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智能食品包装-指示器型

发表时间:2018-09-06

  指示器是用来显示某种物质及其浓度的装置,以肉类食品相关的代谢物为指标物是它发展的基础,例如发酵过程的乙醇,它通过某种特征变化(尤其是颜色)来监测特定物质的浓度,多用于包装完整性的监测。与传感技术相比,指示器没有接收器和转换器部件,直接通过一个可视化的变化来传递信息,甚至可用RFID阅读器来读取、存储。

  2.2.1  泄露指示型

  它可以反映食品流通过程中包装的完整性,一般通过可视性的颜色变化或与标准色卡的比对来实现,这种无创型的指示体系能提供定性或半定量的信息。

  UPM企业有一种监测肉类MAP完整性的标签,含有的敏感性染料既能与O2反应引起颜色的变化又能吸取O2,这是一种成功的组合型AIP。MAP中仅有CO2、N2或二者混合物时,该标签是无色透明的,当包装泄露空气进入MAP后变为蓝色。与传统的人工确认包装完整性的方法相比,该监测方法更为快捷,却有敏感性过高(体积分数为0.1%的O2足以引起颜色变化)等不足。

  2.2.2  新鲜度型

  该类包装可以提供微生物生长或生化反应的直接信息,如肉类挥发性代谢物(如胺类)浓度变化以及由此引起的pH变化,这取决于食品类型、腐败菌种类、储藏条件等。

  氨基酸脱羧产生的胺类是微生物生长和食品腐败的重要指标。FQSI的SensorQTM标签,能监测挥发性的生物胺且不受MAP 内气体的干扰。新鲜产品的标签显橘色,当细菌生长达到临界值后变为棕褐色。UPM有一种监测禽类或鱼类产品MAP中含氮化合物的指示器,同时能满足EU1935/2004的相关要求。

  半胱氨酸的分解产物H2S有强烈的异味,这是某些细菌导致畜禽类产品腐败过程中产生的。它与肌红蛋白结合后显绿色,这种颜色经琼脂糖固定化后可作为鸡肉新鲜度指标,而且不受N2或CO2的影响。

  基于颜色变化的指示器最大问题是缺乏特异性,即某些化合物干扰目标代谢物的监测,进而影响对食品新鲜度变化的判断,这在某种程度上也阻碍了该类指示器的应用。生物传感器型和微电子技术型新鲜度监测器,对挥发性物质的变化响应非常敏感,它能通过生物信号的转换、电性能变化,或结合其他理化参数的变化,来定量监测分析食品中的特定物质。

  2.2.3  时间-温度型指示器(TTI)

  高温条件下食物中的生化反应加剧,会导致食品变质加快,TTI则是能定量显示这种时间-温度相关性变化的装置,它能准确测量、记录食品生产到消费过程中温度随时间的变化情况。TTI的使用是基于理化反应、酶或微生物的变化,通常以颜色变化来实现响应,这种响应是持续的、不可逆的。这就要求TTI与食品腐败变质过程有类似的反应活化能,失效时间与食品的保质期相关性良好,而且不会受到温度外其他环境因素的影响。目前市售TTI主要有3类。

  1)扩散型。Mark?是3M扩散型TTI,其能定量的响应是多孔卡纸上着色脂肪酸酯熔化后从原点到扩散前端的距离。它的温度适用范围和响应寿命由酯的类型和浓度决定。

  2)酶促型。CheckPoint?是Vitsab酶促反应型TTI,它是由脂肪的酶促水解引起pH 变化激活的,呈现琥珀色-橙色-紫红色的不可逆变化。该指示器包含独立的2部分:含脂类水解酶的溶液,脂类底物和悬浮于水性介质中的pH 值指示器。该过程是在外力作用下,2部分包装破裂混合反应引发的。不同的酶-底物组合有不同的响应时间和温度。对于颜色的评价则根据包装附带的5个标准参照点颜色进行。

  eO?是Cryolog的粘附型胶体垫片TTI,当食品质量恶化时,其颜色由原来的绿色变成红色,这是由于胶体中微生物增加后pH值变化所导致的。另外,可以将TRACEO?透明标签贴在冷冻产品的条码上,标签颜色变为红色后就不能再食用。

  3)聚合反应型。Fresh-Check?是基于特定单体的固相聚合反应引起的颜色变化设计的,能与某些食品的货架期相匹配。它在由温度激发活化前应冷藏保存。随着聚合反应的进行,活性标签会发生鲜红色到黑色的不可逆颜色变化。当中心圆环颜色比参照色浅,食品在保质期内时是安全的;当颜色变黑超过对比色时,无论食品是否在保质期内,都不再建议消费者购买。

  基于有机染料设计的OnVuTMTTI,其颜色随时间变化的速率取决于温度的高低。该标签经UV光照射活化激发后,呈稳定的深蓝色,随着时间的延长、温度的升高最终变为白色。它可以以直接印刷或标签的形式使用。


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