipo de capa protectora incluyen el polipropileno, polietileno, poliestireno, y copolímeros de poliestireno tales como ABS (un copolímero hecho de monómeros de acrilonitrilo, butadieno, y estireno) o poli (estireno-butadieno) . Una modalidad ejemplar de la invención que tiene la capa protectora impermeable a la amina es ilustrada en la Figura 3A (en la cual la diferencia relativa en el tamaño entre la capa protectora 26 y la capa indicadora 22 ha sido exagerada para propósitos ilustrativos) . La modalidad ilustrada es una tira indicadora 25 que puede ser utilizada para proporcionar una medición cuantitativa o semicuantitativa de la calidad de los alimentos. La tira indicadora 25 es similar a la modalidad ilustrada en la Figura 2 con una capa protectora 26 que rodea una capa indicadora 22 y un substrato 24. Para usar la tira indicadora, una porción de la capa protectora 26 es removida para exponer una porción de la capa indicadora 22 a los vapores de los alimentos. Un método para remover la porción de la capa protectora es retirar por corte una porción 27 de la tira como se muestra en la Figura 3B, por lo cual se expone un borde 28 de la capa indicadora 22. Cuando las bases volátiles del alimento hacen contacto con el borde expuesto de la capa indicadora, el compuesto indicador 30 en este borde cambia de color, como se ilustra en la Figura 3C. El color 32 se difunde a través de la capa indicadora con una exposición incrementada a las bases volátiles, como se muestra en la Figura 3D. Las mediciones cuantitativas o semicuantitativas se pueden hacer utilizando esta tira para medir la distancia que el color se difunde durante un período de tiempo predeterminado a una temperatura particular. En una modalidad, el dispositivo indicador de la calidad de los alimentos incluye marcas espaciadas a intervalos para proporcionar una forma conveniente para medir la profundidad del color difundido. Las mediciones de la difusión del color se pueden hacer comparando con las muestras de calibración para determinar la calidad del alimento. Para obtener mediciones cuantitativas o semicuantitativas, la cantidad del compuesto indicador y el tamaño del borde expuesto debe ser proporcionales al peso de los alimentos en el recipiente. Típicamente, las muestras de diferentes tipos de alimentos no pueden ser comparadas, sin embargo, los alimentos que son suficientemente similares (por ejemplo, diferentes tipos de pescado) pueden dar resultados comparables, otros factores son iguales. Otra modalidad es ilustrada en la Figura 4 en la cual dos capas indicadoras 22a, 22b están colocadas en uno o más substratos 24a, 24b. Solo la capa indicadora 22b está rodeada por una capa protectora 26b impermeable a la amina. La capa indicadora 22a puede ser comparada con la capa 22b para determinar cuando ha ocurrido un cambio de color debido a la presencia de bases volátiles. La capa indicadora 22b se previene que cambie de color a causa de la capa protectora 26b. La comparación de las dos capas indicadoras 22a, 22b proporciona un método conveniente para determinar cuando un compuesto indicador ha cambiado de color, especialmente cuando el cambio de color es tenue o ligero. Son posibles otras configuraciones. La Figura 5 ilustra una modalidad de la invención en la cual el dispositivo indicador 20 es provisto sobre un material de respaldo 30 que puede ser fijado al empacado de los alimentos. La fijación del material de respaldo 30 al empacado puede ser efectuada, por ejemplo, por medio de una capa adhesiva 32 aplicada al material de respaldo 30 o uniendo el material de respaldo al empaque utilizando una resina endurecible u otro agente de unión. El dispositivo 20 también puede incluir una capa protectora adhesiva (no mostrada) fabricada con el dispositivo y retirada para exponer el adhesivo para la aplicación al material de empaque o cualquier otro lugar deseado. El dispositivo 20 es fijado al material de respaldo 30 por métodos que incluyen el sellado con calentamiento o la fijación adhesiva. El dispositivo 20 puede cubrir la totalidad o solamente una porción del material de respaldo 30. En otra modalidad el dispositivo 20 es fijado directamente al empaque del alimento por medio de un adhesivo u otro método. En una modalidad adicional, la capa indicadora 20 es formada directamente sobre el material de empaque de los alimentos, utilizando el material de empaque como un substrato. Las Figuras 6 y 7 ilustran dos modalidades similares a aquella de la Figura 5 excepto que una capa protectora 26 impermeable a la amina es aplicada sobre la capa indicadora 22. La modalidad mostrada en la Figura 6 muestra un dispositivo indicador 20 sobre un material de respaldo 30. Una capa protectora 26 es aplicada sobre otro dispositivo 20 y el material de respaldo 30 para prevenir que el vapor de amina, haga contacto con el dispositivo excepto en una región a partir de la cual la capa protectora haya sido removida. Alternativamente, el dispositivo 20 puede ser construido con una capa protectora y luego fijado al material de respaldo 30. La Figura 7 muestra una muesca 34 dentro de la cual se coloca el dispositivo 20. Una capa protectora 26 impermeable a la amina es aplicada entonces sobre el