臨界溫度指示劑:時間-溫度指示劑的研究套用概況,時間-溫度指示劑的原理,擴散型TT

臨界溫度指示劑（Critical Temperature Indicators，CTIs）只給出一個溫度值和一個時間值，即能表明商品陳列溫度是否高於（或低於）設定臨界溫度，並指示出食品已經處於高於（或低於）臨界溫度的時間，如果時間過長則會引起了食品品質或安全性的改變。可見，這種指示劑包含了一個時間量（幾分鐘直至幾個小時）；CTIs適於當發生相變時就會出現不可逆的質構劣化（例如凍結產品的解凍或新鮮或冷卻產品的凍結）的產品，它還適用於在高於臨界溫度後就會造成重要蛋白質發生變性的產品。其表現形式可以是指示的顏色變化，只有在食品溫度超過臨界溫度的時間達到設定的時間時，才會有所指示。

基本介紹

中文名：臨界溫度指示劑
外文名：CriticalTemperatureIndicators
縮寫：CTIs

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時間-溫度指示劑的研究套用概況

時間-溫度指示劑（TTIs）是一種簡單便宜的裝置，作為包裝的一部分，它可呈現出易於測量且與時間及溫度相關的變化，這種變化通常表現為機械形變或者是顏色變化，能夠反映出被指示產品的全部或部分溫度歷史。目前TTIs已經套用到食品、醫藥產品（如疫苗、血清）、菸草、寵物食品、化妝品、電子產品等領域中。

1985年Singh和Wells將I-Point指示劑用於冷凍漢堡中，結果顯示漢堡的TBA值、感官質量與指示劑的回響值之間有線性關係，當儲藏溫度為12℃時，其顯著相關。1988年Wells和Singh用I-Point和Lifelines Freshness Monitor指示檢測番茄、萵苣、摻有乾果的糕餅及UHT奶在不同溫度下儲藏的品質變化，結果顯示番茄的硬度和顏色與I-Point2340型及Lifelines Freshness Monitor 57型2種指示劑的回響值顯著相關；在5℃和10℃的溫度下，萵苣的感官質量比I-Point2340型指示劑晚1個星期到達終點，可以用這種指示劑提醒儲藏銷售人員注意那些接近儲藏終點的萵苣；摻有乾果的糕餅與所用指示劑的回響值沒有相關性；UHT殺菌奶的椰子味及白度與Lifelines Freshness Monitor 11、21型指示劑的回響值之間呈顯著相關。這些結果說明只要選擇合適的模型，商業指示劑可以套用於很多易腐和半易腐食品中。1989年Cherng和Zall用相同的TTIs監控牛奶在運輸銷售過程中的品質變化，得到良好效果。1991年Shellhammer和Singh將I-Point4014型和4021型指示劑用於監測農家乾酪的化學和微生物指標，結果表明I-Point4014型指示劑的回響值與農家乾酪的化學和微生物指標的變化有很好的相關性。另外，經過測試可以套用TTI的產品還有冰激凌、冷卻即食色拉、冷凍臘腸、冷卻橙汁、巴氏殺菌奶油、冷凍草莓、冷凍漢堡、冰凍牛肉、冷鮮大馬哈魚等。從1972年開始，國外的研究人員設計了一些基於不同原理的TTIs，並申請了多項專利。TTIs能夠改善食品的品質，減少食品浪費，給予消費者更真實的品質保證。

而我國關於時間-溫度指示劑的研究還剛起步，還需要做大量的研究工作。寧鵬等人研製的鹼性脂肪酶型時間溫度指示劑，根據色度學上CIE，即國際照明委員會推薦的顏色空間和色度計測定的反應體系顏色參數值，判斷確定反應時間和反應溫度的累計效應。蔡華偉等人研製的澱粉酶型時間溫度指示劑，其特徵是利用澱粉酶與澱粉的水解反應，以碘為指示劑，通過顏色變化顯示溫度的積累效應，從而達到指示存放時間和溫度的目的。但這2種酶型時間溫度指示劑監測環境溫度的範圍具有局限性。

時間-溫度指示劑的原理

擴散型TTIs

擴散型指示器是根據物質的擴散特性而設計的。物質的擴散速度與溫度相關，溫度越高，擴散速度越大。早期，世界衛生組織用這種TTI監控冷凍疫苗的船運。它的原理是藍色酯質染料在細繩上的擴散，其溫度指示範圍和回響期取決於酯質的類型，例如丁基硬脂酸（熔點12℃）、二甲基鄰苯二甲酸鹽（熔點-1.1℃）、辛酸辛酯（熔點-17℃）。當環境溫度低於酯質的熔點時，TTIs沒有回響；當環境溫度高於酯質熔點時，TTIs才開始有回響。這種指示劑活化以前在低溫下可以保存很長時間。

酶型TTIs

酶反應型指示器實質上是一類pH值指示器，它測量的是酶催化的脂類底物水解釋放的質子H+。質子釋放速率與溫度有關，溫度越高，其釋放速率越快，通過顏色的改變，可以推測出食品的剩餘貨架期。VITSAB時間-溫度指示劑是一種酶法指示劑，是I-Point時間-溫度指示劑的後續產品。這種指示劑的工作原理是：脂質底物在受控條件下的酶促水解導致pH降低，pH值的變化引起酸鹼指示劑顏色的變化。在激活前，這種指示劑呈2個獨立的小塑膠袋結構，一個裝有脂肪酶（如胰脂肪酶）的水溶液，另一個則裝有脂質底物和pH指示劑，其中脂質酶作用底物吸附在聚氯乙烯粉末上，懸浮於水相中。底物包括甘油三己酸酯、三花葵苷、三丁酸甘油酯、多種多價醇酯化物和有機酸。通過機械方式將2個原本獨立的袋隔斷破壞，這時酶和底物便混合在一起，即可激活指示劑。通過酶與作用底物種類和濃度的不同組合，可以設計出指示劑的溫度範圍及反應壽命。反應的視窗周圍印有反應開始和終止的參考顏色，便於更加直觀地辨認和評價顏色的變化。顏色的連續變化也可以用儀器進行測量。這種酶型指示劑活化以前，在4℃下可以儲藏1年半的時間。使用起來比較方便，既可以固定在包裝密封上，也可以安放在貨架內的包裝袋之間或散裝箱內。

聚合物型TTIs

聚合反應型指示器是基於乙炔單體的聚合反應而設計的。其反應方程可表示為：聚合反應隨著溫度的升高而加速，從而導致指示器顏色更快地變深。通過加聚反應之後，最終的聚合物顏色相當深。指示器由2個圓環組成。聚合物包含在小的內圓環里；外環是暗色的，作為內環顏色的比較色。隨著溫度升高和反應時間的增加，內環顏色逐漸變深。當內環顏色變化到比外環顏色更深時，建議消費者停止食用。

時間-溫度指示劑的分類

目前一般採用Taoukis的分類方法，它將TTI按用途分為3類：臨界溫度指示劑（Critical Temperature Indicators，CTIs）、臨界溫度-時間指示（Critical Temperature Time Indicators，CTTIs）和時間-溫度指示（Time-Temperature Indicator，TTIs）。