[发明专利]终点明显的时间温度指示剂

说明书

本发明涉及用以指示产品的时间-温度历程的指示剂体系。更具体地说，本发明涉及一种改进的新型时间温度综合指示剂，用以监测食品或其它物质冷藏贮存的安全极限。

检测食品是否经历过有害温度条件的必要性已得到公认，在专利文献中已叙述了许多这种指示剂装置。这些指示剂中特别普遍的一类是用来检测冷冻食品是否曾经解冻过的指示剂。通常，这些冷冻指示剂包括一种冷冻物质，它在某个预先选定的温度下融化，从而以化学的或物理的方式使一种指示剂不可逆地活化。这些装置中典型的是在美国专利3，437，010及其它文献所提到的那些装置。大多数冷冻食品指示剂装置只发出解冻的信号，并不试图测量产品的解冻时间或产品正在或曾经解冻时所达到的温度。

另一类已知的食品指示剂采用灯芯或类似的可渗透元件的扩散或毛细作用来划分等级，美国专利3，414，415和3，479，877中提到的那些是其中的几个例子。

现已认识到，各种天然的和合成的物质，即使采取了诸如冷藏贮存、惰性气氛中包装、杀菌和加入防腐剂等预防措施，也会随着时间的推移而变质。例如，食物、薄膜、药物、生物制剂等，即使经过灭菌或保存在足够低的温度下以防止微生物分解作用，也都会随着时间的推移而分解。分解的原因可能各式各样，包括纯粹的化学反应，例如氧化和酶促反应。因此，各类物质的允许保存期限通常都有一极限，超过此期限则某些性质会发生可觉察的变化。在食品包装工业中希望有一种体系能够指示何时超过此时间极限。

在这些过程中涉及的变质动力学可能极其复杂。一般来说，变质是温度的函数，但是，产品变质的速度可以随温度而变，于是，在第一个温度下观察到一个变质速度，而在第二个温度下则观察到不同的变质速度。变质的总量则取决于产品在每个温度下保存的时间，即取决于时间和温度的综合值。例如，由同时包装的两个相同的食物样品可以看出这一点的实际影响。对于这两个样品都可能有一个一定的时间温度综合值，在这之后食物品质将发生可觉察的变化。如果一份包装在其销售或贮存过程中温度升高10°或20°或更高，与在整个贮存期间保持适当的较低冷藏温度的另一包装相比，其品质保存期限将缩短。假如这两个样品都存放在通常的冷藏陈列柜中，打算购买这些包装的消费者将无法判断他们要购买的产品在温度历程上的差别。

曾有人提出过用来监测产品温度历程的各种体系。美国专利2，671，028在指示剂系统中使用一种酶，例如胃蛋白酶。美国专利3，751，382公开了一种酶指示剂，其中脲酶将尿素分解，反应产物使体系的PH改变。酶的活性及由其造成的分解速度依赖于温度，于是由酶活性造成的PH变化可以用常规的酸指示剂监测。美国专利3，768，976描述了另一种体系，其中用氧化还原染料监测透过薄膜的氧而得到时间温度综合值。

最后，在美国专利3，942，467中描述了一种时间温度综合指示剂，其中包括一种产生有机酸的组分，该组分以第一反应速度发生溶剂分解作用，生成已知数量的酸。溶剂或溶剂分解介质含有已知数量的碱性物质，它足以中和在指定时间内和指定的反应温度下由于溶剂分解而产生的酸。溶剂化反应的速度随温度升高而加快。用一种对PH敏感的染料指示何时已产生了数量足以中和所有碱性物质的酸。在一个优选实施方案中，使用两个分开的、碱度不同的碱性物质与一种以上的PH敏感染料相组合。根据这一优选实施方案，指示剂溶液显示第一种颜色，直到第一种碱性物质已被中和到足以使指示剂的PH降至第一中间区的程度，从而使颜色变成第二种中间颜色。第二种颜色保持到第二种碱性物质被中和，指示剂的PH移至酸性范围，此时整个指示剂变成第三种颜色。

根据这一先有技术指示剂，观察到指示剂逐渐改变颜色，产生可觉察的颜色变化的时滞比某些指示剂应用中所希望或所需要的要长。另外，由该专利显然可见，酸性前体物质的溶剂分解需要使用特殊的溶剂组合以增加溶剂化反应的半寿期。在该专利中建议的助溶剂包括二噁烷，这一点现在看来是不理想的。这些助溶剂一般要有节制地使用。

在研制令人满意的时间温度综合指示剂过程中的一个基本问题是，时间温度分解过程的二阶导数（单位温度变化造成的速度变化）随产品而异。因此，某些水果和浆果的单位温度变化造成的变质速度变化与瘦肉的速度变化很不相同。奶制品的数值与浆果和肉类均不相同。因此，一种依赖于单一酶促反应或指定膜的透性的体系只适合作为某些物质的指示剂，这些物质的某种分解反应的速度变化与温度的关系曲线有相似的斜率。