[发明专利]一种可用于冷却肉新鲜度指示的水凝胶制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种可用于冷却肉新鲜度指示的水凝胶制备方法及应用。该水凝胶以海藻酸钠作为基体，蟹壳粉作交联剂，并用葡萄糖酸内酯作为蟹壳粉中的钙离子释放剂促进海藻酸钠凝胶的交联。同时将水凝胶浸泡在溴百里香蓝与甲基红的复配染色剂中24h后，用滤纸吸干表面残留的指示剂，最终得到指示型水凝胶。本发明制备的水凝胶膜具有制备方法简便，绿色环保，且具有很好的闭合性与pH敏感性等优点，该水凝胶可应用于冷却肉包装中，与冷却肉在贮藏过程中产生的气体接触后呈现出不同的颜色，能清晰的指示肉的新鲜状况，具有很高的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种可用于冷却肉新鲜度指示的水凝胶制备方法及应用，属于食品包装、食品新鲜度监测与高分子材料领域。

背景技术

在人们的日常生活中冷却肉不可或缺，非常受消费者的喜爱，其中猪肉作为我国消费量最大的肉类，大约占所有肉类的60％以上。冷却肉中含有蛋白质等多种营养物质，其在4℃贮藏过程中常常会发生腐败变质，不仅会破坏其口味以及营养价值，也非常容易引起疾病，危害人们的健康，因此能够及时直观监测肉类新鲜度的智能包装应运而生。

新鲜度指示材料的作用是监测微生物生长产生的新鲜食物中的代谢物(如有机酸、二氧化碳、挥发性碱性氮或硫衍生物)，或与之发生反应，通过挥发性物质溶解在基体内部的水分中，发生明显的颜色变化来判定包装内的冷却肉的质量。但传统指示型材料中的染色剂一般为溴麝香草酚蓝，甲基红或花青素提取物等单一指示剂，pH变化范围有一定限制。此外，其基体一般是一些薄膜如纤维素膜以及淀粉膜等，它们虽然具有一定的亲水性，但在包装内部湿度较低的条件下，灵敏性会下降，指示效果不明显。

水凝胶是一种新型高分子材料，具有良好的封闭性、可降解性以及保湿性等优点。由于其内部水分含量较大，是食品新鲜度检测的良好基体。然而，传统水凝胶也存在一定的缺点，如制备原料来源非天然、制备过程复杂等。海藻酸钠是一种安全的天然阴离子多糖，可与二价金属阳离子交联形成水凝胶。与其他水凝胶材料相比，海藻酸钠水凝胶无毒且生物相容性高，被广泛应用于食品包装等多种技术领域。蟹壳是一种天然废弃物，其主要成分为是碳酸钙，经粉碎、脱蛋白和脱色处理后可以作为天然钙源，在滴加葡萄糖酸内酯后释放的Ca²⁺可与海藻酸钠交联，形成“蛋盒”结构，进而得到一种制备简单、绿色且强度高的海藻酸钠水凝胶。将制得的水凝胶用溴百里香酚蓝与甲基红复配染色剂染色后，即得到一种可用于冷却肉新鲜度指示的水凝胶。

发明内容

本发明的目的是提供一种可用于冷却肉新鲜度指示的水凝胶制备方法及应用，以天然废弃蟹壳为交联引发剂，旨在利用葡萄糖酸内酯作为Ca²⁺释放剂，将蟹壳粉中Ca²⁺释放出来与海藻酸钠交联，进而形成水凝胶。溴百里香酚蓝与甲基红是两种酸碱指示剂，可以敏感的检测所处环境的CO₂浓度，CO₂溶于水后变成H₂CO₃,并进一步离解成H^﹢与HCO₃^-，使两种指示剂变色。利用溴百里香酚蓝与甲基红复配染色剂对其染色得到新鲜度指示型水凝胶，可以扩大其酸碱度变色范围，为其在食品包装、食品新鲜度监测与高分子材料领域的研究奠定基础。

为实现上述目的，包括以下步骤：

(1)将蟹壳粉进行超微粉碎，加入低浓度的氢氧化钠溶液在60℃搅拌6h进行脱蛋白，将得到的蟹壳粉过滤水洗至pH为7，加入无水乙醇在室温条件下搅拌6h进行脱色，过滤烘干后得到蟹壳粉。

(2)配置质量分数为2％的海藻酸钠水溶液，完全溶解后加入一定量的步骤(1)制得的蟹壳粉，室温下搅拌6h。

(3)在步骤(2)得到的混合液中一定量的葡萄糖酸内酯，搅拌3min后将混合物倒入模具中，在4℃交联12h后，得到天然海藻酸钠水凝胶。

(4)将溴百里香酚蓝与甲基红按照一定比例溶解在70％的乙醇中，并加入蒸馏水稀释，使干物质的总质量分数达到0.01％，得到复配指示剂。