Aldehyd cynamonowy stanowi 85–90% olejku eterycznego cynamonu, a Chiny są jednym z głównych regionów uprawy cynamonu, a jego zasoby są bogate. Struktura molekularna aldehydu cynamonowego (C9H8O) to grupa fenylowa połączona z akryleiną, występująca naturalnie w postaci żółtawej lub żółtobrązowej lepkiej cieczy o unikalnym i silnym smaku cynamonu i coli. Może być stosowany w przyprawach i sosach. Obecnie pojawiło się wiele doniesień na temat szerokiego spektrum działania przeciwbakteryjnego aldehydu cynamonowego i jego mechanizmu działania, a badania wykazały, że aldehyd cynamonowy ma dobre działanie przeciwbakteryjne na bakterie i grzyby. W dziedzinie medycyny, niektóre badania przeanalizowały postęp badań nad aldehydem cynamonowym w chorobach metabolicznych, chorobach układu krążenia, w leczeniu nowotworów i innych aspektach, i wykazały, że aldehyd cynamonowy ma dobre działanie przeciwcukrzycowe, przeciwotyłościowe, przeciwnowotworowe i inne właściwości farmakologiczne. Ze względu na bogate źródła, naturalne składniki, bezpieczeństwo, niską toksyczność, unikalny smak i szerokie spektrum działania antybakteryjnego, jest to dodatek do żywności zatwierdzony przez Agencję ds. Żywności i Leków Stanów Zjednoczonych (FDA) oraz Chiny. Chociaż maksymalna ilość nie jest ograniczona, jego lotność i ostry zapach ograniczają jego szerokie zastosowanie w żywności. Utrwalenie aldehydu cynamonowego w folii do pakowania żywności może poprawić jego skuteczność antybakteryjną i zmniejszyć jego wpływ na sensorykę żywności, a także przyczynić się do poprawy jakości przechowywania i transportu żywności oraz wydłużenia okresu przydatności do spożycia.
1. Antybakteryjna matryca kompozytowa membrany
Większość badań nad antybakteryjnymi foliami opakowaniowymi do żywności wykorzystuje naturalne i biodegradowalne substancje jako matrycę błonotwórczą, a folie opakowaniowe są przygotowywane metodą powlekania, odlewania lub wytłaczania w wysokiej temperaturze. Ze względu na zróżnicowany sposób działania i kompatybilność różnych substratów membranowych z substancjami aktywnymi, właściwości gotowej membrany są zróżnicowane, dlatego bardzo ważny jest dobór odpowiedniego substratu membranowego. Powszechnie stosowane substraty błonotwórcze obejmują syntetyczne substancje biodegradowalne, takie jak alkohol poliwinylowy i polipropylen, substancje naturalne, takie jak polisacharydy i białka, oraz substancje kompozytowe. Alkohol poliwinylowy (PVA) to polimer liniowy, który po usieciowaniu zazwyczaj tworzy trójwymiarową strukturę sieciową i charakteryzuje się doskonałymi właściwościami mechanicznymi i barierowymi. Naturalne zasoby matryc o strukturze błonotwórczej są obfite i szeroko dostępne. Na przykład kwas polimlekowy można fermentować z surowców takich jak skrobia i kukurydza, które mają wystarczającą ilość odnawialnych źródeł, dobrą biodegradowalność i biokompatybilność oraz są idealnym, przyjaznym dla środowiska materiałem opakowaniowym. Matryca kompozytowa często składa się z dwóch lub więcej matryc membranowych, które mogą pełnić rolę uzupełniającą w porównaniu z pojedynczą matrycą membranową.
