何華鵬，張 慜*，陳慧芝，楊朝暉

（1.江南大學(xué) 食品學(xué)院，江蘇 無(wú)錫214122；2.揚(yáng)州冶春食品生產(chǎn)配送股份有限公司，江蘇 揚(yáng)州225000）

在水產(chǎn)品的貯藏、運(yùn)輸和銷售環(huán)節(jié)中，實(shí)時(shí)監(jiān)控水產(chǎn)品的新鮮度有很大的必要性。目前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5009.44—2003和水產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SC/T 3032—2007中，選用半微量定氮法對(duì)水產(chǎn)品的揮發(fā)性鹽基氮進(jìn)行監(jiān)測(cè)[1]，從而確定水產(chǎn)品的新鮮度。然而，這種測(cè)定方法只適合于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行測(cè)定，在水產(chǎn)品的貯藏、運(yùn)輸和銷售時(shí)，由于需要相關(guān)儀器、試劑且取樣時(shí)對(duì)水產(chǎn)品進(jìn)行破壞，故不能方便、實(shí)時(shí)地測(cè)定出水產(chǎn)品的新鮮度。

近年來(lái)，在Joseph Miltz等人提出并初步界定智能標(biāo)簽的內(nèi)涵后[2]，將智能標(biāo)簽與水產(chǎn)品的保鮮相結(jié)合，使用智能標(biāo)簽或新鮮度指示卡對(duì)水產(chǎn)品的新鮮度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控這一思路，逐漸被國(guó)內(nèi)外研究人員所重視[3]。作者旨在探究智能標(biāo)簽顏色變化與青魚(yú)新鮮度之間的相關(guān)性，從而為智能標(biāo)簽用于青魚(yú)的物流、銷售環(huán)節(jié)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料、試劑與儀器

青魚(yú)、食用保鮮膜：購(gòu)于無(wú)錫市華潤(rùn)萬(wàn)家超市太湖店；溴甲酚紫、溴百里香酚藍(lán)、次甲基藍(lán)、鹽酸、甲基紅、硼酸、輕質(zhì)氧化鎂：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品；PB203-N電子天平：上海天平儀器廠產(chǎn)品；CR-400色差計(jì)：柯尼卡美能達(dá)（中國(guó)）投資有限公司產(chǎn)品。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 揮發(fā)性鹽基氮的測(cè)定方法 對(duì)揮發(fā)性鹽基氮（TVBN）的測(cè)定按照GB/T 5009.44—2003所述，采用半微量定氮法測(cè)量水產(chǎn)品待測(cè)樣品中的揮發(fā)性鹽基氮[4]。根據(jù)現(xiàn)行有效的《鮮、凍動(dòng)物性水產(chǎn)品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 2733—2015）中規(guī)定淡水魚(yú)蝦的揮發(fā)性鹽基氮值需≤20 mg/hg[5]。

1.2.2 智能標(biāo)簽的制備 分別配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%、0.5%、0.7%的溴百里香酚藍(lán)以及溴甲酚紫的乙醇溶液。取干燥、潔凈、無(wú)皺褶的濾紙，分別浸泡在溶液中10 s，除去濾紙上多余溶液，將其粘附在食品用防水油紙上，制成智能標(biāo)簽。

1.2.3 智能標(biāo)簽色澤的測(cè)定 使用色差計(jì)測(cè)定塑料盒中智能標(biāo)簽的色差并將其記錄，繪制成統(tǒng)計(jì)圖。采用CIELAB公式計(jì)算各時(shí)刻和初始時(shí)刻智能標(biāo)簽的色差ΔE：

式中，L*為待測(cè)物品的明度，L*值范圍從0至100，如果L*值越大，說(shuō)明待測(cè)物體的明度越高；而L*值越小，說(shuō)明待測(cè)物體的明度越低。標(biāo)準(zhǔn)白色比色板的L*值理論上應(yīng)為100。實(shí)驗(yàn)中，取智能標(biāo)簽與標(biāo)準(zhǔn)白色比色板的明度差L*進(jìn)行測(cè)定。

a*表示待測(cè)物品顏色的紅綠。標(biāo)準(zhǔn)白色比色板的a*值理論上應(yīng)為0。實(shí)驗(yàn)中，取智能標(biāo)簽與標(biāo)準(zhǔn)白色比色板的紅綠色差a*進(jìn)行測(cè)定。

b*表示待測(cè)物品顏色的黃藍(lán)。標(biāo)準(zhǔn)白色比色板的b*值理論上應(yīng)為0[6]。實(shí)驗(yàn)中，取智能標(biāo)簽與標(biāo)準(zhǔn)白色比色板的黃藍(lán)色差b*進(jìn)行測(cè)定。

