一种用于指示肉类新鲜度的凝胶比色型硫化氢传感器的制备方法技术

本发明专利技术属于食品智能包装技术领域，具体涉及一种用于指示肉类新鲜度的凝胶比色型硫化氢传感器的制备方法；具体步骤为：将氢氧化钠加入到超纯水中搅拌并溶解，制备成氢氧化钠溶液，调节pH，加入结冷胶粉末，加热并搅拌溶解，制备成结冷胶溶液；然后将硝酸银加入结冷胶溶液中，加热并搅拌，获得结冷胶‑银纳米溶液，调节pH，然后加入步琼脂溶液，搅拌均匀，室温下冷却后，形成固态的凝胶，即为比色型硫化氢传感器；本发明专利技术制备的传感器对硫化氢气体具有高灵敏度、选择性的响应，因此能够与肉类产生的硫化氢气体发生特异性反应，产生肉眼可见的颜色变化，从而指示肉类的新鲜度；可用于食品智能包装，具有无损、实时、原位指示食品新鲜度的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于指示肉类新鲜度的凝胶比色型硫化氢传感器的制备方法
本专利技术属于食品智能包装
，具体涉及一种用于指示肉类新鲜度的凝胶比色型硫化氢传感器的制备方法。
技术介绍
食品质量与安全长期以来是人们关注的重大问题。鲜肉在运输储藏过程中极易受到微生物的污染，产生对人体有毒有害的物质。因此，对肉类新鲜度的检测具有十分重要的意思。目前，评价肉类新鲜度或腐败程度的方法有感官评定法、物理、化学测定法。其中感官评定法具有简单直接的优点，但是受人为主观因素影响较大；物理化学法，如硬度、总挥发性盐基氮等的测定等虽然更加可靠，但是需要借助专门的实验设备与仪器；对于普通消费者来说，能够实时获知包装内肉类的新鲜度信息是他们的迫切需求的。食品智能包装是指能够监测包装内食品品质或者食品周围环境的包装。消费者可以通过识别智能包装中传感器来判别食品的品质信息。食品智能包装的指示功能通常由置于包装内部的传感器，指示器以及数据载体来实现。其中比色型的传感器因其具有易制备、易用肉眼观察等优点，研究较为广泛。目前，国内外报道的有关肉类的新鲜度的智能包装材料的比色指示型传感器主要有pH敏感型传感器，生物胺敏感型传感器和二氧化碳传感器等。硫化氢是肉类在腐败过程中由细菌分解含硫氨基酸(蛋氨酸和半胱氨酸)所产生的一种挥发性气体。因此，硫化氢被视为一种评价肉类新鲜度的特征性成分。尽管国内外关于检测硫化氢的比色型传感器研究较为广泛，但是这些传感器绝大多数都含有对人体有毒有害的物质，这大大限制了它们在食品智能包装上的应用。因此，开发无毒的硫化氢比色型传感器用于食品智能包装具有很大的应用前景。近些年来，贵金属纳米材料表现出优异的光学、电磁学、热学、力学以及催化等多种特性，因而在各行各业的得到了广泛应用。以金、银为代表的贵金属纳米颗粒表现出的局部表面等离子共振(localsurfaceplasmonresonance,LSPR)现象是它们重要的光学特性之一。LSPR是指当光线入射到由贵金属构成的纳米颗粒上时，如果入射光子频率与贵金属纳米颗粒或金属岛传导电子的整体振动频率相匹配时，纳米颗粒或金属岛会对光子能量产生很强的吸收作用。由于贵金属纳米颗粒的LSPR吸收峰与其颗粒大小、形状、成分、颗粒间距和局部溶液的折射率等参数紧密相关，通过改变这些参数，便可以设计出众多各具特色的比色型传感器。贵金属纳米颗粒的合成方法有很多，其中化学还原法是最简单和常用的合成方法。化学还原法一般是指在液相条件下，用还原剂还原金属的化合物而制备纳米金属粒子的方法。常见的化学还原剂有硼氢化钠、水合肼、柠檬酸钠等。