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基于酶化学原理的时间温度指示器研究

作　者: 吕志业
导　师: 卢立新
学　校: 江南大学
专　业: 包装工程
关键词: 时间温度指示器碱性脂肪酶动力学参数应用
分类号: TS252.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 82次
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内容摘要

随着生活质量的逐步提高,人们对食品的安全性要求也越来越高。保质期问题是食品安全中的一个重要方面,而温度对保质期的影响至关重要。对于那些受温度影响较大的食品来说更是如此。所以,包装外部标签上所说明的保质期(或有效期),只是在某种定条件下所能存放的时间,而在实际储运和使用中,并不能保证食品不置于其他的环境条件下(如高温)。这样,产品的保质期就成为了一个未知数。因此,为保证食品的安全性,时间温度指示器TTI(time temperature indicator)就应运而生,它可以根据时间温度的变化,模拟食品的变质过程,指示食品的安全程度。目前国外市场较普遍的TTI是酶型、扩散型、化学型和电子型。这些TTI已被应用于肉类,牛乳,蘑菇,血液等易腐产品的质量监测,某些领域还将它应用于物流及高温灭菌检测。而我国关于TTI的研究还处在研发初期。本课题主要利用碱性脂肪酶反应研制了一种时间温度指示器(TTI),对该指示器的结构,动力学参数,基础应用进行了一定的研究。本课题研究主要包括:(1)研制了一种基于碱性脂肪酶反应的时间温度指示器,该时间温度指示器通过显色圈的大小判断指示器的反应程度。课题通过对比试验选择0.5%中性红作为该指示器的指示剂。同时,通过正交试验确定了各配方工艺的适用范围,即琼脂用量控制在0.01g/ml～0.015g/ml之间,底物缓冲液比例控制在4.5%左右,脂肪酶酶液浓度可根据底物缓冲液比例做相应调整,一般选择0.02g/ml以上。琼脂板孔直径选择11mm,厚度定为3mm。(2)本课题根据时间温度指示器的反应机理设计了两种时间温度指示器的结构:平放式时间温度指示器和立式时间温度指示器。两种结构的时间温度指示器反应灵敏,方便使用,易于激活和储藏。(3)本课题通过正交试验,对九组不同配方的时间温度指示器进行了动力学特性研究。得出该时间温度指示器的活化能在30kJ/mol到100kJ/mol之间。并通过SAS逐步回归法分析了底物缓冲液比例,琼脂用量,酶液浓度,酶液用量对该TTI活化能的影响程度,并建立了相关模型。此外,本课题还对TTI时间-温度-响应值的关系进行了研究,研究表明指示器的响应值与历经时间和温度有较好的相关性,并建立了三者之间的基本关系模型。(4)本课题通过研究牛乳的变质机理及动力学参数,根据牛乳的活化能设计了五种TTI,并对五种TTI分别进行了等温试验,分析了它们的动力学参数,并对其在等温条件下的稳定性进行了研究。此外,本课题还通过变温试验,研究了牛奶及TTI在一定时间-温度历经条件下的匹配性,研究表明配方为:TTI2(底物缓冲液比例4.5%,琼脂用量0.014g/ml,酶液浓度0.05g/ml,酶液用量0.10ml最适合作为该牛乳的时间温度指示器。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-14
  1.1 课题研究背景与意义  7
  1.2 时间温度指示器定义及原理  7-10
    1.2.1 定义  7
    1.2.2 原理  7-10
  1.3 时间温度指示器的类型  10-11
    1.3.1 临界温度指示器（CTI）  10
    1.3.2 临界温度-时间指示器（CTTI）  10-11
    1.3.3 时间-温度积分指示器（TTI）  11
  1.4 时间温度指示器的发展  11-12
  1.5 时间温度指示器的应用  12-13
  1.6 时间温度指示器的基本要求  13
  1.7 课题研究的目的及内容  13-14
    1.7.1 课题目的  13
    1.7.2 研究内容及方法  13-14
第二章食品质量损失与TTI 响应  14-21
  2.1 食品变质因素  14-15
    2.1.1 食品内在变质因素  14
    2.1.2 外在环境因素  14-15
  2.2 食品货架寿命及动力学模型  15-18
    2.2.1 食品货架寿命定义  15
    2.2.2 食品质量损失动力学  15-17
    2.2.3 食品货架动力学模型  17-18
  2.3 时间温度指示器的性能指标  18-21
    2.3.1 活化能  19
    2.3.2 货架寿命  19
    2.3.3 有效温度（Teff）  19-21
第三章基于脂肪酶反应的时间温度指示器的研制  21-31
  3.1 脂肪酶反应机理及琼脂平板法测酶活性  21-22
    3.1.1 脂肪酶反应机理  21
    3.1.2 琼脂平板法测脂肪酶活性  21-22
  3.2 时间温度指示器的研制  22-28
    3.2.1 指示剂的选择  22-24
    3.2.2 配方因素对显色效应的影响  24-28
  3.3 临界温度指示器（CTI）设计  28
  3.4 时间温度指示器结构设计  28-30
    3.4.1 平放式时间温度指示器  29-30
    3.4.2 立式时间温度指示器  30
  3.5 本章小结  30-31
第四章脂肪酶时间温度指示器的动力学特性  31-50
  4.1 脂肪酶时间温度指示器的响应规律及动力学参数  31-42
    4.1.1 材料和方法  31-32
    4.1.2 试验结果及分析  32-42
  4.2 时间温度指示器的活化能与影响因素之间的关系  42-44
  4.3 时间-温度-响应值模型的建立  44-49
    4.3.1 TTI-a 时间-温度-响应值响应面分析  44-45
    4.3.2 TTI-b 时间-温度-响应值响应面分析  45
    4.3.3 TTI-c 时间-温度-响应值响应面分析  45-46
    4.3.4 TTI-d 时间-温度-响应值响应面分析  46-47
    4.3.5 TTI-e 时间-温度-响应值响应面分析  47
    4.3.6 TTI-f 时间-温度-响应值响应面分析  47-48
    4.3.7 TTI-g 时间-温度-响应值响应面分析  48
    4.3.8 TTI-h 时间-温度-响应值响应面分析  48-49
    4.3.9 TTI-i 时间-温度-响应值响应面分析  49
  4.4 本章小结  49-50
第五章脂肪酶时间温度指示器应用于新鲜牛乳的质量监测  50-62
  5.1 牛乳变质机理及其动力学参数的确定  50-53
    5.1.1 牛乳酸败机理  50
    5.1.2 消毒牛乳检测标准  50
    5.1.3 牛乳动力学参数的测定  50-53
  5.2 根据牛乳特性设计时间温度指示器  53-59
    5.2.1 TT11 动力学参数  53-54
    5.2.2 TT12 动力学参数  54-55
    5.2.3 TT13 动力学参数  55-56
    5.2.4 TT14 动力学参数  56-57
    5.2.5 TT15 动力学参数  57-59
  5.3 变温试验对时间温度指示器的检验  59-61
    5.3.1 试验材料与仪器  59
    5.3.2 试验方法  59-60
    5.3.3 试验结果及分析  60-61
  5.4 本章小结  61-62
第六章结论与展望  62-64
  6.1 主要结论  62
  6.2 创新点  62-63
  6.3 展望  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-68
附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文  68-69
附表 A 第三章数据  69-70
附表 B 第四章数据  70-79
附表 C 第五章数据  79-83

基于酶化学原理的时间温度指示器研究

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