本發(fā)明涉及納米科學(xué)領(lǐng)域和食品檢測(cè)領(lǐng)域，是一種利用靜電紡絲的方法制備高敏感型肉類新鮮度檢測(cè)指示卡的方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著人民生活水平的提高和食品安全事件的頻發(fā)，食品安全問題受到了越來越多的關(guān)注，消費(fèi)者對(duì)于經(jīng)營(yíng)者的信心逐漸下降。肉制品是人民生活中最常見的食品，肉制品安全問題越發(fā)受到消費(fèi)者的關(guān)注。

肉制品從屠宰到餐桌的流通過程中會(huì)存在許多環(huán)節(jié)，有屠宰、包裝、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、零售等，肉制品的高消費(fèi)量和快速流通的特點(diǎn)，使其質(zhì)量安全在監(jiān)管中的難度變大。肉類的變質(zhì)是一個(gè)復(fù)雜的生物化學(xué)變化，伴隨著各種生物化學(xué)成分指標(biāo)復(fù)雜的變化。在肉類腐敗過程中，蛋白質(zhì)會(huì)分解成氨基酸，氨基酸在細(xì)菌的作用下又最終會(huì)分解成揮發(fā)性含氮的氣體，如NH₃等，另外肉類自身腐敗過程中也會(huì)產(chǎn)生會(huì)CO₂等。長(zhǎng)期食用將會(huì)影響我們的身體健康。因此肉類的新鮮度檢測(cè)關(guān)系到大多數(shù)人的“健康飲食”問題。

肉類新鮮度現(xiàn)有檢測(cè)方法主要有感官檢測(cè)、微生物檢測(cè)和理化指標(biāo)檢測(cè)。感官檢測(cè)雖然不需要儀器設(shè)備和先進(jìn)的技術(shù),但是檢測(cè)結(jié)果完全取決于檢測(cè)員的主觀判斷和經(jīng)驗(yàn)，準(zhǔn)確性不高。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5009.44-2003肉與肉制品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)分析方法規(guī)定了微生物檢測(cè)和理化指標(biāo)檢測(cè)(即揮發(fā)性鹽基氮檢測(cè))的標(biāo)準(zhǔn)方法，這兩種雖然可以準(zhǔn)確的檢測(cè)出肉類的新鮮度，但是整個(gè)檢測(cè)過程繁瑣費(fèi)時(shí)且必須在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，不能滿足肉類進(jìn)實(shí)時(shí)、快速檢測(cè)的要求。

肉品腐敗過程中，由于酶和細(xì)菌作用，肉中蛋白質(zhì)分解而產(chǎn)生氨及胺類等堿性含氮物質(zhì)，此類物質(zhì)與腐敗時(shí)同時(shí)產(chǎn)生的有機(jī)酸結(jié)合，形成揮發(fā)性含氮化合物積聚在肉制品包裝中，隨著腐敗的進(jìn)程而逐漸增加，肉制品包裝中的揮發(fā)性鹽基氮的含量升高，借助于理化指標(biāo)檢驗(yàn)方法，在肉類的包裝上加入對(duì)揮發(fā)性鹽基氮具有指示作用的物質(zhì)，可以對(duì)肉制品包裝中揮發(fā)性鹽基氮含量的監(jiān)控，從而對(duì)肉制品的新鮮程度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

酸堿指示劑染料是一類結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的有機(jī)弱酸或有機(jī)弱堿，它們?cè)谌芤褐心懿糠蛛婋x成指示劑的離子和氫離子或者氫氧根離子，并且由于結(jié)構(gòu)上的變化，它們的分子和離子具有不同的顏色，因而在pH不同的溶液中呈現(xiàn)不同的顏色。肉制品腐敗過程中，包裝內(nèi)揮發(fā)性鹽基氮含量的變化會(huì)使pH值發(fā)生相應(yīng)的變化，因此在包裝中加入酸堿指示劑染料可以通過觀察指示劑染料顏色的變化來判斷肉制品腐敗的程度。

現(xiàn)有技術(shù)是將酸堿指示劑溶液通過涂布的手法附著在吸水濾紙上，將帶有酸堿指示作用的濾紙制成指示卡加入到肉制品包裝中來檢測(cè)肉制品的新鮮程度，此種方法雖然可以較準(zhǔn)確地檢測(cè)出肉制品的新鮮程度，但是存在酸堿指示劑的用量大、溶劑易揮發(fā)、指示劑在濾紙中不穩(wěn)定的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的酸堿指示劑的用量大、溶劑易揮發(fā)、指示劑在濾紙中不穩(wěn)定等問題，本發(fā)明一種提出利用靜電紡絲技術(shù)來制備高敏感性、高穩(wěn)定性的肉類新鮮度檢測(cè)指示卡。所述技術(shù)方案如下：

