一种用于新鲜度监测的气凝胶及其制备方法和应用
本发明属于食品智能包装，特别是涉及一种用于新鲜度监测的气凝胶及其制备方法和应用。
背景技术：
1、近年来，食品安全已成为全球关注的问题，尤其是在易腐食品的储存和运输方面。根据联合国粮食及农业组织(fao)的数据，每年约有三分之一的粮食被浪费，总量约为13亿吨。鸡肉约占全球家禽消费量的75％，由于其蛋白质和水分含量高，特别容易受到微生物生长的影响。如果在储藏和运输过程中不能有效监控新鲜度，就会导致严重的食品安全事故，给消费者带来巨大的健康风险。因此，实施高效的新鲜度监测对于确保食品安全和质量至关重要。
2、传统上，人们采用感官评估、化学分析和微生物检测来确保食品安全。然而，这些方法存在主观性强、复杂、耗时、指标单一、准确性有限以及需要专业设备和人员等问题。因此，新兴的智能包装技术因能实时监控和跟踪食品状态、质量和安全而备受关注。新鲜度指示器可在不破坏包装的情况下提供食品质量的定性或半定量信息，从而帮助消费者直观、科学地判断食品质量。目前已经开发了数种用于新鲜度指示的气凝胶，这些材料由塑料(如聚苯胺、聚酰亚胺、聚脲)和无机材料(如二氧化硅)组成，这些基材存在降解性差的弊端，因此近期的研究则更加关注可持续聚合物，虽然前景广阔，但目前的智能标签在性能和稳定性方面仍有局限，因此有必要开发更高效、更可靠的包装材料。
技术实现思路
1、为解决上述现有技术中的至少部分问题，本发明通过席夫碱交联技术使醛基羧甲基纤维素钠、明胶和花青素组合物形成多孔聚合物网络结构，制备了一种具有高响应和高灵敏度的ph指示标签，提高了对腐败气体的反应能力，从而能够用于监测肉类食品新鲜度，进而用于制备食品智能包装材料。具体地，本发明包括以下内容。
2、本发明的第一方面，提供一种用于新鲜度监测的气凝胶，其包括由醛基羧甲基纤维素钠、明胶和花青素组合物形成的多孔聚合物网络结构。
3、在某些实施方案中，根据本发明所述的用于新鲜度监测的气凝胶，其中，所述醛基羧甲基纤维素钠、明胶和花青素组合物的质量比为(2-15)：(20-300)：1。
4、在某些实施方案中，根据本发明所述的用于新鲜度监测的气凝胶，其中，所述气凝胶的孔隙率为50％-80％，密度为0.03-0.05g/cm3，孔隙直径为150-500μm。
5、本发明的第二方面，提供根据本发明所述的用于新鲜度监测的气凝胶的制备方法，其包括以下步骤：
6、(1)制备醛基羧甲基纤维素钠；
7、(2)提取花青素组合物；
8、(3)将所述醛基羧甲基纤维素钠和明胶溶于水性介质中，搅拌，与花青素组合物混合，进行冷冻干燥得到所述气凝胶。
9、在某些实施方案中，根据本发明所述的用于新鲜度监测的气凝胶的制备方法，其中，所述冷冻干燥前进一步包括在20-30℃静置1-3h的步骤。
10、在某些实施方案中，根据本发明所述的用于新鲜度监测的气凝胶的制备方法，其中，所述醛基羧甲基纤维素钠通过羧甲基纤维素钠和高碘酸钠溶液反应制备。
11、在某些实施方案中，根据本发明所述的用于新鲜度监测的气凝胶的制备方法，其中，所述搅拌包括在30-50℃搅拌2-6h。
12、在某些实施方案中，根据本发明所述的用于新鲜度监测的气凝胶的制备方法，其中，所述冷冻干燥包括在-70℃至-90℃干燥30-60h。
13、本发明的第三方面，提供根据本发明所述的用于新鲜度监测的气凝胶在制备食品智能包装材料中的应用。
14、本发明的第四方面，提供一种食品智能包装材料，其包括根据本发明所述的用于新鲜度监测的气凝胶。
15、本发明的第五方面，提供一种监测肉类食品新鲜度的方法，其包括使用根据本发明所述的气凝胶的步骤。
16、本发明从花生衣废弃物中提取花青素组合物，将花青素组合物嵌入了通过席夫碱交联的醛基羧甲基纤维素钠与明胶多孔聚合物网络结构的气凝胶中，从而制备了一种具有高响应和高灵敏度的ph指示标签。同时，本发明的气凝胶具有优异的微观结构、热稳定性和机械性能，在ph值为3-12时表现出卓越的显色性，因此，提高了对腐败气体的反应能力并能够用于监测肉类食品新鲜度，从而可以用于制备食品智能包装材料。
技术特征：
1.一种用于新鲜度监测的气凝胶，其特征在于，其包括由花青素组合物、醛基羧甲基纤维素钠和明胶形成的多孔聚合物网络结构。
2.根据权利要求1所述的用于新鲜度监测的气凝胶，其特征在于，所述醛基羧甲基纤维素钠、明胶和花青素组合物的质量比为(2-15)：(20-300)：1。
3.根据权利要求1所述的用于新鲜度监测的气凝胶，其特征在于，所述气凝胶的孔隙率为50％-80％，密度为0.03-0.05g/cm3，孔隙直径为150-500μm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的用于新鲜度监测的气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的用于新鲜度监测的气凝胶的制备方法，其特征在于，所述醛基羧甲基纤维素钠通过羧甲基纤维素钠和高碘酸钠溶液反应制备。
6.根据权利要求4所述的用于新鲜度监测的气凝胶的制备方法，其特征在于，所述搅拌包括在30-50℃搅拌2-6h。
7.根据权利要求4所述的用于新鲜度监测的气凝胶的制备方法，其特征在于，所述冷冻干燥包括在-70℃至-90℃干燥30-60h。
8.根据权利要求1-3任一项所述的用于新鲜度监测的气凝胶在制备食品智能包装材料中的应用。
9.一种食品智能包装材料，其特征在于，其包括根据权利要求1-3任一项所述的用于新鲜度监测的气凝胶。
10.一种监测肉类食品新鲜度的方法，其特征在于，其包括使用根据权利要求1-3任一项所述的气凝胶的步骤。
技术总结
本发明公开一种用于新鲜度监测的气凝胶及其制备方法和应用。该气凝胶包括由花青素组合物、醛基羧甲基纤维素钠和明胶形成的多孔聚合物网络结构。本发明将醛基羧甲基纤维素钠、明胶和花青素交联，成功制备了具有高响应和高灵敏度的pH指示标签。本发明的气凝胶具有优异的微观结构、热稳定性、机械性能、颜色反应和储存稳定性，在pH值为3‑12时表现出卓越的显色性，提高了对腐败气体的反应能力并能够用于监测肉类食品新鲜度，从而可以用于制备食品智能包装材料。
技术研发人员：钟凯,李玲,蔡璐舟,吴艳萍,阎斌,高鸿
受保护的技术使用者：四川大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5