食品包裝用比色型對比（昆山舒美KQ-500DE使用）

0 引言

氣 調 包 裝（modified atmosphere packaging， MAP）的原理是在包裝容器內填充一定的氣體（如 O2、CO2 和 N2 等），破壞或改變微生物賴以生存繁 殖的氣體條件，以延緩食品腐壞變質。氣調包裝技術 用于果蔬保鮮時，合理調節氣體比例和控制溫度是保 證氣調保鮮效果的關鍵和核心。氣體比例不當會影響 氣調貯藏效果，甚至引起果蔬氣體傷害、縮短果蔬貯 藏壽命。

1 試驗

1.1 材料

平菇，購于大慶市龍鳳區北京華聯超市，外表 無破損，成熟度一致，購買后當天帶回實驗室使用； 甲基紅、溴百里酚藍、丙三醇（質量分數不小于 99.0%），分析純，國藥集團化學試劑有限公司；基 纖維素，國藥集團化學試劑有限公司；無水乙醇，分 析純，質量分數不小于 99.7%，沈陽市華東試劑廠； 氫氧化鈉，分析純，質量分數不小于 96%，天津市 大茂化學試劑廠；乙酸，分析純，質量分數不小于 99.5%，哈爾濱試劑化工廠；氯丁膠，株洲世林聚合 物有限公司。

1.2 儀器

電子天平，JA2003N 型，上海菁海儀器有限公 司生產；醫用數控超聲波清洗器，昆山舒美KQ-500DE型， 昆山市超聲儀器有限公司生產；數顯恒溫水浴鍋， HH-2 型，金壇市科興儀器廠生產；精密定時電動攪 拌器，JJ-1 型，金壇市榮華儀器制造有限公司生產； 雙面加熱塑料封口機，FMJ-450 型，杭州佑天元包 裝機械制造有限公司生產；pH 計，FiveEasy Plus 系 列 FE20 型，梅特勒 - 托利多集團生產；O2/CO2 頂空 分析儀，OXYBABY M+i 型，德國威特氣體技術公 司生產；拉網機，TM-1500HM 型，青島恒恒泰印花 設備廠生產；微型空氣壓縮機，ZB-0.11/8 型，上海 日豹壓縮機制造有限公司生產。

1.3 方法

1.3.1 制備指示油墨

將 0.18 g 甲基紅與 0.12 g 溴百里酚藍分別溶于體 積分數為 50% 的乙醇溶液中，制得質量分數均為 0.1% 的甲基紅 - 乙醇溶液和溴百里酚藍 - 乙醇溶液，再配 制甲基紅和溴百里酚藍的質量比為 3:2 的混合溶液， 添加體積分數為 4% 的甘油，同時添加適量的氫氧化 鈉溶液（質量濃度約為 100 g/15 ml）以保持指示油墨 pH 值為 7；將溶液加熱至 70 ℃，再緩慢加入質量分 數為 1.72% 的甲基纖維素（考慮指示油墨變色的靈敏 度 [10]），形成凝膠后，磁力攪拌至自然冷卻；25 ℃下 超聲脫氣泡 30 min 后，將油墨倒入玻璃板上，室溫下 靜置24 h，去除油墨中多余的水分，即得CO2指示油墨。

1.3.2 建立“油墨顏色 -pH 值 -CO2 含量”模型

建立指示油墨顏色與 pH 值之間的關系。首先， 利用 pH 計調配 8 組 pH 值分別為 7.00, 6.62, 5.84, 5.40, 5.07, 4.56, 4.10, 3.50 的乙酸溶液（序號依次為 1, 2, … 8）；然后，將指示油墨溶于等量的 8 組乙酸溶液中， 每組 10 ml，靜置 5 min，觀察溶液的顏色變化，并 用 vivo X21 手機拍照記錄，拍照距離為 5~15 cm， 焦距為 30 mm，光圈為 F1.8，曝光時間為 1/50 s；最 后，用 Photoshop 軟件提取所拍攝圖像中乙酸溶液的 顏色，制作樣品色卡，即可得出指示油墨顏色與 pH 值之間的關系。 建立 CO2 含量與 pH 值之間的關系。在具塞玻璃 廣口瓶內放入裝有 10 ml 純水的透明玻璃氣調小瓶， 將不同含量的 CO2 預混氣體充入小瓶中，待氣體成 分穩定后測定小瓶中碳酸溶液的 pH 值，即得 CO2 含量與 pH 值的關系。結合指示油墨在不同 pH 值的乙酸溶液中的顏色變化，建立“油墨顏色 -pH 值 -CO2 含量”模型。

