การใช้ซินนามัลดีไฮด์ต้านเชื้อแบคทีเรียในบรรจุภัณฑ์อาหาร

ซินนามัลดีไฮด์คิดเป็น 85% ~ 90% ของน้ำมันหอมระเหยอบเชย และจีนเป็นหนึ่งในพื้นที่ปลูกอบเชยหลัก และทรัพยากรของซินนามัลดีไฮด์ก็อุดมสมบูรณ์โครงสร้างโมเลกุลของซินนามัลดีไฮด์ (C9H8O) เป็นกลุ่มฟีนิลที่เชื่อมต่อกับอะคริลีนในสถานะธรรมชาติของของเหลวหนืดสีเหลืองหรือสีน้ำตาลอมเหลือง โดยมีกลิ่นอบเชยและโค้กที่เข้มข้นและเป็นเอกลักษณ์ สามารถใช้ในเครื่องเทศและเครื่องปรุงรสได้ปัจจุบันมีรายงานจำนวนมากเกี่ยวกับฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียในวงกว้างของซินนามัลดีไฮด์และกลไกของมัน และการศึกษาพบว่าซินนามัลดีไฮด์มีฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียที่ดีต่อแบคทีเรียและเชื้อราในสาขาการแพทย์ การศึกษาบางชิ้นได้ทบทวนความก้าวหน้าการวิจัยของซินนามัลดีไฮด์ในโรคทางเมตาบอลิซึม โรคระบบไหลเวียนโลหิต การต่อต้านเนื้องอก และด้านอื่นๆ และพบว่าซินนามัลดีไฮด์มีฤทธิ์ต้านเบาหวาน ต้านโรคอ้วน ต้านเนื้องอก และอื่นๆ ได้ดี กิจกรรมทางเภสัชวิทยาเนื่องจากแหล่งที่มาที่อุดมสมบูรณ์ ส่วนผสมจากธรรมชาติ ความปลอดภัย ความเป็นพิษต่ำ รสชาติที่เป็นเอกลักษณ์ และฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียในวงกว้าง จึงเป็นวัตถุเจือปนอาหารที่ได้รับอนุมัติจากสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาของสหรัฐอเมริกาและจีนแม้ว่าปริมาณสูงสุดจะไม่จำกัดการใช้งาน แต่ความผันผวนและกลิ่นฉุนของมันจะจำกัดการใช้งานในอาหารในวงกว้างการยึดซินนามัลดีไฮด์ในฟิล์มบรรจุภัณฑ์อาหารสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพในการต้านเชื้อแบคทีเรียและลดผลกระทบทางประสาทสัมผัสต่ออาหาร และมีบทบาทในการปรับปรุงคุณภาพการจัดเก็บและการขนส่งอาหารและยืดอายุการเก็บรักษา

1. เมทริกซ์เมมเบรนคอมโพสิตต้านเชื้อแบคทีเรีย

การวิจัยส่วนใหญ่เกี่ยวกับฟิล์มบรรจุภัณฑ์ต้านเชื้อแบคทีเรียในอาหารใช้สารธรรมชาติและย่อยสลายได้เป็นเมทริกซ์ที่สร้างฟิล์ม และฟิล์มบรรจุภัณฑ์เตรียมโดยการเคลือบ การหล่อ หรือการอัดขึ้นรูปที่อุณหภูมิสูงเนื่องจากโหมดการทำงานที่แตกต่างกันและความเข้ากันได้ระหว่างซับสเตรตของเมมเบรนและสารออกฤทธิ์ที่แตกต่างกัน คุณสมบัติของเมมเบรนที่เสร็จแล้วจึงแตกต่างกัน ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญมากในการเลือกซับสเตรตของเมมเบรนที่เหมาะสมวัสดุซับสเตรตที่สร้างฟิล์มที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ สารสังเคราะห์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ เช่น โพลีไวนิลแอลกอฮอล์และโพลีโพรพีลีน สารธรรมชาติ เช่น โพลีแซ็กคาไรด์และโปรตีน และสารคอมโพสิตโพลีไวนิลแอลกอฮอล์ (PVA) เป็นโพลีเมอร์เชิงเส้น ซึ่งมักจะสร้างโครงสร้างเครือข่ายสามมิติเมื่อเชื่อมขวาง และมีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีเยี่ยมและมีคุณสมบัติกั้นทรัพยากรเมทริกซ์ที่มีลักษณะคล้ายเมมเบรนตามธรรมชาติมีมากมายและมีแหล่งที่มาอย่างกว้างขวางตัวอย่างเช่น กรดโพลีแลกติกสามารถหมักได้จากวัตถุดิบ เช่น แป้งและข้าวโพด ซึ่งมีแหล่งที่เพียงพอและหมุนเวียนได้ มีความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพได้ดีและเข้ากันได้ทางชีวภาพ และเป็นวัสดุบรรจุภัณฑ์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมในอุดมคติเมทริกซ์คอมโพสิตมักประกอบด้วยเมทริกซ์เมมเบรนตั้งแต่สองตัวขึ้นไป ซึ่งสามารถมีบทบาทเสริมได้เมื่อเปรียบเทียบกับเมทริกซ์เมมเบรนตัวเดียว