1.2.4 樣品的處理及實(shí)驗(yàn)過(guò)程

1）青魚(yú)樣品的處理 將市場(chǎng)上購(gòu)買的已宰殺的新鮮青魚(yú)置于冰塊中，盡快運(yùn)輸至實(shí)驗(yàn)室冰庫(kù)于-22℃貯藏。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，從冰庫(kù)取出青魚(yú)，然后用潔凈的刀切割其脊背處，平行取數(shù)個(gè)質(zhì)量相同的青魚(yú)胴體，將其置于預(yù)先消毒過(guò)的食品用塑料盒中。

2）青魚(yú)的貯藏實(shí)驗(yàn) 將制備完畢的智能標(biāo)簽分成3組，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%的溴甲酚紫和溴百里香酚藍(lán)置于同一塑料盒中，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%的置于同一塑料盒中，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.7%的置于同一塑料盒中，完成后將塑料盒關(guān)閉。取3組青魚(yú)樣品過(guò)后，再取足夠青魚(yú)胴體置于塑料盒中，每隔6～12 h對(duì)其測(cè)定一次揮發(fā)性鹽基氮值，并使用色差計(jì)讀取智能標(biāo)簽顏色的色差。所有盛放樣品的塑料盒置于相同環(huán)境中放置。

同時(shí)在相同環(huán)境中，用相同的食品塑料盒僅盛放溴甲酚紫和溴百里香酚藍(lán)的智能標(biāo)簽，每隔6～12 h測(cè)量色差，作為對(duì)照組。

3）加保護(hù)膜的智能標(biāo)簽實(shí)驗(yàn) 取3組50 g青魚(yú)樣品過(guò)后，再取一組50 g青魚(yú)置于一個(gè)塑料盒中，放入用食品用保鮮膜包裹的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%溴甲酚紫的智能標(biāo)簽，與未經(jīng)包裹的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%溴甲酚紫的智能標(biāo)簽進(jìn)行對(duì)照，觀測(cè)智能標(biāo)簽上加裝保護(hù)膜后是否對(duì)其新鮮度的監(jiān)測(cè)發(fā)生影響。取4組青魚(yú)樣品過(guò)后，再取足夠青魚(yú)胴體置于塑料盒中，每隔6～12 h對(duì)其測(cè)定揮發(fā)性鹽基氮值，并使用色差計(jì)測(cè)量智能標(biāo)簽顏色的色差。所有盛放樣品的塑料盒置于相同環(huán)境中放置。

2 結(jié)果與分析

2.1 智能標(biāo)簽指示劑的選擇

魚(yú)類變質(zhì)而散發(fā)出的揮發(fā)性含氮物質(zhì)一般呈堿性，能改變密閉環(huán)境中的pH。故選擇適合的pH指示劑用于智能標(biāo)簽的制作。Fu等人[7]研究發(fā)現(xiàn)，溴甲酚綠、溴甲酚紫、溴酚藍(lán)、氯酚紅、剛果紅可以用于冷凍肉類新鮮度的監(jiān)測(cè)。

作者選用溴甲酚紫和溴百里香酚藍(lán)兩種pH變色范圍不同的指示劑用于制作智能標(biāo)簽，從而選出更為合適的智能標(biāo)簽指示劑。

圖1和圖2為裝有青魚(yú)與溴百里香酚藍(lán)、溴甲酚紫智能標(biāo)簽的包裝盒的照片。每張圖內(nèi)的智能標(biāo)簽，左為溴百里香酚藍(lán)指示劑制備的標(biāo)簽，右為溴甲酚紫指示劑制備的標(biāo)簽。圖1為實(shí)驗(yàn)剛開(kāi)始時(shí)的情況，兩種指示劑制備的標(biāo)簽初始顏色無(wú)顯著差異。圖2為36 h后實(shí)驗(yàn)的情況，溴甲酚紫智能標(biāo)簽的顏色有顯著變化。

圖1 實(shí)驗(yàn)最初的青魚(yú)與智能標(biāo)簽照片F(xiàn)ig.1 Picture of black carp and smart tags at beginning

