[發明專利]一種具有果蔬代謝氣體產物二氧化碳響應性能的智能包裝水凝膠材料及其應用

有效

• 申請號: 202210582375.8
• 申請日: 2022-05-26
• 公開（公告）號: CN114835844B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 陳國健;游順銘;林錦虹;肖乃玉;肖更生
• 申請（專利權）人: 仲愷農業工程學院
• 主分類號: C08F220/20
• 分類號: C08F220/20;C08F220/60;C08F220/06;C08F220/56;C08F220/18;C08F2/48;C08F2/00;C08J3/075;C08L33/24;G01N21/78
• 代理公司: 珠海市君佳知識產權代理事務所(普通合伙) 44644
• 代理人: 劉戰勝

本發明公開了一種具有果蔬代謝氣體產物二氧化碳響應性能的智能包裝水凝膠材料，通過以下方法制備獲得：(1)二氧化硅光子晶體模板的組裝；(2)配制響應性聚合物單體溶液；(3)結構色水凝膠的制備；(4)結構色水凝膠的氨基修飾。該水凝膠材料可以作為指示標簽，用于鑒別果蔬成熟度和新鮮度。還公開了該智能包裝水凝膠材料在鑒別果蔬成熟度與新鮮度方面的應用。

技術領域

本發明屬于指示標簽技術領域，具體涉及一種具有果蔬代謝氣體產物二氧化碳響應性能的智能包裝水凝膠材料及其應用。

背景技術

隨著生活水平的提高以及健康飲食觀念的普及，人們對于果蔬的消費也在穩步增長。同時，人們也愈發關注果蔬的品質，如成熟度和新鮮度。我國地域廣闊、各地特產果蔬各異，在電商經濟蓬勃發展的今天，跨省乃至跨國長途運輸果蔬以及十分普及。此外，鮮切果蔬等多種形式的果蔬制品，也逐漸走進人們的生活。對于消費者乃至商家而言，實時了解果蔬、鮮切果蔬的成熟度及新鮮度，十分重要。

果蔬，尤其是鮮切果蔬，在采摘以后，仍會進行一系列諸如呼吸作用等生理活動。在這個過程中，果蔬細胞會將儲存在果蔬內的糖分等營養物質逐漸分解成水、二氧化碳(CO₂)、酒精等代謝產物，進而導致果蔬的風味、成熟度和新鮮度發生改變。

目前常用的新鮮度指示標簽主要用于檢測肉類等食品的腐敗變質過程，而對于果蔬的成熟度、新鮮度的指示標簽相對較少。此外，主流新鮮度指示標簽都基于色素分子制備的，利用色素分子與腐敗變質過程釋放的氣體發生反應，并產生色素變色，進而讀出新鮮度信息。然而，該類新鮮度指示標簽的指示功能十分依賴于色素分子的顯色能力，但色素分子在紫外光照或者外部氧氣環境等作用下，十分容易發生光漂白或者褪色等現象，使得色素分子發生變性失效。這都削弱了該類新鮮度指示標簽的可靠性和耐用性。

發明內容

為了解決目前果蔬儲運銷售中，新鮮度、成熟度難以通過肉眼識別判斷的問題，以及新鮮度指示標簽存在的色素分子易于被光漂白失效的缺點，本發明的目的在于提供一種具有果蔬代謝氣體產物二氧化碳響應性能的智能包裝水凝膠材料，并可以其能作為指示標簽，用于鑒別果蔬成熟度和新鮮度。

本發明的上述第一個目的通過以下技術方案來實現：一種具有果蔬代謝氣體產物二氧化碳響應性能的智能包裝水凝膠材料，通過以下方法制備獲得：

(1)選取粒徑為200～300nm的二氧化硅單分散微球分散于乙醇相中，獲得質量百分含量為0.2～2％的分散液，將親水性玻璃片以與分散液液面呈70～90°的傾角斜插于所述分散液中，在封閉環境中加熱，蒸發去除乙醇，使得二氧化硅微球組裝于玻璃片上，制得二氧化硅模板；

(2)取甲基丙烯酸羥乙酯400～1200體積份、丙烯酸200～1000體積份、N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺500～1500體積份、體積分數為5～15％的丙烯酰胺水溶液200～600體積份、丙烯酸丁酯10～100體積份、2-羥基-2-甲基苯丙酮5～30體積份，溶解于600～3000體積份甲醇中，完全溶解后避光低溫保存，得混合單體溶液；

(3)將步驟(2)中混合單體溶液注入步驟(1)中的二氧化硅模板中，避光低溫靜置，待混合單體溶液填充至所述二氧化硅微球之間的縫隙，通過光引發聚合反應，使得二氧化硅模板中的混合單體溶液完成聚合反應，將聚合反應后樣品采用刻蝕液進行刻蝕以除去二氧化硅微球和親水玻璃片，然后用清水沖洗浸泡，得到水凝膠材料；

(4)將步驟(3)中的水凝膠在質量百分含量為5～30％的銨鹽水溶液或氨水中浸泡30～120分鐘后，取出并用水沖洗，即獲得具有果蔬代謝氣體產物二氧化碳響應性能的智能包裝水凝膠材料。

優選的，步驟(1)中在30～60℃的封閉環境中加熱，并勻速蒸發去除乙醇，使得二氧化硅微球有序組裝于玻璃片上。

優選的，步驟(2)中避光低溫保存時的溫度為0～4℃。