食品包装におけるシナマルデヒドの抗菌応用

シナモン精油の85％～90％はシナモンアルデヒドで占められており、中国はシナモンの主な栽培地の一つであり、シナモンアルデヒドの資源が豊富です。シナモンアルデヒド（C9H8O）の分子構造は、アクリル酸に結合したフェニル基で、天然の状態では黄色または黄褐色の粘性液体で、独特の強いシナモンとコーラの風味があり、スパイスや調味料に使用されています。現在、シナモンアルデヒドの広範囲な抗菌作用とそのメカニズムについては多くの報告があり、研究ではシナモンアルデヒドが細菌や真菌に対して優れた抗菌作用を持つことが示されています。医学分野では、いくつかの研究でシンナムアルデヒドの代謝疾患、循環器疾患、抗腫瘍などの方面における研究の進捗状況がレビューされ、シンナムアルデヒドには優れた抗糖尿病、抗肥満、抗腫瘍などの薬理活性があることがわかっています。 豊富な供給源、天然成分、安全、低毒性、独特の風味、広範囲の抗菌スペクトルなどにより、米国食品医薬品局と中国で食品添加物として認可されています。使用量の最大制限はありませんが、揮発性と刺激臭のため、食品への広範な応用が制限されています。 食品包装フィルムにシンナムアルデヒドを固定すると、抗菌効率が向上し、食品への感覚影響が軽減され、食品の保管と輸送の品質向上と賞味期限の延長に役立ちます。

1. 抗菌複合膜マトリックス

食品の抗菌包装フィルムに関する研究の多くは、天然の生分解性物質をフィルム形成マトリックスとして用いており、コーティング法、キャスティング法、高温押出法などの方法で製造されています。膜基材と活性物質の作用機序や適合性が異なるため、完成した膜の特性も異なるため、適切な膜基材を選択することが非常に重要です。一般的に使用されるフィルム形成基材には、ポリビニルアルコールやポリプロピレンなどの合成生分解性物質、多糖類やタンパク質などの天然物質、複合物質などがあります。ポリビニルアルコール（PVA）は線状ポリマーであり、架橋すると通常3次元ネットワーク構造を形成し、優れた機械的特性とバリア性を備えています。天然の膜状マトリックス資源は豊富で、広く入手可能です。例えば、ポリ乳酸はデンプンやトウモロコシなどの原料から発酵させることができ、十分な再生可能資源を有し、生分解性と生体適合性に優れているため、環境に優しい理想的な包装材料です。複合マトリックスは、多くの場合 2 つ以上の膜マトリックスで構成されており、単一の膜マトリックスと比較して補完的な役割を果たすことができます。

機械特性とバリア特性は、包装フィルムの適合性を評価する重要な指標です。シナマルデヒドを添加すると、ポリマー膜マトリックスと架橋して分子流動性が低下し、破断伸びの低下は多糖類ネットワーク構造の不連続性によるものであり、引張強度の増加はシナマルデヒドの添加によるフィルム形成過程での親水基の増加によるものです。さらに、シナマルデヒド複合膜のガス透過性は全体的に向上しており、これはシナマルデヒドがポリマーに分散して細孔、空隙、チャネルを形成し、水分子の物質移動抵抗を低下させ、最終的にシナマルデヒド複合膜のガス透過性の向上につながると考えられます。いくつかの複合膜の機械的特性と透過性は類似していますが、異なるポリマー基質の構造と特性は異なり、シナマルデヒドとの異なる相互作用が包装フィルムの性能に影響を与え、その後その用途に影響を与えるため、適切なポリマー基質と濃度を選択することが非常に重要です。

第二に、シナマルデヒドと包装フィルムの結合方法

しかし、シンナムアルデヒドは水に溶けにくく、溶解度はわずか1.4 mg / mLです。混合技術は簡単で便利ですが、脂溶性シンナムアルデヒドと水溶性膜マトリックスの2つの相は不安定であり、フィルム形成プロセスで通常必要な高温高圧条件により、膜内の利用可能なシンナムアルデヒドの濃度が大幅に低下します。理想的な細菌静菌効果を達成することは困難です。埋め込み技術は、壁材を使用して、埋め込みが必要な活性物質を包み込むか吸着することで、性能サポートまたは化学的保護を提供するプロセスです。埋め込み技術を使用して包装材料にシンナムアルデヒドを固定すると、シンナムアルデヒドの放出が遅くなり、保持率が向上し、フィルムの抗菌老化が延長され、包装フィルムの機械的特性が最適化されます。現在、シナマルデヒドを包装フィルムに配合する一般的なキャリア構築方法は、人工キャリア構築と天然キャリア構築の2種類に分けられ、それぞれポリマー包埋、ナノリポソーム包埋、シクロデキストリン包埋、ナノクレイ結合または担持などが挙げられる。層状自己組織化と電界紡糸を組み合わせることで、シナマルデヒド送達キャリアを最適化し、シナマルデヒドの作用様式と応用範囲を向上させることができる。

