Cinnamaldehyde chiếm từ 85% đến 90% tinh dầu quế, và Trung Quốc là một trong những vùng trồng quế chính, nguồn tài nguyên cinnamaldehyde rất phong phú. Cấu trúc phân tử của cinnamaldehyde (C9H8O) là một nhóm phenyl liên kết với một acrylein, ở trạng thái tự nhiên là chất lỏng nhớt màu vàng hoặc vàng nâu, có hương vị quế và coca đặc trưng và mạnh mẽ, có thể được sử dụng trong gia vị và nước chấm. Hiện nay, đã có nhiều báo cáo về tác dụng kháng khuẩn phổ rộng của cinnamaldehyde và cơ chế của nó, và các nghiên cứu đã chỉ ra rằng cinnamaldehyde có tác dụng kháng khuẩn tốt đối với vi khuẩn và nấm. Trong lĩnh vực y học, một số nghiên cứu đã xem xét tiến trình nghiên cứu về cinnamaldehyde trong các bệnh chuyển hóa, bệnh hệ tuần hoàn, chống ung thư và các khía cạnh khác, và phát hiện ra rằng cinnamaldehyde có hoạt tính dược lý tốt đối với bệnh tiểu đường, béo phì, ung thư và các bệnh khác. Nhờ nguồn gốc phong phú, thành phần tự nhiên, an toàn, độc tính thấp, hương vị độc đáo và tác dụng kháng khuẩn phổ rộng, cinnamaldehyde là chất phụ gia thực phẩm được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ và Trung Quốc phê duyệt. Mặc dù không giới hạn lượng sử dụng tối đa, nhưng tính dễ bay hơi và mùi hăng của nó đã hạn chế việc ứng dụng rộng rãi trong thực phẩm. Việc cố định cinnamaldehyde trong màng bao bì thực phẩm có thể cải thiện hiệu quả kháng khuẩn và giảm tác động đến cảm quan của nó đối với thực phẩm, góp phần nâng cao chất lượng bảo quản và vận chuyển thực phẩm, kéo dài thời hạn sử dụng.
1. Ma trận màng composite kháng khuẩn
Hầu hết các nghiên cứu về màng bao bì thực phẩm kháng khuẩn đều sử dụng các chất tự nhiên và có khả năng phân hủy sinh học làm chất nền tạo màng, và màng bao bì được chế tạo bằng phương pháp phủ, đúc hoặc ép đùn ở nhiệt độ cao. Do cơ chế hoạt động và khả năng tương thích khác nhau giữa các chất nền màng và các hoạt chất khác nhau, nên tính chất của màng thành phẩm cũng khác nhau, vì vậy việc lựa chọn chất nền màng phù hợp là rất quan trọng. Các chất nền tạo màng thường được sử dụng bao gồm các chất tổng hợp có khả năng phân hủy sinh học như polyvinyl alcohol và polypropylene, các chất tự nhiên như polysaccharid và protein, và các chất hỗn hợp. Polyvinyl alcohol (PVA) là một polyme mạch thẳng, thường tạo thành cấu trúc mạng lưới ba chiều khi liên kết chéo, và có tính chất cơ học và tính chất chắn tuyệt vời. Nguồn tài nguyên chất nền giống màng tự nhiên rất phong phú và có nguồn gốc rộng rãi. Ví dụ, axit polylactic có thể được lên men từ các nguyên liệu thô như tinh bột và ngô, có nguồn cung dồi dào và có thể tái tạo, khả năng phân hủy sinh học và tương thích sinh học tốt, và là vật liệu bao bì thân thiện với môi trường lý tưởng. Chất nền hỗn hợp thường được cấu tạo từ hai hoặc nhiều chất nền màng, có thể đóng vai trò bổ sung so với chất nền màng đơn lẻ.
