Cinamaldehid predstavlja 85 % ~ 90 % eteričnega olja cimeta, Kitajska pa je eno glavnih območij gojenja cimeta, viri cinamaldehida pa so bogati. Molekularna struktura cinamaldehida (C9H8O) je fenilna skupina, povezana z akrileinom, v naravnem stanju rumenkasta ali rumenkasto rjava viskozna tekočina z edinstvenim in močnim okusom po cimetu in kokainu, ki se lahko uporablja v začimbah in dišavah. Trenutno je bilo veliko poročil o širokospektralnem antibakterijskem delovanju cinamaldehida in njegovem mehanizmu delovanja, študije pa so pokazale, da ima cinamaldehid dober antibakterijski učinek na bakterije in glive. Na področju medicine so nekatere študije pregledale napredek raziskav cinamaldehida pri presnovnih boleznih, boleznih obtočil, protitumorskem delovanju in drugih vidikih ter ugotovile, da ima cinamaldehid dobro farmakološko delovanje proti sladkorni bolezni, debelosti, tumorskemu delovanju in drugem delovanju. Zaradi bogatih virov, naravnih sestavin, varnosti, nizke toksičnosti, edinstvenega okusa in širokospektralnega antibakterijskega učinka je cinamaldehid odobren s strani ameriške Uprave za hrano in zdravila (FDA) ter Kitajske. Čeprav največja količina pri uporabi ni omejena, njegova hlapnost in oster vonj omejujeta njegovo široko uporabo v živilih. Dodatek cinamaldehida v folijo za pakiranje živil lahko izboljša njegovo antibakterijsko učinkovitost in zmanjša njegov senzorični vpliv na živila, kar ima vlogo pri izboljšanju kakovosti shranjevanja in transporta živil ter podaljšanju roka uporabnosti.
1. Antibakterijska kompozitna membranska matrica
Večina raziskav o antibakterijski embalažni foliji za živila uporablja naravne in razgradljive snovi kot matrico, ki tvori film, in folijo, ki jo pripravimo s premazovanjem, litjem ali visokotemperaturno ekstruzijo. Zaradi različnega načina delovanja in združljivosti med različnimi membranskimi substrati in aktivnimi snovmi se lastnosti končne membrane razlikujejo, zato je zelo pomembno izbrati ustrezen membranski substrat. Pogosto uporabljeni substrati, ki tvorijo film, vključujejo sintetične biorazgradljive snovi, kot sta polivinil alkohol in polipropilen, naravne snovi, kot so polisaharidi in beljakovine, ter kompozitne snovi. Polivinil alkohol (PVA) je linearni polimer, ki pri zamreženju običajno tvori tridimenzionalno mrežno strukturo in ima odlične mehanske lastnosti in pregradne lastnosti. Naravni viri membranskih matric so bogati in široko dostopni. Na primer, polimlečna kislina se lahko fermentira iz surovin, kot sta škrob in koruza, ki ima zadostne in obnovljive vire, dobro biorazgradljivost in biokompatibilnost ter je idealen okolju prijazen embalažni material. Kompozitna matrica je pogosto sestavljena iz dveh ali več membranskih matric, ki lahko igrajo dopolnilno vlogo v primerjavi z eno samo membransko matrico.
Mehanske lastnosti in pregradne lastnosti so pomembni kazalniki za oceno primernosti embalažne folije. Dodatek cinamaldehida se bo zamrežil z matrico polimerne membrane in s tem zmanjšal molekularno fluidnost, zmanjšanje raztezka pri pretrgu je posledica prekinitve strukture polisaharidne mreže, povečanje natezne trdnosti pa je posledica povečanja hidrofilne skupine med procesom tvorbe filma zaradi dodatka cinamaldehida. Poleg tega se je prepustnost plinov kompozitne membrane s cinamaldehidom na splošno povečala, kar je lahko posledica disperzije cinamaldehida v polimer, kar ustvarja pore, praznine in kanale, zmanjšuje upor molekul vode pri prenosu mase in na koncu vodi do povečanja prepustnosti plinov kompozitne membrane s cinamaldehidom. Mehanske lastnosti in prepustnost več kompozitnih membran so si podobne, vendar se struktura in lastnosti različnih polimernih substratov razlikujejo, različne interakcije s cinamaldehidom pa bodo vplivale na delovanje embalažne folije in nato na njeno uporabo, zato je zelo pomembno izbrati ustrezen polimerni substrat in koncentracijo.
Drugič, metoda vezave cinamaldehida in embalažne folije
Vendar pa je cinamaldehid v vodi rahlo topen, njegova topnost je le 1,4 mg/ml. Čeprav je tehnologija mešanja preprosta in priročna, sta dve fazi, v maščobi topni cinamaldehidni in v vodi topni membranski matriks, nestabilni, visoka temperatura in visok tlak, ki sta običajno potrebna v procesu tvorbe filma, pa znatno zmanjšata koncentracijo razpoložljivega cinamaldehida v membrani. Težko je doseči idealen bakteriostatični učinek. Tehnologija vdelave je postopek uporabe stenskega materiala za ovijanje ali adsorpcijo aktivne snovi, ki jo je treba vdelati za podporo delovanja ali kemično zaščito. Uporaba tehnologije vdelave za fiksiranje cinamaldehida v embalažnem materialu lahko upočasni njegovo sproščanje, izboljša stopnjo zadrževanja, podaljša antibakterijsko staranje filma in optimizira mehanske lastnosti embalažne folije. Trenutno lahko običajne metode konstrukcije nosilcev, ki kombinirajo cinamaldehid z embalažno folijo, razdelimo v dve kategoriji: konstrukcija umetnega nosilca in konstrukcija naravnega nosilca, vključno z vdelavo polimerov, vdelavo nano liposomov, vdelavo ciklodekstrina, vezavo ali nalaganjem nano gline. S kombinacijo samosestavljanja plasti in elektrospredenja je mogoče optimizirati nosilec za dovajanje cinamaldehida ter izboljšati način delovanja in območje uporabe cinamaldehida.