dispositivo 20 y las porciones realzadas del material de respaldo 30 las cuales definen la muesca 34. Alternativamente, la capa protectora 26 es formada sobre el dispositivo 20 previo a la colocación del dispositivo en la muesca 34. Las modalidades de las Figuras 6 y 7 pueden ser fabricadas con las regiones del dispositivo 20, tales como un borde del dispositivo, no cubierto por la capa protectora 26. Alternativamente, una porción de la capa protectora 26 puede ser removida (por ejemplo, retirándola por corte) cuando el dispositivo va a ser utilizado. Otra modalidad de la invención incluye dos o más tiras o cuerdas, colocadas preferentemente de manera adyacente entre si. Cada una de las tiras o cuerdas contiene una formulación diferente del compuesto indicador y otros aditivos para proporcionar sensibilidades diferentes. Por ejemplo, la formulación puede diferir en la cantidad del compuesto indicador o en la cantidad del ácido agregado al compuesto indicador. Típicamente, las dos o más tiras o cuerdas están recubiertas con un recubrimiento no permeable. En la operación, el recubrimiento no permeable es removido de un extremo de cada una de las tiras o cuerdas, como se describió anteriormente. Un análisis cuantitativo del contaminante puede ser determinado comparando las longitudes relativas de las tiras o cuerdas con el color alterado durante un período dado de tiempo. Estas cantidades relativas, por ejemplo, puede ser comparadas con las muestras de prueba para determinar cuantitativa o cualitativamente la cantidad de contaminación del alimento. Aunque al menos algunas modalidades de la invención pueden ser utilizadas para detectar la contaminación en los alimentos congelados y a temperaturas abajo de 0 °C, estas mismas u otras modalidades pueden ser utilizadas para determinar la contaminación a temperaturas más elevadas. Por ejemplo, una bolsa que contiene una muestra de alimento y un dispositivo indicador puede ser calentada, por ejemplo, hervida en agua, para incrementar la velocidad de emisión de los contaminantes de la muestra. En cualquier caso, el dispositivo indicador opera sin mediación del agua, por ejemplo en una bolsa sellada. El calentamiento del alimento y el dispositivo indicador puede reducir la cantidad de tiempo requerido para la detección de la contaminación. Una modalidad de un método para formar un dispositivo indicador de la calidad de los alimentos es disolver un compuesto indicador en agua, metanol, etanol, propanol, acetona, éter, u otro liquido de solvatación indicador para proporcionar 0.01 a 1.0 mg/ml de la solución. Aproximadamente 1-10 ml del ácido de volatilidad elevada 0.01-1.0 M, tal como el ácido clorhídrico, ácido acético, ácido fórmico, o ácido trifluoroacético, son agregados a 50 ml de la solución indicadora. Opcionalmente se agregan 0-10 gramos de una resina polimérica capaz de disolverse en el solvente, 0-10 gramos de alúmina hidratada, y 0-10 gramos de un ácido no volátil, tal como el ácido fosfórico, a la solución indicadora. En un recipiente separado, 1-50 gramos de tetraalcoxisilano y 1-50 gramos de un alquil trialcoxisilano son mezclados. La mezcla de silano es agregada entonces a la solución ácida/indicadora. Esto inicia la polimerización del silano. Al menos una porción de la solución es aplicada entonces al substrato antes de que se complemente la polimerización del silano. Se permite que se seque el dispositivo. Se puede utilizar calentamiento para acelerar el secado. Opcionalmente, el dispositivo es encajonado entonces en una capa protectora formada, por ejemplo, por la polimerización de los materiales monoméricos alrededor de la capa o por la aplicación de una o más películas poliméricas. Aunque la invención ha sido ejemplificada con respecto a la detección de bases volátiles, tales como las aminas, se sobreentenderá que otros compuestos volátiles, incluyendo, por ejemplo, los ácidos volátiles, tales como el H20 o los mercaptanos (es decir, los tioles), también pueden ser detectados por los mismos dispositivos indicadores o algunos dispositivos similares. Estos compuestos volátiles, incluyendo los ácidos volátiles, pueden ser generados, por ejemplo, por la descomposición de los alimentos o por la presencia de agentes biológicos. En particular, un dispositivo indicador puede ser formado utilizando una capa indicadora que cambia de color en la presencia de un ácido volátil. Por ejemplo, un compuesto indicador puede ser utilizado, el cual produzca un cambio de color en el intervalo desde aproximadamente pH 8 hasta aproximadamente pH 14, preferentemente, en el intervalo desde aproximadamente pH 9 hasta aproximadamente pH 13, en solución acuosa. El compuesto indicador, debe ser capaz de cambiar colores a temperaturas abajo del punto de congelamiento del agua y/o sin la intermediación del agua. Una matriz polimérica puede ser formada utilizando, por ejemplo, un vidrio de sol-gel formado por la polimerización catalizada con una base de los alcoxisilanos. Preferentemente, la base es volátil. Además, una base no volátil puede ser colocada sobre el substrato del dispositivo indicador para controlar la velocidad de respuesta y/o la sensibilidad de la detección del dispositivo indicador.

