יישום אנטיבקטריאלי של צינמלדהיד באריזות מזון

צינמלדהיד מהווה 85% ~ 90% משמן האתרי קינמון, וסין היא אחד מאזורי הגידול העיקריים של קינמון, ומשאבי צינמלדהיד עשירים. המבנה המולקולרי של צינמלדהיד (C9H8O) הוא קבוצת פניל ​​המחוברת לאקרילין, במצב טבעי של נוזל צמיג צהבהב או חום-צהבהב, עם טעם קינמון וקולה ייחודי וחזק, ניתן להשתמש בו בתבלינים ותבלינים. כיום, פורסמו דיווחים רבים על הפעולה האנטיבקטריאלית רחבת הספקטרום של צינמלדהיד ומנגנון הפעולה שלה, ומחקרים הראו שלצינמלדהיד יש השפעה אנטיבקטריאלית טובה על חיידקים ופטריות. בתחום הרפואה, מספר מחקרים סקרו את התקדמות המחקר של צינמלדהיד במחלות מטבוליות, מחלות מערכת הדם, אנטי-גידולים והיבטים אחרים, ומצאו שלצינמלדהיד יש פעילויות פרמקולוגיות טובות נגד סוכרת, אנטי-השמנת יתר, אנטי-גידולים ופעילויות פרמקולוגיות אחרות. בשל מקורותיו העשירים, מרכיביו הטבעיים, בטיחותו, רעילותו הנמוכה, טעמו הייחודי והשפעתו האנטיבקטריאלית רחבת הספקטרום, זהו תוסף מזון שאושר על ידי מנהל המזון והתרופות של ארצות הברית וסין. למרות שהכמות המקסימלית אינה מוגבלת בשימוש, נדיפותו וריחו ​​החריף מגבילים את יישומו הרחב במזון. קיבוע צינמלדהיד בסרטי אריזה למזון יכול לשפר את יעילותו האנטיבקטריאלית ולהפחית את השפעתו החושית על המזון, ולמלא תפקיד בשיפור איכות אחסון והובלת המזון ובהארכת חיי המדף.

1. מטריצת ממברנה מרוכבת אנטיבקטריאלית

רוב המחקרים על סרטי אריזה אנטיבקטריאליים למזון משתמשים בחומרים טבעיים ומתכלים כמטריצת יצירת הסרט, וסרט האריזה מוכן באמצעות ציפוי, יציקה או שיטת שיחול בטמפרטורה גבוהה. בשל אופן הפעולה והתאימות השונים בין מצעי ממברנה וחומרים פעילים שונים, תכונות הממברנה המוגמרת שונות, ולכן חשוב מאוד לבחור את מצע הממברנה המתאים. מצעים נפוצים ליצירת סרט כוללים חומרים מתכלים סינתטיים כגון פוליוויניל אלכוהול ופוליפרופילן, חומרים טבעיים כגון פוליסכרידים וחלבונים, וחומרים מרוכבים. פוליוויניל אלכוהול (PVA) הוא פולימר ליניארי, שבדרך כלל יוצר מבנה רשת תלת-ממדי כאשר הוא מקושר, ובעל תכונות מכניות ותכונות מחסום מצוינות. משאבים טבעיים של מטריצה ​​דמוית ממברנה נמצאים בשפע ובמקורות נרחבים. לדוגמה, חומצה פולילקטית ניתנת לתסיסה מחומרי גלם כגון עמילן ותירס, שיש להם מקורות מספיקים ומתחדשים, יכולת התכלות ביולוגית ותאימות ביולוגית טובה, והיא חומר אריזה אידיאלי ידידותי לסביבה. המטריצה ​​המרוכבת מורכבת לעתים קרובות משתי מטריצות ממברנה או יותר, שיכולות למלא תפקיד משלים בהשוואה למטריצת ממברנה אחת.