1.3.3 印刷油墨

承印物選用厚度為 0.02 mm 的聚丙烯薄膜，采 用絲網印刷方式將油墨印刷在承印物上。印刷前，用 透明膠帶將絲網印版的四周密封，只留下 4 cm2 的透 墨區域供印刷使用。比色型 CO2 指示油墨透過絲網 印版印刷到聚丙烯薄膜上，待油墨干燥后使用。

1.3.4 驗證試驗

平菇是一種呼吸作用較強的可食用菌類。本次 試驗以平菇的有氧呼吸為主，利用有機物（葡萄糖） 與 O2 的反應，以達到密封包裝內水分充足且 CO2 含 量不斷變化的效果。有氧呼吸反應式如下：C6H12O6+6O2 → 6CO2+6H2O+2 816 kJ。 （1） 驗證試驗準備了 6 組平行樣，每組平菇的質量均 為 45 g。先用雙面加熱塑料封口機將印有指示油墨的 聚丙烯薄膜制成尺寸為 150 mm×180 mm 的可用于 包裝的袋型，再將平菇裝入包裝袋后密封放置在室溫 下，使用氣體分析儀每隔 30 min 測量 6 組平行樣中 的 CO2 含量，并拍照記錄包裝袋上比色型 CO2 指示 油墨的顏色變化，最后利用 Photoshop 軟件提取所拍 攝圖像中指示油墨的顏色，與樣品色卡對比，觀察顏 色是否一致。

2 結果與分析

指示油墨對水和 CO2 敏感，遇水即溶， 在水分充足的條件下，能隨著 CO2 含量的變化而顯 現不同的顏色，故需密封保存。取印刷并干燥后的 6 組平行樣，利用螺旋測微器測量墨層厚度，取其平均值，得墨層厚度為（0.009±0.002）mm。甲基紅和溴百里酚藍均為指示效果明顯的酸堿 指 示 劑， 因 而 在 pH 值 為 3.50~7.00 之 間， 比 色 型 CO2 指示油墨的顏色會產生一系列變化。將指示油墨 分別溶于 8 組不同的酸性溶液中，得到 8 組變化明顯 的指示溶液樣品。Lab 色彩模型是由亮 度（L*）和與色彩有關的 a*、b* 三個要素組成。其中， a* 表示從洋紅色至綠色的范圍，b* 表示從黃色至藍 色的范圍。隨著 pH 值的減小，指示 溶液的顏色由綠變黃再變紅，a* 不斷增大，b* 先增 大后減小，L* 先增大再減小，隨后又增大再減小， 可見相鄰色塊肉眼即可區分。比色型 CO2 指示油墨能在不同 pH 值的環境中產 生非常明顯的顏色變化。根據 2.2.1 節中 pH 值與指示 油墨的顏色變化關系及 2.2.2 節中 pH 值與 CO2 含量的 關系，得出指示油墨的顏色變化與 CO2 含量的對應關系。

3 結語

以甲基紅和溴百里酚藍為指示劑，甲基 纖維素和甘油為主要成膜材料制備比色型 CO2 指示 油墨，并推算出“a*-CO2 含量”的相關性模型，即 yCO2 =0.008 6x 2 a*+0.620 2xa*+11.473。試驗結果表明， 比色型 CO2 指示油墨在各個梯度 pH 值的酸性溶液中 有非常明顯的顏色變化，肉眼可分辨，且靈敏度高， 1 s 即可顯色；比色型 CO2 指示油墨在水分充足的條 件下，能夠隨著環境中 CO2 含量的變化而持續變色。 因此，本指示油墨可應用于監控 MAP 包裝內 CO2 的 含量變化。

 

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