基于嗜酸乳杆菌的时间温度指示器的制备及其性能表征

衣然，马浩洋，金露达，张悦，王洪江*，李娟，张东杰,2

基于嗜酸乳杆菌的时间温度指示器的制备及其性能表征

衣然1，马浩洋1，金露达1，张悦1，王洪江1*，李娟1，张东杰1,2

（1.黑龙江八一农垦大学，黑龙江 大庆 163319；2.国家杂粮工程技术研究中心，黑龙江 大庆 163319）

为了监测食品贮藏和运输期间的品质，制备微生物时间-温度指示器（TTI）。选择嗜酸乳杆菌作为时间-温度指示器的微生物，对配制成的9种混合pH指示剂溶液进行筛选，用合适的混合pH指示剂溶液制备TTI，加入不同浓度的嗜酸乳杆菌，在不同等温条件下（5、15、25 ℃）贮藏检测其指标，以合适的指标参数为响应值探究其动力学与温度依赖性。9种混合pH指示剂溶液中有5种颜色变化较明显，用其中一种制备TTI，以色差值（∆）为响应参数得出其活化能（a）为84.9 kJ/mol。5种颜色变化较明显的混合pH指示剂溶液可以作为TTI的指示剂，制备的微生物型TTI有潜力应用于活化能59.9 kJ/mol≤a≤109.9 kJ/mol的食品品质指标的货架期预测中。

微生物时间-温度指示器（TTI）；嗜酸乳杆菌；pH指示剂；温度依赖性

随着全球供应链的不断扩大和各行各业的发展，消费者对食品质量和安全的要求不断提高。近年来，我国食品安全形势严峻[1]，食品中含有丰富的微生物，温度的变化会促进其生长代谢使食品发生腐败变质，适宜的温度对于防止食品变质和预防食源性疾病[2]，如何监测食品经历的温度显得至关重要。因此，时间-温度指示器（Time-Temperature Indicator，TTI）应运而生。TTI是附于包装或产品外部的一种简单装置或标签，其主要作用在于能够监测有关食品的温度历史信息。TTI提供了一种监测储存和运输过程中温度偏差的可靠方法，有助于确保产品保持在安全的温度范围内[3-5]，是一种保障食品安全的重要手段。

根据反应机理的不同，主要可以将TTI分为化学型TTI、物理型TTI和生物型TTI三大类[6]。微生物型TTI属于生物型TTI，其反应机理是通过微生物的生长代谢产酸，引起底物基质的pH值降低，进而引起pH指示剂的颜色发生改变[7]。因此，制备TTI时必须充分考虑酸性环境的影响，以酸性反应为基础的TTI能够更好地反映食物的新鲜程度[8]。

研究表明，将TTI应用到供应链流程中可以节约成本、改善物流和减少食品浪费。2017年Hsiao等[9]针对冷链石斑鱼保鲜问题，将清酒乳杆菌作为特异性腐败菌进行研究，采用0.1 mg/mL氯酚红作为pH指示剂，研究出了一种适用的TTI，在4 ℃条件下对其特性进行了研究，发现其色差Δ从0升高至45，pH值从6.19下降至5.25，使用过程中其颜色经历了由红色到橙色最终变为黄色，而这一变化是菌株生长产生的乳酸导致pH值的降低引起的。Avery Dennison的TTSensorTM标签[10-11]也已投入Sav-On水产品公司商用于新鲜鱼类的包装，通常粘贴于食品外包装表面，使用时会随着时间温度积累从黄色最终变成粉红色。Gao等[12]认为微生物TTI是一种基于TTI微生物的生长和代谢活动对TTI营养底物产生酸化作用的装置，在此过程中，pH指示剂会随着微生物的代谢活动而逐渐发生定量且连续的不可逆颜色变化。

