O cinamaldeído representa de 85% a 90% do óleo essencial de canela, e a China é uma das principais regiões produtoras de canela, possuindo abundantes recursos de cinamaldeído. A estrutura molecular do cinamaldeído (C9H8O) consiste em um grupo fenil ligado a uma acrilaína. Em seu estado natural, é um líquido viscoso amarelado ou marrom-amarelado, com um aroma único e intenso de canela e cola, podendo ser utilizado como tempero e condimento. Atualmente, existem diversos relatos sobre a ampla ação antibacteriana do cinamaldeído e seu mecanismo de ação, demonstrando que ele possui um bom efeito antibacteriano contra bactérias e fungos. Na área médica, alguns estudos revisaram o progresso das pesquisas sobre o cinamaldeído em doenças metabólicas, doenças do sistema circulatório, antitumorais e outras, e constataram que ele possui boas atividades farmacológicas contra diabetes, obesidade e tumores. Devido às suas fontes abundantes, ingredientes naturais, segurança, baixa toxicidade, sabor único e amplo espectro de ação antibacteriana, o cinamaldeído é um aditivo alimentar aprovado pela FDA (Food and Drug Administration) dos Estados Unidos e pela FDA da China. Embora não haja limite máximo de uso, sua volatilidade e odor pungente restringem sua ampla aplicação em alimentos. A fixação do cinamaldeído em filmes de embalagem de alimentos pode melhorar sua eficácia antibacteriana e reduzir seu impacto sensorial nos alimentos, contribuindo para a melhoria da qualidade do armazenamento e transporte dos alimentos e para o aumento da sua vida útil.
1. Matriz de membrana composta antibacteriana
A maior parte da pesquisa sobre filmes de embalagem antibacterianos para alimentos utiliza substâncias naturais e degradáveis como matriz formadora do filme, sendo este preparado por revestimento, moldagem ou extrusão a alta temperatura. Devido ao diferente modo de ação e à compatibilidade entre os diversos substratos de membrana e as substâncias ativas, as propriedades da membrana final variam, sendo crucial a seleção do substrato de membrana adequado. Os substratos formadores de filme mais comuns incluem substâncias sintéticas biodegradáveis, como o álcool polivinílico e o polipropileno, substâncias naturais, como polissacarídeos e proteínas, e substâncias compósitas. O álcool polivinílico (PVA) é um polímero linear que, quando reticulado, forma uma estrutura de rede tridimensional, apresentando excelentes propriedades mecânicas e de barreira. Os recursos naturais para matrizes semelhantes a membranas são abundantes e de fácil obtenção. Por exemplo, o ácido polilático pode ser fermentado a partir de matérias-primas como amido e milho, possuindo fontes suficientes e renováveis, boa biodegradabilidade e biocompatibilidade, sendo um material de embalagem ideal e ecologicamente correto. A matriz compósita é frequentemente composta por duas ou mais matrizes de membrana, que podem desempenhar um papel complementar em comparação com uma única matriz de membrana.
As propriedades mecânicas e de barreira são indicadores importantes para avaliar a adequação de filmes de embalagem. A adição de cinamaldeído promove a reticulação com a matriz da membrana polimérica, reduzindo assim a fluidez molecular. A diminuição do alongamento na ruptura deve-se à descontinuidade da estrutura da rede de polissacarídeos, enquanto o aumento da resistência à tração deve-se ao aumento do número de grupos hidrofílicos durante o processo de formação do filme, causado pela adição de cinamaldeído. Além disso, a permeabilidade a gases da membrana composta de cinamaldeído geralmente aumenta, o que pode ser atribuído à dispersão do cinamaldeído no polímero, criando poros, vazios e canais que reduzem a resistência à transferência de massa das moléculas de água, levando, em última análise, ao aumento da permeabilidade a gases da membrana composta de cinamaldeído. As propriedades mecânicas e a permeabilidade de diversas membranas compósitas são semelhantes, mas a estrutura e as propriedades de diferentes substratos poliméricos são distintas, e as diferentes interações com o cinamaldeído afetarão o desempenho do filme de embalagem e, consequentemente, sua aplicação. Portanto, é crucial selecionar o substrato polimérico e a concentração adequados.
Em segundo lugar, o método de ligação do cinamaldeído e do filme de embalagem.
No entanto, o cinamaldeído é pouco solúvel em água, com uma solubilidade de apenas 1,4 mg/mL. Embora a tecnologia de mistura seja simples e conveniente, as duas fases, compostas pelo cinamaldeído lipossolúvel e pela matriz da membrana hidrossolúvel, são instáveis. Além disso, as condições de alta temperatura e alta pressão geralmente necessárias no processo de formação do filme reduzem significativamente a concentração de cinamaldeído disponível na membrana, dificultando a obtenção do efeito bacteriostático ideal. A tecnologia de encapsulamento consiste em utilizar o material da parede para envolver ou adsorver a substância ativa que precisa ser incorporada para fornecer suporte de desempenho ou proteção química. O uso da tecnologia de encapsulamento para fixar o cinamaldeído no material de embalagem pode promover sua liberação lenta, melhorar a taxa de retenção, prolongar a vida útil antibacteriana do filme e otimizar as propriedades mecânicas do filme de embalagem. Atualmente, os métodos comuns de construção de sistemas de liberação de cinamaldeído em filmes de embalagem podem ser divididos em duas categorias: sistemas artificiais e sistemas naturais, incluindo incorporação em polímeros, nanolipossomas, ciclodextrinas, ligação ou carregamento de nanocargas de argila. Através da combinação de automontagem em camadas e eletrofiação, o sistema de liberação de cinamaldeído pode ser otimizado, ampliando seu modo de ação e gama de aplicações.
