Kaneelaldehüüd moodustab 85–90% kaneeli eeterlikust õlist ning Hiina on üks kaneeli peamisi kasvupiirkondi, kus kaneelaldehüüdi ressursid on rikkad. Kaneelaldehüüdi (C9H8O) molekulaarstruktuur on fenüülrühm, mis on ühendatud akrüüleiiniga. Looduslikus olekus on see kollakas või kollakaspruun viskoosne vedelik, millel on ainulaadne ja tugev kaneeli ja koka maitse ning mida saab kasutada vürtsides ja maitseainetes. Praegu on palju aruandeid kaneelaldehüüdi laia toimespektriga antibakteriaalse toime ja selle mehhanismi kohta ning uuringud on näidanud, et kaneelaldehüüdil on hea antibakteriaalne toime bakteritele ja seentele. Meditsiini valdkonnas on mõned uuringud vaadanud läbi kaneelaldehüüdi uurimistöö edusammud ainevahetushaiguste, vereringesüsteemi haiguste, kasvajavastase ja muude aspektide puhul ning leidnud, et kaneelaldehüüdil on hea diabeedi-, rasvumis-, kasvajavastane ja muu farmakoloogiline toime. Tänu oma rikkalikele allikatele, looduslikele koostisosadele, ohutusele, madalale toksilisusele, ainulaadsele maitsele ja laia toimespektriga antibakteriaalsele toimele on see Ameerika Ühendriikide Toidu- ja Ravimiameti ning Hiina poolt heaks kiidetud toidulisand. Kuigi maksimaalne kogus ei ole kasutamisel piiratud, piiravad selle lenduvus ja terav lõhn selle laialdast kasutamist toidus. Kaneeldehüüdi kinnitamine toidupakendikilesse võib parandada selle antibakteriaalset efektiivsust ja vähendada selle sensoorset mõju toidule ning aidata kaasa toidu ladustamise ja transpordi kvaliteedi parandamisele ning säilivusaja pikendamisele.
1. Antibakteriaalne komposiitmembraani maatriks
Suurem osa toidu antibakteriaalse pakkekile uuringutest kasutab kile moodustava maatriksina looduslikke ja biolagunevaid aineid ning pakkekile valmistatakse katmise, valamise või kõrgtemperatuurse ekstrusioonimeetodi abil. Erineva toimemehhanismi ja membraanisubstraatide ning toimeainete ühilduvuse tõttu on valmis membraani omadused erinevad, seega on väga oluline valida sobiv membraanisubstraat. Tavaliselt kasutatavate kile moodustavate substraatide hulka kuuluvad sünteetilised biolagunevad ained, nagu polüvinüülalkohol ja polüpropüleen, looduslikud ained, nagu polüsahhariidid ja valgud, ning komposiitmaterjalid. Polüvinüülalkohol (PVA) on lineaarne polümeer, mis ristseotuna moodustab tavaliselt kolmemõõtmelise võrgustiku struktuuri ning millel on suurepärased mehaanilised omadused ja barjääriomadused. Looduslikke membraanitaolisi maatriksiressursse on külluslikult ja laialdaselt hangitud. Näiteks polüpiimhapet saab kääritada toorainetest, nagu tärklis ja mais, millel on piisavad ja taastuvad allikad, hea biolagunevus ja bioühilduvus ning mis on ideaalne keskkonnasõbralik pakkematerjal. Komposiitmaatriks koosneb sageli kahest või enamast membraanimaatriksist, millel võib olla üksiku membraanimaatriksiga võrreldes täiendav roll.