一方面，本發(fā)明提供了一種摻雜對(duì)對(duì)揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)等堿性氣體或者CO₂等酸性氣體有敏感響應(yīng)物質(zhì)的聚合物膜，所述的對(duì)揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)堿性氣體或者酸性氣體敏感響應(yīng)的物質(zhì)為酸堿指示劑染料，所述的聚合物為聚乳酸(PLA)、聚丙烯腈(PAN)、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)等可紡聚合物中的一種或幾種，優(yōu)選聚乳酸(PLA)和聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)。

具體地，作為優(yōu)選，所述的酸堿指示劑染料選自甲基紅、溴百里酚藍(lán)(溴麝香草酚藍(lán))、溴甲酚紫、溴甲酚綠中一種或者兩種。

具體地，作為優(yōu)選，所述的對(duì)CO₂等酸性氣體有敏感響應(yīng)的酸堿指示劑染料選自甲基紅和溴百里酚藍(lán)(溴麝香草酚藍(lán))，所述的對(duì)揮發(fā)性鹽基氮(TVB-N)等堿性氣體有敏感響應(yīng)的酸堿指示劑染料選自溴甲酚紫或/和溴甲酚綠。

具體地，作為優(yōu)選，甲基紅與溴百里酚藍(lán)的質(zhì)量比為1:1～1:10。溴甲酚紫與溴甲酚綠的質(zhì)量比為1:0～1:1。

具體地，作為優(yōu)選，所述的聚合物選自包括聚乳酸(PLA)、聚丙烯腈(PAN)、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)中的一種或者兩種。

所述的酸性氣體包括HCl、Cl₂、H₂S、SO₂、CO₂等中的一種或幾種，所述的堿性氣體包括NH₃，N₂H₄等中的一種或幾種。

具體地，作為優(yōu)選，所述的聚合物為質(zhì)量比在1:1-1:5的聚乳酸和聚乙烯基吡咯烷酮(PVP),所述的聚合物溶液中所用的溶劑選自包括乙醇、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二氯甲烷等中的至少一種。

具體地，作為優(yōu)選，所述的酸堿指示劑染料與聚合物的質(zhì)量比為1:100-1:10。

一種上述聚合物膜作為高敏感型肉類新鮮度檢測(cè)纖維膜的應(yīng)用，將肉類置于封閉系統(tǒng)中用于檢測(cè)肉類的腐敗。

(1)將聚合物溶于有機(jī)溶劑中，磁力攪拌至溶解，得到混合均勻的聚合物溶液；將酸堿指示劑溶于有機(jī)溶劑，配成酸堿指示劑溶液；

(2)制備酸堿指示劑紡絲液:稱取一定質(zhì)量的酸堿指示劑溶液加入到上述聚合物溶液中，攪拌至完全溶解，得到摻雜酸堿指示劑的紡絲液；

(3)制備酸堿指示劑納米纖維膜：利用上述摻雜酸堿指示劑的紡絲液進(jìn)行靜電紡絲并制膜，用無(wú)紡布或者鋁箔接收，得到摻雜酸堿指示劑的納米纖維膜。

制備酸堿指示卡：將紡好的納米纖維膜進(jìn)行冷壓或者熱壓處理，得到有支撐強(qiáng)度的膜，再將膜裁剪，粘貼到帶有比色功能的卡上。

有機(jī)溶劑優(yōu)選為二甲基甲酰胺(DMF)、乙醇、二氯甲烷等，所述的聚合物濃度在10％～15％之間，聚合物與酸堿指示劑的質(zhì)量比可在10:1～100:1之間。

紡絲電壓15～20kV；噴絲頭到接收板的距離為10-15cm；推進(jìn)速度為0.5-1mL/h；溫度在30℃-40℃；濕度在35％-45％之間。

聚乳酸有良好的生物相容性，無(wú)毒和可降解性并且是靜電紡絲的常用聚合物，因此可以將聚乳酸靜電紡絲得到的膜用于食品的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)包裝中，但是由于聚乳酸具有疏水性，因此影響了監(jiān)測(cè)膜的敏感性，因此，我們將親水性較好的無(wú)毒的聚乙烯吡咯烷酮引入紡絲用的前軀體溶液中，將質(zhì)量比為1:1的聚乳酸和聚乙烯吡咯烷酮溶于紡絲用的溶劑中，配成均一的紡絲液，經(jīng)靜電紡絲得到的纖維膜具有一定的親水性，敏感性明顯提高。