2.2 青魚(yú)新鮮度的測(cè)定

魚(yú)類二級(jí)鮮度的標(biāo)準(zhǔn)是揮發(fā)性鹽基氮<20 mg/hg，一級(jí)鮮度的標(biāo)準(zhǔn)是揮發(fā)性鹽基氮<13 mg/hg[8-9]。由圖1的結(jié)果可知，15℃下，青魚(yú)樣品于24 h時(shí)仍處于一級(jí)鮮度的范圍內(nèi)，而在36 h時(shí)則超出了二級(jí)鮮度標(biāo)準(zhǔn)的范圍。

圖2 36 h后的青魚(yú)與智能標(biāo)簽照片F(xiàn)ig.2 Picture of black carp and smart tags after 36 h

圖3 30 g青魚(yú)的揮發(fā)性鹽基氮值隨時(shí)間的變化Fig.3 Changes of TVB-N of 30g black carp with time

圖4 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)溴甲酚紫智能標(biāo)簽的b*值隨時(shí)間的變化Fig.4 Changes of b*of different concentrations of bromocresol purple smart tags with time

圖5 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)溴甲酚紫智能標(biāo)簽的ΔE值隨時(shí)間的變化Fig.5 Changes of ΔE of different concentrations of bromocresol purple smart tags with time

由圖3、圖4、圖5可知，在0至24 h內(nèi)，青魚(yú)樣品的揮發(fā)性鹽基氮值較低，青魚(yú)樣品仍處于一級(jí)鮮度的范圍內(nèi)。而在30 h至36 h內(nèi)，青魚(yú)的揮發(fā)性鹽基氮的值逐漸超出了國(guó)家規(guī)定的二級(jí)鮮度的上限。表現(xiàn)智能標(biāo)簽明度的L*及表現(xiàn)智能標(biāo)簽黃藍(lán)的b*隨著時(shí)間發(fā)生了非常明顯的變化，L*由最初較為明亮的80左右不斷下降，至36 h后僅為45，這說(shuō)明智能標(biāo)簽的明度發(fā)生了極為明顯的由亮至暗的改變。同時(shí)，b*由最初的60～70，隨著青魚(yú)樣品新鮮度的降低也在不斷下降。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行36 h后，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%的智能標(biāo)簽以及0.5%的智能標(biāo)簽的b*均下降至0以下，而0.7%的智能標(biāo)簽的b*也下降至10.53，b*從最初偏向黃色色域逐漸變?yōu)槠蛩{(lán)色色域。智能標(biāo)簽的顏色也由亮黃色逐漸變?yōu)辄S褐色、青色，最終變?yōu)樗{(lán)紫色，且變色的過(guò)程與青魚(yú)樣品的逐漸變質(zhì)的過(guò)程對(duì)應(yīng)度較好。

圖6 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)溴百里香酚藍(lán)智能標(biāo)簽的ΔE值隨時(shí)間的變化曲線Fig.6 Changes of b*of different concentrations ofbromothymol blue smart tags with time

圖7 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)溴百里香酚藍(lán)智能標(biāo)簽的b*值隨時(shí)間的變化曲線Fig.7 Changes of ΔE of different concentrations ofbromothymol blue smart tags with time

由圖6、圖7可以看出，溴百里香酚藍(lán)在0～30 h時(shí)的色差變化均不是很明顯，在30～36 h時(shí)ΔE值才發(fā)生了較為明顯的變化。雖然溴百里香酚藍(lán)制成的智能標(biāo)簽也在青魚(yú)樣品腐壞之后發(fā)生了明顯的顏色變化，但是在魚(yú)從一級(jí)鮮度和二級(jí)鮮度之間變化的過(guò)程中，溴百里香酚藍(lán)并沒(méi)有發(fā)生顏色的平滑改變且顏色變化遠(yuǎn)不如溴甲酚紫明顯，就指示青魚(yú)樣品的新鮮度而言，其準(zhǔn)確度以及和揮發(fā)性鹽基氮變化的相關(guān)性，均不如溴甲酚紫制成的智能標(biāo)簽。

在與其相同環(huán)境中，空白的溴甲酚紫和溴百里香酚藍(lán)智能標(biāo)簽的色差變化如下：

表1 質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%溴甲酚紫在無(wú)樣品下的色差變化Table 1 Color changes of 0.5% bromocresol purple without sample

表2 質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%溴百里香酚藍(lán)在無(wú)樣品下的色差變化Table 2 Color changes of 0.5%bromothymol blue without sample

由表1和表2可見(jiàn)，ΔE的變化最大也僅為2.39，該色差小到人用肉眼不易辨別出其微小的差距，可見(jiàn)單純的空氣對(duì)于智能標(biāo)簽顏色的影響可以小到忽略不計(jì)。