สมบัติทางกลและคุณสมบัติของกั้นเป็นตัวบ่งชี้สำคัญในการประเมินความเหมาะสมของฟิล์มบรรจุภัณฑ์การเติมซินนามัลดีไฮด์จะเชื่อมโยงข้ามกับเมทริกซ์เมมเบรนของโพลีเมอร์ และลดความลื่นไหลของโมเลกุล การยืดตัวที่ลดลงเมื่อขาดเกิดจากการไม่ต่อเนื่องของโครงสร้างโครงข่ายโพลีแซ็กคาไรด์ และความต้านทานแรงดึงที่เพิ่มขึ้นเกิดจากการเพิ่มขึ้นของกลุ่มที่ชอบน้ำ ในระหว่างกระบวนการขึ้นรูปฟิล์มที่เกิดจากการเติมซินนามัลดีไฮด์นอกจากนี้ความสามารถในการซึมผ่านของก๊าซของเมมเบรนคอมโพสิตซินนามัลดีไฮด์โดยทั่วไปเพิ่มขึ้นซึ่งอาจเนื่องมาจากการกระจายตัวของซินนามาลดีไฮด์เข้าไปในพอลิเมอร์เพื่อสร้างรูพรุนช่องว่างและช่องทางลดความต้านทานการถ่ายเทมวลของโมเลกุลของน้ำและในที่สุดก็นำไปสู่การเพิ่มขึ้น การซึมผ่านของก๊าซของเมมเบรนคอมโพสิตซินนามัลดีไฮด์คุณสมบัติทางกลและความสามารถในการซึมผ่านของเมมเบรนคอมโพสิตหลายชนิดมีความคล้ายคลึงกัน แต่โครงสร้างและคุณสมบัติของพื้นผิวโพลีเมอร์ที่แตกต่างกันจะแตกต่างกัน และปฏิกิริยาที่แตกต่างกันกับซินนามัลดีไฮด์จะส่งผลต่อประสิทธิภาพของฟิล์มบรรจุภัณฑ์ และส่งผลต่อการใช้งาน ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญมาก เพื่อเลือกซับสเตรตและความเข้มข้นของโพลีเมอร์ที่เหมาะสม