与国外相比，国内TTI的研究还处于起步阶段，与微生物型TTI相关的研究更是寥寥无几。2018年孟晶晶等[13]利用Weissella cibaria CIFP 009菌种开发了微生物型TTI，改进了SPG膜技术法制备微胶囊，使TTI具有更好的应用性能；同时在实验室对酸奶贮藏运输过程进行模拟，验证了TTI在酸奶质量监测管理中应用的准确性。2020年邱灵敏等[14]，用SPG膜乳化技术，以瑞士乳杆菌作为TTI的微生物制备微胶囊，根据微生物型TTI的工作机理制备TTI，使用过程中其颜色由深绿色逐渐变成黄色。

嗜酸乳杆菌是一种成本低、易获取、安全性好、产酸的常用益生菌，在国内外文献中未见到有关嗜酸乳杆菌用作TTI的报道。因此，本研究用嗜酸乳杆菌作为TTI菌种制备微生物TTI，对混合pH指示剂进行了筛选，接种不同浓度的菌种，并于恒温条件下贮藏，对其进行性能表征和温度依赖性分析，得到其动力学参数和活化能（a），为其在食品贮藏过程中指示货架期提供科学依据。

1 实验

1.1 材料与设备

主要试剂：嗜酸乳杆菌，天益生物科技有限公司；MRS（Man Rogasa Sharpe）肉汤，青岛海博公司；脱脂奶粉，BioFroxx公司；丙三醇（甘油），泉瑞公司；95%乙醇，泉瑞公司；溴百里酚蓝CB2971，Coolaber公司；甲基红CM7261，Coolaber公司；甲基橙CM7251，Coolaber公司；溴甲酚绿CB2911，Coolaber公司；溴甲酚紫CB2931，Coolaber公司；酚酞P816041，MACKLIN公司。

主要设备：LHS-2413型压力蒸汽灭菌锅，宁波凌宏医疗器械科技有限公司；BCD-610W无霜冷藏冷冻箱，博西华家用电器有限公司；303-ZB型电热恒温培养箱，尚诚仪器制造有限责任公司；HCL-4A数显磁力搅拌水浴锅，常州基铭实验仪器厂；NH310高品质电脑色差仪，3nh公司；PHS-2F pH计，上海仪电科学仪器股份有限公司；JD100-3B电子天平，沈阳龙腾电子有限公司。

1.2 微生物TTI的组成及制备

微生物TTI由TTI微生物、生长培养基和TTI载体三部分组成，为了方便实验检测，实验中TTI载体用12孔细胞培养板代替。

以MRS肉汤为培养基、加入体积分数为1.5%的琼脂、体积分数为10%的pH指示剂溶液、体积分数为10%的脱脂乳和体积分数为1.5%的甘油配制成微生物TTI的底物基质。pH指示剂溶液中甲基橙、甲基红、溴甲酚绿、溴甲酚紫和溴百里酚蓝按照0.1、0.1、0.04、0.05、0.1 g溶于100 mL体积分数为95%的乙醇配制。

本文以嗜酸乳杆菌作为TTI的微生物菌种，在实验前2天将菌种活化，传至2～3代后备用。将配制好的微生物TTI生长培养基用浓度为0.1 mol/L NaOH溶液调节pH值至7.0左右，灭菌后为防止培养基凝固将其置于45 ℃水浴锅中备用。在无菌操作台中，将浓度分别为6.4、4.4、2.4 lg(CFU/mL)的嗜酸乳杆菌和TTI培养基按体积比1∶2制成微生物TTI，接入12孔细胞培养板中。用封板膜密封，待其凝固后置于25、15、5 ℃培养箱中，以便后续测量。

