Kanelialdehydi muodostaa 85–90 % kanelin eteerisestä öljystä, ja Kiina on yksi kanelin tärkeimmistä viljelyalueista, ja kanelialdehydivarat ovat runsaat. Kanelialdehydin (C9H8O) molekyylirakenne on fenyyliryhmä, joka on liittynyt akryleiiniin. Luonnossa se on kellertävää tai kellertävänruskeaa viskoosia nestettä, jolla on ainutlaatuinen ja voimakas kanelin ja kokaiinin maku. Sitä voidaan käyttää mausteissa ja aromeissa. Tällä hetkellä on tehty paljon raportteja kanelialdehydin laajakirjoisesta antibakteerisesta vaikutuksesta ja sen mekanismista, ja tutkimukset ovat osoittaneet, että kanelialdehydillä on hyvä antibakteerinen vaikutus bakteereihin ja sieniin. Lääketieteen alalla joissakin tutkimuksissa on tarkasteltu kanelialdehydin tutkimustyön edistymistä aineenvaihduntasairauksissa, verenkiertoelimistön sairauksissa, kasvainten vastaisessa vaikutuksessa ja muissa näkökohdissa, ja on havaittu, että kanelialdehydillä on hyvät diabeteksen, lihavuuden, kasvainten ja muut farmakologiset vaikutukset. Rikkaiden lähteiden, luonnollisten ainesosien, turvallisuuden, alhaisen myrkyllisyyden, ainutlaatuisen maun ja laaja-alaisen antibakteerisen vaikutuksen ansiosta se on Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkeviraston (FDA) ja Kiinan hyväksymä elintarvikelisäaine. Vaikka sen enimmäismäärää ei ole rajoitettu, sen haihtuvuus ja pistävä haju rajoittavat sen laajaa käyttöä elintarvikkeissa. Kanelialdehydin kiinnittäminen elintarvikepakkauskalvoon voi parantaa sen antibakteerista tehoa ja vähentää sen aistinvaraista vaikutusta ruokaan, ja sillä voi olla merkitystä elintarvikkeiden varastoinnin ja kuljetuksen laadun parantamisessa ja säilyvyyden pidentämisessä.
1. Antibakteerinen komposiittikalvomatriisi
Suurin osa elintarvikkeiden antibakteerista pakkauskalvoa koskevasta tutkimuksesta käyttää kalvonmuodostusmatriisina luonnollisia ja biohajoavia aineita, ja pakkauskalvo valmistetaan päällystämällä, valamalla tai korkean lämpötilan ekstruusiomenetelmällä. Erilaisten kalvoalustojen ja aktiivisten aineiden erilaisten vaikutustapojen ja yhteensopivuuden vuoksi valmiin kalvon ominaisuudet ovat erilaiset, joten on erittäin tärkeää valita sopiva kalvoalusta. Yleisesti käytettyjä kalvonmuodostusalustoja ovat synteettiset biohajoavat aineet, kuten polyvinyylialkoholi ja polypropeeni, luonnolliset aineet, kuten polysakkaridit ja proteiinit, sekä komposiittiaineet. Polyvinyylialkoholi (PVA) on lineaarinen polymeeri, joka yleensä muodostaa kolmiulotteisen verkkorakenteen silloittuessaan ja jolla on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet ja sulkuominaisuudet. Luonnollisia kalvomaisia matriiseja on runsaasti ja niitä on saatavilla laajalti. Esimerkiksi polymaitohappoa voidaan fermentoida raaka-aineista, kuten tärkkelyksestä ja maissista, jolla on riittävästi uusiutuvia lähteitä, hyvä biohajoavuus ja bioyhteensopivuus, ja se on ihanteellinen ympäristöystävällinen pakkausmateriaali. Komposiittimatriisi koostuu usein kahdesta tai useammasta kalvomatriisista, joilla voi olla toisiaan täydentävä rooli verrattuna yhteen kalvomatriisiin.