Pakendikile sobivuse hindamisel on olulised mehaanilised omadused ja barjääriomadused. Tsinnamaaldehüüdi lisamine ristseostab polümeermembraani maatriksiga ja vähendab seega molekulaarset voolavust, rebenemise venivuse vähenemine on tingitud polüsahhariidide võrgustiku struktuuri katkematusest ja tõmbetugevuse suurenemine on tingitud hüdrofiilsete rühmade suurenemisest kile moodustamise protsessis, mis on põhjustatud tsinnamaaldehüüdi lisamisest. Lisaks suurenes üldiselt tsinnamaaldehüüdi komposiitmembraani gaasi läbilaskvus, mis võib olla tingitud tsinnamaaldehüüdi hajumisest polümeeri, luues poorid, tühimikud ja kanalid, vähendades veemolekulide massiülekande takistust ja lõppkokkuvõttes suurendades tsinnamaaldehüüdi komposiitmembraani gaasi läbilaskvust. Mitmete komposiitmembraanide mehaanilised omadused ja läbilaskvus on sarnased, kuid erinevate polümeersubstraatide struktuur ja omadused on erinevad ning erinev interaktsioon tsinnamaaldehüüdiga mõjutab pakendikile toimivust ja seejärel selle kasutamist, seega on väga oluline valida sobiv polümeersubstraat ja kontsentratsioon.
Teiseks, kaneeldehüüdi ja pakkekile sidumise meetod
Kaneeldehüüd lahustub vees siiski vähe, lahustuvus on vaid 1,4 mg/ml. Kuigi segamistehnoloogia on lihtne ja mugav, on rasvlahustuva kaneeldehüüdi ja vees lahustuva membraanimaatriksi kaks faasi ebastabiilsed ning kile moodustamise protsessis tavaliselt vajalikud kõrged temperatuurid ja kõrged rõhud vähendavad oluliselt membraanis oleva kaneeldehüüdi kontsentratsiooni. Ideaalset bakteriostaatilist efekti on raske saavutada. Manustamistehnoloogia on protsess, mille käigus kasutatakse seinamaterjali toimeaine mähkimiseks või adsorbeerimiseks, mis tuleb manustada toimivuse toetamiseks või keemiliseks kaitseks. Manustamistehnoloogia kasutamine kaneeldehüüdi fikseerimiseks pakkematerjalis võib aeglustada selle vabanemist, parandada retentsioonikiirust, pikendada kile antibakteriaalset vananemist ja optimeerida pakkekile mehaanilisi omadusi. Praegu saab kaneeldehüüdi ja pakkekilega kombineerimise levinumad kandjakonstruktsiooni meetodid jagada kahte kategooriasse: kunstlik kandjakonstruktsioon ja looduslik kandjakonstruktsioon, sealhulgas polümeeri manustamine, nano-liposoomi manustamine, tsüklodekstriini manustamine, nano-savi sidumine või laadimine. Kihtide isesõlmimise ja elektroketramise kombinatsiooni abil saab optimeerida tsinnamaaldehüüdi kohaletoimetamise kandjat ning parandada tsinnamaaldehüüdi toimemehhanismi ja rakendusala.
Kaneeli aldehüüdi aktiivse toidupakendikile pealekandmine
Erinevat tüüpi toiduainetel on erinev veesisaldus, toitainete koostis ning ladustamis- ja transporditingimused ning riknemist põhjustavate mikroorganismide kasvudünaamika on väga erinev. Ka tsinnamaaldehüüdi antibakteriaalse pakendi säilitusefekt erinevate toiduainete puhul on erinev.
1. Köögiviljade ja puuviljade värskena hoidmise efekt
Hiina on rikas loodusvarade poolest ning köögiviljade ja puuviljade tootmine ja turutarbimine on tohutu. Kuid köögiviljade ja puuviljade niiskuse- ja suhkrusisaldus on kõrge, toitaineterikas ning altid mikroobsele reostusele ja riknemisele ladustamise, transpordi ja müügi ajal. Praegu on antibakteriaalse pakkekile kasutamine oluline vahend köögiviljade ja puuviljade ladustamis- ja transpordikvaliteedi parandamiseks ning nende säilivusaja pikendamiseks. Õunte tsinnamaaldehüüdi-polüpiimhappe komposiitkile võib vähendada toitainete kadu, pärssida risopose kasvu ja pikendada õunte säilivusaega 16 päevani. Kui tsinnamaaldehüüdi sisaldavat toidupakendikilet kanti värskelt lõigatud porgandite pakenditele, pärssis seente ja pärmseente kasvu, vähendas köögiviljade mädanemiskiirust ja pikendas säilivusaega 12 päevani.
