專利名稱：一種基于天然色素的食品氣味可視化傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣味可視化傳感器的制作方法；特指將天然色素作為氣體敏感材料的食品氣味可視化傳感器的制作方法。
背景技術(shù)：
食品氣味是判斷食品質(zhì)量和新鮮度的一個重要指標(biāo)，由于食品氣味大多無色肉眼不可見且不易收集，很難進(jìn)行定性、定量分析。食品氣味通常具有酸堿性且易揮發(fā)，因此可利用這兩樣特性制作氣味可視化傳感器。目前已有的氣味可視化傳感器是根據(jù)特定氣體敏感材料與待檢測氣體反應(yīng)前后的顏色變化對待測氣體進(jìn)行定性定量分析。專利號為 ZL200710024695.7、名稱為“色敏氣體傳感器陣列的制作方法”中的氣體敏感材料一般為卟啉類化合物和疏水性的PH指示劑，這些氣體敏感材料雖然有較高的靈敏性，但由于其具有化學(xué)毒性，不適宜直接用于食品分析，更不能與食品接觸。天然色素與傳統(tǒng)氣體敏感材料相比具有較突出的優(yōu)點，成本極低，提取方法簡單易行，色素含量大，可再生無污染等，而且相當(dāng)部分的天然色素具有化學(xué)活性，在不同PH值環(huán)境下色差值有明顯的變化，因此可利用天然色素作為氣體敏感材料制作食品氣味可視化傳感器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服傳統(tǒng)的氣體敏感材料不適用于食品分析的不足，提出一種基于天然色素的食品氣味可視化傳感器的制作方法，將不同PH靈敏的天然色素作為氣體敏感材料制作無毒無害的食品氣味可視化傳感器。本發(fā)明基于天然色素的食品氣味可視化傳感器的制作方法按照如下步驟進(jìn)行
(1)天然色素的提取
先將選取的黑米、映山紅、桃花和紫薯四種原料洗凈晾干后磨碎，分別在每種原料中加入5(Γ95%酒精溶液或3 7%的檸檬酸溶劑，每種原料和溶劑的質(zhì)量比均為1 :l(Tl:5，再分別將每種原料和溶劑在60°C 80°C的水浴鍋中浸泡M 30小時，待原料明顯褪色后過濾出萃取液，然后將萃取液蒸發(fā)濃縮成含水率為609Γ80%濃縮液，分別得到黑米色素、映山紅色素、桃花色素和紫薯色素；
(2)基于色差計分析的氣體敏感材料選取
用水、0. 5^5%的檸檬酸溶液和3 10%的碳酸氫鈉溶液分別將黑米色素、映山紅色素、桃花色素和紫薯色素的PH值調(diào)至4、5、6、7、8、10六個不同的ρΗ值以模擬食品氣味的酸堿性， 使用色差計檢測并采用LAB色空間法分析每種色素在六個不同ρΗ值條件下的色差值，選取在弱酸性、中性、弱堿性條件下AB值變化明顯的色素作為氣體敏感材料；
(3)可視化傳感器的制作
用微量取樣器提取所述氣體敏感材料，并將所述氣體敏感材料固定在基底平板材料上，干燥后得到可視化傳感器陣列。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明使用天然色素作為氣味可視化傳感器的氣體敏感材料，無毒無害不會對人體健康產(chǎn)生危害。為食品質(zhì)量與安全提供了一種新的檢測和監(jiān)測方法。


圖1 (a)和圖1 (b)是對豬肉變質(zhì)氣味檢測時本發(fā)明傳感器陣列在反應(yīng)前的鏡圖
圖2 (a)和圖2 (b)是對豬肉變質(zhì)氣味檢測時本發(fā)明傳感器陣列在反應(yīng)后的鏡圖。