ประการที่สอง ซินนามัลดีไฮด์และวิธีการผูกฟิล์มบรรจุภัณฑ์

อย่างไรก็ตาม ซินนามัลดีไฮด์ละลายได้เล็กน้อยในน้ำโดยมีความสามารถในการละลายเพียง 1.4 มก./มล.แม้ว่าเทคโนโลยีการผสมจะง่ายและสะดวก แต่ซินนามัลดีไฮด์ที่ละลายในไขมันและเมทริกซ์เมมเบรนที่ละลายน้ำได้สองขั้นตอนนั้นไม่เสถียร และอุณหภูมิสูงและสภาวะความดันสูงซึ่งมักต้องใช้ในกระบวนการสร้างฟิล์มจะช่วยลดความเข้มข้นของซินนามัลดีไฮด์ที่มีอยู่ใน เมมเบรนเป็นการยากที่จะบรรลุผลของแบคทีเรียในอุดมคติเทคโนโลยีการฝังเป็นกระบวนการใช้วัสดุผนังเพื่อห่อหรือดูดซับสารออกฤทธิ์ที่ต้องฝังเพื่อรองรับประสิทธิภาพหรือป้องกันสารเคมีการใช้เทคโนโลยีการฝังเพื่อแก้ไขซินนามัลดีไฮด์ในวัสดุบรรจุภัณฑ์สามารถทำให้เกิดการปลดปล่อยช้า ปรับปรุงอัตราการกักเก็บ ยืดอายุการต้านเชื้อแบคทีเรียของฟิล์ม และปรับคุณสมบัติเชิงกลของฟิล์มบรรจุภัณฑ์ให้เหมาะสมปัจจุบันวิธีการก่อสร้างตัวพาทั่วไปในการรวมซินนามัลดีไฮด์กับฟิล์มบรรจุภัณฑ์สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: การสร้างตัวพาเทียมและการสร้างตัวพาตามธรรมชาติ รวมถึงการฝังโพลีเมอร์ การฝังไลโปโซมนาโน การฝังไซโคลเดกซ์ทริน การผูกหรือการโหลดดินนาโนด้วยการผสมผสานระหว่างการประกอบตัวเองของชั้นและอิเล็กโตรสปินนิ่ง ทำให้ตัวพาการนำส่งซินนามัลดีไฮด์สามารถปรับให้เหมาะสมได้ และสามารถปรับปรุงโหมดการทำงานและช่วงการใช้งานของซินนามัลดีไฮด์ได้

การใช้ฟิล์มบรรจุภัณฑ์อาหารแอคทีฟอบเชยอัลดีไฮด์

อาหารประเภทต่างๆ มีปริมาณน้ำ องค์ประกอบของสารอาหาร สภาวะการเก็บรักษาและการขนส่งที่แตกต่างกัน และการเปลี่ยนแปลงการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ที่เน่าเสียจะแตกต่างกันมากผลการเก็บรักษาของบรรจุภัณฑ์ต้านเชื้อแบคทีเรียซินนามัลดีไฮด์สำหรับอาหารแต่ละชนิดก็แตกต่างกันเช่นกัน

1. ผลการรักษาความสดของผักและผลไม้

ประเทศจีนอุดมไปด้วยทรัพยากรธรรมชาติ โดยการผลิตและการบริโภคผักและผลไม้ในตลาดเป็นจำนวนมากอย่างไรก็ตาม ปริมาณความชื้นและน้ำตาลในผักและผลไม้มีปริมาณสูง อุดมไปด้วยสารอาหาร และมีแนวโน้มที่จะเกิดมลภาวะจากจุลินทรีย์และการเสื่อมสภาพระหว่างการเก็บรักษา การขนส่ง และการขายปัจจุบันการใช้ฟิล์มบรรจุภัณฑ์ต้านเชื้อแบคทีเรียเป็นวิธีสำคัญในการปรับปรุงคุณภาพการจัดเก็บและการขนส่งผักและผลไม้และยืดอายุการเก็บรักษาบรรจุภัณฑ์ฟิล์มคอมโพสิตกรด cinnamaldehyde-polylactic ของแอปเปิ้ลสามารถลดการสูญเสียสารอาหาร ยับยั้งการเจริญเติบโตของ rhizopus และขยายระยะเวลาการเก็บรักษาของแอปเปิ้ลเป็น 16 วันเมื่อใช้ฟิล์มบรรจุภัณฑ์อาหารแอคทีฟซินนามัลดีไฮด์กับบรรจุภัณฑ์แครอทสด ยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อราและยีสต์ อัตราการเน่าของผักลดลง และอายุการเก็บรักษาขยายเป็น 12d

2. ผลการรักษาความสดของผลิตภัณฑ์จากเนื้อสัตว์ อาหารจากเนื้อสัตว์อุดมไปด้วยโปรตีน ไขมัน และสารอื่นๆ อุดมไปด้วยคุณค่าทางโภชนาการและรสชาติที่เป็นเอกลักษณ์ที่อุณหภูมิห้อง การแพร่พันธุ์ของจุลินทรีย์ทำให้เกิดการสลายตัวของโปรตีนจากเนื้อสัตว์ คาร์โบไฮเดรต และไขมัน ส่งผลให้เนื้อสัตว์เสียหาย พื้นผิวเหนียว สีเข้ม สูญเสียความยืดหยุ่น และมีกลิ่นไม่พึงประสงค์ฟิล์มบรรจุภัณฑ์อาหารที่ใช้งาน Cinnamaldehyde ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในบรรจุภัณฑ์หมูและปลาส่วนใหญ่ยับยั้งการเจริญเติบโตของ Staphylococcus aureus, Escherichia coli, aeromonas, ยีสต์, แบคทีเรียกรดแลคติคและแบคทีเรียอื่น ๆ และสามารถยืดอายุการเก็บรักษา 8 ~ 14d