本發(fā)明通過靜電紡絲法制備高敏感型肉類新鮮度檢測(cè)指示卡，該指示卡主體包括摻雜酸堿指示化合物的納米纖維膜和比色對(duì)照卡，納米纖維膜具有比表面積大、形狀穩(wěn)定等，利用納米纖維膜作為酸堿指示化合物的載體，可以使揮發(fā)性氣體能與酸堿指示化合物很好地接觸，提高了纖維膜的指示敏感性。將納米纖維膜與比色對(duì)照卡組合形成高敏感型肉類新鮮度檢測(cè)指示卡，該指示卡可以置入到肉類包裝中且可以通過顏色的變化對(duì)肉類腐敗過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體進(jìn)行檢測(cè)，從而對(duì)肉類的新鮮程度進(jìn)行檢測(cè)，該指示卡檢測(cè)肉類新鮮程度具有方法簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)有效等優(yōu)點(diǎn)。

肉類新鮮程度的檢測(cè)可以根據(jù)一些指示化合物的變化來判斷，常用的指示化合物有揮發(fā)性鹽基氮和CO₂等?？梢岳弥甘拘突衔锏念伾兓瘉頇z測(cè)肉類儲(chǔ)存過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性鹽基氮和CO₂等的含量，以此作為衡量肉類新鮮程度的標(biāo)準(zhǔn)，這種方法稱為理化指標(biāo)檢測(cè)。本發(fā)明將靜電紡絲法與肉類新鮮度理化指標(biāo)檢測(cè)的方法巧妙的結(jié)合在一起，與其他制備方法相比較，納米尺度的纖維膜使其具有大的比表面積，將指示劑加入到紡絲液中制成納米纖維膜，有利于指示劑的均勻分散，增加檢測(cè)的靈敏性和穩(wěn)定性；操作簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)。

附圖說明

為了更清楚的說明本實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明中靜電紡絲法制備高敏感型肉類新鮮度檢測(cè)指示卡的流程示意圖；

圖2是本發(fā)明靜電紡絲法制備的高敏感型肉類新鮮度檢測(cè)指示卡的過程示意圖；

圖3是本發(fā)明靜電紡絲法制備的摻雜酸堿指示化合物的納米纖維膜實(shí)物圖電子照片；

圖4是本發(fā)明靜電紡絲法制備的摻雜酸堿指示化合物的納米纖維膜的掃描電子顯微鏡圖；

圖5是本發(fā)明靜電紡絲法制備摻雜酸堿指示化合物的納米纖維膜浸入到去離子水和堿性溶液中的實(shí)物圖電子照片(左邊：去離子水；右邊顏色：堿性溶液)；

圖6是靜電紡絲法制備的高敏感型肉類新鮮度檢測(cè)指示卡(中間部分放置靜電紡絲法制備的納米纖維膜)；

圖7是靜電紡絲法制備高敏感型肉類新鮮度檢測(cè)指示卡置入肉類包裝中的實(shí)物電子照片(肉類新鮮時(shí):指示卡顯示黃色)；

圖8是靜電紡絲法制備高敏感型肉類新鮮度檢測(cè)指示卡置入肉類包裝中的實(shí)物電子照片(肉類變質(zhì)后時(shí):指示卡顯示紫色)；

圖9實(shí)施例2納米纖維膜的實(shí)物電子照片圖；

圖10是實(shí)施例2納米纖維膜的表面微觀形貌；

圖11實(shí)施例2裁剪成兩部分的靜電紡絲所制備的納米纖維膜。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種通過靜電紡絲法制備高敏感型肉類新鮮度檢測(cè)指示卡，該指示卡主體包括摻雜酸堿指示化合物的納米纖維膜和比色對(duì)照卡，納米纖維膜的制備過程如附圖1所示:

步驟101：將溴甲酚紫溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，攪拌至完全,得到酸堿指示劑化合物溶液。將質(zhì)量比為1:1的聚乳酸和聚乙烯吡咯烷酮溶解于有機(jī)溶劑(二氯甲烷:N,N-二甲基甲酰胺(DMF)＝6:1)中配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的聚合物紡絲原液。