2. Lihatoodete värskena hoidmise efekt Lihatooted on rikkad valkude, rasvade ja muude ainete poolest, toitainerikkad ja ainulaadse maitsega. Toatemperatuuril põhjustavad mikroorganismide paljunemine lihavalkude, süsivesikute ja rasvade lagunemist, mille tulemuseks on liha riknemine, kleepuv pind, tume värvus, elastsuse kadu ja ebameeldiv lõhn. Kaneeldehüüdi sisaldavat toidupakendikilet kasutatakse laialdaselt sealiha ja kala pakendamisel, see pärsib peamiselt Staphylococcus aureuse, Escherichia coli, Aeromonase, pärmi, piimhappebakterite ja teiste bakterite kasvu ning võib pikendada säilivusaega 8–14 päeva võrra.
3. Piimatoodete värskena hoidmise mõju Praegu suureneb piimatoodete tarbimine Hiinas aasta-aastalt. Juust on kääritatud piimatoode, millel on rikkalik toiteväärtus ja valgusisaldus. Kuid juustul on lühike säilivusaeg ja madalatel temperatuuridel tekkiv raiskamise määr on endiselt murettekitav. Kaneeldehüüdi sisaldava toidupakendikile kasutamine võib juustu säilivusaega tõhusalt pikendada, tagada juustu hea maitse ja vältida juustu rääsumist. Juustuviilude ja juustukastmete puhul pikeneb säilivusaeg pärast kaneeldehüüdi aktiivse pakendi kasutamist vastavalt 45 ja 26 päevani, mis aitab säästa ressursse.
4. Tärklisega toiduainete värskena hoidmise efekt. Leib ja koogid on nisujahust ja pehmest männipuuvillast valmistatud tärklisetooted, mis on magusad ja maitsvad. Siiski on leival ja koogil lühike säilivusaeg ning need on müügi ajal vastuvõtlikud hallitusele, mille tulemuseks on kvaliteedi halvenemine ja toiduraiskamine. Kaneeldehüüdi sisaldavate toiduainete pakendite kasutamine biskviitkookides ja viilutatud leivas võib pärssida penitsilliumi ja musta hallituse kasvu ja paljunemist ning pikendada säilivusaega vastavalt 10–27 päevani.
Tsinnamaaldehüüdi eelised on rikkalik allikas, kõrge bakteriostaas ja madal toksilisus. Toiduainete aktiivsete pakendite bakteriostaasi ainena saab tsinnamaaldehüüdi stabiilsust ja aeglast vabanemist parandada kandekandja konstrueerimise ja optimeerimise abil, millel on suur tähtsus värske toidu ladustamis- ja transpordikvaliteedi parandamisel ning toidu säilivusaja pikendamisel. Viimastel aastatel on tsinnamaaldehüüd toidupakendite säilitamise uuringutes teinud palju edusamme ja edusamme, kuid sellega seotud rakendusuuringud on alles algstaadiumis ja on veel mõned probleemid, mis vajavad lahendamist. Võrdleva uuringu abil erinevate kandekandjate mõju kohta membraani mehaanilistele omadustele ja barjääriomadustele uuritakse põhjalikult tsinnamaaldehüüdi ja kandekandja toimemehhanismi ning selle vabanemiskineetikat erinevates keskkondades, uuritakse toidus leiduvate mikroorganismide kasvuseaduse mõju toidu riknemisele ning antibakteriaalse pakendi regulatiivset mehhanismi antimikroobsete ainete ajastusele ja vabanemiskiirusele. Projekteeritakse ja arendatakse aktiivseid pakendisüsteeme, mis vastavad erinevatele toidu säilitamise nõuetele.
Postituse aeg: 03.01.2024