Właściwości mechaniczne i barierowe są ważnymi wskaźnikami oceny przydatności folii opakowaniowej. Dodatek aldehydu cynamonowego powoduje usieciowanie z matrycą membrany polimerowej, zmniejszając w ten sposób płynność molekularną. Zmniejszenie wydłużenia przy zerwaniu wynika z nieciągłości struktury sieci polisacharydowej, a wzrost wytrzymałości na rozciąganie wynika ze wzrostu liczby grup hydrofilowych podczas procesu formowania folii, spowodowanego dodatkiem aldehydu cynamonowego. Ponadto, przepuszczalność gazów membrany kompozytowej z aldehydem cynamonowym uległa ogólnemu zwiększeniu, co może wynikać z dyspersji aldehydu cynamonowego w polimerze, co prowadzi do powstania porów, pustych przestrzeni i kanałów, zmniejszenia oporu przenoszenia masy cząsteczek wody i ostatecznie do wzrostu przepuszczalności gazów membrany kompozytowej z aldehydem cynamonowym. Właściwości mechaniczne i przepuszczalność kilku membran kompozytowych są podobne, ale struktura i właściwości różnych podłoży polimerowych są różne, a różne interakcje z aldehydem cynamonowym wpływają na wydajność folii opakowaniowej, a następnie na jej zastosowanie, dlatego bardzo ważne jest, aby wybrać odpowiednie podłoże polimerowe i jego stężenie.
Druga metoda wiązania za pomocą aldehydu cynamonowego i folii opakowaniowej
Jednakże, aldehyd cynamonowy jest słabo rozpuszczalny w wodzie, jego rozpuszczalność wynosi zaledwie 1,4 mg/ml. Chociaż technologia mieszania jest prosta i wygodna, dwie fazy: rozpuszczalny w tłuszczach aldehyd cynamonowy i rozpuszczalna w wodzie matryca membrany są niestabilne, a wysoka temperatura i wysokie ciśnienie, zazwyczaj wymagane w procesie formowania folii, znacznie zmniejszają stężenie dostępnego aldehydu cynamonowego w membranie. Osiągnięcie idealnego efektu bakteriostatycznego jest trudne. Technologia osadzania to proces polegający na wykorzystaniu materiału ścianki do owinięcia lub adsorbowania substancji czynnej, która musi zostać osadzona w celu zapewnienia wsparcia wydajności lub ochrony chemicznej. Zastosowanie technologii osadzania w celu utrwalenia aldehydu cynamonowego w materiale opakowaniowym może spowolnić jego uwalnianie, poprawić wskaźnik retencji, wydłużyć antybakteryjne starzenie się folii i zoptymalizować jej właściwości mechaniczne. Obecnie popularne metody konstrukcji nośników łączące aldehyd cynamonowy z folią opakowaniową można podzielić na dwie kategorie: sztuczne i naturalne, obejmujące osadzanie polimerów, osadzanie nanoliposomów, osadzanie cyklodekstryn, wiązanie lub ładowanie nanogliną. Połączenie samoorganizacji warstw i elektroprzędzenia pozwala zoptymalizować nośnik dostarczający aldehyd cynamonowy, a także poprawić sposób działania i zakres zastosowań aldehydu cynamonowego.
Zastosowanie folii do pakowania żywności z aktywnym aldehydem cynamonowym
Różne rodzaje żywności różnią się zawartością wody, składem odżywczym oraz warunkami przechowywania i transportu, a dynamika wzrostu mikroorganizmów powodujących psucie się żywności jest bardzo zróżnicowana. Skuteczność konserwująca opakowań antybakteryjnych z aldehydem cynamonowym w przypadku różnych produktów spożywczych również jest różna.
1. Efekt zachowania świeżości warzyw i owoców
Chiny są bogate w zasoby naturalne, a produkcja i konsumpcja warzyw i owoców są ogromne. Jednak zawartość wilgoci i cukru w warzywach i owocach jest wysoka, bogate w składniki odżywcze i podatne na zanieczyszczenie mikrobiologiczne oraz psucie się podczas przechowywania, transportu i sprzedaży. Obecnie stosowanie antybakteryjnych folii opakowaniowych jest ważnym sposobem na poprawę jakości przechowywania i transportu warzyw i owoców oraz wydłużenie ich okresu przydatności do spożycia. Kompozytowa folia do pakowania jabłek z aldehydem cynamonowym i kwasem polimlekowym może zmniejszyć utratę składników odżywczych, zahamować rozwój grzyba Rhizopus i wydłużyć okres przechowywania jabłek do 16 dni. Zastosowanie folii opakowaniowej z aktywnym aldehydem cynamonowym do pakowania świeżo krojonej marchwi zahamowało wzrost pleśni i drożdży, zmniejszyło tempo gnicia warzyw i wydłużyło okres przydatności do spożycia do 12 dni.
