[发明专利]一种基于姜黄素双向指示凝胶膜的制备方法及其应用

说明书

本发明属于食品指示型智能指示包装领域，涉及一种基于姜黄素双向指示凝胶膜的制备方法及其应用；步骤为：首先制备姜黄素醇溶液；然后将聚乙烯醇溶液和琼脂溶液混合，得到凝胶基底溶液，再与姜黄素醇溶液混合，得到复合凝胶；通过电化学分析仪和Dobot M1机械臂，在复合凝胶表面区域打印出指定大小和形状的红色图案信息，即为双向指示凝胶膜；本发明利用水凝胶膜本身的电离特性实现智能包装膜的打印，使得消费者通过观察肉眼可见的颜色变化情况确定食品的品质安全，可用于检测乳制品或肉类食品的新鲜度，实现了包装的智能检测，代替了传统的有毒的油墨，安全环保。

技术领域

本发明属于食品智能指示型包装领域，具体涉及一种基于姜黄素双向指示凝胶膜的制备方法及其应用，既能用于牛奶新鲜度检测又能用于水产品新鲜度检测的新型智能指示凝胶膜。

背景技术

食品在储存运输过程中，易受到环境中微生物的污染，发生腐败变质后失去原有的价值。传统食品品质检测的方法主要包括感官检测、理化分析、微生物检测等。但上述方法通常会造成样本的破坏且步骤繁琐，耗时耗力。近年来，食品快速无损检测技术以其精度高、使用方便受到人们的广泛关注。因此，食品新鲜度智能包装的开发是极其必要的。

水凝胶是一种通过共价键、氢键或范德华力等作用相互交联而构成的具有三维网状结构、能在水中溶胀并保持大量水分而又不溶解的聚合物。高分子水凝胶具有一定的形变性能，能对外界的刺激做出响应并保持形状记忆功能。可据此特点结合电化学分析仪制备一种可实现双向指示功能的智能打印包装。聚乙烯醇是一种用途相当广泛的水溶性高分子聚合物，具有良好的生物相容性、成膜性和机械性能等。聚乙烯醇结构中的部分羟基因氢键作用以及低温诱导生成的大量微晶区，最终形成物理交联的三维网络，得到具有一定机械强度水凝胶材料。琼脂具有良好的胶凝性和凝胶的稳定性，能吸水膨胀，溶于热水，冷却后变成凝胶。将聚乙烯醇引入琼脂水凝胶可以改善其力学性能，实现琼脂和聚乙烯醇的性能互补。琼脂/聚乙烯醇复合水凝胶兼具琼脂好的生物相容性、亲水性和聚乙烯醇优异的机械性能，具有较广泛的应用前景。

姜黄素是姜科植物姜黄、峩术、郁金的块根或根茎提取精制得到的橘黄色结晶或粉末状小分子天然多酚类化合物。水产品腐败变质后，蛋白质的分解会产生大量挥发性有机胺类，造成产品周围的pH上升。姜黄素分子两端具有两个羟基，会随着pH上升发生电子云偏离共轭效应，促使姜黄素的颜色由黄变红。因此，可以通过将姜黄素引入到琼脂和聚乙烯醇复合水凝胶材料中，实现食品品质的快速检测。

现有的智能包装技术中，有文献公开了一种花青素活性包装膜，可以与肉类食品的腐败气体反应用于食品新鲜度检测的活性包装膜；但该技术所涉及的智能包装的花青素不稳定，自身会产生颜色变化，会严重影响变色效果；同时现有传统包装上带有的信息是通过使用油墨打印出食品的生产日期和保质期等关键信息，其稳定性通常取决于油墨与包装表面的粘附强度；且所用墨水通常是有毒的，用于食品包装具有安全隐患。

发明内容

针对现有的食品包装技术难以实现智能检测，且现有的油墨打印包装大多有毒等问题，本发明旨在解决所述问题之一，提供一种基于姜黄素双向指示凝胶膜，可在凝胶表面打印信息，并实现一种智能包装可同时双向指示水产品和乳制品品质检测的功能。

为了实现以上目的，本发明的具体实施步骤如下：

步骤一、将一定质量的姜黄素溶于乙醇-水溶液中，搅拌至完全溶解后得到的姜黄素醇溶液；

步骤二、选择可以与姜黄素溶液完全相容且易形成凝胶的高分子可降解材料作为凝胶基底，因此选择聚乙烯醇与琼脂共混制备凝胶基底。其中聚乙烯醇和琼脂复合凝胶的制备过程如下：

S1.将聚乙烯醇加入到丙三醇水溶液中，加热搅拌至充分溶解，得到聚乙烯醇溶液；

S2.将琼脂加入到的蒸馏水后，加热搅拌至充分溶解，得到的琼脂溶液；

S3.将S1中得到的聚乙烯醇溶液和S2中得到的琼脂溶液混合，得到复合凝胶基底溶液；