Циннамальдегид составляет 85–90% эфирного масла корицы, а Китай является одним из основных регионов выращивания корицы, поэтому его запасы богаты. Молекулярная структура циннамальдегида (C9H8O) представляет собой фенильную группу, связанную с акрилеином. В естественном состоянии это вязкая жидкость желтоватого или желтовато-коричневого цвета, обладающая уникальным и сильным ароматом корицы и кока-колы, и может использоваться в специях и приправах. В настоящее время существует множество сообщений о широком спектре антибактериального действия циннамальдегида и механизме его действия, и исследования показали, что циннамальдегид обладает хорошим антибактериальным эффектом в отношении бактерий и грибков. В медицинской сфере некоторые исследования, посвященные изучению циннамальдегида при метаболических заболеваниях, заболеваниях сердечно-сосудистой системы, противоопухолевом и других аспектах, выявили его хорошую противодиабетическую, противоожирительную, противоопухолевую и другие фармакологические свойства. Благодаря богатому составу, натуральным ингредиентам, безопасности, низкой токсичности, уникальному вкусу и широкому спектру антибактериального действия, циннамальдегид является пищевой добавкой, одобренной Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США и Китаем. Хотя максимальное количество для использования не ограничено, его летучесть и резкий запах ограничивают его широкое применение в пищевой промышленности. Фиксация циннамальдегида в пищевой упаковочной пленке может повысить его антибактериальную эффективность и уменьшить его воздействие на органолептические свойства продуктов, а также улучшить качество хранения и транспортировки продуктов и продлить срок их годности.
1. Антибактериальная композитная мембранная матрица
В большинстве исследований антибактериальных упаковочных пленок для пищевых продуктов в качестве пленкообразующей матрицы используются натуральные и биоразлагаемые вещества, а упаковочная пленка изготавливается методом нанесения покрытия, литья или высокотемпературной экструзии. Из-за различного механизма действия и совместимости различных мембранных субстратов и активных веществ свойства готовой мембраны различаются, поэтому очень важно выбрать подходящий мембранный субстрат. В качестве пленкообразующих субстратов обычно используются синтетические биоразлагаемые вещества, такие как поливиниловый спирт и полипропилен, натуральные вещества, такие как полисахариды и белки, а также композитные вещества. Поливиниловый спирт (ПВА) — это линейный полимер, который при сшивании обычно образует трехмерную сетевую структуру и обладает превосходными механическими и барьерными свойствами. Натуральные мембраноподобные матричные ресурсы обильны и широко распространены. Например, полимолочная кислота может быть получена путем ферментации сырья, такого как крахмал и кукуруза, что обеспечивает достаточные и возобновляемые источники, хорошую биоразлагаемость и биосовместимость, и является идеальным экологически чистым упаковочным материалом. Композитная матрица часто состоит из двух или более мембранных матриц, которые могут играть взаимодополняющую роль по сравнению с одной мембранной матрицей.
Механические и барьерные свойства являются важными показателями для оценки пригодности упаковочной пленки. Добавление циннамальдегида приводит к образованию поперечных связей с полимерной матрицей мембраны и, следовательно, к снижению молекулярной текучести; уменьшение удлинения при разрыве обусловлено нарушением структуры полисахаридной сетки, а увеличение прочности на разрыв — увеличением количества гидрофильных групп в процессе формирования пленки, вызванным добавлением циннамальдегида. Кроме того, газопроницаемость композитной мембраны с циннамальдегидом, как правило, увеличивается, что может быть связано с диспергированием циннамальдегида в полимере, созданием пор, пустот и каналов, снижением сопротивления массопереносу молекул воды и, в конечном итоге, увеличением газопроницаемости композитной мембраны с циннамальдегидом. Механические свойства и проницаемость нескольких композитных мембран схожи, но структура и свойства различных полимерных субстратов различаются, и различное взаимодействие с циннамальдегидом влияет на характеристики упаковочной пленки, а следовательно, и на ее применение, поэтому очень важно выбрать подходящий полимерный субстрат и концентрацию.
Во-вторых, метод связывания циннамальдегида и упаковочной пленки.
Однако циннамальдегид слабо растворим в воде, его растворимость составляет всего 1,4 мг/мл. Хотя технология смешивания проста и удобна, две фазы — жирорастворимый циннамальдегид и водорастворимая мембранная матрица — нестабильны, а высокие температуры и высокое давление, обычно необходимые в процессе формирования пленки, значительно снижают концентрацию доступного циннамальдегида в мембране. Достичь идеального бактериостатического эффекта сложно. Технология встраивания — это процесс использования материала стенки для обертывания или адсорбции активного вещества, которое необходимо встроить для обеспечения поддержки характеристик или химической защиты. Использование технологии встраивания для фиксации циннамальдегида в упаковочном материале позволяет обеспечить его медленное высвобождение, улучшить скорость удержания, продлить антибактериальный срок службы пленки и оптимизировать механические свойства упаковочной пленки. В настоящее время распространенные методы создания носителей, сочетающих циннамальдегид с упаковочной пленкой, можно разделить на две категории: искусственное и природное создание носителей, включая внедрение полимеров, внедрение нанолипосом, внедрение циклодекстринов, связывание или загрузку наноглины. Благодаря сочетанию самосборки слоев и электропрядения можно оптимизировать носитель для доставки циннамальдегида, а также улучшить механизм действия и область применения циннамальдегида.