Mekaaniset ominaisuudet ja sulkuominaisuudet ovat tärkeitä indikaattoreita pakkauskalvon soveltuvuuden arvioinnissa. Kanelialdehydin lisääminen silloittuu polymeerikalvomatriisin kanssa ja vähentää siten molekyylin juoksevuutta, murtovenymän pieneneminen johtuu polysakkaridiverkoston rakenteen epäjatkuvuudesta ja vetolujuuden kasvu johtuu hydrofiilisten ryhmien lisääntymisestä kalvonmuodostusprosessissa, jonka aiheuttaa kanelialdehydin lisääminen. Lisäksi kanelialdehydikomposiittikalvon kaasunläpäisevyys yleisesti ottaen lisääntyi, mikä voi johtua kanelialdehydin leviämisestä polymeeriin, mikä luo huokosia, onteloita ja kanavia, vähentää vesimolekyylien massansiirtovastusta ja lopulta johtaa kanelialdehydikomposiittikalvon kaasunläpäisevyyden kasvuun. Useiden komposiittikalvojen mekaaniset ominaisuudet ja läpäisevyys ovat samankaltaisia, mutta eri polymeerialustojen rakenne ja ominaisuudet ovat erilaisia, ja erilaiset vuorovaikutukset kanelialdehydin kanssa vaikuttavat pakkauskalvon suorituskykyyn ja sitä kautta sen käyttöön, joten on erittäin tärkeää valita sopiva polymeerialusta ja -pitoisuus.
Toiseksi, kanelialdehydi ja pakkauskalvon sitomismenetelmä
Kanelialdehydi liukenee kuitenkin veteen heikosti, vain 1,4 mg/ml. Vaikka sekoitustekniikka on yksinkertainen ja kätevä, rasvaliukoisen kanelialdehydin ja vesiliukoisen kalvomatriisin kaksi faasia ovat epästabiileja, ja kalvonmuodostusprosessissa yleensä vaadittavat korkeat lämpötilat ja paineet vähentävät merkittävästi käytettävissä olevan kanelialdehydin pitoisuutta kalvossa. Ihanteellisen bakteriostaattisen vaikutuksen saavuttaminen on vaikeaa. Upotustekniikka on prosessi, jossa seinämämateriaaliin kääritään tai adsorboidaan vaikuttava aine, joka on upotettava suorituskyvyn tukemiseksi tai kemiallisen suojan tarjoamiseksi. Upotustekniikan käyttö kanelialdehydin kiinnittämiseksi pakkausmateriaaliin voi hidastaa sen vapautumista, parantaa retentionopeutta, pidentää kalvon antibakteerista ikääntymistä ja optimoida pakkauskalvon mekaaniset ominaisuudet. Tällä hetkellä yleisimmät kantoainevalmistusmenetelmät, joissa kanelialdehydiä yhdistetään pakkauskalvoon, voidaan jakaa kahteen luokkaan: keinotekoinen kantoainevalmistus ja luonnollinen kantoainevalmistus, mukaan lukien polymeerien upotus, nanoliposomien upotus, syklodekstriinin upotus, nanosaven sitominen tai lataaminen. Kerrosten itsekokoonpanon ja sähkökehräyksen yhdistelmän avulla voidaan optimoida kanelialdehydin kuljetusalusta ja parantaa kanelialdehydin vaikutustapaa ja käyttöaluetta.
Kanelialdehydiaktiivisen elintarvikepakkauskalvon levitys
Erilaisilla elintarvikkeilla on erilainen vesipitoisuus, ravintoainekoostumus sekä varastointi- ja kuljetusolosuhteet, ja pilaantumista aiheuttavien mikro-organismien kasvudynamiikka on hyvin erilainen. Myös kanelialdehydipohjaisten antibakteeristen pakkausten säilöntävaikutus eri elintarvikkeissa on erilainen.
1. Tuoreena säilyvä vaikutus vihanneksiin ja hedelmiin
Kiina on rikas luonnonvaroiltaan, ja vihannesten ja hedelmien tuotanto ja kulutus ovat valtavia. Vihanneksilla ja hedelmillä on kuitenkin korkea kosteus- ja sokeripitoisuus, ne ovat ravitsevia ja alttiita mikrobien aiheuttamalle saastumiselle ja pilaantumiselle varastoinnin, kuljetuksen ja myynnin aikana. Tällä hetkellä antibakteerisen pakkauskalvon käyttö on tärkeä keino parantaa vihannesten ja hedelmien varastointi- ja kuljetuslaatua sekä pidentää niiden säilyvyyttä. Omenoiden kanelialdehydi-polymaitohappo-komposiittikalvo voi vähentää ravinteiden hävikkiä, estää rhizopus-sienten kasvua ja pidentää omenoiden säilyvyysaikaa 16 päivään. Kun kanelialdehydiaktiivista elintarvikepakkauskalvoa levitettiin tuoreiden porkkanoiden pakkauksiin, homeen ja hiivan kasvu estyi, vihannesten mätänemisnopeus väheni ja säilyvyysaika pidentyi 12 päivään.