具體實施例方式本發(fā)明以黑米、映山紅、桃花、紫薯為原材料，使用無毒無害提取方法提取天然色素，基于色差計分析這四種色素在弱酸性和弱堿性條件下色差值變化的情況選擇氣體敏感材料，最后將氣體敏感材料溶液固定在基底材料上制成可視化傳感器陣列，具體是
選用黑米、映山紅、桃花和紫薯這四種原料提取天然色素，先將選取的黑米、映山紅、桃花和紫薯四種原料洗凈晾干后磨碎，分別在每種原料中加入50、5%酒精溶液或3 7%的檸檬酸溶液作為溶劑，每種原料和溶劑的質(zhì)量比均為1 :1(Γ1:5，再分別將每種原料和溶劑在 600C 80°C的水浴鍋中浸泡M 30小時，待原料明顯褪色后用定性濾紙過濾出萃取液，然后將萃取液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸發(fā)濃縮，蒸發(fā)濃縮成含水率為609Γ80%濃縮液，分別得到黑米色素、映山紅色素、桃花色素和紫薯色素。其中色素提取溶劑的選擇很重要，由于天然色素作為食品檢測的氣體敏感材料，所以提取色素的溶劑應(yīng)具備天然色素在其中有較好的溶解性且無毒無害的性質(zhì)。這四種色素均溶于極性溶劑，因此選用水、酒精、檸檬酸等作為提取色素的溶劑。對所得到的黑米色素、映山紅色素、桃花色素和紫薯色素，用水、0. 5^5%的檸檬酸溶液和3 10%的碳酸氫鈉溶液分別將其調(diào)至4、5、6、7、8、10這六個不同梯度的ρΗ值，以模擬食品氣味的酸堿性。再使用色差計檢測各個PH值色素的色差，并分別分析四種色素在不同PH值條件下的色差值，色差分析方法采用LAB色空間法。LAB色空間法是以L值表示顏色的明度；A值表示紅綠程度，A值正值表示紅的程度，A值負(fù)值表示綠的程度；B值表示黃藍(lán)程度Β值正值表示黃的程度，B值負(fù)值表示藍(lán)的程度。選取在弱酸性、中性、弱堿性條件下AB值變化較明顯的色素作為氣體敏感材料，完成基于色差計分析的氣體敏感材料選取。用微量取樣器提取氣體敏感材料固定在基底平板材料上，干燥后得到可視化傳感器陣列。這里的基底平板材料可以是反相C2型硅膠平板、二氧化鈦粉末沉積板、聚四氟乙烯平板或乙烯平板等用于固定氣體色敏材料的平板。以下提供本發(fā)明的1個實施例以進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
實施例采用以下方法提取黑米色素、映山紅色素、桃花色素和紫薯色素這四種天然色素 1、黑米色素提取過程使用家用榨汁機(jī)將黑米粉碎，過40目篩，準(zhǔn)確稱取20克過篩后黑米樣品和200毫升80%乙醇水溶液放入三角瓶中，在80°C的水浴鍋中靜置2小時后取出。2 映山紅色素提取過程將摘取的映山紅花瓣清洗浙干后，稱取3克花瓣，用研缽搗爛和240毫升80%乙醇溶液一起放入三角瓶中，在60°C水浴鍋中浸提2小時。3桃花色素提取過程 將采摘的桃花瓣，清洗浙干，稱取20克用研缽搗碎，和200毫升80%的乙醇溶液放入三角瓶中，在30°C水浴鍋中浸提2小時。4紫薯色素提取過程取20g紫薯洗凈，切成丁狀放入組織勻漿機(jī)中搗碎，得到漿液狀溶液，用量筒量取20毫升紫薯搗碎液，倒入三角瓶中，再加入 200毫升5%的檸檬酸，搖勻，置于60°C恒溫水浴鍋中浸提2小時。待四種原料明顯褪色后， 用直徑15cm的定性濾紙過濾出這四種萃取液，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將萃取液蒸發(fā)濃縮，濃縮至含水率為609Γ80%，此時剛提取出的未經(jīng)調(diào)節(jié)ρΗ值的四種色素的ρΗ值均在3、范圍內(nèi)。