同时，溶液中通常加入分散剂，如聚乙烯吡咯烷酮和十六烷基三甲基溴化铵等，以减少因粒子间的碰撞而引起的粒子枝联和团聚。然而，这些还原剂或者分散剂对生物组织具有一定的毒性，在某种程度上限制了它们在生物、食品等领域中的应用。为了解决这个问题，绿色合成贵金属纳米粒子是一个重要途径。尽管有关绿色合成贵金属纳米粒子的专利和报道较多，但是将这些纳米传感器用于硫化氢的比色检测的研究较少。此外，将绿色合成的贵金属纳米粒子作为比色型的硫化氢传感器用于食品智能包装仍未见报道。因此，本专利技术的目的在于利用绿色合成的银纳米粒子作为比色型的硫化氢传感器，用于肉类的智能包装中。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术旨在解决所述问题之一；本专利技术提供一种能够指示肉类新鲜度的比色型硫化氢传感器的制备方法及其在智能包装中的应用。具体包括一种银纳米颗粒的绿色合成方法及其在食品智能包装中的使用方法。为了实现以上目的，具体步骤如下：(1)氢氧化钠溶液的配制：将氢氧化钠加入到超纯水中搅拌并溶解，制备成氢氧化钠溶液；(2)结冷胶溶液的配制：将结冷胶粉末加入到步骤(1)制备的氢氧化钠溶液中，加热并搅拌溶解，制备成结冷胶溶液；(3)银纳米粒子的合成：将硝酸银加入到步骤(2)制备的结冷胶溶液中，加热并搅拌，获得结冷胶-银纳米溶液；(4)琼脂溶液的制备：将琼脂粉加入到超纯水中，加热并搅拌，制备成琼脂溶液；(5)固态凝胶硫化氢传感器的制备：首先将步骤(3)中合成的结冷胶-银纳米溶液进行pH调节，然后加入步骤(4)合成的琼脂溶液，搅拌均匀；溶液在室温下冷却后，形成固态的凝胶，即为比色型硫化氢传感器；优选的，步骤(1)所述氢氧化钠与超纯水的用量比为0.4～40mg:100mL。优选的，步骤(2)所述加热的温度为95℃；所述的结冷胶粉末与氢氧化钠溶液的用量比为0.5～4g:100mL。优选的，步骤(3)所述的硝酸银与结冷胶溶液的用量比为0.01～1mmol:1L；所述加热的温度为95℃，加热时间为3～10h。优选的，步骤(4)所述加热的温度为100℃。优选的，步骤(4)所述的琼脂粉与水的用量比为5g:100mL。优选的，步骤(5)所述的pH调节是用0.2M的磷酸缓冲溶液调节pH为7.0。优选的，步骤(5)所述的琼脂溶液与结冷胶-银纳米溶液的体积比为1～5:10。本专利技术制备的结冷胶-银纳米溶液和凝胶对硫化氢气体具有高灵敏度的响应；与硫化氢进行反应时，溶液或者硫化氢的颜色由黄色逐渐变成无色；其检测原理为硫化氢溶于水时，一部分保持气态的硫化氢(H2S)，一部分电离为硫氢根离子(HS-)和硫离子(S2-)；当它们与银纳米粒子接触时，会生成硫化银(Ag2S)。反应方程如下：4Ag+2H2S+O2→2Ag2S+2H2O4Ag+2HS-+O2→2Ag2S+2OH-4Ag+2S2-+O2+2H2O→2Ag2S+4OH-在银纳米颗粒表面生成的硫化银显著地改变了银纳米颗粒的LSPR特性，因此产生可见的颜色变化。(7)将凝胶置于一次性保鲜盒中，并在保鲜盒中放入一定量的鲜肉；凝胶会与肉腐败过程中产生的硫化氢发生反应，产生肉眼可见的颜色变化，从而指示肉的新鲜度。本专利技术的有益效果：本专利技术采用食品级原料结冷胶作为还原剂和封端剂制备了一种安全无毒的比色型硫化氢传感器。该方法合成的银纳米具有良好的稳定性。由于银纳米直接通过水热法合成，因此具有制备简单、重现性高等优点，克服了许多复杂纳米材料合成步骤繁琐、重复性差、无法大批量合成等缺陷，有利于其工业化生产。