シナモンアルデヒド活性食品包装フィルムの応用

食品の種類によって水分含有量、栄養成分、保存・輸送条件が異なり、腐敗微生物の増殖動態も大きく異なります。シナマルデヒド抗菌包装の保存効果も食品によって異なります。

1. 野菜や果物の鮮度保持効果

中国は天然資源が豊富で、その中で野菜や果物の生産量と市場消費量は膨大です。しかし、野菜や果物は水分や糖分が多く、栄養価も高いため、貯蔵、輸送、販売の過程で微生物による汚染や劣化を受けやすいです。現在、抗菌包装フィルムの応用は、野菜や果物の貯蔵・輸送品質を向上させ、賞味期限を延ばす重要な手段となっています。リンゴのシナマルデヒド-ポリ乳酸複合フィルム包装は、栄養素の損失を減らし、リゾープスの増殖を抑制し、リンゴの貯蔵期間を16日間に延長することができます。シナマルデヒド活性食品包装フィルムを新鮮なカットニンジンの包装に適用すると、カビや酵母の増殖が抑制され、野菜の腐敗速度が低下し、賞味期限が12日間に延長されました。

2. 肉製品の鮮度保持効果 肉製品はタンパク質、脂肪などの成分が豊富で、栄養価が高く、独特の風味を持っています。常温では、微生物の繁殖により肉タンパク質、炭水化物、脂肪が分解され、肉質が腐敗し、表面がべたつき、色が濃くなり、弾力性が失われ、不快な臭いが発生します。シナマルデヒド活性食品包装フィルムは、豚肉や魚介類の包装に広く使用されており、主に黄色ブドウ球菌、大腸菌、エロモナス菌、酵母、乳酸菌などの細菌の増殖を抑制し、賞味期限を8～14日間延長できます。

3. 乳製品の鮮度保持効果 現在、中国における乳製品の消費量は年々増加しています。チーズは栄養価とタンパク質に富んだ発酵乳製品ですが、賞味期限が短く、低温時の廃棄率も依然として高いのが現状です。シナマルアルデヒド活性包装フィルムを使用することで、チーズの賞味期限を効果的に延長し、チーズの風味を保ち、腐敗による劣化を防ぐことができます。スライスチーズとチーズソースの場合、シナマルアルデヒド活性包装を使用することで、賞味期限はそれぞれ45日と26日に延長され、資源の節約にも貢献しています。

4. デンプン食品の鮮度保持効果 パンやケーキは小麦粉を加工したデンプン製品で、柔らかく松の実のような食感があり、甘くて美味しいです。しかし、パンやケーキは賞味期限が短く、販売中にカビが生えやすく、品質の低下や食品ロスにつながります。スポンジケーキやスライスパンにシナマルデヒド活性食品包装を使用することで、ペニシリウムや黒カビの生育・繁殖を抑制し、賞味期限をそれぞれ10～27日間延長することができます。

 

シナマルデヒドは、豊富な供給源、高い静菌作用、低毒性といった利点を有する。食品活性包装における静菌剤として、送達キャリアの構築と最適化により、シナマルデヒドの安定性と徐放性を向上させることができ、生鮮食品の保存・輸送品質の向上、食品の賞味期限の延長に大きな意義を持つ。近年、シナマルデヒドは食品包装保存研究において多くの成果と進歩を遂げてきたが、関連する応用研究はまだ初期段階にあり、解決すべき課題が依然として存在する。異なる送達キャリアが膜の機械的特性とバリア特性に及ぼす影響の比較研究、シナマルデヒドとキャリアの作用機序、および異なる環境における放出動態の詳細な探究、食品中の微生物の増殖法則が食品腐敗に及ぼす影響、抗菌包装における抗菌剤の放出時期と放出速度の制御メカニズムの研究などを通じて、様々な食品保存要件を満たす活性包装システムの設計・開発を行っている。