Các tính chất cơ học và tính chất chắn là những chỉ số quan trọng để đánh giá sự phù hợp của màng bao bì. Việc bổ sung cinnamaldehyde sẽ tạo liên kết chéo với ma trận màng polymer, do đó làm giảm tính lưu động phân tử; sự giảm độ giãn dài khi đứt là do sự gián đoạn của cấu trúc mạng lưới polysaccharid; và sự tăng độ bền kéo là do sự gia tăng nhóm ưa nước trong quá trình tạo màng do việc bổ sung cinnamaldehyde. Ngoài ra, khả năng thấm khí của màng composite cinnamaldehyde nói chung tăng lên, điều này có thể là do sự phân tán của cinnamaldehyde vào polymer tạo ra các lỗ rỗng, khoảng trống và kênh dẫn, làm giảm sức cản truyền khối của các phân tử nước, và cuối cùng dẫn đến sự tăng khả năng thấm khí của màng composite cinnamaldehyde. Các tính chất cơ học và khả năng thấm của một số màng composite tương tự nhau, nhưng cấu trúc và tính chất của các chất nền polymer khác nhau lại khác nhau, và các tương tác khác nhau với cinnamaldehyde sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất của màng bao bì, và sau đó ảnh hưởng đến ứng dụng của nó, vì vậy việc lựa chọn chất nền polymer và nồng độ phù hợp là rất quan trọng.
Thứ hai, cinnamaldehyde và phương pháp liên kết màng bao bì
Tuy nhiên, cinnamaldehyde tan rất ít trong nước với độ hòa tan chỉ 1,4 mg/mL. Mặc dù công nghệ pha trộn đơn giản và tiện lợi, nhưng hai pha cinnamaldehyde tan trong chất béo và ma trận màng tan trong nước không ổn định, và điều kiện nhiệt độ và áp suất cao thường cần thiết trong quá trình tạo màng làm giảm đáng kể nồng độ cinnamaldehyde có sẵn trong màng. Điều này khiến việc đạt được hiệu quả kháng khuẩn lý tưởng trở nên khó khăn. Công nghệ nhúng là quá trình sử dụng vật liệu thành để bao bọc hoặc hấp thụ hoạt chất cần được nhúng nhằm hỗ trợ hiệu suất hoặc bảo vệ hóa học. Việc sử dụng công nghệ nhúng để cố định cinnamaldehyde trong vật liệu đóng gói có thể làm cho nó được giải phóng chậm, cải thiện tỷ lệ giữ lại, kéo dài thời gian lão hóa kháng khuẩn của màng và tối ưu hóa các tính chất cơ học của màng đóng gói. Hiện nay, các phương pháp cấu tạo chất mang phổ biến để kết hợp cinnamaldehyde với màng đóng gói có thể được chia thành hai loại: cấu tạo chất mang nhân tạo và cấu tạo chất mang tự nhiên, bao gồm nhúng polymer, nhúng nano liposome, nhúng cyclodextrin, liên kết hoặc tải nano clay. Thông qua sự kết hợp giữa quá trình tự lắp ráp lớp và kéo sợi điện, chất mang vận chuyển cinnamaldehyde có thể được tối ưu hóa, đồng thời phương thức hoạt động và phạm vi ứng dụng của cinnamaldehyde có thể được cải thiện.
Ứng dụng màng bao bì thực phẩm hoạt tính chứa aldehyd quế
Các loại thực phẩm khác nhau có hàm lượng nước, thành phần dinh dưỡng và điều kiện bảo quản, vận chuyển khác nhau, và động lực phát triển của vi sinh vật gây hư hỏng cũng rất khác nhau. Hiệu quả bảo quản của bao bì kháng khuẩn cinnamaldehyde đối với các loại thực phẩm khác nhau cũng khác nhau.
1. Hiệu quả bảo quản rau quả
Trung Quốc giàu tài nguyên thiên nhiên, trong đó sản lượng và tiêu thụ rau quả rất lớn. Tuy nhiên, rau quả có hàm lượng nước và đường cao, giàu dinh dưỡng, dễ bị nhiễm khuẩn và hư hỏng trong quá trình bảo quản, vận chuyển và tiêu thụ. Hiện nay, việc ứng dụng màng bao bì kháng khuẩn là một biện pháp quan trọng để nâng cao chất lượng bảo quản và vận chuyển rau quả, đồng thời kéo dài thời hạn sử dụng. Màng bao bì composite cinnamaldehyde-polylactic acid dùng cho táo có thể giảm thiểu sự mất chất dinh dưỡng, ức chế sự phát triển của nấm mốc và kéo dài thời gian bảo quản táo lên đến 16 ngày. Khi sử dụng màng bao bì thực phẩm hoạt tính cinnamaldehyde cho cà rốt cắt sẵn, sự phát triển của nấm mốc và nấm men bị ức chế, tỷ lệ hư hỏng của rau quả giảm, và thời hạn sử dụng được kéo dài đến 12 ngày.