3. ผลการรักษาความสดของผลิตภัณฑ์นม ปัจจุบันการบริโภคผลิตภัณฑ์นมในประเทศจีนเพิ่มขึ้นทุกปีชีสเป็นผลิตภัณฑ์นมหมักที่มีคุณค่าทางโภชนาการและโปรตีนสูงแต่ชีสมีอายุการเก็บรักษาสั้น และอัตราของเสียที่อุณหภูมิต่ำยังคงน่าตกใจการใช้ฟิล์มบรรจุภัณฑ์อาหารอัลดีไฮด์ซินนามิกสามารถยืดอายุการเก็บชีสได้อย่างมีประสิทธิภาพ รับประกันรสชาติที่ดีของชีส และป้องกันการเสื่อมสภาพของชีสสำหรับชิ้นชีสและซอสชีส อายุการเก็บรักษาจะขยายเป็น 45 วันและ 26 วันตามลำดับ หลังจากใช้บรรจุภัณฑ์แบบแอคทีฟซินนามัลดีไฮด์ ซึ่งเอื้อต่อการประหยัดทรัพยากร

4. ผลการรักษาความสดของขนมปังและเค้กที่เป็นแป้งเป็นผลิตภัณฑ์แป้งที่ทำจากแป้งสาลีแปรรูปฝ้ายสนนุ่มหวานและอร่อยอย่างไรก็ตาม ขนมปังและเค้กมีอายุการเก็บรักษาสั้นและเสี่ยงต่อการปนเปื้อนของเชื้อราในระหว่างการขาย ส่งผลให้คุณภาพเสื่อมคุณภาพและเศษอาหารการใช้บรรจุภัณฑ์อาหารที่ใช้งานของซินนามัลดีไฮด์ในเค้กสปันจ์และขนมปังหั่นบาง ๆ สามารถยับยั้งการเจริญเติบโตและการแพร่กระจายของเพนิซิลเลียมและราสีดำและยืดอายุการเก็บรักษาเป็น 10 ~ 27d ตามลำดับ

 

ซินนามัลดีไฮด์มีข้อดีคือมีแหล่งอุดมสมบูรณ์ มีแบคทีเรียสูง และความเป็นพิษต่ำในฐานะตัวแทนแบคทีเรียในบรรจุภัณฑ์อาหาร ความเสถียรและการปลดปล่อยซินนามัลดีไฮด์อย่างช้าๆ สามารถปรับปรุงได้โดยการสร้างและเพิ่มประสิทธิภาพตัวพาการจัดส่ง ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในการปรับปรุงคุณภาพการจัดเก็บและการขนส่งอาหารสด และยืดอายุการเก็บรักษาอาหารในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ซินนามัลดีไฮด์ประสบความสำเร็จและความก้าวหน้ามากมายในการวิจัยการเก็บรักษาบรรจุภัณฑ์อาหาร แต่การวิจัยการประยุกต์ใช้ที่เกี่ยวข้องยังอยู่ในขั้นเริ่มต้น และยังมีปัญหาบางอย่างที่ต้องแก้ไขผ่านการศึกษาเปรียบเทียบผลกระทบของตัวพาการนำส่งที่แตกต่างกันต่อคุณสมบัติเชิงกลและคุณสมบัติการกั้นของเมมเบรน การสำรวจเชิงลึกของโหมดการออกฤทธิ์ของซินนามัลดีไฮด์และตัวพาและจลนพลศาสตร์ของการปลดปล่อยในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน การศึกษาอิทธิพลของกฎการเติบโต ของจุลินทรีย์ในอาหารต่อการเน่าเสียของอาหาร และกลไกการควบคุมบรรจุภัณฑ์ต้านเชื้อแบคทีเรียเกี่ยวกับจังหวะเวลาและความเร็วการปล่อยสารต้านจุลชีพออกแบบและพัฒนาระบบบรรจุภัณฑ์แบบแอคทีฟที่สามารถตอบสนองความต้องการในการเก็บรักษาอาหารที่แตกต่างกัน