1.3 pH指示剂的筛选

TTI通过微生物发酵产生乳酸，进而引起pH指示剂产生视觉上的颜色变化，为消费者实时地反映食品质量，因此pH指示剂是TTI中重要的组成部分。由于TTI的pH值变化范围较大，最初调整的培养基pH值为7.0左右，最终可下降至4.5左右。根据周南[15-16]的研究可知，甲基橙（pH为3.0～4.4）、甲基红（pH为4.4～6.2）、溴甲酚绿（pH为3.8～5.4）、溴甲酚紫（pH为5.2～6.8）和溴百里酚蓝（pH为6.0～7.6）几种pH指示剂中没有单一的一种可以对TTI的pH值变化范围进行有效的指示。因此需配制成指示范围更宽、颜色变化明显的混合pH指示剂来对其进行指示。选择几种合适的pH指示剂按照体积比1∶1∶1或1:1进行混合，以pH值覆盖范围为指标对其进行筛选并编号（1～9），如表1所示。选出合适的混合pH指示剂进行接下来的实验。

表1 9种混合pH指示剂

Tab.1 Nine mixed pH indicators

1.4 TTI响应的测量

将制备好的微生物TTI在恒温条件下（25、15、5 ℃）放置于生化培养箱中，间隔一定时间取出测量其响应值（pH值和色度）。

pH值：用固体pH计进行测定，每次测定3次取平均值。

色度：采用CIE-LAB系统，用色度计固定视角和照明测得*（亮度）、*（红绿色度）、*（黄蓝色度）。

1.5 TTI动力学参数及温度依赖性的确定

根据以上指标测量的结果，采用CIE-LAB系统，用***颜色进行表示，得出色差（Δ）：

TTI响应的颜色随贮藏时间变化的线性关系由零阶反应式（2）来描述。

式中：（）为TTI的颜色响应；为速率常量，h−1；为时间，h；（X0）为一个初始值。利用Arrhenius方程来计算反应速度与温度的相关性：

式中：A为指前因子，h−1；a为活化能，kJ/mol；为温度，K；为气体常数，具体值为0.008 314 kJ/（mol·K）。Arrhenius 方程两边取对数，可得：

通过上述公式确定动力学参数并求得活化能a，即温度依赖性。

2 结果与分析

2.1 混合pH指示剂的筛选

TTI通过pH指示剂显示出肉眼可见的不可逆的颜色变化来指示食品的货架期，选择合适的pH指示剂对TTI的有效性起着至关重要的作用[17]。Ellouze等[18]列出了pH指示剂的选择标准，包括微生物的抑制作用、颜色变化反应机理解释的简单性和颜色变化程度；Kim等[19]提出了pH指示剂的选择方法。但在TTI的研究中极少有提及对其pH指示剂进行筛选的研究。本文对混合pH指示剂进行筛选，选择合适的组合进行后续实验研究。

9种混合pH指示剂所制成的TTI的pH值变化如图1所示。左侧纵坐标为pH值，在恒定温度下随着时间增加嗜酸乳杆菌生长代谢产生乳酸对TTI系统产生影响，pH值均从最初的7.0左右下降至最终的4.5左右，可知9种pH指示剂对嗜酸乳杆菌的生长都没有明显的抑制作用，均符合TTI指示剂的选择标准。

将表1中的9种混合pH指示剂作为TTI指示剂，分别制备成微生物TTI，37 ℃培养12 h，每2 h拍照记录得到TTI的颜色变化如表2所示。通过肉眼观察发现1、2、3、6、7号混合pH指示剂制备的TTI呈现出不可逆的明显的颜色变化，而4、5、8、9号颜色变化不明显，根据 Ellouze等[18]列出的pH指示剂的选择标准，1、2、3、6、7号混合pH指示剂更适合作为微生物TTI的指示剂。

测定pH值和色差Δ如图1所示，各拐点对应的颜色如图1中圆形标注所示。可以看出1、2、3、6、7号色差Δ均随着时间的增加而变大，并且都在8 h左右出现色差的突变，这种情况更适合作为指示剂指示TTI的颜色变化。而4、5、8、9号色差Δ较小，颜色变化不明显，肉眼无法清晰的辨认，因此不适合作为pH指示剂。

2.2 微生物TTI的性能表征

通过上述pH混合指示剂的筛选，对TTI的pH值、色差Δ和肉眼观察进行分析，最终选择了1号pH混合指示剂配方作为TTI指示剂进行后续实验，根据1.2节制备微生物TTI进行各指标的检测，对其性能表征进行分析。