EJEMPLOS Los siguientes ejemplos demuestran los métodos para fabricar y utilizar las tiras indicadoras de alimentos de la invención. Se va a sobreentender que estos ejemplos son solamente ilustrativos y no están propuestos para que sean interpretados como limitativos del alcance de la invención.

Ejemplo 1 Preparación de un Dispositivo Indicador de la Calidad de los Alimentos utilizando Azul de Bromofenol 50 mg de azul de bromofenol fueron disueltos en 50 ml de etanol. Cinco ml de HCl 0.1 M y cinco gramos de alcohol polivinílico (P. M. 2000) fueron agregados a la solución de etanol. Cinco gramos de tetraetoxisilano y cinco gramos de octadeciltrietoxisilano fueron mezclados en un recipiente separado. La mezcla de silano fue agregada entonces a la solución de etanol con agitación mecánica. Las tiras y cuerdas de papel fueron sumergidas en la solución y se les permitió que se sequen. Después del secado, las tiras y cuerdas de papel fueron recubiertas con cloruro de polivinilo (PVC) disuelto en tetrahidrofurano (THF) . El THF se permitió que se evapore y las tiras y cuerdas de papel fueron laminadas entonces entre dos películas de polipropileno para formar una capa protectora transparente, impermeable a la amina. Un borde de una tira y un extremo de una cuerda fueron cortados para exponer la capa indicadora de azul de bromofenol a una muestra de bacalao descompuesta conocida a -20 °C durante un período de una hora. Tanto el borde de la tira como el extremo de la cuerda mostraron un cambio de color dramático desde amarillo hasta azul dentro del periodo de exposición. El cambio de color también fue apreciable sobre una región de la tira y la cuerda adyacente al borde/extremo abierto. Esto indicó que las bases volátiles se han difundido hacia el dispositivo indicador a través del borde/extremo abierto.