Uporaba folije za pakiranje živil z aktivnim cimetovim aldehidom
Različne vrste živil imajo različno vsebnost vode, sestavo hranil ter pogoje skladiščenja in transporta, dinamika rasti kvarljivih mikroorganizmov pa je zelo različna. Tudi učinek konzerviranja antibakterijske embalaže s cinamaldehidom je za različna živila različen.
1. Učinek ohranjanja svežine na zelenjavi in sadju
Kitajska je bogata z naravnimi viri, med katerimi sta proizvodnja in tržna poraba zelenjave in sadja ogromna. Vendar pa je vsebnost vlage in sladkorja v zelenjavi in sadju visoka, bogata s hranili ter nagnjena k mikrobnemu onesnaženju in kvarjenju med skladiščenjem, prevozom in prodajo. Trenutno je uporaba antibakterijske embalažne folije pomembno sredstvo za izboljšanje kakovosti skladiščenja in prevoza zelenjave in sadja ter podaljšanje njihovega roka uporabnosti. Embalaža jabolk s kompozitno folijo iz cinamaldehida in polilaktične kisline lahko zmanjša izgubo hranil, zavre rast rizoma in podaljša rok uporabnosti jabolk na 16 dni. Ko je bila na embalažo sveže rezanega korenja nanesena folija za pakiranje živil z aktivnim cinamaldehidom, se je zavrla rast plesni in kvasovk, zmanjšala se je stopnja gnitja zelenjave in podaljšal rok uporabnosti na 12 dni.
2. Učinek ohranjanja svežine mesnih izdelkov Mesna živila so bogata z beljakovinami, maščobami in drugimi snovmi, bogata s hranili in edinstvenim okusom. Pri sobni temperaturi razmnoževanje mikroorganizmov povzroči razgradnjo mesnih beljakovin, ogljikovih hidratov in maščob, kar povzroči kvarjenje mesa, lepljivo površino, temno barvo, izgubo elastičnosti in neprijeten vonj. Folija za pakiranje živil z aktivnim cinamaldehidom se pogosto uporablja pri pakiranju svinjine in rib, predvsem zavira rast Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Aeromonas, kvasovk, mlečnokislinskih bakterij in drugih bakterij ter lahko podaljša rok uporabnosti za 8–14 dni.
3. Učinek ohranjanja svežine mlečnih izdelkov Trenutno se poraba mlečnih izdelkov na Kitajskem iz leta v leto povečuje. Sir je fermentiran mlečni izdelek z bogato hranilno vrednostjo in beljakovinami. Vendar ima sir kratek rok trajanja, stopnja odpadkov pri nizkih temperaturah pa je še vedno zaskrbljujoča. Uporaba folije za pakiranje živil s cinamaldehidom lahko učinkovito podaljša rok trajanja sira, zagotovi dober okus sira in prepreči kvarjenje sira zaradi žarkosti. Pri rezinah sira in sirovih omakah se rok trajanja po uporabi embalaže z aktivnim cinamaldehidom podaljša na 45 oziroma 26 dni, kar prispeva k varčevanju z viri.
4. Učinek ohranjanja svežine škrobnega kruha in peciva sta škrobna izdelka, narejena iz pšenične moke in mehkega borovega bombaža, sladka in okusna. Vendar imata kruh in pecivo kratek rok trajanja in sta med prodajo dovzetna za kontaminacijo s plesnijo, kar povzroči poslabšanje kakovosti in odpadke hrane. Uporaba aktivne embalaže za živila s cinamaldehidom v biskvitu in narezanem kruhu lahko zavre rast in razmnoževanje penicilina in črne plesni ter podaljša rok trajanja na 10–27 dni.
Cinamaldehid ima prednosti obilnega vira, visoke bakteriostaze in nizke toksičnosti. Kot bakteriostatično sredstvo v aktivni embalaži za živila je mogoče izboljšati stabilnost in počasno sproščanje cinamaldehida z izdelavo in optimizacijo nosilca, kar je zelo pomembno za izboljšanje kakovosti skladiščenja in transporta sveže hrane ter podaljšanje roka uporabnosti živil. V zadnjih letih je cinamaldehid dosegel številne dosežke in napredek pri raziskavah konzerviranja embalaže za živila, vendar so s tem povezane raziskave uporabe še vedno v začetni fazi in še vedno je treba rešiti nekaj težav. S primerjalno študijo učinkov različnih nosilcev na mehanske lastnosti in pregradne lastnosti membrane, poglobljenim raziskovanjem načina delovanja cinamaldehida in nosilca ter kinetike njegovega sproščanja v različnih okoljih, preučevanjem vpliva zakona rasti mikroorganizmov v živilih na kvarjenje živil ter regulativnim mehanizmom antibakterijske embalaže na čas in hitrost sproščanja protimikrobnih sredstev. Oblikovanje in razvoj aktivnih embalažnih sistemov, ki lahko izpolnjujejo različne zahteve glede konzerviranja živil.
Čas objave: 3. januar 2024