食品包装用时间-温度指示剂原理与现状分析

1. 引言

在商品流通的过程中，温度、空气湿度、时间、光线辐射等很多因素和环节都会影响商品的变质速率，在众多因素中，温度无疑是最难调控的[1]。传统的商品保存主要采用标示保质期的方法，然而，商品流通有不可预知性，可能会影响商品品质，从而使商品保质期与商品真正可以流通的期限无法完全一致，出现保质期难以保证产品品质或者虽然保质期已过而产品质量仍合格而造成浪费的现象。

随着科学的发展，技术的进步，时间温度指示剂（Time Temperature Indictor/Integrator ，TTI ）应运而生，这种智能包装可以监测商品在运输过程中是否符合规定，准确指示商品是否变质，从而避免了传统做法中标明保质期所造成的无法正

确指示产品质量的问题，可以以商品的实际质量

状况为前提，执行最短货架/最先销售的原则[2]。

2. 时间温度指示剂的发展

起初时间－温度指示剂用在冷冻产品上，最早的TTI 装置就是放置在每一箱食品中的冰块，冰块消失则意味着操作不当。

从1933年开始，国际上出现了上百个与时间温度指示剂相关的专利，其中化学反应原理的占多数[3]。第一个在商业中使用的TTI 是由Honeywell 公司开发的，但是该TTI 价格太高、

体积过大。

在20世纪70年代初，美国政府要求在某些产品上使用TTI ，由此促进了大量有关TTI 的相关研究和开发[4]。相比于国外，我国对时间温度指示器的研究起步较晚，相关的研究机构较少。

食品包装用时间-温度指示剂原理与现状分析

张岩 韩姗

（河南牧业经济学院，郑州，450046）

摘

要：介绍了扩散型、聚合物型和酶型及其他一些新型的时间-温度指示剂（TTI ），并分析了淀粉酶型

时间-温度指示剂的原理和应用。阐述了时间-温度指示剂的作用、发展、分类、存在问题及发展前景。

关键词：时间温度指示剂 实时监测 类型 运输

The Principle and Current Situation Analysis of Time-Temperature Indicator for Food Packaging

Zhang Yan Han Shan

（Henan University of Animal Husbandry and Economy,Zhengzhou,450046）

Abstract ：The diffusion type, polymer type and enzyme type of the indicator were discussed, and the principle

and application of amylase type time-temperature indicator （TTI ）were analyzed.The paper introduced the function, classification, existing problems and future development of time-temperature indicator.

Keywords ：Time Temperature Indicator Real-time Monitoring Type Transportation

3. 时间温度指示剂的种类根据时间温度指示剂的功能、工达信息的不同，可以进行不同的分类原理时间温度指示剂可以分为物理型生物型3种[5]。其中物理型包括机械电子型等。在过去的十五年中，科学开发所关注的TTI 主要有三种类型，理分为扩散型、聚合物型和酶型指示这三种TTI 已经广泛应用到食品中，番茄[8]、汉堡[9]、冷却鳕鱼片[10]、冷却即冷冻腊肠[12]、冷却橙汁[13]、冷冻草莓等等。下面将就几种常见类型的TT 3.1 扩散型指示剂

扩散型指示剂的工作原理主要是质的流动来进行实时指示，已经商业TTI 包括Monitor Mark 和Freshness 国３M 公司生产。根据布朗运动原理种扩散型TTI ，一种是将热熔型材料剂主体，当蜡受热融化后即可沿着预毛细管流动而成为时间温度指示剂，示剂，如图1所示[16]；另一种是在可剂与吸液芯带之间放置一层热熔型薄指示剂，当外界温度达到隔膜熔点时指示剂被激活，即热熔物质作指示剂例子是3M 公司Monitor Mark 扩散型如图2所示：

图1 热熔蜡指示剂

图2 Monitor Mark

扩散型指种类

能、工作原理和表

的分类。按照工作物理型、化学型、括机械型、扩散型、

，科学研究和商品类型，即按指示原型指示剂[6]。国外品中，例如牛奶[7]、冷却即食色拉[11]、冻草莓[14]、蘑菇[15]

TTI 进行分析。

主要是通过熔融物经商业化的扩散型ness Check ，由美动原理可以制造两型材料蜡作为指示沿着预先铺设好的示剂，即热熔蜡指是在可显色的指示熔型薄膜而制成的熔点时，膜层熔化，指示剂隔膜，典型扩散型指示剂[17]，

示剂

型指示剂

3.2 聚合物型指示剂聚合物型TTI 的原理是通反应和分子构象转变引起的颜温度的指示作用，其中一种化指示剂包含炔属试剂（R 1指示剂受到外界环境刺激（如“—C ≡C —”会发生R 1[—C=C —C=C —]R 2的聚合伴随着加成聚合反应，时生不可逆的颜色改变，直到人强度，如图3所示[18]。消费者颜色的变化对比确定商品是否图3 基于乙炔聚合的时间3.3 酶型指示剂

酶型时间温度指示剂性能它通过酶与底物作用的原理进度对酶的影响控制反I-Point 公司的VITSAB 时间质底物在受控条件下的酶促低，从而引起PH 显色剂的颜示。该类型指示剂在国外运用类指示剂的报道主要有钱静等的糖化酶时间－温度指示剂性脂肪酶型时间－温度指示剂系的PH 值变化来指示时间温图4

VITSAB

理是通过碳碳三键的聚合

起的颜色变化来起到时间一种化学聚合型时间温度C ≡C —C ≡CR 2），当该激（如高温、高辐射）时，聚合反应，生成结构为 的聚合物。

应，时间温度指示剂会发直到人眼可以识别的变色消费者可以很简单的通过

品是否变质。

时间温度指示剂变色图

剂性能稳定，易于控制。原理进行反应，并通过温应速率。如比较典型的

时间温度指示剂[19]，脂

的酶促水解导致PH 值降剂的颜色变化，如图4所外运用较多，国内研究这钱静等研制了用于冷鲜肉示剂[20]，宁鹏等[21]研制碱

指示剂，通过监测反应体时间温度的积累效应[22]。

AB 温度指示剂