酸奶作为易腐食品,以其特有的风味和健康有益性受到了消费者广泛的欢迎。酸奶是由嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌发酵制成的乳制品,其品质的保障多依赖冷链运输和保存来实现。酸奶冷链运输的温度以4-6℃为宜,但现实生活中,冷链往往会出现断裂,或者由于各种原因实际温度达不到要求,造成酸奶质量的波动。因此,对酸奶运输时所经历的实际温度的实时监控就变得格外重要。本文采用微生物型TTI(Time-Temperature Integrator),利用乳酸菌发酵产酸降低系统pH值,从而使特定pH指示剂变色的原理,以达到指示酸奶质量的目的。具体研究内容如下:(1)利用牛奶和酸奶发酵剂在实验室自制酸奶,对酸奶的三种质量参数(乳酸菌数、酸度和pH值)进行动力学研究,绘制其在不同温度下随着时间的变化曲线。结果表明,酸度的拟合曲线精度较高,且与消费者口感直接相关,是表达酸奶质量的最佳参数。而后,对酸度进行了温度依赖性的研究,求得其活化能为67.5kJ/mol,结合逻辑函数和Arrhenius方程,建立了酸奶酸度的数学预测模型;(2)采用SPG膜技术制作微生物微胶囊。选用Weissella cibaria CIFP 009菌种,以海藻酸钠为壁材。由于统一的粒径有利于增强后续微生物TTI活化能和反应时间的稳定性,因此运用SPG膜技术,控制产生的微胶囊粒径分布集中。而后加入氯化钙溶液固定微胶囊,比较几种技术方案,最后选择了共混震荡法进行固定,采用这种方法制作的微胶囊具有制作步骤简洁、回收率高的特点;(3)确定了微生物型TTI的物态和配方。比起液体型,选择了更加具有应用性、稳定性的固体型TTI进行后续研究,其由基质与微生物微胶囊两部分组成。其中基质包括MRS琼脂、4%(w/v)葡萄糖、15%甘油(w/v)和10%(v/v)pH指示剂。pH指示剂又由0.04%(w/v)的溴甲酚紫溶液、0.05%(w/v)的溴甲酚绿溶液和0.1%(w/v)的甲基橙溶液组成。而后以微胶囊与基质(w:v,1:2)的最佳配比进行混合。制作好的微生物型TTI液体按照500ul/个的容量,移入事先杀菌好的容器,待液体凝固后覆膜,微生物型TTI即制作完成。而后研究了微生物型TTI的动力学性能,选择响应曲线显著性最高的CIE b*参数作为TTI的颜色响应。通过绘制在不同温度下颜色响应随时间变化的曲线,得到了微生物型TTI的活化能为50.2kJ/mol,并得到了TTI的颜色变化历程;(4)将酸奶实际运输流程进行了实验室模拟,比较设定温度、温度记录仪和微生物型TTI分别记录的时间温度历程对酸奶质量的预测结果,其预测结果平均值分别为91.8°T,93.3°T和92.4°T,而实际测定值的平均值为92.1°T。平均值反映了整体预测的准确度,而为了衡量个体预测准确度,采用预测值与实际值的残差平方和来表示,其结果为设定温度81.5,温度记录仪118.9,TTI 5.76。反应整体和个体预测精度的两个统计量都显示出TTI的精度是最高的。而后采用了Monte-Carlo模拟法,探索大规模生产运输下的酸奶质量预测形式,用可能性分布代替具体数值参与计算,比较得出的分布及其参数,结果同样表明TTI的预测与实际结果最为相似,结合SMAS体系,探讨了微生物型TTI在酸奶质量管理上的应用方式,证明了其具有较好的应用性能。本课题的创新点在于改进了SPG膜技术法来制作微胶囊,并以此开发微生物型TTI,使开发的TTI具有非常好的应用性能;在实验室模拟酸奶运输系统,证明了TTI用于酸奶质量监测管理的准确度,并探索了Monte-Carlo模拟法在酸奶质量监测管理中的应用,为TTI的大规模商业应用提供了思路。