图1 不同TTI的pH值和ΔE随时间的变化

表2 不同TTI的颜色随时间变化

Tab.2 Color change of different TTIs as function of time

在不同温度条件下不同菌液浓度的TTI pH值随时间的变化如图2所示，可知随着贮藏时间的延长，25、15 ℃下TTI的pH值逐渐降低，且初始菌液浓度越大pH值下降越早，均在下降至4.5左右后保持稳定。25 ℃条件下接种菌液浓度为6.4 lg(CFU/mL)和4.4 lg(CFU/mL)的TTI的pH值在第2天下降至4.5以下，接种菌液浓度为2.4 lg CFU/mL在第3天下降至4.5以下；15 ℃条件下接种菌液浓度为6.4 lg(CFU/mL) 的TTI的pH值在第4天开始持续降低，4.4 lg(CFU/mL)和2.4 lg(CFU/mL) 的TTI的pH值也有小幅度降低的趋势；5 ℃下TTI的pH值在13 d内没有明显变化。这与Kim等[17]的研究中4种不同乳酸菌在37 ℃下保存的TTIs的pH值变化相似，均呈现从7.0下降至4.0的趋势。

在不同温度条件下不同菌液浓度的Δ随时间的变化如图3所示，可知随着贮藏时间的延长，Δ呈增长趋势。初始菌液浓度为6.4、4.4、2.4 lg(CFU/mL)时，25 ℃下Δ均逐渐增大，到第4天后基本保持不变；15 ℃下初始菌液浓度为6.4 lg(CFU/mL)的TTI在6 d内变化较大，并且还在持续增长；5 ℃下Δ没有明显变化；空白组Δ在3个温度下均无太大变化。由此可知温度对TTI的Δ存在较大影响，Han等[20]的研究与本实验结果一致，随时间延长TTI的Δ逐渐变大，且温度越高变化时间越短。

2.3 微生物TTI动力学与温度依赖性分析

Pereira等[21]提出Δ作为一种方便测量的响应指标，与TTI反应密切相关，许多研究对其应用的有效性进行了验证。根据孟晶晶[13]的方法，在 CIE***颜色系统中，如式（1）所示，有基础变量*、*、*和二次变量Δ这4个关键参数。为了更准确地反映TTI的颜色响应，需要找到最合适的变量来表征这一过程，因此在25 ℃下对颜色参数*、*、*和Δ进行线性拟合得到相关参数，如表3所示。

可以看出，Δ随时间呈现最明显的线性关系，其相关系数2为0.938 7，远远大于其他3个变量。因此，本文将Δ值作为微生物TTI的颜色响应（）。

图2 在不同温度条件下不同菌液浓度 TTI的pH值随时间变化情况

表3 25 ℃下*、*、*和Δ随时间变化的拟合结果和相关参数

Tab.3 Fitting results and related parameters of L*, a*, b* and ΔE with time at 25 ℃

根据式（2），对制备的微生物型TTI进行动力学与温度依赖性研究，TTI的颜色响应()为Δ值，将时间作为横轴，在5、15和25 ℃下，分别对其颜色响应变化进行了线性拟合，如图4所示。

图4 不同温度下微生物型TTI的颜色响应随时间的变化

由图4所得式（2）中的动力学相关参数见表4。

通过式（2），(0)取3个平均值保留2位小数(0)=0.23。可得：

为得到该反应率与温度的相关性，根据式（4）与表4中的数据进行ln-1/作图，如图5所示。

表4 不同温度下微生物型TTI颜色响应的动力学参数

Tab.4 Kinetic parameters of the color response of microbial TTI at different temperature

图5 对ln k与1/T进行线性回归

通过ln与1/线性回归可以得到微生物型TTI的动力学参数及其温度依赖性，a为84.9 kJ/mol，A为1.13×1013，2为0.926 5。结合式（2）与式（3）可以得到微生物型TTI的Δ响应模型：

