El cinamaldehído representa entre el 85% y el 90% del aceite esencial de canela, y China es una de las principales zonas de cultivo de canela, donde los recursos de cinamaldehído son ricos. La estructura molecular del cinamaldehído (C9H8O) es un grupo fenilo unido a una acrileína. En estado natural, es un líquido viscoso de color amarillento o marrón amarillento, con un sabor único y fuerte a canela y coca cola, y se puede utilizar en especias y condimentos. Actualmente, se han publicado numerosos informes sobre la acción antibacteriana de amplio espectro del cinamaldehído y su mecanismo, y los estudios han demostrado que el cinamaldehído tiene un buen efecto antibacteriano sobre bacterias y hongos. En el campo de la medicina, algunos estudios han revisado el progreso de la investigación del cinamaldehído en enfermedades metabólicas, enfermedades del sistema circulatorio, antitumorales y otros aspectos, y han descubierto que el cinamaldehído tiene buenas actividades farmacológicas contra la diabetes, la obesidad y el cáncer, entre otras. Gracias a sus ricas fuentes, ingredientes naturales, seguridad, baja toxicidad, sabor único y amplio espectro de acción antibacteriana, es un aditivo alimentario aprobado por la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos (FDA) y China. Si bien su uso no está limitado en la cantidad máxima, su volatilidad y su olor penetrante limitan su amplia aplicación en alimentos. La fijación de cinamaldehído en la película de envasado de alimentos puede mejorar su eficacia antibacteriana, reducir su impacto sensorial en los alimentos y contribuir a mejorar la calidad del almacenamiento y transporte de los alimentos, así como a prolongar su vida útil.
1. Matriz de membrana compuesta antibacteriana
La mayor parte de la investigación sobre películas antibacterianas para envasado de alimentos utiliza sustancias naturales y degradables como matriz formadora de película. La película se prepara mediante recubrimiento, fundición o extrusión a alta temperatura. Debido a los diferentes modos de acción y compatibilidad entre los distintos sustratos de membrana y las sustancias activas, las propiedades de la membrana final varían, por lo que es fundamental seleccionar el sustrato de membrana adecuado. Los sustratos formadores de película más utilizados incluyen sustancias biodegradables sintéticas como el alcohol polivinílico y el polipropileno, sustancias naturales como polisacáridos y proteínas, y sustancias compuestas. El alcohol polivinílico (PVA) es un polímero lineal que, al reticularse, suele formar una estructura de red tridimensional y posee excelentes propiedades mecánicas y de barrera. Los recursos naturales de matriz similar a la membrana son abundantes y de fácil acceso. Por ejemplo, el ácido poliláctico, que puede fermentarse a partir de materias primas como el almidón y el maíz, cuenta con fuentes renovables, buena biodegradabilidad y biocompatibilidad, y es un material de envasado ideal para el medio ambiente. La matriz compuesta suele estar formada por dos o más matrices de membrana, que pueden desempeñar un papel complementario en comparación con una matriz de membrana única.
Las propiedades mecánicas y de barrera son indicadores importantes para evaluar la idoneidad de una película de envasado. La adición de cinamaldehído reticula la matriz de la membrana polimérica, reduciendo así su fluidez molecular. La disminución del alargamiento de rotura se debe a la discontinuidad de la estructura de la red polisacarídica, y el aumento de la resistencia a la tracción se debe al aumento del grupo hidrófilo durante el proceso de formación de la película, causado por la adición de cinamaldehído. Además, la permeabilidad a los gases de la membrana compuesta de cinamaldehído aumentó en general, lo que puede deberse a la dispersión de cinamaldehído en el polímero, lo que crea poros, huecos y canales, reduce la resistencia a la transferencia de masa de las moléculas de agua y, en última instancia, aumenta la permeabilidad a los gases de la membrana compuesta de cinamaldehído. Las propiedades mecánicas y la permeabilidad de varias membranas compuestas son similares, pero la estructura y las propiedades de los diferentes sustratos poliméricos difieren, y las diferentes interacciones con el cinamaldehído afectarán el rendimiento de la película de envasado y, por consiguiente, su aplicación. Por lo tanto, es fundamental seleccionar el sustrato polimérico y la concentración adecuados.
En segundo lugar, el método de unión de cinamaldehído y película de embalaje.
Sin embargo, el cinamaldehído es ligeramente soluble en agua, con una solubilidad de tan solo 1,4 mg/mL. Si bien la tecnología de mezcla es sencilla y práctica, las dos fases del cinamaldehído liposoluble y la matriz de membrana hidrosoluble son inestables, y las altas condiciones de temperatura y presión que suelen requerirse en el proceso de formación de la película reducen significativamente la concentración de cinamaldehído disponible en la membrana. Resulta difícil lograr el efecto bacteriostático ideal. La tecnología de incrustación consiste en utilizar el material de la pared para envolver o adsorber la sustancia activa que se desea incrustar para mejorar su rendimiento o proporcionar protección química. El uso de la tecnología de incrustación para fijar el cinamaldehído en el material de envasado puede ralentizar su liberación, mejorar la tasa de retención, prolongar el envejecimiento antibacteriano de la película y optimizar sus propiedades mecánicas. Actualmente, los métodos habituales de construcción de portadores para combinar cinamaldehído con películas de envasado se pueden dividir en dos categorías: construcción con portadores artificiales y construcción con portadores naturales, que incluyen la incrustación de polímeros, la incrustación de nanoliposomas, la incrustación de ciclodextrina y la unión o carga de nanoarcillas. Mediante la combinación de autoensamblaje de capas y electrohilado, se puede optimizar el portador de suministro de cinamaldehído y se puede mejorar el modo de acción y el rango de aplicación del cinamaldehído.