Ejemplo 2 Preparación de un Dispositivo Indicador de la Calidad de los Alimentos utilizando la Floxina B a) Las tiras y cuerdas indicadoras se hicieron como se describió en el Ejemplo 1 excepto que la Floxina B fue utilizada como el indicador y el recubrimiento de PVC no fue aplicado. En este caso, el cambio de color fue desde incoloro o ligeramente rosa hasta fuscia (es decir, rojo rosado) intenso después de una hora de exposición a la muestra de bacalao descompuesta congelada. b) Se hizo otro conjunto de tiras y cuerdas indicadoras. Para este conjunto, una solución de alúmina hidratada se hizo agitando 10 gramos de alúmina en 50 ml de HCl 1.0 M durante 15 horas a temperatura ambiente. 50 mg de Floxina B se disolvieron en 50 ml de etanol y 5 ml de la solución de alúmina hidratada. Cinco gramos de tetraetoxisilano y cinco gramos de oxtadeciltrietixosilano fueron mezclados en un recipiente separado. La mezcla de silano fue agregada entonces a la solución de etanol con agitación mecánica. Las tiras y cuerdas de papel fueron sumergidas en la solución y se les permite que se sequen. Después del secado, las tiras y cuerdas de papel fueron laminadas entre dos películas de polipropileno lo cual formó una capa protectora transparente, impermeable a la amina. Un borde de una tira y un extremo de una cuerda fueron cortados para exponer la capa indicadora de Floxina B a una muestra de bacalao descompuesta conocida a -20 °C durante un período de una hora. Tanto el borde de la tira como el extremo de la cuerda mostraron un cambio de color dramático desde incoloro o rosa tenue hasta fuscia (es decir, rojo rosado) intenso, dentro del período de exposición. El cambio de color también fue apreciable sobre una región de la tira y la cuerda adyacente al borde/extremo abierto. Esto indicó que las bases volátiles se han difundido hacia el dispositivo indicador a través del borde/extremo abierto. Sin embargo, la longitud del cambio de color fue considerablemente más corta que para las tiras y cuerdas de Floxina B descritas en a), posiblemente debido a la absorción de las bases volátiles por la alúmina hidratada en la capa indicadora. Esto ilustra una manera de controlar la sensibilidad del dispositivo indicador de la calidad de los alimentos porque la alúmina hidratada puede retardar la difusión y la reversibilidad del cambio de color.

Ejemplo 3 Preparación de otro Dispositivo Indicador de la Calidad de los Alimentos utilizando la Floxina B Se hicieron cuerdas indicadoras. En primer lugar, una solución de alúmina hidratada fue hecha agitando 10 gramos de alúmina en 50 ml de HCl 1.0 M durante 15 horas a temperatura ambiente. Además, dos gramos de ácido poliacrílico se suspendieron en 100 ml de etanol. Se disuelven 15 mg de Floxina B y se disuelven 0.285 mg de ácido fosfórico en 50 ml de etanol, 5 ml de solución de alúmina hidratada, y 5 ml de la suspensión de ácido poliacrílico. Cinco gramos del tetraetoxisilano y cinco gramos del octadeciltrietoxisilano fueron mezclados en un recipiente separado. La mezcla de silano se agrega entonces a la solución de etanol con agitación mecánica. La cuerda de poliéster se sumerge en la solución y se le permite que se seque. Después del secado, la cuerda se cubre por un rociado de Teflon® (Lubricante Seco de Agente de Liberación de PTFE MS122N/C02 de Miller-Stevenson, Sylmar CA) . Un borde de una tira y un extremo de una cuerda fueron cortados para exponer la capa indicadora de Floxina B a una muestra de bacalao descompuesta conocida a -20 °C durante un período de una hora. Tanto el borde de la tira como el extremo de la cuerda mostraron un cambio de color dramático desde incoloro o ligeramente rosa hasta fuscia (es decir, rojo rosado) dentro del periodo de la exposición. El cambio de color también fue apreciable sobre una región de la tira y la cuerda adyacente al borde/extremo abierto. Esto indicó que las bases volátiles se han difundido hacia el dispositivo indicador a través del borde/extremo abierto.

Ejemplo comparativo Exposición de las Tiras Indicadoras de p? Comerciales a una Muestra de Bacalao Descompuesto a -20 °C Se exponen papeles pH comerciales a la muestra de bacalao descompuesta de los Ejemplos 1 y 2 a -20 °C durante una hora justo como las tiras indicadoras de la calidad del alimento de los Ejemplos 1 y 2. Las papeles pH probados fueron a) papel pH 3.5-4.5 ColorHast® de EM-Reagents (Cat. No. 9581), b) Tiras de Prueba de pH de 0-14.0 de Sigma Chemical Company (Cat. No. P4786), y c) Papel de Prueba Alkacid de Fisher Scientific Co. (Cat. No. 14-839) con un intervalo desde pH 2 hasta 10. El papel a) mostró un ligero oscurecimiento en el color, que va desde anaranjado hasta rojo-anaranjado, durante la exposición a la muestra, sin embargo el color regresó nuevamente a anaranjado después de 60 segundos a temperatura ambiente. De manera similar, el papel b) mostró un ligero oscurecimiento de una región del color, que va desde café olivo hasta un matiz ligeramente más oscuro, el cual se invirtió después de 5 minutos a la temperatura ambiente. No se observó cambio en el color del papel pH c) . En contraste, los dispositivos indicadores de la calidad de los alimentos de los Ejemplos 1 y 2 tuvieron cambios de color dramáticos, azul a amarillo para el dispositivo indicador de Azul de Bromofenol y desde incoloro o ligeramente rosa hasta fuscia intenso para el dispositivo indicador de la Floxiná B. En cada caso, el cambio de color fue permanente o duró al menos varias semanas a temperatura ambiente después de la remoción del medio ambiente que contiene la amina.