该微生物型TTI的a为84.9 kJ/mol，根据Taoukis等[22]提出的观点，当TTI与食品的活化能之差小于25 kJ/mol时，可以比较准确地指示该种食品的货架期终点，因此该TTI有潜力应用于活化能59.9 kJ/mol≤a≤109.9 kJ/mol的食品品质指标的货架期预测中。TTI在牛肉、猪肉、鸡肉、牛奶等食品中的应用情况如表5所示，其中列出了食品品质指标所对应的a和TTI的a，例如Vaikousi等[23]所制备的TTI的a为112.77 kJ/mol，监测的牛肉品质指标a为106.90 kJ/mol，其差值在25 kJ/mol以内，可以指示该食品品质指标的货架期。与文献[23]相比，本文所研究的嗜酸乳杆菌制备的TTI有很大的应用前景，有潜力用于表5中列出的食品品质指标的货架期指示。但由于贮藏运输过程中温度的动态变化，想要将TTI应用于某一食品，还需在动态和恒定温度条件下进行食品和TTI的匹配试验，以确保TTI可以用于该食品的品质监测。

表5 部分食品TTI的应用

Tab.5 Application of TTI in some foods

注：1.LAB为乳酸菌；2.VBN为挥发性碱基；3.OFDT为异味检测时间；4.AMB为好氧中温菌；5.CB为大肠菌群；6.TA为可滴定酸度。

3 结论

本文以嗜酸乳杆菌作为TTI微生物，筛选出5种pH指示剂，并用1号指示剂成功制备了TTI，其颜色变化由绿变为黄。探讨不同微生物浓度、不同恒温环境下TTI的性能表征，并进行温度依赖性和动力学分析。结果显示TTI的pH值随时间延长和温度升高而降低，Δ则随时间延长和温度升高而增大，且可以看到明显的颜色变化。通过动力学分析得出制备的微生物TTI活化能a为84.9 kJ/mol，该TTI有潜力应用于活化能为59.9 kJ/mol≤a≤109.9 kJ/mol的食品品质指标的货架期预测中，具体应用于某一食品的品质监测还需后续进一步的实验进行匹配。

[1] 赵冬菁, 仲晨, 朱丽, 等. 智能包装的发展现状、发展趋势及应用前景[J]. 包装工程, 2020, 41(13): 72-81.

ZHAO D J, ZHONG C, ZHU L, et al. Development Status, Tendency and Application Prospect of Intelligent Packaging[J]. Packaging Engineering, 2020, 41(13): 72-81.

[2] 蒋海云, 曾慧, 张诗浩, 等. 食品新鲜度指示器的研究与发展趋势[J]. 食品安全质量检测学报, 2018, 9(12): 3027-3033.

JIANG H Y, ZENG H, ZHANG S H, et al. Research and Development Trend of Food Freshness Indicator[J]. Journal of Food Safety & Quality, 2018, 9(12): 3027-3033.

[3] KANG Y J, KANG J W, CHOI J H, et al. A Feasibility Study of Application of Laccase-Based Time-Temperature Indicator to Kimchi Quality Control on Fermentation Process[J]. Journal of the Korean Society for Applied Biological Chemistry, 2014, 57(6): 819-825.

[4] 谢勇, 张诗浩, 曾慧, 等. 时间温度指示器的研究与应用[J]. 包装学报, 2018, 10(6): 23-32.

XIE Y, ZHANG S H, ZENG H, et al. Research and Application of Time-Temperature Indicators[J]. Packaging Journal, 2018, 10(6): 23-32.

[5] 钱艳峰, 王娅, 张明玥, 等. 用于监测食品新鲜度的时间-温度指示器研究现状[J]. 食品工业科技, 2022, 43(7): 10-20.

QIAN Y F, WANG Y, ZHANG M Y, et al. Research Status of Time-Temperature Indicator for Monitoring Food Freshness[J]. Science and Technology of Food Industry, 2022, 43(7): 10-20.