2. Wpływ produktów mięsnych na utrzymanie świeżości. Produkty mięsne są bogate w białko, tłuszcz i inne substancje, bogate w składniki odżywcze i o niepowtarzalnym smaku. W temperaturze pokojowej rozmnażanie się mikroorganizmów powoduje rozkład białek, węglowodanów i tłuszczów mięsnych, co prowadzi do zepsucia mięsa, lepkości powierzchni, ciemnego koloru, utraty elastyczności i nieprzyjemnego zapachu. Folia do pakowania żywności z aktywnym aldehydem cynamonowym jest szeroko stosowana w pakowaniu wieprzowiny i ryb, hamując głównie wzrost gronkowca złocistego (Staphylococcus aureus), Escherichia coli, Aeromonas, drożdży, bakterii kwasu mlekowego i innych, a także wydłużając okres przydatności do spożycia o 8–14 dni.
3. Efekt utrzymania świeżości produktów mlecznych. Obecnie spożycie produktów mlecznych w Chinach rośnie z roku na rok. Ser to fermentowany produkt mleczny o wysokiej wartości odżywczej i zawartości białka. Jednak ser ma krótki termin przydatności do spożycia, a wskaźnik strat w niskich temperaturach jest nadal alarmujący. Zastosowanie folii do pakowania żywności z aldehydem cynamonowym może skutecznie wydłużyć okres przydatności sera, zapewnić jego dobry smak i zapobiec jełczeniu. W przypadku serów w plasterkach i sosów serowych, okres przydatności do spożycia wydłuża się odpowiednio do 45 i 26 dni po zastosowaniu opakowań z aktywnym aldehydem cynamonowym, co sprzyja oszczędzaniu zasobów.
4. Zachowanie świeżości chleba i ciast skrobiowych. Chleb i ciasta to produkty skrobiowe, wytwarzane z mąki pszennej, miękkiej bawełny sosnowej, słodkie i pyszne. Chleb i ciasta mają jednak krótki termin przydatności do spożycia i są podatne na pleśń podczas sprzedaży, co prowadzi do pogorszenia jakości i marnowania żywności. Zastosowanie aktywnego aldehydu cynamonowego w opakowaniach żywności biszkoptowej i chleba krojonego może hamować wzrost i rozprzestrzenianie się pleśni Penicillium i czarnej pleśni, a także wydłużać okres przydatności do spożycia odpowiednio do 10–27 dni.
Aldehyd cynamonowy charakteryzuje się dużą dostępnością, wysoką bakteriostatycznością i niską toksycznością. Jako środek bakteriostatyczny w opakowaniach żywności, stabilność i powolne uwalnianie aldehydu cynamonowego można poprawić poprzez konstrukcję i optymalizację nośnika, co ma ogromne znaczenie dla poprawy jakości przechowywania i transportu świeżej żywności oraz wydłużenia jej okresu przydatności do spożycia. W ostatnich latach aldehyd cynamonowy poczynił wiele osiągnięć i postępów w badaniach nad konserwacją opakowań żywności, jednak badania nad jego zastosowaniem są wciąż w początkowej fazie i wciąż istnieją pewne problemy do rozwiązania. Poprzez badania porównawcze wpływu różnych nośników na właściwości mechaniczne i barierowe membrany, dogłębną analizę sposobu działania aldehydu cynamonowego i nośnika oraz kinetyki jego uwalniania w różnych środowiskach, badanie wpływu prawa wzrostu mikroorganizmów w żywności na psucie się żywności oraz mechanizmu regulacyjnego opakowań antybakteryjnych na czas i szybkość uwalniania środków przeciwdrobnoustrojowych, zaprojektuj i opracuj systemy opakowań aktywnych, które mogą spełniać różne wymagania dotyczące konserwacji żywności.
Czas publikacji: 03-01-2024