La presente invención no debe considerarse que está limitada a los ejemplos o modalidades particulares descritas anteriormente, sino más bien se debe sobreentender que cubre todos los aspectos de la invención como se describen claramento en las reivindicaciones anexas. Varias modificaciones, procesos equivalentes, asi como numerosas estructuras a las cuales la presente invención puede ser aplicable serán fácilmente evidentes para aquellas personas con experiencia en la técnica a la cual la presente invención está dirigida durante la revisión de la presente especificación. Las reivindicaciones están propuestas para cubrir tales modificaciones y dispositivos.

Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes

Claims (34)

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo indicador, caracterizado porque comprende : un substrato; y un compuesto indicador colocado sobre el substrato, el compuesto indicador proporciona una respuesta colorimétrica a temperaturas abajo de 0 °C a las bases volátiles generadas por la descomposición de los alimentos, en donde el dispositivo indicador está adaptado para su uso con alimentos.

2. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el compuesto indicador comprende un compuesto con una transición de color en el intervalo desde aproximadamente pH 1.0 hasta aproximadamente pH 6.0.

3. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el compuesto indicador comprende un compuesto con una transición del color en el intervalo desde aproximadamente pH 2.5 hasta aproximadamente pH 5.0.

4. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el compuesto indicador comprende un compuesto con uno o más grupos funcionales ácidos en la ausencia de grupos funcionales de amino o de alquilamino, en donde al menos uno de los uno o más grupos funcionales ácidos es -COOH, -S03, -S(02)0-, o las sales de los mismos.

5. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el compuesto indicador es un tinte de xanteno halogenado, un tinte azo sulfonado, o un tinte de trifenil etano con función -de hidroxi, sulfonado.

6. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el compuesto indicador es el Azul de Bromofenol, la Floxina B, el Bengala Rosa, el Rojo de Congo, o el Amarillo de Metanilo.

7. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo comprende además una primera matriz polimérica recubierta sobre el substrato y el compuesto indicador está colocado dentro de la primera matriz polimérica.

8. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la primera matriz polimérica comprende una matriz que contiene silicio.

9. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la primera matriz polimérica es formada por una polimerización catalizada con un ácido de un material monomérico.

10. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el material monomérico comprende un tetraalcoxisilano, un alquil trialcoxisilano, o una mezcla de los mismos.

11. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo comprende además una segunda matriz polimérica que cubre una porción de la primera matriz polimérica, en donde la segunda matriz polimérica es impermeable a las bases volátiles generadas por los alimentos en descomposición.

12. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la segunda matriz poliméríca cubre la totalidad de la primera matriz polimérica excepto por una tira delgada.

13. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el dispositivo comprende además una resina polimérica colocada dentro de la primera matriz polimérica.

14. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el dispositivo comprende además un material ácido colocado dentro de la primera matriz polimérica.

15. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el material ácido es una alúmina hidratada, una zeolita, o ácido fosfórico.

16. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo está adaptado para la inclusión en un empaque para alimentos .

17. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el substrato comprende papel, plástico, algodón, lino, resina, vidrio, fibra de vidrio, o tejido.

18. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo consiste de materiales adecuados para su uso con alimentos .

19. Un método para fabricar un dispositivo indicador que está adaptado para su uso con alimentos, caracterizado porque comprende: formar una solución de un compuesto indicador, un solvente, y un ácido; agregar un material de monómero de silano a la solución; colocar la solución sobre un substrato; y polimerizar el material de monómero de silano sobre el substrato para formar una matriz de sílice, en donde el compuesto indicador está colocado dentro de la matriz de sílice.