2. Lihavalmisteiden säilyvyys tuoreena Liharuoat ovat runsaasti proteiinia, rasvaa ja muita aineita, ravitsevia ja ainutlaatuisen makuisia. Huoneenlämmössä mikro-organismien lisääntyminen aiheuttaa lihaproteiinien, hiilihydraattien ja rasvojen hajoamista, mikä johtaa lihan pilaantumiseen, tahmeaan pintaan, tummaan väriin, kimmoisuuden menetykseen ja epämiellyttävään hajuun. Kanelialdehydiaktiivista elintarvikepakkauskalvoa käytetään laajalti sianlihan ja kalan pakkaamisessa, ja se estää pääasiassa Staphylococcus aureuksen, Escherichia colin, Aeromonasin, hiivan, maitohappobakteerien ja muiden bakteerien kasvua ja voi pidentää säilyvyyttä 8–14 päivällä.
3. Maitotuotteiden säilyvyys Maitotuotteiden kulutus Kiinassa kasvaa tällä hetkellä vuosi vuodelta. Juusto on fermentoitu maitotuote, jolla on runsaasti ravintoarvoja ja proteiinia. Juustolla on kuitenkin lyhyt säilyvyysaika, ja hävikki alhaisissa lämpötiloissa on edelleen hälyttävää. Kanelialdehydia sisältävän elintarvikepakkauskalvon käyttö voi tehokkaasti pidentää juuston säilyvyyttä, varmistaa juuston hyvän maun ja estää juuston härskiintymisen. Juustoviipaleiden ja juustokastikkeiden säilyvyysaikaa voidaan pidentää 45 päivään ja 26 päivään kanelialdehydiaktiivisen pakkauksen käytön jälkeen, mikä edistää resurssien säästämistä.
4. Tärkkelyksen säilyttävä vaikutus leipään ja kakkuun ovat vehnäjauhoista ja pehmeästä mäntypuuvillasta valmistettuja tärkkelystuotteita, jotka ovat makeita ja herkullisia. Leivän ja kakun säilyvyysaika on kuitenkin lyhyt ja ne ovat alttiita homeelle myynnin aikana, mikä johtaa laadun heikkenemiseen ja ruokahävikkiin. Kanelialdehydiaktiivisten elintarvikepakkausten käyttö sokerikakuissa ja viipaloiduissa leivissä voi estää penisilliumin ja mustan homeen kasvua ja lisääntymistä ja pidentää säilyvyysaikaa 10–27 päivään.
Kanelialdehydillä on etuna runsas lähde, korkea bakteriostaasi ja alhainen myrkyllisyys. Bakteriostaasiaineena elintarvikkeiden aktiivisissa pakkauksissa kanelialdehydin stabiilisuutta ja hidasta vapautumista voidaan parantaa rakentamalla ja optimoimalla kuljetusalusta, millä on suuri merkitys tuoreiden elintarvikkeiden varastointi- ja kuljetuslaadun parantamisessa sekä elintarvikkeiden säilyvyyden pidentämisessä. Viime vuosina kanelialdehydi on saavuttanut monia saavutuksia ja edistynyt paljon elintarvikkeiden pakkausten säilöntätutkimuksessa, mutta siihen liittyvä sovellustutkimus on vielä alkuvaiheessa, ja joitakin ongelmia on vielä ratkaistavana. Vertailemalla eri kuljetusalustojen vaikutuksia kalvon mekaanisiin ominaisuuksiin ja suojaominaisuuksiin, tutkimalla perusteellisesti kanelialdehydin ja kuljetusalustan vaikutustapaa ja sen vapautumiskinetiikkaa eri ympäristöissä, tutkimalla elintarvikkeissa olevien mikro-organismien kasvulain vaikutusta elintarvikkeiden pilaantumiseen sekä antibakteeristen pakkausten säätelymekanismia antimikrobisten aineiden ajoitukseen ja vapautumisnopeuteen. Suunnittele ja kehitä aktiivisia pakkausjärjestelmiä, jotka täyttävät erilaiset elintarvikkeiden säilytysvaatimukset.
Julkaisun aika: 03.01.2024