תכונות מכניות ותכונות מחסום הן אינדיקטורים חשובים להערכת התאמתו של סרט אריזה. תוספת של צינמלדהיד תיצור קשר צולב עם מטריצת קרום הפולימר ובכך תפחית את הנזילות המולקולרית, הירידה בהארכה בשבירה נובעת מחוסר רציפות של מבנה רשת הפוליסכרידים, והעלייה בחוזק המתיחה נובעת מעלייה בקבוצה ההידרופילית במהלך תהליך יצירת הסרט הנגרמת על ידי תוספת של צינמלדהיד. בנוסף, חדירות הגז של קרום המרוכב צינמלדהיד גדלה באופן כללי, דבר שעשוי להיות עקב פיזור צינמלדהיד בפולימר ליצירת נקבוביות, חללים ותעלות, הפחתת התנגדות העברת המסה של מולקולות מים, ובסופו של דבר מובילה לעלייה בחדירות הגז של קרום המרוכב צינמלדהיד. התכונות המכניות והחדירות של מספר ממברנות מרוכבות דומות, אך המבנה והתכונות של מצעים פולימריים שונים שונים, והאינטראקציות השונות עם צינמלדהיד ישפיעו על ביצועי סרט האריזה, ולאחר מכן ישפיעו על יישומו, לכן חשוב מאוד לבחור את מצע הפולימר והריכוז המתאימים.

שנית, שיטת קשירת צינמלדהיד וסרט אריזה

עם זאת, צינמלדהיד מסיס במקצת במים עם מסיסות של 1.4 מ"ג/מ"ל בלבד. למרות שטכנולוגיית הערבוב פשוטה ונוחה, שני השלבים של צינמלדהיד המסיס בשומן ומטריצת הממברנה המסיסה במים אינם יציבים, ותנאי הטמפרטורה הגבוהים והלחץ הגבוה הנדרשים בדרך כלל בתהליך יצירת הסרט מפחיתים משמעותית את ריכוז הצינמלדהיד הזמין בממברנה. קשה להשיג את האפקט הבקטריוסטטי האידיאלי. טכנולוגיית הטבעה היא תהליך של שימוש בחומר הדופן לעטיפה או ספיחה של החומר הפעיל שצריך להטמיע כדי לספק תמיכה בביצועים או הגנה כימית. השימוש בטכנולוגיית הטבעה לקיבוע צינמלדהיד בחומר האריזה יכול לגרום לשחרורו האיטי, לשפר את קצב השמירה, להאריך את ההזדקנות האנטיבקטריאלית של הסרט ולמטב את התכונות המכניות של סרט האריזה. כיום, שיטות בניית הנשאים הנפוצות של שילוב צינמלדהיד עם סרט אריזה ניתנות לחלוקה לשתי קטגוריות: בניית נשא מלאכותי ובניית נשא טבעי, כולל הטבעה של פולימר, הטבעה של ננו-ליפוזומים, הטבעה של ציקלודקסטרין, קשירה או טעינה של ננו-חימר. באמצעות שילוב של הרכבה עצמית של שכבות וספינינג אלקטרו, ניתן לייעל את נושאת אספקת הסינמלדהיד, ולשפר את אופן הפעולה וטווח היישום של הסינמלדהיד.

יישום של סרט אריזת מזון פעיל מסוג קינמון אלדהיד

לסוגים שונים של מזון יש תכולת מים, הרכב חומרים מזינים ותנאי אחסון והובלה שונים, ודינמיקת הגדילה של מיקרואורגניזמים מקלקלים שונה מאוד. גם אפקט השימור של אריזות אנטיבקטריאליות של צינמלדהיד עבור מזונות שונים שונה.

1. השפעה לשמירה על טריות ירקות ופירות

סין עשירה במשאבים טבעיים, ביניהם ייצור וצריכת ירקות ופירות בשוק עצומים. עם זאת, תכולת הלחות והסוכר בירקות ובפירות גבוהה, עשירים בחומרים מזינים, והם נוטים לזיהום מיקרוביאלי ולקלקול במהלך אחסון, הובלה ומכירה. כיום, יישום סרט אריזה אנטיבקטריאלי הוא אמצעי חשוב לשיפור איכות האחסון וההובלה של ירקות ופירות ולהארכת חיי המדף שלהם. סרט אריזה מרוכב של צינמלדהיד וחומצה פולילקטית לתפוחים יכול להפחית את אובדן החומרים המזינים, לעכב את צמיחת קני השורש ולהאריך את תקופת האחסון של תפוחים ל-16 ימים. כאשר סרט אריזה פעיל של צינמלדהיד הוחל על אריזות גזר טרי, עוכב צמיחת עובש ושמרים, קצב הריקבון של ירקות הופחת וחיי המדף הוארכו ל-12 ימים.

