[发明专利]一种基于比率型荧光材料的新鲜度指示膜的制备方法

说明书

本发明属于食品包装技术领域，具体涉及一种基于比率型荧光材料的新鲜度指示膜的制备方法；具体步骤为：首先制备合成层状LEuH纳米片的胶体悬浮液和层状LTbH纳米片的胶体悬浮液；再通过溶胶‑凝胶浇筑法将Tb³⁺/Eu³⁺/角叉菜胶内层膜溶液(内层膜溶液A)浇筑在垫有PVDF膜的模型中形成PVDF/指示水凝胶，最后超临界干燥获得具有新鲜度指示功能的气凝胶。本发明制备的材料相比于天然花青素类智能指示膜，具有高稳定性和高灵敏度的特性；同时解决了可生物降解膜机械性能不足的问题；本发明的指示剂安全、生物相容性好、可生物降解、机械性能强，具有实时监测生鲜肉类和水产品新鲜度的功能。

技术领域

本发明属于食品包装技术领域，具体涉及一种基于比率型荧光材料的新鲜度指示膜的制备方法。

背景技术

生鲜食品是指由种植、采摘、养殖、捕捞形成的，未经加工或经初级加工，可供人类食用的水产品、肉类和果蔬。生鲜食品因新鲜、美味、且最具营养价值，需求量增长迅速，占据农产品、食品总量相当大的份额。然而，生鲜食品具有易腐性，如含有高比例蛋白质的水产品死后会经过僵硬阶段，持续数分钟或数小时，消费者难以确定其新鲜度；而高脂肪高含水量的肉类，容易受微生物污染和脂质氧化，包装上的使用期限无法准确地表达其新鲜度。随着科技进步和生活水平的提高，人们对食品的营养、健康、安全要求逐步提高。因此，具有监视、检测，记录，跟踪和通讯功能的智能包装成为研究热点。食品新鲜度的可视化包装膜是一个热点方向，它能够通过颜色的变化提供相关品质信息，简单方便且价格低廉。目前使用最多的花青素、叶绿素等绿色指示剂，其可根据周围化学环境的改变产生颜色变化。如Choi等利用紫薯花青素与琼脂淀粉共混制备的包装膜，随着猪肉的腐败，包装膜的颜色从红色变为绿色，实现了猪肉新鲜度的检测。然而天然花青素易受金属离子、光照、温度等环境影响，降低其实际应用价值。因此，迫切需要寻找一种绿色安全的高性能指示剂代替花青素指示剂获得新型可视化智能包装膜。

试验表明适当比例的Tb³⁺/Eu³⁺组合是一种高性能的指示剂。Tb³⁺和Eu³⁺名为三价铽离子和铕离子，属于镧系金属离子。两者结合成为一个完美的敏化剂和活化剂的组合，前者因⁵D₄→⁷F_J(J＝6,5,4,3)跃迁常作为绿光激活剂，后者因⁵D₀→⁷F_J(J＝2,1)跃迁常作为红光激活剂，与此同时，Tb³⁺恰好又能充当Eu³⁺的敏化剂，两者共掺时通常能通过能量传递实现光色的调控。研究表明，将含有氢氧化铕(LEuH)纳米的水凝胶置于氨气或氨水的密闭环境下，随着时间的推移，水凝胶的荧光强度减弱，表现为肉眼可辨的光致发光图像的变化，指明LEuH纳米有能力实时监测生鲜肉和水产品的新鲜度。其次，有毒理性实验证明，即使在高剂量下(250mg/kg/b.w)，层状LEuH和LTbH(氢氧化铽)纳米棒对57BL/6老鼠仅轻微甚至没有毒性；LEuH和LTbH纳米棒溶液(12.5～125mg/kg/b.w.)分别处理的中国仓鼠与对照组相比在细胞遗传毒性方面也并没有发生明显变化，并且该研究结果坚信LEuH和LTbH纳米棒在血管疾病方面起重要作用。因此Tb³⁺/Eu³⁺的层状氢氧化物作为新鲜度指示剂，不仅能取代一些具有每日摄入量(ADI)限制的化学合成指示剂(如，姜黄素，柠檬黄，葡萄皮红的ADI值分别为0～1.0mg/kg，0～7.5mg/kg，0～2.5mg/kg)，且该比率型指示剂能随腐败程度的加重，表现出明显的光致发光图像颜色的转变，而不单是荧光强度的递减，提高检测灵敏度和准确度。此外，镧系元素离子参与合成的层状氢氧化物具有低成本、易合成、光学特性独特，可生物降解和生物相容性好等特点，符合现代绿色环保主题。