也就是說(shuō)，在沒(méi)有放置水產(chǎn)品的密閉食品塑料盒中，溴甲酚紫和溴百里香酚藍(lán)制成的智能標(biāo)簽顏色變化幾乎不變，說(shuō)明空氣對(duì)智能標(biāo)簽的顏色變化幾乎沒(méi)有造成影響。

為了驗(yàn)證新鮮度智能標(biāo)簽在監(jiān)測(cè)不同質(zhì)量的同種魚(yú)類時(shí)是否會(huì)受到影響，將青魚(yú)樣品的質(zhì)量由30 g變?yōu)?0 g，觀測(cè)其是否仍能指示出青魚(yú)由新鮮到變質(zhì)的變化過(guò)程。

由圖8知，50 g青魚(yú)樣品在30 h時(shí)稍微超出淡水魚(yú)蝦一級(jí)鮮度的限值，而在36 h時(shí)已經(jīng)接近淡水魚(yú)蝦二級(jí)鮮度的限值。由圖9和圖10知，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%、0.5%以及0.7%的智能標(biāo)簽的L*、b*隨著青魚(yú)樣品的腐壞而不斷下降。L*的下降說(shuō)明，50 g青魚(yú)的腐壞過(guò)程中，智能標(biāo)簽的明度不斷下降；而b*由最初在60附近下降至30 h時(shí)的42～47，在36 h時(shí)下降至35左右；而當(dāng)樣品最終腐壞時(shí)，b*均下降至0以下，說(shuō)明在青魚(yú)樣品的變質(zhì)過(guò)程中，b*與30 g青魚(yú)所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)一樣，從最初偏向黃色色域逐漸變?yōu)槠蛩{(lán)色色域。智能標(biāo)簽的ΔE值在30 h時(shí)已經(jīng)大于19，在36 h時(shí)均大于32，說(shuō)明在青魚(yú)樣品新鮮、一級(jí)鮮度、二級(jí)鮮度的變化中，智能標(biāo)簽的顏色發(fā)生了明顯的色域變化，且該變化與青魚(yú)樣品的新鮮度變化趨勢(shì)一致，這表明，溴甲酚紫制成的智能標(biāo)簽，在變化的情況下仍能表現(xiàn)出青魚(yú)樣品新鮮度的變化。

圖8 50 g青魚(yú)的揮發(fā)性鹽基氮值隨時(shí)間的變化Fig.8 Changes of TVB-N of 50g black carp with time

2.3 智能標(biāo)簽的顏色變化與青魚(yú)揮發(fā)性鹽基氮含量的關(guān)系

30 g青魚(yú)和50 g青魚(yú)的所有溴甲酚紫智能標(biāo)簽的ΔE值與揮發(fā)性鹽基氮的值的關(guān)系見(jiàn)圖11、12、13。

圖9 b*隨時(shí)間的變化曲線Fig.9 Changes of b*of 50g black carp with time

圖10 ΔE隨時(shí)間的變化曲線Fig.10 Changes of ΔE of 50g black carp with time

圖11 質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%溴甲酚紫智能標(biāo)簽ΔE值與青魚(yú)揮發(fā)性鹽基氮值的關(guān)系Fig.11 Relationship between ΔE of 0.3%bromocresol purple smart tags and TVB-N of black carp

圖12 質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%溴甲酚紫智能標(biāo)簽ΔE值與青魚(yú)揮發(fā)性鹽基氮值的關(guān)系Fig.12 Relationship between ΔE of 0.5%bromocresol purple smart tags and TVB-N of black carp

圖13 質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.7%溴甲酚紫智能標(biāo)簽ΔE值與青魚(yú)揮發(fā)性鹽基氮值的關(guān)系Fig.13 Relationship between ΔE of 0.7%bromocresol purple smart tags and TVB-N of black carp

圖14 溴甲酚紫智能標(biāo)簽ΔE隨時(shí)間的變化曲線比較Fig.14 Comparison of ΔE of 0.5%bromocresol purple smart tags with or without protective film

對(duì)其分別進(jìn)行線性擬合，得到以下線性回歸方程：

隨著企業(yè)的發(fā)展，牧星也在不斷尋求品牌知名度和美譽(yù)度的提升。在做好產(chǎn)品的同時(shí)，搭建好品牌和口碑體系?！按蠹移毡檎J(rèn)為做技術(shù)的‘工科男’是不善于表達(dá)自己的，我們?cè)谖磥?lái)的努力就是要扭轉(zhuǎn)這樣的印象，讓牧星這一品牌在市場(chǎng)上更加響亮。之前我們是‘酒香不怕巷子深’，現(xiàn)在則不同，我們不光要有酒香，還要讓更多的人了解我們?！?/p>

