一种金纳米胶体型时间温度指示器的制备方法及其应用与流程

本发明涉及一种金纳米胶体型时间温度指示器的制备方法及其应用，具体地说是一种能够产品历经时间和温度的指示器，属于检测
技术领域：
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背景技术：
：随着经济发展，人们的生活水平在不断的提高，人们对食品品质及安全的要求也在不断的提高。不同产品所历经的环境是不同的，因此印刷在包装袋上的保质期无法真实地反应每个独立的食品的品质。食品的品质变化主要受时间和温度的影响，由于时间温度指示器可以通过颜色的变化显示其所历经的时间和温度，因此时间温度指示器可以有效地指示食品的品质变化，用来预测食品的货架期寿命。现有的时间温度指示器存在颜色变化不明显或者变化可逆的现象。而金纳米材料具有独特的光学特性，将其制备成时间温度指示器可产生优良的色彩效果。但是现有的大多数时间温度指示器是液态型，这对指示器的外包装的密封性提出了较高的要求，因此开发一款胶体型的时间温度指示器具有应用价值。技术实现要素：本发明的目的是克服上述不足之处，提供一种金纳米胶体型时间温度指示器的制备方法及其应用，其色彩变化显著且不可逆，能有效指示时间和温度的变化。本发明的技术方案，一种金纳米胶体型时间温度指示器的制备方法，将明胶溶液与四水氯金酸溶液混合加热搅拌，将该混合溶液进行独立包装，即得到金纳米胶体型时间温度指示器。正式使用前，需将其置于0℃以下低温保存。进一步地，所述明胶溶液配置过程如下：取明胶溶于纯水中，在88-92℃下以450-550r/min的速度搅拌25-35min，得到浓度为83-150g/l的明胶溶液；所述四水氯金酸溶液浓度小于30g/l，采用纯水配置；混合时，明胶溶液和四水氯金酸溶液体积比为1：1。所述混合时，在88-92℃下，以450-550r/min的速度搅拌5-15min。进一步地，当明胶溶液的浓度大于83g/l时，所制备而成的纳米型时间温度指示器冷却至室温时为胶体状态。进一步地，所述独立包装为具有密封性的独立包装。进一步地，所述独立包装的量为0.1-1.2ml。金纳米胶体型时间温度指示器的应用，将其应用于食品的货架期寿命预测；通过金纳米胶体型时间温度指示器颜色变色来指示时间和温度的历程。进一步地，所述颜色变色指颜色从透明浅黄色变为深红色。进一步地，使用者根据自己的需要选择适当的用量。本发明使用明胶同时作为还原剂和稳定剂，明胶用量的增大可以有效的金纳米颗粒的团聚，防止胶体型时间温度指示器出现金色，金色影响肉眼对其他颜色的判断，影响了时间温度指示器的视觉效果；明胶用量的增大可以将时间温度指示器的状态由液体变为胶体，降低时间温度指示器对盛装容器密封性的要求；本发明的有益效果：本发明采用金纳米材料，使得时间温度指示器的色彩变化更明显；其色彩变化不可逆。本发明制备过程简单，容易制备；本发明还给出金纳米胶体型时间温度指示器色彩寿命与制备参数之间的数学模型，方便实际应用。附图说明图1是实施例1制备所得时间温度指示器在25℃下吸光度随时间的变化趋势图。图2是实施例1制备所得时间温度指示器在不同温度下经历600小时后的吸光度随时间的变化趋势图。图3是实施例1制备所得时间温度指示器吸光度在不同温度下随时间变化的趋势图。图4是实施例1制备所得纳米型时间温度指示器进行活化能计算时的拟合曲线。具体实施方式实施例1(1)明胶溶液的配置：取明胶116.667g，加纯水1l，在90℃下以500r/min的速度搅拌30分钟使明胶完全溶解，即可得到116.67g/l的明胶溶液；(2)四水氯金酸溶液的配置：取四水氯金酸1.458g，加纯水1l，充分摇匀后即可得到浓度为1.458g/l的四水氯金酸溶液。(3)金纳米胶体型时间温度指示器的制备：取50ml四水氯金酸溶液缓慢倒入50ml明胶溶液中，在90℃下以500r/min的速度加热搅拌该混合物10分钟。取上述混合液1.2ml，置于容积为1.5ml一次性微量塑料比色皿中，即得到时间温度指示器。按上述制作方法制作3个相同的纳米型时间温度指示器，采用人工气候箱(rqh-350型，上海右一仪器有限公司)，分别在15℃，20℃，25℃下进行恒温试验，每隔特定的时间测定时间温度指示器的吸光度。测吸光度所需的仪器是uv-1800型紫外可见分光光度计(日本岛津光谱仪公司)。时间温度指示器吸光度随时间的变化趋势如图1所示。从图1可以看出，随着时间的增加，时间温度指示器的吸光度上升，这是因为金离子被还原为金原子，金原子不断聚集形成金纳米颗粒。随着时间的延长，指示器中金纳米颗粒的浓度变大，其所测得的吸光度变大。当指示器中的金纳米颗粒的浓度不再变化时，指示器的吸光度值保持不变，此时指示器到达其变色终点。该变色终点对应的时间为指示器的颜色寿命。时间温度指示器吸光度随温度的变化趋势如图2所示。历经相同的时间，指示器所处的温度越高，指示器中生成的金纳米颗粒的浓度越大，其吸光度越大。该时间温度指示器的初始颜色为透明浅黄色，当吸光度大于0.3时，时间温度指示器出现淡粉色，随着时间延长，颜色变化显著，最终变为深红色。指示器到达其变色终点时，其实际颜色和吸光度也不再变化。从图3可知，纳米型时间温度指示器的吸光度与时间呈较好的指数关系，由此可拟合得到不同温度下的反应速率k，拟合结果见表1。表1不同温度下纳米型时间温度指示器吸光度-时间的指数拟合结果温度，k反应速率k相关系数r2288.15(15℃)0.0010920.997293.15(20℃)0.0019560.999298.15(25℃)0.0035670.998由于吸光度与时间拟合曲线的相关系数大于0.9，根据其在不同温度下的反应速率k的对数lnk与温度的倒数1/t进行线性拟合，拟合结果见图4。根据阿伦尼乌公式：lnk＝lnk0-ea/rt该时间温度指示器的活化能可由lnk-1/t拟合直线的斜率获得，即活化能ea＝83.73kj/mol。实施例2将实施例1制备的金纳米胶体型时间温度指示器用于指示与其本身活化能相差25kj/mol之内的产品。实施例1制备所得纳米型时间温度指示器可以用于指示由于脂质氧化或营养损失而变质的产品，如猪肉、羊肉、奶油等。时间温度指示器的吸光度值不再变化时，该指示器到达变色终点，该变色终点对应的时间为指示器的颜色寿命。不同制备参数的金纳米胶体型时间温度指示器的颜色寿命见表2。表2不同制备参数的金纳米胶体型时间温度指示器的颜色寿命通过拟合金纳米胶体型时间温度指示器颜色寿命和其制备参数之间的关系，可以得到金纳米胶体型时间温度指示器制备参数-颜色寿命之间的数学模型如下(r2＝0.99695)：z＝20.27361-0.30359x+0.16403y+0.00244x2+0.00168y2-0.00329xy其中，zis指示器颜色寿命(d)；x是混合前明胶溶液浓度(g/l)；y是混合前金前体溶液浓度(g/l)。根据该模型，即可方便快捷地计算不同制备参数的指示器所对应的色彩寿命。当前第1页12