[6] 衣然, 马浩洋, 金露达, 等. 微生物型时间‒温度指示器(TTI)研究进展[J]. 包装工程, 2023, 44(1): 223-233.

YI R, MA H Y, JIN L D, et al. Research Progress of Microbial Time-Temperature Indicator (TTI)[J]. Packaging Engineering, 2023, 44(1): 223-233.

[7] CHOI D Y, JUNG S W, LEE D S, et al. Fabrication and Characteristics of Microbial Time Temperature Indicators from Bio-Paste Using Screen Printing Method[J]. Packaging Technology and Science, 2014, 27: 303-312.

[8] JAFARI S M, HE Y, BHANARI B. Effectiveness of Encapsulating Biopolymers to Produce Sub-Micron Emulsions by High Energy Emulsification Techniques[J]. Food Research International, 2007, 40(7): 862-873.

[9] HSIAO H, CHANG J. Developing a Microbial Time- Temperature Indicator to Monitor Total Volatile Basic Nitrogen Change in Chilled Vacuum-Packed Grouper Fillets[J]. Journal of Food Processing and Preservation, 2017, 41: 1-4.

[10] MARTA B. The Use of TTI Indicators for Quality Monitoring of Freshly Squeezed Juices[C]// The International Forum on Agri-Food Logistics II Domestic Scientific Conference AGROLOGISTYKA, Poznań Poland: ResearchGate, 2014: 61-875.

[11] MATARAGAS M, BIKOULI V C, KORRE M, et al. Development of a Microbial Time Temperature Indicator for Monitoring the Shelf Life of Meat[J]. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 2019, 52: 89-99.

[12] GAO T, TIAN Y, ZHU Z, et al. Modelling, Responses and Applications of Time-Temperature Indicators (TTIs) in Monitoring Fresh Food Quality[J]. Trends in Food Science & Technology, 2020, 99: 311-322.

[13] 孟晶晶. 微生物型时间温度指示器在酸奶质量管理中的应用[D]. 无锡: 江南大学, 2018: 17-49.

MENG J J. The Application of Microbial Time-Temperature Integrator on Yogurt Quality Management[D]. Wuxi: Jiangnan University, 2018: 17-49.

[14] 邱灵敏, 张嘉帅, 钱静, 等. 微生物型鲜牛奶时间温度指示器[J]. 包装工程, 2020, 41(9): 67-73.

QIU L M, ZHANG J S, QIAN J, et al. Microbial Time-Temperature Indicator Applied in Fresh Milk[J]. Packaging Engineering, 2020, 41(9): 67-73.

[15] 周南. pH指示剂(上)[J]. 上海化工, 2001, 26(19): 22-26.

ZHOU N. PH Indicators (Ⅰ)[J]. Shanghai Chemical Industry, 2001, 26(19): 22-26.

[16] 周南. pH指示剂(下)[J]. 上海化工, 2001, 26(20): 18-22.

ZHOU N. PH Indicators (Ⅱ)[J]. Shanghai Chemical Industry, 2001, 26(20): 18-22.

[17] KIM M J, JUNG S W, PARK H R, et al. Selection of an Optimum pH-indicator for Developing Lactic Acid Bacteria-based Time-temperature Integrators (TTI)[J]. Journal of Food Engineering, 2012, 113(3): 471-478.

[18] ELLOUZE M, AUGUSTIN J C. Applicability of Biological Time Temperature Integrators as Quality and Safety Indicators for Meat Products[J]. International Journal of Food Microbiology, 2010, 138(1/2): 119-129.

[19] KIM Y A, JUNG S W, PARK H R, et al. Application of a Prototype of Microbial Time Temperature Indicator (TTI) to the Prediction of Ground Beef Qualities[J]. Journal of Food Engineering, 2012, 32(4): 448-457.