得到濃縮的黑米色素、桃花色素、映山紅色素和紫薯色素。用DC-P3型全自動測色色差計分析不同ρΗ值色素的性質(zhì)首先使用酸度計(型號 PHS-3TC，上海)檢測濃縮后色素的ρΗ值，用1%的檸檬酸溶液和5%的碳酸氫鈉溶液將每種色素分別調(diào)節(jié)至ρΗ=4、ρΗ=5、ρΗ=6、ρΗ=7、ρΗ=8、ρΗ=10，六個不同的目標(biāo)ρΗ值。當(dāng)酸度計測得的色素當(dāng)前PH值大于目標(biāo)ρΗ值時加入適量的1%的檸檬酸溶液調(diào)節(jié)至目標(biāo)ρΗ值；當(dāng)酸度計測得的色素當(dāng)前PH值小于目標(biāo)ρΗ值時加入適量的5%的碳酸氫鈉溶液調(diào)節(jié)至目標(biāo)ρΗ 值。色差計開機(jī)遇熱30min后，用標(biāo)準(zhǔn)白瓷板調(diào)零、調(diào)白，將每種色素在六種不同ρΗ值條件下的溶液樣品按順序倒入比色皿中，依次檢測樣品溶液的色差值。觀測黑米色素、映山紅色素、桃花色素、紫薯色素在ρΗ=4、5、6、7、8、10時AB色差值的變化情況如下黑米色素在ρΗ 值為弱酸性至中性時色差值在紅黃值范圍內(nèi)紅度值高于黃度值，表現(xiàn)出紅色，但當(dāng)PH值由中性變?yōu)槿鯄A性時色差值的黃度值急劇上升超過紅度值，表現(xiàn)出黃色；映山紅色素在PH值為弱酸性至中性時色差值一直在紅度值和黃度值范圍內(nèi)，表現(xiàn)出紫紅色，由中性至弱堿性時黃度值急劇上升，且由紅度值變?yōu)榫G度值，處在黃度值和綠度值范圍內(nèi)，表現(xiàn)出黃綠色； 桃花色素在六種PH值條件下色差值均在紅度值和黃度值范圍，ρΗ值由弱酸性至中性時色差值變化不大，中性至弱堿性時紅度值和黃度值均急劇上升；紫薯色素在PH值為弱酸性至中性條件時色差值在紅度值和藍(lán)度值范圍內(nèi)，表現(xiàn)出深紫紅色，中性至弱堿性條件下色差值在黃度值和綠度值范圍內(nèi)，黃度值較高，表現(xiàn)出黃色。根據(jù)色差計的分析，這四種色素在弱酸性和弱堿性條件下AB值變化均很明顯，因此這四種色素均可作為氣體敏感材料。基于這四種色素由色差計分析得出的結(jié)果，用微量取樣器IOOmmXO. 8mm毛細(xì)管取1 μ L濃縮好的pH=3、弱酸性條件下的四種氣體敏感材料溶液固定在兩塊基底材料反相 C2型硅膠平板上，干燥后制成可視化傳感器陣列。
將制成的可視化傳感器陣列對豬肉變質(zhì)產(chǎn)生的氣味進(jìn)行檢測，以檢測豬肉變質(zhì)情況如下將在相同條件制作兩個完全一樣的可視化傳感器陣列做對照，然后新鮮豬肉放在燒杯中，在燒杯上覆蓋扎有小孔的保鮮膜再將其中一塊可視化傳感器陣列放置在保鮮膜上(固定有氣體敏感材料的一面朝向燒杯)，另一塊可視化傳感器陣列放置在空燒杯上做空白(固定有氣體敏感材料的一面朝向燒杯)，放置六天后觀察色素變化情況。剛制成的傳感器陣列如1圖(a) (b)所示，第一排氣體敏感材料從左往右依次為桃花色素、映山紅色素；第二排氣體敏感材料從左往右依次為紫薯色素、黑米色素。將兩個燒杯在25°C密閉環(huán)境中放置六天后觀察變化現(xiàn)象，如圖2 (a)所示的可視化傳感器陣列為放置在空燒杯上六天后的現(xiàn)象， 圖2 (b)所示的可視化傳感器陣列為放置在裝有豬肉的燒杯上六天后的現(xiàn)象。六天后的豬肉肌肉無光澤，脂肪灰綠色，外表粘手，新切面發(fā)粘，指壓后的凹陷不能恢復(fù)，留有明顯痕跡，有臭味，肉湯混濁，有黃色絮狀物，脂肪極少浮于表面，有臭味，已屬于變質(zhì)肉。