質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%溴甲酚紫：

質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%溴甲酚紫：

質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.7%溴甲酚紫：

3種不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溴甲酚紫智能標(biāo)簽，擬合得到的回歸方程相關(guān)系數(shù)R均大于0.8，說(shuō)明3種智能標(biāo)簽的ΔE值與青魚(yú)揮發(fā)性鹽基氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為高度正相關(guān)。

2.4 加裝保護(hù)膜后的智能標(biāo)簽測(cè)定

為了便于淡水水產(chǎn)品的運(yùn)輸與銷售，在實(shí)際生產(chǎn)中要將制作成的智能標(biāo)簽加裝無(wú)毒、透氣、對(duì)智能標(biāo)簽無(wú)干擾的保護(hù)膜，以避免在運(yùn)輸中水產(chǎn)品與智能標(biāo)簽可能發(fā)生的接觸干擾智能標(biāo)簽的識(shí)別與調(diào)控。

本實(shí)驗(yàn)是上述50 g青魚(yú)新鮮度監(jiān)控的對(duì)照實(shí)驗(yàn)，采用食品用保鮮膜，將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%溴甲酚紫制成的智能標(biāo)簽進(jìn)行包裹，并監(jiān)測(cè)其變色過(guò)程，與未經(jīng)保鮮膜包裹的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%溴甲酚紫制成的智能標(biāo)簽進(jìn)行比較。

圖15 溴甲酚紫智能標(biāo)簽b*隨時(shí)間的變化曲線比較Fig.15 Comparison of b*of 0.5%bromocresol purple smart tags with or without protective film

圖16 溴甲酚紫智能標(biāo)簽ΔE與揮發(fā)性鹽基氮值的關(guān)系Fig.16 Relationship between ΔE and TVB-N of 0.5%bromocresol purple smart tags with or without protective film

對(duì)加裝保護(hù)膜前后智能標(biāo)簽的ΔE與樣品中揮發(fā)性鹽基氮含量的關(guān)系進(jìn)行線性擬合，得到以下回歸方程：

加裝后：

加裝前：

R均大于0.8，故ΔE與樣品中揮發(fā)性鹽基氮含量為高度正相關(guān)。

由圖14、15及16可知，雖然加裝保護(hù)膜后與加裝保護(hù)膜之前相比，存在著一定的色差，并且ΔE與揮發(fā)性鹽基氮的擬合曲線有較小的數(shù)值差，但是色差的變化趨勢(shì)幾乎一致且加裝保護(hù)膜前后擬合回歸方程R均大于0.9，說(shuō)明加裝保護(hù)膜后的智能標(biāo)簽也能非常良好地指示樣品魚(yú)的新鮮度。

3 結(jié) 語(yǔ)

1）隨著淡水魚(yú)類的逐漸變質(zhì)，溴甲酚紫組的智能標(biāo)簽的顏色的明度L*和b*會(huì)發(fā)生明顯的變化，智能標(biāo)簽的顏色也由最初的黃色變?yōu)榘岛稚?、青色，最終在揮發(fā)性鹽基氮超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候變?yōu)樗{(lán)紫色。

2）溴百里香酚藍(lán)組的智能標(biāo)簽顏色變化與溴甲酚紫組相比，變化的幅度及變化的趨勢(shì)均不如溴甲酚紫組明顯。

3）空氣對(duì)智能標(biāo)簽的顏色變化幾乎無(wú)影響，空氣中置放36 h后的色差仍小于人肉眼能夠辨別的范圍內(nèi)。

4）加裝保護(hù)膜以后，雖然與對(duì)照組相比顏色的變化略小，但是仍在人能夠區(qū)別的色差范圍之內(nèi)，故加裝保護(hù)膜后，新鮮度的指示并沒(méi)有受到太大的影響。

5）樣品青魚(yú)在改變其質(zhì)量的情況下，色差的變化依然與之前實(shí)驗(yàn)中色差變化相類似，智能標(biāo)簽的顏色變化趨勢(shì)也與原先的一致，揮發(fā)性鹽基氮與ΔE擬合的一元回歸曲線的相關(guān)系數(shù)R均大于0.8，說(shuō)明揮發(fā)性鹽基氮的值與智能標(biāo)簽色差呈顯著性相關(guān)。