2. אפקט שמירת טריות של מוצרי בשר. מזון בשר עשיר בחלבון, שומן וחומרים אחרים, עשיר בתזונה ובטעם ייחודי. בטמפרטורת החדר, רבייה של מיקרואורגניזמים גורמת לפירוק של חלבוני בשר, פחמימות ושומנים, וכתוצאה מכך השחתת הבשר, משטח דביק, צבע כהה, אובדן גמישות וריח לא נעים. סרט אריזת מזון פעיל מסוג צינמלדהיד נמצא בשימוש נרחב באריזות חזיר ודגים, בעיקר מעכב את הצמיחה של סטפילוקוקוס אאורוס, אשריכיה קולי, אירומונס, שמרים, חיידקי חומצה לקטית וחיידקים אחרים, ויכול להאריך את חיי המדף של 8 ~ 14 ימים.

3. אפקט שמירת טריות של מוצרי חלב כיום, צריכת מוצרי החלב בסין עולה משנה לשנה. גבינה היא מוצר חלב מותסס בעל ערך תזונתי עשיר וחלבון. אך לגבינה חיי מדף קצרים, ושיעור הבזבוז בטמפרטורות נמוכות עדיין מדאיג. השימוש בניילון אריזת מזון המכיל אלדהיד קינמי יכול להאריך ביעילות את חיי המדף של הגבינה, להבטיח טעם טוב של הגבינה ולמנוע קלקול קשיח של הגבינה. ​​עבור פרוסות גבינה ורטבי גבינה, חיי המדף מוארכים ל-45 ימים ו-26 ימים בהתאמה לאחר שימוש באריזה פעילה של אלדהיד קינמי, דבר המסייע לחיסכון במשאבים.

4. אפקט שמירת הטריות של לחם ועוגות עמילן הם מוצרי עמילן, העשויים מקמח חיטה מעובד, כותנה אורן רכה, מתוקים וטעימים. עם זאת, ללחם ועוגה יש חיי מדף קצרים והם רגישים לזיהום עובש במהלך המכירה, מה שגורם לפגיעה באיכות ולבזבוז מזון. השימוש באריזות מזון פעילות של צינמלדהיד בעוגות ספוג ובלחם פרוס יכול לעכב את הצמיחה וההתפשטות של פניציליום ועובש שחור, ולהאריך את חיי המדף ל-10 ~ 27 ימים, בהתאמה.

 

לצינמלדהיד יתרונות של מקור שופע, בקטריוסטזיס גבוה ורעילות נמוכה. כחומר בקטריוסטזיס באריזות מזון פעילות, ניתן לשפר את היציבות והשחרור האיטי של צינמלדהיד על ידי בנייה ואופטימיזציה של נושא המשלוח, דבר בעל משמעות רבה לשיפור איכות האחסון וההובלה של מזון טרי ולהארכת חיי המדף של המזון. בשנים האחרונות, צינמלדהיד השיג הישגים והתקדמות רבים במחקר שימור אריזות מזון, אך מחקר היישומים הרלוונטי עדיין נמצא בשלב הראשוני, ועדיין ישנן כמה בעיות לפתרון. באמצעות מחקר השוואתי של השפעות נושאי המשלוח השונים על התכונות המכניות ותכונות המכשול של הממברנה, חקירה מעמיקה של אופן הפעולה של צינמלדהיד והנשא וקינטיקה של שחרורם בסביבות שונות, מחקר השפעת חוק הצמיחה של מיקרואורגניזמים במזון על קלקול מזון, ומנגנון הרגולציה של אריזות אנטיבקטריאליות על תזמון ומהירות שחרור של חומרים אנטי-מיקרוביאליים. תכנון ופיתוח מערכות אריזה פעילות שיכולות לעמוד בדרישות שימור מזון שונות.