为了保证TTI标签的有效性,使其可以胜任接力冷链“最后一公里”的最基本要求是:能够呈现出连续的变化,变化速率随温度的升高而增大,变化是不可逆的。各方面性能均优良的理想TTI标签应具备以下条件:(1)呈现出对时间、温度积累的连续变化;(2)不仅变化是不可逆的,而且要便于检测;(3)能够指示食品的腐败程度及剩余货架期信息;(4)结果可靠,重现性好;(5)价格低廉;(6)使用灵活,可根据不同的温度条件(如冷冻温度、冷藏温度、室温)和不同的响应时间来选择不同的配比;(7)激活前自身的保质期比较长,而且要易于激活;(8)标签体积小,适应各种包装;(9)只受温度的影响,不受灯光、湿度等外界环境的干扰;(10)不受机械碰撞等的影响;(11)无毒,对食品质量不会有干扰;(12)防伪门槛高,难以伪造。
迄今为止,人们研发出来的TTI标签已不下百种,按照其工作原理分类,典型代表有酶型、扩散型、聚合物型等几类,见图2。
1.酶型TTI标签 酶型TTI标签通过酶与底物作用的原理进行反应,并通过温度对酶的影响控制反应速率。比较典型的产品有Vistab公司的Check point® TTI标签,其工作原理是脂质底物在受控条件下的酶促水解作用下,导致pH值降低,从而引起pH显色剂的颜色变化。激活前,指示卡里两个小塑料袋是相互独立的,其中一个装有脂肪酶的水溶液,脂质底物和pH指示剂则装在另一个小塑料袋中。激活时,通过机械方式破坏中间阻隔处,将酶和底物混合即可。通过调节所用酶和底物的种类及浓度,可以得到不同指示温度范围和时间的TTI。 酶型TTI标签的商业化进程较早,但目前在欧美市场仅获得了小范围的应用。原因是酶型TTI标签自身就含有生物活性分子,在常规条件下容易失活,自身保存条件要求高,这给酶型TTI标签本身的“保鲜”带来了很大挑战,不太适合大规模实际应用;另外,固态的酶型TTI标签活性组分已经混合在一起,相当于生产即激活,这也为其自身带来了不利影响;如果设计成液态酶TTI,虽然可以简单地通过混合双组份液体实现激活,但又不利于标签形态的设计和生产加工。这些问题都是酶型TTI标签研发人员急需补齐的短板。 2.扩散型TTI标签 扩散型TTI标签的时间温度指示基本原理是某种有色物质在环境温度超过设定值时熔化,并沿着一定轨迹扩散,如3M公司的Freeze WatchTMIndicators和Monitor MarkTMTTIs。该扩散型TTI是利用有色酯质染料(如丁基硬脂酸酯、二甲基邻苯二甲酸盐、辛酸辛酯)在细绳上扩散的原理。 酯质物质的熔点决定了TTI响应的始点:在外界温度未达到酯质熔点的情况下,酯质不熔化,染料不扩散;当外界温度达到酯质的熔点时,酯质便开始熔化,染料开始扩散,且温度越高,染料扩散速度越快。染料的扩散长度反映了产品经历的时间-温度累积情况。 扩散型TTI标签因为指示的原理基于材料的相变以及扩散的物理过程,通常都是摁压激活,标签结构复杂,技术门槛高,难以被仿制,但标签成本较高,体积较大,目前只应用在一些特定的领域,难以推广。
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