圖2 (a)和圖1 (a)相比傳感器陣列上的色敏材料顏色變化不大，第一排左起桃花色素黃綠色，映山紅色素淺紫色；第二排左起紫薯色素紅色，黑米色素深紫紅色。由圖2(b) 可明顯看出放在裝有豬肉的燒杯上的傳感器陣列的氣體敏感材料均有不同程度的變化，第一排左起桃花色素由圖1 (b)的淡黃色變?yōu)閳D2 (b)近似于白色的棕色，映山紅色素由淺紫色變?yōu)榻朴跍\黃綠色；第二排左起紫薯由圖1 (b)紅色變?yōu)閳D2 (b)近似與白色，黑米由圖1 (b)深紫紅色變?yōu)閳D2 (b)淺黃色。這些變化和色差計測得的色素在不同pH值下 AB值的變化相同，說明基于色差計選擇氣體敏感材料的方法是可靠的，該傳感器是可行性。
權(quán)利要求
1.一種基于天然色素的食品氣味可視化傳感器的制作方法，其特征是按如下步驟進(jìn)行(1)天然色素的提取先將選取的黑米、映山紅、桃花和紫薯四種原料洗凈晾干后磨碎，分別在每種原料中加入5(Γ95%酒精溶液或3 7%的檸檬酸溶劑，每種原料和溶劑的質(zhì)量比均為1 :l(Tl:5，再分別將每種原料和溶劑在60°C 80°C的水浴鍋中浸泡M 30小時，待原料明顯褪色后過濾出萃取液，然后將萃取液蒸發(fā)濃縮成含水率為609Γ80%濃縮液，分別得到黑米色素、映山紅色素、桃花色素和紫薯色素；(2)基于色差計分析的氣體敏感材料選取用水、0. 5^5%的檸檬酸溶液和3 10%的碳酸氫鈉溶液分別將黑米色素、映山紅色素、桃花色素和紫薯色素的PH值調(diào)至4、5、6、7、8、10六個不同的ρΗ值以模擬食品氣味的酸堿性， 使用色差計檢測并采用LAB色空間法分析每種色素在六個不同ρΗ值條件下的色差值，選取在弱酸性、中性、弱堿性條件下AB值變化明顯的色素作為氣體敏感材料；(3)可視化傳感器的制作用微量取樣器提取所述氣體敏感材料，并將所述氣體敏感材料固定在基底平板材料上，干燥后得到可視化傳感器陣列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于天然色素的食品氣味可視化傳感器的制作方法，其特征是所述基底平板材料是反相C2型硅膠平板、二氧化鈦粉末沉積板、聚四氟乙烯平板或乙烯平板。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于天然色素的食品氣味可視化傳感器的制作方法，先在黑米、映山紅、桃花和紫薯四種原料中分別加入50~95%酒精溶液或3~7%的檸檬酸溶劑并在60℃~80℃的水浴鍋中浸泡，明顯褪色后過濾并濃縮成含水率為60%~80%的四種色素濃縮液，再用水、0.5~5%的檸檬酸溶液和3~10%的碳酸氫鈉溶液分別將四種色素的pH值調(diào)至4、5、6、7、8、10，用色差計檢測并用LAB色空間法分析每種色素在六個不同pH值條件下的色差，選取在弱酸性、中性、弱堿性條件下AB值變化明顯的色素作為氣體敏感材料；最后用氣體敏感材料固定在基底平板材料上，干燥后得到可視化傳感器陣列；本發(fā)明使用天然色素作為氣體敏感材料，無毒無害，不會對人體健康產(chǎn)生危害。
文檔編號G01N21/78GK102507550SQ201110319088
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者張德濤, 石吉勇, 鄒小波, 陳正偉, 黃曉瑋 申請人:江蘇大學(xué)