[发明专利]一种CO2指示型显色纳米纤维素水凝胶的制备方法

说明书

本发明公开了一种CO₂指示型显色纳米纤维素水凝胶的制备方法，该方法包括如下操作步骤：(1)将纳米纤维素胶体、TEMPO和NaBr按重量份配比为100:0.08:0.52混合，稀释后加入0.4～4份NaClO溶液，调节体系pH值为10，保持反应温度为25℃，反应结束后经洗涤，得到氧化纳米纤维素；(2)将处理后的氧化纳米纤维素浓缩至固含量为1～5％的氧化纳米纤维素悬浮液，将氯化锌溶液滴加至悬浮液顶部，静置形成纳米纤维素水凝胶；(3)将色素粉末溶于体积浓度为70％的乙醇溶液，经搅拌、超声处理配制成CO₂指示液，将纳米纤维素水凝胶浸泡在CO₂指示液里，取出后得到显色纳米纤维素水凝胶。本发明方法得到的产品具有灵敏的CO₂指示性，在食品新鲜度智能包装领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于食品包装技术领域，具体是一种以指示CO₂为特征气体的用于显示食品新鲜度的CO₂指示型显色纳米纤维素水凝胶的制备方法。

背景技术

新鲜度是用于确定食品质量的主要属性之一，由于消费者对卫生和优质食品的需求不断增加，控制食品质量受到极大关注。新鲜度指示卡应运而生，它的工作原理是食品在保存过程中产生的某些气体会与特定试剂产生颜色反应，从而使得指示剂发生变化，消费者无需拆开包装袋即可了解产品的品质与新鲜度，达到主动显示产品信息的功能。

二氧化碳是某些微生物生长过程中的主要代谢产物，二氧化碳的出现意味着食品品质的下降，因此，检测食品包装内二氧化碳量可以作为新鲜度指示型智能包装判别食品新鲜度指标之一。二氧化碳气体为酸性气体，对其进行检测的简易方法是检测pH值的变化，通过pH指示剂颜色的改变，可以间接反映包装内环境二氧化碳量的多少，进而判断食品品质。

水凝胶是一类具有三维立体结构的新型功能高分子材料。水凝胶以其含水量高、溶胀迅速、质地柔软，且有橡胶般的弹性和优良的生物相容性等优势，现如今正在生产生活的各个领域被广泛地研究和应用。此外，水凝胶有着可控的物理与化学性能，可以通过改善制备方法和原料，制备具有更高强度和更好性能的水凝胶，因此水凝胶的应用也越来越广泛。

近年来，纳米纤维素材料已成为可持续材料领域的热门话题，纳米纤维素来源广泛，具有环境友好性、价格低廉、易于获得、可再生等优点，并具有比较好的机械性能。纳米纤维素表面羧基基团可以同某些金属离子发生耦合作用而生成水凝胶。但目前尚未见有利用改性后的纳米纤维素与指示剂化合物相结合以制备用于显示食品新鲜度的CO₂指示型显色纳米纤维素水凝胶的相关报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种CO₂指示型显色纳米纤维素水凝胶的制备方法，该方法得到的显色纳米纤维素水凝胶可以比较灵敏地指示环境CO₂浓度，可以即时检测出食品包装内部CO₂浓度是否超标，监测食品新鲜程度。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

本发明一种CO₂指示型显色纳米纤维素水凝胶的制备方法，包括如下操作步骤：

(1)制备氧化纳米纤维素：以下原料按重量份配制，称取100份纳米纤维素胶体、0.08份2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧化物(TEMPO)粉末和0.52份NaBr粉末，于室温下混合均匀并用蒸馏水稀释至固含量为1％，加入0.4～4份有效氯浓度为112g/l的NaClO溶液，再用浓度为0.5mol/L的盐酸溶液调节体系pH值至10，保持反应温度为25℃，反应过程中体系pH值一直降低，通过滴加浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液使体系的pH值维持在10，直至体系pH值维持在10不变时，向体系中加入10份无水乙醇，使反应结束；随后高速离心洗涤，直至上清液滴加HNO₃和AgNO₃溶液不出现絮状沉淀为止，得到氧化纳米纤维素；