[发明专利]一种具有果蔬代谢气体产物二氧化碳响应性能的智能包装水凝胶材料及其应用

说明书

本发明公开了一种具有果蔬代谢气体产物二氧化碳响应性能的智能包装水凝胶材料，通过以下方法制备获得：(1)二氧化硅光子晶体模板的组装；(2)配制响应性聚合物单体溶液；(3)结构色水凝胶的制备；(4)结构色水凝胶的氨基修饰。该水凝胶材料可以作为指示标签，用于鉴别果蔬成熟度和新鲜度。还公开了该智能包装水凝胶材料在鉴别果蔬成熟度与新鲜度方面的应用。

技术领域

本发明属于指示标签技术领域，具体涉及一种具有果蔬代谢气体产物二氧化碳响应性能的智能包装水凝胶材料及其应用。

背景技术

随着生活水平的提高以及健康饮食观念的普及，人们对于果蔬的消费也在稳步增长。同时，人们也愈发关注果蔬的品质，如成熟度和新鲜度。我国地域广阔、各地特产果蔬各异，在电商经济蓬勃发展的今天，跨省乃至跨国长途运输果蔬以及十分普及。此外，鲜切果蔬等多种形式的果蔬制品，也逐渐走进人们的生活。对于消费者乃至商家而言，实时了解果蔬、鲜切果蔬的成熟度及新鲜度，十分重要。

果蔬，尤其是鲜切果蔬，在采摘以后，仍会进行一系列诸如呼吸作用等生理活动。在这个过程中，果蔬细胞会将储存在果蔬内的糖分等营养物质逐渐分解成水、二氧化碳(CO₂)、酒精等代谢产物，进而导致果蔬的风味、成熟度和新鲜度发生改变。

目前常用的新鲜度指示标签主要用于检测肉类等食品的腐败变质过程，而对于果蔬的成熟度、新鲜度的指示标签相对较少。此外，主流新鲜度指示标签都基于色素分子制备的，利用色素分子与腐败变质过程释放的气体发生反应，并产生色素变色，进而读出新鲜度信息。然而，该类新鲜度指示标签的指示功能十分依赖于色素分子的显色能力，但色素分子在紫外光照或者外部氧气环境等作用下，十分容易发生光漂白或者褪色等现象，使得色素分子发生变性失效。这都削弱了该类新鲜度指示标签的可靠性和耐用性。

发明内容

为了解决目前果蔬储运销售中，新鲜度、成熟度难以通过肉眼识别判断的问题，以及新鲜度指示标签存在的色素分子易于被光漂白失效的缺点，本发明的目的在于提供一种具有果蔬代谢气体产物二氧化碳响应性能的智能包装水凝胶材料，并可以其能作为指示标签，用于鉴别果蔬成熟度和新鲜度。

本发明的上述第一个目的通过以下技术方案来实现：一种具有果蔬代谢气体产物二氧化碳响应性能的智能包装水凝胶材料，通过以下方法制备获得：

(1)选取粒径为200～300nm的二氧化硅单分散微球分散于乙醇相中，获得质量百分含量为0.2～2％的分散液，将亲水性玻璃片以与分散液液面呈70～90°的倾角斜插于所述分散液中，在封闭环境中加热，蒸发去除乙醇，使得二氧化硅微球组装于玻璃片上，制得二氧化硅模板；

(2)取甲基丙烯酸羟乙酯400～1200体积份、丙烯酸200～1000体积份、N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺500～1500体积份、体积分数为5～15％的丙烯酰胺水溶液200～600体积份、丙烯酸丁酯10～100体积份、2-羟基-2-甲基苯丙酮5～30体积份，溶解于600～3000体积份甲醇中，完全溶解后避光低温保存，得混合单体溶液；

(3)将步骤(2)中混合单体溶液注入步骤(1)中的二氧化硅模板中，避光低温静置，待混合单体溶液填充至所述二氧化硅微球之间的缝隙，通过光引发聚合反应，使得二氧化硅模板中的混合单体溶液完成聚合反应，将聚合反应后样品采用刻蚀液进行刻蚀以除去二氧化硅微球和亲水玻璃片，然后用清水冲洗浸泡，得到水凝胶材料；

(4)将步骤(3)中的水凝胶在质量百分含量为5～30％的铵盐水溶液或氨水中浸泡30～120分钟后，取出并用水冲洗，即获得具有果蔬代谢气体产物二氧化碳响应性能的智能包装水凝胶材料。

优选的，步骤(1)中在30～60℃的封闭环境中加热，并匀速蒸发去除乙醇，使得二氧化硅微球有序组装于玻璃片上。

优选的，步骤(2)中避光低温保存时的温度为0～4℃。