步驟102:取適量酸堿指示劑溶液加入到聚合物紡絲原液中，是酸堿指示劑與聚合物總質(zhì)量之比為1:19，攪拌至混合均勻，得到摻雜酸堿指示劑的紡絲液。

步驟103：靜電紡絲得到摻雜有酸堿指示劑的納米纖維膜，并且與比色卡組裝形成肉類新鮮度指示卡。

靜電紡絲的具體過程如附圖2所示，紡絲電壓在15-20kV,推進(jìn)速度在1mL/h,接收距離:10-15cm。納米纖維膜的實(shí)物電子照片如附圖3所示，經(jīng)過靜電紡絲制備而成的納米纖維膜在空氣環(huán)境中呈現(xiàn)均勻的黃色。納米纖維膜的表面微觀形貌如附圖4所示。納米纖維形態(tài)均一，纖維表面光滑，無(wú)蛛絲結(jié)構(gòu)，直徑在300-400nm之間，屬于納米級(jí)結(jié)構(gòu)。納米纖維膜柔性好，可裁剪，對(duì)pH有著較高的敏感性。

將靜電紡絲所制備的納米纖維膜裁剪成如附圖5所示的兩部分，在左側(cè)部分滴入去離子水，在右側(cè)滴加pH＝8的氫氧化鈉溶液，兩邊顏色變化如附圖5所示:在中性的去離子水中，纖維膜仍呈現(xiàn)黃色，在堿性溶液中呈現(xiàn)紫色。

上述實(shí)施例制備的高敏感型肉類新鮮度檢測(cè)指示卡，在肉類腐敗過程中，隨著揮發(fā)性鹽基氮含量的升高，肉類呈現(xiàn)堿性，為了更直觀地進(jìn)行分辨，我們將纖維膜固定在指示卡上，如附圖6所示：該指示卡主體包括摻雜酸堿指示化合物的納米纖維膜和比色對(duì)照卡，如附圖7,8所示，將指示卡放置在肉類包裝中，當(dāng)肉類較新鮮時(shí)，指示卡中間的纖維膜呈現(xiàn)黃色，當(dāng)肉類開始變質(zhì)后(從冰箱中取出，放置在30℃的環(huán)境中4h)，纖維膜呈現(xiàn)紫色。表明指示卡對(duì)肉類的新鮮度有很好的指示作用。

實(shí)施例2

步驟101：將質(zhì)量比為6:5的甲基紅和溴百里酚藍(lán)溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，攪拌至完全,得到酸堿指示劑化合物溶液。將聚丙烯腈溶解于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8％的聚合物紡絲原液。

步驟102:取適量酸堿指示劑溶液加入到聚合物紡絲原液中，使酸堿指示劑與聚合物總質(zhì)量之比為1:19，攪拌至混合均勻，得到摻雜酸堿指示劑的紡絲液。

步驟103：靜電紡絲得到摻雜有酸堿指示劑的納米纖維膜。

靜電紡絲的具體過程如附圖2所示，紡絲電壓在10-15kV,推進(jìn)速度在1mL/h,接收距離:10-15cm。納米纖維膜的實(shí)物電子照片如附圖9所示，經(jīng)過靜電紡絲制備而成的納米纖維膜在空氣環(huán)境中呈現(xiàn)均勻的粉紅色。納米纖維膜的表面微觀形貌如附圖10所示。納米纖維形態(tài)均一，纖維表面光滑，無(wú)蛛絲結(jié)構(gòu)，直徑在200-300nm之間，屬于納米級(jí)結(jié)構(gòu)。納米纖維膜柔性好，可裁剪，對(duì)pH有著較高的敏感性。

將靜電紡絲所制備的納米纖維膜裁剪成如附圖11所示的兩部分，在左側(cè)部分滴入去離子水，在右側(cè)滴加pH＝3的鹽酸溶液，兩邊顏色變化如附圖5所示:在中性的去離子水中，纖維膜仍呈現(xiàn)粉紅色，在酸性性溶液中呈現(xiàn)深紅色。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種通過靜電紡絲法制備高敏感型肉類新鮮度檢測(cè)指示卡，該指示卡主體包括摻雜酸堿指示化合物的納米纖維膜和比色對(duì)照卡，指示卡對(duì)pH具有較高的敏感性，對(duì)肉類變質(zhì)過程中產(chǎn)生的堿性氣體或者酸性氣體具有良好的指示作用，適用于肉類的智能包裝。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。