20. Un método para detectar los alimentos congelados descompuestos, caracterizado porque comprende: exponer un dispositivo indicador a un alimento congelado, el dispositivo indicador comprende un substrato y un compuesto indicador colocado sobre el substrato, en donde el compuesto indicador proporciona una respuesta colorimétrica a temperaturas abajo de 0 °C a las bases volátiles generadas por los alimentos congelados descompuestos; e inspeccionar visualmente ' el dispositivo para determinar si los alimentos están descompuestos observando si el compuesto indicador ha cambiado de color.

21. El método de conformidad con la reivindicación 20, en donde el dispositivo indicador comprende además una matriz polimérica impermeable a las aminas sobre el compuesto indicador y en donde el método está caracterizado porque además comprende: remover una porción de la matriz polimérica impermeable a las aminas para exponer el compuesto indicador.

22. El método de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque el método comprende además : determinar la cantidad de descomposición de los alimentos observando visualmente la cantidad de difusión en un cambio de color del compuesto indicador adyacente a la porción de la matriz polimérica impermeable a las aminas la cual ha sido removida.

23. Un empaque de alimentos para su uso con un producto alimenticio, caracterizado porque comprende: empacar un producto alimenticio; y un dispositivo indicador de conformidad con la reivindicación 1, asociado con el empaque para que sea expuesto a las bases volátiles emitidas desde el producto alimenticio.

24. El empaque para alimentos de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque comprende dos o más dispositivos indicadores de conformidad con la reivindicación 1, cada uno de los dispositivos indicadores tiene una cantidad diferente del compuesto indicador o tiene una cantidad diferente del ácido provisto con el compuesto indicador.

25. El empaque para alimentos de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque el producto alimenticio es carne roja congelada, carne de cerdo, carne de aves de corral, productos de carne procesados, o pescados y mariscos comestibles.

26. Un método para detectar la presencia de un agente biológico que produce las aminas no deseadas sobre un producto alimenticio, caracterizado porque comprende: exponer un dispositivo indicador al producto alimenticio, el dispositivo indicador comprende un substrato y un compuesto indicador colocado sobre el substrato, en donde el compuesto indicador proporciona una respuesta colorimétrica a las bases volátiles emitidas por el agente biológico productor de la amina no deseada; e inspeccionar visualmente el dispositivo para determinar si el producto alimenticio contiene el agente biológico no deseado observando si el compuesto indicador ha cambiado de color.

27. El método de conformidad con la reivindicación 26, en donde el dispositivo indicador comprende además una matriz polimérica impermeable a las aminas sobre el compuesto indicador y caracterizado porque el método comprende además: remover una porción de la matriz polimérica impermeable a las aminas para exponer el compuesto indicador.

28. El método de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque el método comprende además : determinar la cantidad del agente biológico sobre el producto alimenticio observando visualmente la cantidad de difusión en un cambio de color del compuesto indicador adyacente a la porción de la matriz polimérica impermeable a las aminas que fue removida.

29. El método de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el producto alimenticio es un grano y el agente biológico no deseado es la roya negra.

30. Un dispositivo indicador, caracterizado porque comprende : un substrato; y un compuesto indicador colocado sobre el substrato, el compuesto indicador proporciona una respuesta colorimétrica, sin la intermediación del agua, a las bases volátiles generadas por la descomposición de los alimentos, en donde el dispositivo indicador está adaptado para su uso con los alimentos.

31. Un dispositivo indicador, caracterizado porque comprende: un substrato; y un compuesto indicador colocado sobre el substrato, el compuesto indicador proporciona una respuesta colorimétrica a temperaturas abajo de 0 °C a los ácidos volátiles generados por la descomposición de los alimentos, en donde el dispositivo indicador está adaptado para su uso con los alimentos.

32. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 31, caracterizado porque el dispositivo comprende además una primera matriz polimérica recubierta sobre el substrato y el compuesto indicador está colocado dentro de la primera matriz polimérica.

33. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque el dispositivo comprende además un material básico colocado dentro de la primera matriz polimérica.

34. Un método para detectar alimentos congelados descompuestos, caracterizado porque comprende: exponer un dispositivo indicador a los alimentos congelados, el dispositivo indicador comprende un substrato y un compuesto indicador colocado sobre el substrato, en donde el compuesto indicador proporciona un respuesta colorimétrica a temperaturas abajo de 0 °C a los ácidos volátiles generados por los alimentos congelados descompuestos; e inspeccionar visualmente el dispositivo para determinar si el alimento está descompuesto observando si el compuesto indicador ha cambiado de color.