La cinnamaldeide rappresenta l'85% ~ 90% dell'olio essenziale di cannella e la Cina è una delle principali aree di coltivazione della cannella, dove le risorse di cinnamaldeide sono ricche. La cinnamaldeide (C9H8O) ha una struttura molecolare con un gruppo fenilico legato a un'acrileina; allo stato naturale si presenta come un liquido viscoso giallastro o bruno-giallastro, con un sapore unico e intenso di cannella e coca cola, e può essere utilizzata in spezie e condimenti. Attualmente, sono stati pubblicati numerosi studi sull'azione antibatterica ad ampio spettro della cinnamaldeide e sul suo meccanismo d'azione, e gli studi hanno dimostrato che la cinnamaldeide ha un buon effetto antibatterico su batteri e funghi. In campo medico, alcuni studi hanno esaminato i progressi della ricerca sulla cinnamaldeide nelle malattie metaboliche, nelle malattie del sistema circolatorio, nelle proprietà antitumorali e in altri aspetti, e hanno scoperto che la cinnamaldeide ha buone proprietà antidiabetiche, antiobesità, antitumorali e altre attività farmacologiche. Grazie alle sue ricche fonti, agli ingredienti naturali, alla sicurezza, alla bassa tossicità, al sapore unico e all'effetto antibatterico ad ampio spettro, è un additivo alimentare approvato dalla Food and Drug Administration degli Stati Uniti e dalla Cina. Sebbene la quantità massima non sia limitata nell'uso, la sua volatilità e l'odore pungente ne limitano l'ampio utilizzo negli alimenti. Fissare la cinnamaldeide nelle pellicole per imballaggio alimentare può migliorarne l'efficacia antibatterica e ridurne l'impatto sensoriale sugli alimenti, contribuendo a migliorare la qualità della conservazione e del trasporto degli alimenti e a prolungarne la durata di conservazione.
1. Matrice di membrana composita antibatterica
La maggior parte della ricerca sui film antibatterici per il confezionamento di alimenti utilizza sostanze naturali e degradabili come matrice filmogena, e il film per il confezionamento viene preparato mediante rivestimento, fusione o estrusione ad alta temperatura. A causa della diversa modalità d'azione e compatibilità tra diversi substrati di membrana e principi attivi, le proprietà della membrana finita sono diverse, quindi è molto importante selezionare il substrato di membrana appropriato. I substrati filmogeni comunemente utilizzati includono sostanze sintetiche biodegradabili come l'alcol polivinilico e il polipropilene, sostanze naturali come polisaccaridi e proteine e sostanze composite. L'alcol polivinilico (PVA) è un polimero lineare, che solitamente forma una struttura reticolare tridimensionale quando reticolato, e presenta eccellenti proprietà meccaniche e di barriera. Le risorse naturali di matrice simile a una membrana sono abbondanti e ampiamente reperibili. Ad esempio, l'acido polilattico può essere fermentato da materie prime come l'amido e il mais, che ha fonti sufficienti e rinnovabili, buona biodegradabilità e biocompatibilità ed è un materiale di imballaggio ideale per l'ambiente. La matrice composita è spesso composta da due o più matrici di membrana, che possono svolgere un ruolo complementare rispetto a una singola matrice di membrana.
Le proprietà meccaniche e le proprietà barriera sono indicatori importanti per valutare l'idoneità del film da imballaggio. L'aggiunta di cinnamaldeide crea legami crociati con la matrice della membrana polimerica, riducendone la fluidità molecolare; la diminuzione dell'allungamento a rottura è dovuta alla discontinuità della struttura reticolare dei polisaccaridi e l'aumento della resistenza alla trazione è dovuto all'aumento del gruppo idrofilo durante il processo di filmazione causato dall'aggiunta di cinnamaldeide. Inoltre, la permeabilità ai gas della membrana composita di cinnamaldeide è generalmente aumentata, il che potrebbe essere dovuto alla dispersione di cinnamaldeide nel polimero che crea pori, vuoti e canali, riduce la resistenza al trasferimento di massa delle molecole d'acqua e, in definitiva, porta all'aumento della permeabilità ai gas della membrana composita di cinnamaldeide. Le proprietà meccaniche e la permeabilità di diverse membrane composite sono simili, ma la struttura e le proprietà dei diversi substrati polimerici sono diverse e le diverse interazioni con la cinnamaldeide influenzeranno le prestazioni della pellicola di imballaggio e quindi la sua applicazione, quindi è molto importante selezionare il substrato polimerico e la concentrazione appropriati.
In secondo luogo, metodo di legatura della cinnamaldeide e della pellicola di imballaggio
Tuttavia, la cinnamaldeide è leggermente solubile in acqua, con una solubilità di soli 1,4 mg/mL. Sebbene la tecnologia di miscelazione sia semplice e pratica, le due fasi della cinnamaldeide liposolubile e della matrice della membrana idrosolubile sono instabili e le condizioni di alta temperatura e alta pressione solitamente richieste nel processo di formazione del film riducono significativamente la concentrazione di cinnamaldeide disponibile nella membrana. È difficile ottenere l'effetto batteriostatico ideale. La tecnologia di inclusione è il processo che utilizza il materiale della parete per avvolgere o adsorbire il principio attivo che deve essere incorporato per fornire supporto alle prestazioni o protezione chimica. L'uso della tecnologia di inclusione per fissare la cinnamaldeide nel materiale di imballaggio può rallentarne il rilascio, migliorare il tasso di ritenzione, prolungare l'invecchiamento antibatterico del film e ottimizzarne le proprietà meccaniche. Attualmente, i metodi di costruzione di vettori comuni per combinare la cinnamaldeide con il film di imballaggio possono essere suddivisi in due categorie: costruzione di vettori artificiali e costruzione di vettori naturali, tra cui l'inclusione di polimeri, l'inclusione di nano liposomi, l'inclusione di ciclodestrine, il legame o il caricamento di nanoargilla. Attraverso la combinazione di autoassemblaggio a strati ed elettrofilatura, è possibile ottimizzare il vettore di erogazione della cinnamaldeide e migliorarne la modalità d'azione e il campo di applicazione.