[20] HAN J Y, KIM M J, SHIM S D, et al. Application of Fuzzy Reasoning to Prediction of Beef Sirloin Quality Using Time Temperature Integrators (TTIs)[J]. Food Control, 2012, 24(1): 148-153.

[21] PEREIRA V A, DE ARRUDA I N Q, STEFANI R. Active Chitosan/PVA Films with Anthocyanins from Brassica Oleraceae (Red Cabbage) as Time-Temperature Indicators for Application in Intelligent Food Packaging[J]. Food Hydrocolloids, 2015, 43: 180-188.

[22] TAOUKIS P S. Modelling the Use of Time-Temperature Indicators in Distribution and Stock Rotation[J]. In Food Process Modelling, 2001, 162: 402-431.

[23] VAIKOUSI H, BILIADERIS C G, KOUTSOUMANIS K P. Applicability of a Microbial Time Temperature Indicator (TTI) for Monitoring Spoilage of Modified Atmosphere Packed Minced Meat[J]. International Journal of Food Microbiology, 2009, 133(3): 272-278.

[24] KIM E, CHOI D Y, KIM H C, et al. Calibrations between the Variables of Microbial TTI Response and Ground Pork Qualities[J]. Meat Science, 2013, 95(2): 362-367.

[25] PARK H R, KIM Y A, JUNG S W, et al. Response of Microbial Time Temperature Indicator to Quality Indices of Chicken Breast Meat during Storage[J]. Food Science and Biotechnology, 2013, 22(4): 1145-1152.

[26] BRIZIO A P D R, PRENTICE C. Development of an Intelligent Enzyme Indicator for Dynamic Monitoring of the Shelf-Life of Food Products[J]. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 2015, 30: 208-217.

[27] KIM M J, PARK H R, LEE S J. Guideline for Proper Usage of Time Temperature Integrator (TTI) Avoiding Underestimation of Food Deterioration in Terms of Temperature Dependency: A Case with a Microbial TTI and Milk[J]. Food Science and Biotechnology, 2016, 25(3): 713-719.

[28] LU L, ZHENG W, LYU Z, et al. Development and Application of Time-Temperature Indicators Used on Food During the Cold Chain Logistics[J]. Packaging Technology and Science, 2013, 26(S1): 80-90.

Preparation and Characterization of Time and Temperature Indicator Based on Lactobacillus Acidophilus

YI Ran1, MA Haoyang1, JIN Luda1, ZHANG Yue1, WANG Hongjiang1*, LI Juan1, ZHANG Dongjie1,2

(1. Heilongjiang Bayi Agricultural University, Heilongjiang Daqing 163319, China; 2. National Coarse Cereals Engineering Research Center, Heilongjiang Daqing 163319, China)

The work aims to prepare microbial time-temperature indicators (TTIs) for monitoring the quality of food products during storage and transportation. Lactobacillus acidophilus was selected as the microorganism of the time-temperature indicator, and nine mixed pH indicator solutions were prepared for screening. The TTI was prepared with suitable mixed pH indicator solutions, and the indicators were evaluated by adding different concentrations of Lactobacillus acidophilus and stored under different isothermal conditions (5, 15 and 25 ℃), and the kinetics and temperature dependence were investigated with suitable indicator parameters as response values. Five of the nine mixed pH indicator solutions had significant color changes, one of which was used to prepare the TTI, and the activation energy (a) was 84.9 kJ/mol with the total color difference value (∆) as the response parameter. Five mixed pH indicator solutions with significant color changes can be used as indicators for the TTI, and the prepared microbial-type TTI has potential to be applied in shelf life prediction of food with an activation energy of quality index from 59.9 kJ/mol to 109.9 kJ/mol.

microbial time-temperature indicators (TTIs); lactobacillus acidophilus; pH indicator; temperature dependence

TS206.6

A

1001-3563(2024)09-0017-08

10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.09.003

2023-08-04

国家重点研发计划（2018YFE0206300）；黑龙江八一农垦大学博士科研启动项目（XDB-2017-14）；大学生创新创业训练项目（S202210223041）