Aplicação de filme ativo de aldeído de canela em embalagens de alimentos
Diferentes tipos de alimentos possuem diferentes teores de água, composição nutricional e condições de armazenamento e transporte, e a dinâmica de crescimento de microrganismos deteriorantes é muito diferente. O efeito de conservação da embalagem antibacteriana com cinamaldeído também varia de acordo com o alimento.
1. Efeito de conservação prolongada em frutas e vegetais.
A China é rica em recursos naturais, entre os quais a produção e o consumo de frutas e vegetais são enormes. No entanto, o alto teor de umidade e açúcar desses produtos, além de seu alto valor nutricional, os tornam suscetíveis à contaminação microbiana e à deterioração durante o armazenamento, transporte e comercialização. Atualmente, a aplicação de filmes de embalagem antibacterianos é um importante meio para melhorar a qualidade do armazenamento e transporte de frutas e vegetais e prolongar sua vida útil. A embalagem de maçãs com filme composto de cinamaldeído e ácido polilático pode reduzir a perda de nutrientes, inibir o crescimento de Rhizopus e estender o período de armazenamento das maçãs para 16 dias. Quando o filme de embalagem alimentar ativo com cinamaldeído foi aplicado à embalagem de cenouras minimamente processadas, o crescimento de fungos e leveduras foi inibido, a taxa de deterioração dos vegetais foi reduzida e a vida útil foi estendida para 12 dias.
2. Efeito de conservação de produtos cárneos: Alimentos cárneos são ricos em proteínas, gorduras e outras substâncias, com alto valor nutricional e sabor único. Em temperatura ambiente, a proliferação de microrganismos causa a decomposição das proteínas, carboidratos e gorduras da carne, resultando em deterioração, superfície pegajosa, coloração escura, perda de elasticidade e odor desagradável. O filme de embalagem ativa com cinamaldeído é amplamente utilizado em embalagens de carne suína e peixe, inibindo principalmente o crescimento de Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Aeromonas, leveduras, bactérias do ácido lático e outras bactérias, podendo prolongar a vida útil de 8 a 14 dias.
3. Conservação de produtos lácteos: Atualmente, o consumo de produtos lácteos na China aumenta ano após ano. O queijo é um produto lácteo fermentado com alto valor nutricional e proteico. No entanto, o queijo tem um prazo de validade curto e a taxa de desperdício em baixas temperaturas ainda é alarmante. O uso de filme de embalagem com aldeído cinâmico pode prolongar efetivamente o prazo de validade do queijo, garantir seu bom sabor e evitar a deterioração por ranço. Para fatias de queijo e molhos de queijo, o prazo de validade é estendido para 45 dias e 26 dias, respectivamente, após o uso de embalagens ativas com aldeído cinâmico, o que contribui para a economia de recursos.
4. Efeito de conservação de alimentos ricos em amido: Pães e bolos são produtos feitos com farinha de trigo processada, com textura macia e sabor adocicado. No entanto, pães e bolos têm um prazo de validade curto e são suscetíveis à contaminação por mofo durante a comercialização, resultando em deterioração da qualidade e desperdício de alimentos. O uso de embalagens ativas de alimentos com cinamaldeído em bolos e pães fatiados pode inibir o crescimento e a propagação de fungos como o Penicillium e o mofo preto, prolongando o prazo de validade para 10 a 27 dias, respectivamente.
O cinamaldeído apresenta vantagens como abundância, alta bacteriostase e baixa toxicidade. Como agente bacteriostase em embalagens ativas para alimentos, a estabilidade e a liberação lenta do cinamaldeído podem ser aprimoradas pela construção e otimização do sistema de liberação, o que é de grande importância para melhorar a qualidade do armazenamento e transporte de alimentos frescos e prolongar sua vida útil. Nos últimos anos, o cinamaldeído obteve muitos avanços na pesquisa de embalagens para conservação de alimentos, mas a pesquisa aplicada ainda está em estágio inicial e há alguns problemas a serem resolvidos. Este trabalho investiga, por meio de um estudo comparativo dos efeitos de diferentes sistemas de liberação nas propriedades mecânicas e de barreira da membrana, da exploração aprofundada do modo de ação do cinamaldeído e do sistema de liberação, bem como sua cinética de liberação em diferentes ambientes, do estudo da influência do crescimento de microrganismos nos alimentos sobre a deterioração e do mecanismo regulatório da embalagem antibacteriana no tempo e na velocidade de liberação de agentes antimicrobianos, o desenvolvimento de sistemas de embalagens ativas que atendam a diferentes requisitos de conservação de alimentos.
Data da publicação: 03/01/2024