2. Hiệu quả bảo quản thực phẩm thịt Thực phẩm từ thịt rất giàu protein, chất béo và các chất khác, giàu dinh dưỡng và có hương vị đặc trưng. Ở nhiệt độ phòng, sự sinh sôi của vi sinh vật gây ra sự phân hủy protein, carbohydrate và chất béo trong thịt, dẫn đến thịt bị hư hỏng, bề mặt dính, màu sẫm, mất độ đàn hồi và có mùi khó chịu. Màng bao bì thực phẩm hoạt tính cinnamaldehyde được sử dụng rộng rãi trong đóng gói thịt lợn và cá, chủ yếu ức chế sự phát triển của tụ cầu vàng, vi khuẩn Escherichia coli, vi khuẩn Aeromonas, nấm men, vi khuẩn lactic và các vi khuẩn khác, và có thể kéo dài thời hạn sử dụng từ 8 đến 14 ngày.
3. Hiệu quả bảo quản sản phẩm sữa Hiện nay, tiêu thụ sản phẩm sữa ở Trung Quốc đang tăng lên hàng năm. Phô mai là sản phẩm sữa lên men giàu giá trị dinh dưỡng và protein. Tuy nhiên, phô mai có thời hạn sử dụng ngắn và tỷ lệ hư hỏng ở nhiệt độ thấp vẫn đáng báo động. Việc sử dụng màng bao bì thực phẩm chứa cinnamaldehyde có thể kéo dài hiệu quả thời hạn sử dụng của phô mai, đảm bảo hương vị ngon và ngăn ngừa sự ôi thiu. Đối với phô mai lát và nước sốt phô mai, thời hạn sử dụng được kéo dài lần lượt là 45 ngày và 26 ngày sau khi sử dụng bao bì hoạt tính cinnamaldehyde, giúp tiết kiệm tài nguyên.
4. Hiệu quả bảo quản của thực phẩm chứa tinh bột: Bánh mì và bánh ngọt là sản phẩm làm từ tinh bột, được chế biến từ bột mì, có kết cấu mềm xốp, ngọt và ngon. Tuy nhiên, bánh mì và bánh ngọt có thời hạn sử dụng ngắn và dễ bị nhiễm nấm mốc trong quá trình bán hàng, dẫn đến giảm chất lượng và lãng phí thực phẩm. Việc sử dụng bao bì thực phẩm hoạt tính cinnamaldehyde trong bánh bông lan và bánh mì cắt lát có thể ức chế sự phát triển và sinh sôi của nấm Penicillium và nấm mốc đen, kéo dài thời hạn sử dụng lên đến 10 ~ 27 ngày.
Cinnamaldehyde có ưu điểm là nguồn cung dồi dào, khả năng kháng khuẩn cao và độc tính thấp. Là một chất kháng khuẩn trong bao bì hoạt tính thực phẩm, tính ổn định và khả năng giải phóng chậm của cinnamaldehyde có thể được cải thiện bằng cách thiết kế và tối ưu hóa chất mang, điều này có ý nghĩa rất lớn trong việc nâng cao chất lượng bảo quản và vận chuyển thực phẩm tươi sống cũng như kéo dài thời hạn sử dụng của thực phẩm. Trong những năm gần đây, cinnamaldehyde đã đạt được nhiều thành tựu và tiến bộ trong nghiên cứu bảo quản thực phẩm bằng bao bì, nhưng nghiên cứu ứng dụng liên quan vẫn còn ở giai đoạn đầu và vẫn còn một số vấn đề cần giải quyết. Thông qua nghiên cứu so sánh ảnh hưởng của các chất mang khác nhau đến tính chất cơ học và tính chất rào cản của màng, nghiên cứu sâu về cơ chế hoạt động của cinnamaldehyde và chất mang cũng như động học giải phóng của nó trong các môi trường khác nhau, nghiên cứu ảnh hưởng của quy luật sinh trưởng của vi sinh vật trong thực phẩm đến sự hư hỏng thực phẩm và cơ chế điều chỉnh của bao bì kháng khuẩn đối với thời gian và tốc độ giải phóng chất kháng khuẩn. Thiết kế và phát triển các hệ thống bao bì hoạt tính đáp ứng các yêu cầu bảo quản thực phẩm khác nhau.
Thời gian đăng bài: 03/01/2024