Applicazione di pellicola per imballaggio alimentare attiva all'aldeide di cannella
Diversi tipi di alimenti presentano diversi contenuti d'acqua, composizione nutrizionale e condizioni di conservazione e trasporto, e le dinamiche di crescita dei microrganismi deterioranti sono molto diverse. Anche l'effetto conservante del confezionamento antibatterico a base di cinnamaldeide per diversi alimenti è diverso.
1. Effetto di mantenimento della freschezza su frutta e verdura
La Cina è ricca di risorse naturali, tra cui la produzione e il consumo di frutta e verdura sono enormi. Tuttavia, il contenuto di umidità e zucchero di frutta e verdura è elevato, ricco di sostanze nutritive e soggetto a inquinamento microbico e deterioramento durante lo stoccaggio, il trasporto e la vendita. Attualmente, l'applicazione di pellicole antibatteriche per imballaggio è un mezzo importante per migliorare la qualità di conservazione e trasporto di frutta e verdura e prolungarne la durata di conservazione. Il film composito di cinnamaldeide e acido polilattico per l'imballaggio delle mele può ridurre la perdita di nutrienti, inibire la crescita di Rhizopus e prolungare il periodo di conservazione delle mele a 16 giorni. L'applicazione di pellicole per imballaggio alimentare con cinnamaldeide attiva alle confezioni di carote fresche ha inibito la crescita di muffe e lieviti, ridotto il tasso di marciume delle verdure e prolungato la durata di conservazione a 12 giorni.
2. Effetto di mantenimento della freschezza dei prodotti a base di carne. Gli alimenti a base di carne sono ricchi di proteine, grassi e altre sostanze, ricchi di nutrienti e dal sapore unico. A temperatura ambiente, la riproduzione di microrganismi provoca la decomposizione delle proteine, dei carboidrati e dei grassi della carne, con conseguente deterioramento della carne, superficie appiccicosa, colore scuro, perdita di elasticità e odore sgradevole. La pellicola per imballaggio alimentare a base di cinnamaldeide attiva è ampiamente utilizzata nel confezionamento di carne di maiale e pesce, inibisce principalmente la crescita di Staphylococcus aureus, Escherichia coli, aeromonas, lievito, batteri dell'acido lattico e altri batteri e può prolungare la durata di conservazione di 8 ~ 14 giorni.
3. Effetto di mantenimento della freschezza dei prodotti lattiero-caseari. Attualmente, il consumo di prodotti lattiero-caseari in Cina è in aumento di anno in anno. Il formaggio è un prodotto a base di latte fermentato con un ricco valore nutrizionale e proteico. Tuttavia, il formaggio ha una breve durata di conservazione e il tasso di spreco a basse temperature è ancora allarmante. L'uso di pellicole per imballaggio alimentare a base di aldeide cinnamica può prolungare efficacemente la durata di conservazione del formaggio, garantirne un buon sapore e prevenirne il deterioramento dovuto all'irrancidimento. Per le fette di formaggio e le salse al formaggio, la durata di conservazione si estende rispettivamente a 45 e 26 giorni dopo l'utilizzo di confezioni attive a base di aldeide cinnamica, il che contribuisce al risparmio di risorse.
4. Effetto di mantenimento della freschezza del pane e dei dolci amidacei: sono prodotti amidacei ottenuti dalla lavorazione della farina di grano, con una consistenza morbida e dolce. Tuttavia, pane e dolci hanno una breve durata di conservazione e sono soggetti a contaminazione da muffe durante la vendita, con conseguente degrado della qualità e spreco alimentare. L'uso di imballaggi alimentari a base di cinnamaldeide attiva nel pan di Spagna e nel pane a fette può inibire la crescita e la propagazione di penicillium e muffa nera, prolungandone la durata di conservazione rispettivamente a 10-27 giorni.
La cinnamaldeide presenta i vantaggi di una fonte abbondante, un'elevata batteriostasi e una bassa tossicità. Come agente batteriostatico negli imballaggi attivi per alimenti, la stabilità e il lento rilascio della cinnamaldeide possono essere migliorati progettando e ottimizzando il vettore di rilascio, il che è di grande importanza per migliorare la qualità di conservazione e trasporto degli alimenti freschi e prolungarne la durata di conservazione. Negli ultimi anni, la cinnamaldeide ha ottenuto numerosi risultati e progressi nella ricerca sulla conservazione degli imballaggi alimentari, ma la ricerca applicativa correlata è ancora in fase iniziale e permangono alcuni problemi da risolvere. Attraverso uno studio comparativo degli effetti di diversi vettori di rilascio sulle proprietà meccaniche e sulle proprietà barriera della membrana, un'esplorazione approfondita della modalità d'azione della cinnamaldeide e del vettore e della sua cinetica di rilascio in diversi ambienti, uno studio dell'influenza della legge di crescita dei microrganismi negli alimenti sul deterioramento degli alimenti e il meccanismo di regolazione degli imballaggi antibatterici sui tempi e sulla velocità di rilascio degli agenti antimicrobici. Progettare e sviluppare sistemi di imballaggio attivi in grado di soddisfare diverse esigenze di conservazione degli alimenti.
Data di pubblicazione: 03-01-2024