Применение пищевой упаковочной пленки с активным альдегидом корицы
Различные виды продуктов питания имеют разное содержание воды, питательный состав, а также условия хранения и транспортировки, и динамика роста микроорганизмов, вызывающих порчу, сильно различается. Эффект консервации продуктов с помощью антибактериальной упаковки с циннамальдегидом также различен.
1. Сохранение свежести овощей и фруктов.
Китай богат природными ресурсами, среди которых производство и потребление овощей и фруктов огромны. Однако овощи и фрукты содержат много влаги и сахара, богаты питательными веществами, но подвержены микробному загрязнению и порче во время хранения, транспортировки и продажи. В настоящее время применение антибактериальной упаковочной пленки является важным средством улучшения качества овощей и фруктов при хранении и транспортировке, а также продления срока их годности. Упаковка яблок в композитную пленку на основе циннамальдегида и полимолочной кислоты позволяет уменьшить потерю питательных веществ, подавить рост ризопусов и продлить срок хранения яблок до 16 дней. Применение активной пищевой упаковочной пленки на основе циннамальдегида для упаковки свеженарезанной моркови подавляет рост плесени и дрожжей, снижает скорость гниения овощей и продлевает срок хранения до 12 дней.
2. Сохранение свежести мясных продуктов. Мясные продукты богаты белками, жирами и другими веществами, обладают высокой питательной ценностью и уникальным вкусом. При комнатной температуре размножение микроорганизмов приводит к разложению белков, углеводов и жиров в мясе, вызывая порчу мяса, липкость поверхности, потемнение, потерю эластичности и появление неприятного запаха. Пленочная упаковка для пищевых продуктов с активным циннамальдегидом широко используется для упаковки свинины и рыбы, в основном подавляя рост золотистого стафилококка, кишечной палочки, аэромоны, дрожжей, молочнокислых бактерий и других бактерий, и может продлить срок хранения на 8–14 дней.
3. Сохранение свежести молочных продуктов. В настоящее время потребление молочных продуктов в Китае ежегодно растет. Сыр — это ферментированный молочный продукт, обладающий высокой питательной ценностью и содержанием белка. Однако сыр имеет короткий срок хранения, а процент отходов при низких температурах по-прежнему вызывает тревогу. Использование пищевой упаковочной пленки с коричным альдегидом может эффективно продлить срок хранения сыра, обеспечить его хороший вкус и предотвратить прогоркание. Для ломтиков сыра и сырных соусов срок хранения увеличивается до 45 и 26 дней соответственно после использования активной упаковки с коричным альдегидом, что способствует экономии ресурсов.
4. Хлеб и пирожные из крахмалосодержащих продуктов сохраняют свежесть. Эти продукты, изготовленные из пшеничной муки, мягкие, сладкие и вкусные. Однако хлеб и пирожные имеют короткий срок хранения и подвержены заражению плесенью во время продажи, что приводит к ухудшению качества и порче продуктов. Использование пищевой упаковки с активным циннамальдегидом в бисквитах и нарезанном хлебе может подавлять рост и распространение пенициллиновой и черной плесени, продлевая срок хранения на 10–27 дней соответственно.
Циннамальдегид обладает преимуществами обилия источников, высокой бактериостатической активности и низкой токсичности. В качестве бактериостатического агента в активной упаковке пищевых продуктов стабильность и медленное высвобождение циннамальдегида могут быть улучшены путем создания и оптимизации носителя, что имеет большое значение для улучшения качества хранения и транспортировки свежих продуктов и продления срока годности. В последние годы циннамальдегид достиг многих успехов и прогресса в исследованиях консервации пищевых продуктов с помощью упаковки, однако соответствующие исследования в области применения все еще находятся на начальной стадии, и остаются некоторые нерешенные проблемы. Путем сравнительного изучения влияния различных носителей на механические и барьерные свойства мембраны, углубленного исследования механизма действия циннамальдегида и носителя, а также кинетики его высвобождения в различных средах, изучения влияния закономерностей роста микроорганизмов в пищевых продуктах на порчу продуктов, а также механизма регулирования антибактериальной упаковки на время и скорость высвобождения антимикробных агентов, разрабатываются и создаются активные упаковочные системы, отвечающие различным требованиям к консервации пищевых продуктов.
Дата публикации: 03.01.2024