Aplicación de la película de envasado de alimentos con aldehído activo de canela
Los distintos tipos de alimentos presentan un contenido de agua, una composición nutricional y condiciones de almacenamiento y transporte diferentes, y la dinámica de crecimiento de los microorganismos causantes de la descomposición es muy distinta. El efecto de conservación del envase antibacteriano de cinamaldehído para distintos alimentos también varía.
1. Efecto de conservación de la frescura en frutas y verduras
China es rica en recursos naturales, entre los cuales la producción y el consumo de frutas y verduras son enormes. Sin embargo, el contenido de humedad y azúcar de las frutas y verduras es alto, rico en nutrientes, y propenso a la contaminación microbiana y al deterioro durante el almacenamiento, el transporte y la venta. Actualmente, la aplicación de películas de embalaje antibacterianas es un medio importante para mejorar la calidad de almacenamiento y transporte de frutas y verduras, y prolongar su vida útil. El embalaje de manzanas con película compuesta de cinamaldehído y ácido poliláctico puede reducir la pérdida de nutrientes, inhibir el crecimiento de rizopus y extender el período de almacenamiento de las manzanas a 16 días. Al aplicar una película de embalaje de alimentos con cinamaldehído activo al embalaje de zanahorias recién cortadas, se inhibió el crecimiento de moho y levaduras, se redujo la tasa de pudrición de las verduras y se extendió la vida útil a 12 días.
2. Conservación de la frescura de los productos cárnicos. Los alimentos cárnicos son ricos en proteínas, grasas y otras sustancias, con un alto valor nutricional y un sabor único. A temperatura ambiente, la proliferación de microorganismos provoca la descomposición de las proteínas, carbohidratos y grasas de la carne, lo que resulta en la corrupción de la carne, una superficie pegajosa, un color oscuro, pérdida de elasticidad y un olor desagradable. La película para envasado de alimentos con cinamaldehído activo se utiliza ampliamente en el envasado de carne de cerdo y pescado, inhibiendo principalmente el crecimiento de Staphylococcus aureus, Escherichia coli, aeromonas, levaduras, bacterias del ácido láctico y otras bacterias, y puede prolongar su vida útil de 8 a 14 días.
3. Conservación de la frescura de los productos lácteos. Actualmente, el consumo de productos lácteos en China aumenta año tras año. El queso es un producto lácteo fermentado con un alto valor nutricional y proteico. Sin embargo, tiene una vida útil corta y la tasa de desperdicio a bajas temperaturas sigue siendo alarmante. El uso de film de envasado de alimentos con cinamaldehído puede prolongar eficazmente la vida útil del queso, garantizar su buen sabor y prevenir su ranciedad. En el caso de las lonchas de queso y las salsas de queso, la vida útil se extiende a 45 y 26 días, respectivamente, tras el uso de un film de envasado con cinamaldehído activo, lo que contribuye al ahorro de recursos.
4. El efecto de conservación de la frescura del pan y los pasteles con almidón es dulce y delicioso, elaborado con harina de trigo procesada y algodón de pino suave. Sin embargo, el pan y los pasteles tienen una vida útil corta y son susceptibles a la contaminación por moho durante la venta, lo que resulta en una degradación de la calidad y desperdicio de alimentos. El uso de envases alimentarios con cinamaldehído activo en bizcochos y pan de molde puede inhibir el crecimiento y la propagación de penicillium y moho negro, y prolongar su vida útil a 10-27 días, respectivamente.
El cinamaldehído ofrece las ventajas de ser una fuente abundante, poseer una alta bacteriostasis y una baja toxicidad. Como agente bacteriostático en envases alimentarios activos, su estabilidad y liberación lenta se pueden mejorar mediante la construcción y optimización del transportador de distribución, lo cual es fundamental para optimizar la calidad del almacenamiento y el transporte de alimentos frescos y prolongar su vida útil. En los últimos años, el cinamaldehído ha alcanzado numerosos logros y avances en la investigación sobre la conservación de envases alimentarios, pero la investigación de sus aplicaciones aún se encuentra en una fase inicial y aún existen problemas por resolver. Mediante el estudio comparativo de los efectos de diferentes transportadores de distribución sobre las propiedades mecánicas y de barrera de la membrana, la exploración a fondo del modo de acción del cinamaldehído y el transportador, así como su cinética de liberación en diferentes entornos, el estudio de la influencia de la ley de crecimiento de los microorganismos en los alimentos sobre su deterioro, y el mecanismo regulador del envasado antibacteriano sobre el tiempo y la velocidad de liberación de los agentes antimicrobianos, se diseñarán y desarrollarán sistemas de envasado activo que satisfagan las diferentes necesidades de conservación de alimentos.
Hora de publicación: 03-ene-2024