考虑到所制备的结冷胶-银纳米溶液在实际食品包装应用中存在易泄露等局限性，因此在结冷胶-纳米银溶液中加入琼脂使之形成凝胶态。该凝胶具有易加工成型、易携带、不泄露等优点。该凝胶在使用过程中无需与包装中的肉接触，而是通过与肉产生的硫化氢发生反应产生信号，因此具有非接触、无损的优点，且产生的颜色信号易于识别。此外，该凝胶传感器的成本非常低，有利于其商业化应用。附图说明图1中A为实施例1制备的结冷胶溶液和结冷胶-银纳米溶液的光谱图，其中插图为结冷胶溶液和结冷胶-银纳米溶液的颜色图；B为实施例1制备的结冷胶-银纳米溶液与不同浓度的H2S(0-60μM)反应后溶液的光谱图，其中插图为结冷胶-银纳米溶液与不同浓度的H2S反应后溶液的颜色图；C为实施例1制备的银纳米颗粒的透射电镜图；D为实施例1制备的银纳米颗粒粒径分布图；E为实施例1制备的银纳米颗粒与H2S反应后的透射电镜图；F为实施例1制备的银纳米与H2S反应后的颗粒粒径分布图。图2中A为实施例1制备的结冷胶-银纳米溶液在pH4-12下的紫外可见光谱，其中插图为结冷胶-银纳米溶液在p本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于指示肉类新鲜度的凝胶比色型硫化氢传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将氢氧化钠加入到超纯水中搅拌并溶解，制备成氢氧化钠溶液；（2）将结冷胶粉末加入到步骤（1）制备的氢氧化钠溶液中，加热并搅拌溶解，制备成结冷胶溶液；（3）将硝酸银加入到步骤（2）制备的结冷胶溶液中，加热并搅拌，获得结冷胶‑银纳米溶液；（4）将琼脂粉加入到水中，加热并搅拌，制备成琼脂溶液；（5）将步骤（3）中合成的结冷胶‑银纳米溶液进行pH调节，然后加入步骤（4）合成的琼脂溶液，搅拌均匀；溶液在室温下冷却后，形成固态的凝胶，即为比色型硫化氢传感器。

【技术特征摘要】
1.一种用于指示肉类新鲜度的凝胶比色型硫化氢传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将氢氧化钠加入到超纯水中搅拌并溶解，制备成氢氧化钠溶液；（2）将结冷胶粉末加入到步骤（1）制备的氢氧化钠溶液中，加热并搅拌溶解，制备成结冷胶溶液；（3）将硝酸银加入到步骤（2）制备的结冷胶溶液中，加热并搅拌，获得结冷胶-银纳米溶液；（4）将琼脂粉加入到水中，加热并搅拌，制备成琼脂溶液；（5）将步骤（3）中合成的结冷胶-银纳米溶液进行pH调节，然后加入步骤（4）合成的琼脂溶液，搅拌均匀；溶液在室温下冷却后，形成固态的凝胶，即为比色型硫化氢传感器。2.根据权利要求1所述的一种用于指示肉类新鲜度的凝胶比色型硫化氢传感器的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述氢氧化钠与超纯水的用量比为0.4~40mg:100mL。3.根据权利要求1所述的一种用于指示肉类新鲜度的凝胶比色型硫化氢传感器的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述加热的温度为95℃；所述的结冷胶粉末与氢氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹小波，翟晓东，李志华，黄晓玮，孙悦，石海军，张俊俊，蒋彩萍，杨志坤，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32