食品包装におけるクルクミンの使用は何ですか?

食品の安全性は、私たちの注目を集めている世界的な課題です[1]。食品貯蔵中の微生物の増殖と繁殖は、食品の腐敗と劣化の主な原因であり、深刻な食品安全上の問題を引き起こし、人間の健康に潜在的な脅威をもたらす可能性があります[2]。食品の安全性を確保するためには、微生物の抑制や殺菌が非常に重要です[3]。people&と#39は、健康上の懸念を増加させ、活性食品成分やスマート包装などの天然物の需要が大幅に成長しています[4]。

クルクミン(curcumin)は、天然に存在するポリフェノール化合物で、主にウコンの根茎に由来する。これは、抗菌、抗酸化、紫外線遮蔽、光感度と酸塩基応答変色特性を有しています。クルクミンは、世界保健機関と米国食品医薬品局によって安全な食品添加物として承認されています。天然顔料として世界中で使用されています。近年、クルクミンは、食品包装の分野で広く使用されています[5,6]。クルクミンは、脂質酸化を防止し、微生物の増殖を抑制することで食品の保存寿命を延ばすことができ、包装食品の安全性や品質をリアルタイムに評価するための指標材料として利用できます。したがって、クルクミンは、食品アクティブ包装およびスマート包装として、食品の貯蔵寿命を延長し、食品の品質と安全性を確保するための理想的な選択肢です。

現在、国内外の一部の学者は、食品包装産業におけるクルクミンの応用を研究している。このうち、huang haheらは[7]、マイクロカプセル、エレクトロスピニング、ナノ粒子、コロイドを用いた食品保存分野におけるクルクミンの研究進捗状況を調査した。huang xinghaiら[8]は、天然高分子(キトサン、デンプン、セルロース、ゼラチン、アルギン酸)にクルクミンを添加して、インテリジェントな活性包装フィルムを作製する研究の進捗状況をまとめた。royら[9]は、主に活性包装およびインテリジェント包装における天然食品着色剤としてのクルクミンの適用を導入した。

aliabbasiら[10]は、食品包装業界におけるクルクミン含有多糖類および/またはタンパク質複合フィルムの適用をレビューした。tambawalaらは、さまざまな石油系、さまざまな石油系、生分解性および天然高分子系ポリマーへのクルクミンの適用について検討した。しかし、これらの研究は、クルクミンの紫外線遮蔽や光増感特性にはあまり注目していませんでした。したがって、本稿では、クルクミンの構造と物理化学的性質、その作用機序、および抗菌剤、抗酸化剤、紫外線遮蔽剤、光増感剤およびph指標としての食品包装の最近の開発について概説する。最後に、クルクミンの現在の応用が直面している課題と今後の研究の展望を紹介する。

1クルクミンの構造

クルクミン(curcumin)は、生物活性天然化合物であるウコンから隔離された。のなる正規組織構造が2α、βにつながるアセテートでチェーンを-unsaturatedカルボニル二団体とフェノールortho-methoxy 2これ団体の芳香マネキネコこの構造はクルクミンに疎水性を与える[12]。芳香環上のメトキシ基の位置に応じて、クルクミン、demethoxycurcumin、bisdemethoxycurcuminに分けることができる。クルクミンは最も重要な成分で、黄橙色をしています[13]。クルクミンは2つのフェルル酸芳香環を含み、紫外線吸収ピークは420 - 430 nmである。これは紫外分光法を用いて決定することができます[14]。クルクミンの2つの分子構造を図1に示す。酸性条件下では主にケトンの形で存在し、アルカリ性条件下では主にエノールの形で存在する[15]。

2クルクミンの物理的および化学的性質

クルクミンは、分子量368.385 g/molの室温固体で、橙色の針状/結晶性粉末である[15]。クルクミンの融点は183°cで、高温で分解する。温度が上昇すると含有量の損失は急激に増加し、高温では不安定になる[16]。同時に、クルクミン また、中性とアルカリ性の条件、および中性とアルカリ性の条件下での構造変化による色の変化にも敏感です[17]。アルカリ条件下では、黄橙色から赤色に変化し、クルクミンの構造はケトからエノールに変化する。この特性により、クルクミンは、豚肉、魚、エビなどの食肉製品の品質を監視するインテリジェントな包装システムの開発に理想的です。クルクミンは水溶性が低く、エタノール、ジメチルスルホキシド、メタノール、アセトンに容易に溶解します[16]。

クルクミンは広く入手可能で、安全で非毒性であり、良好な生体適合性を有し、優れた天然の抗菌剤および抗酸化剤です。その抗菌および抗酸化活性は、フェノール水酸基の存在に起因する[18,19]。共役Π電子のインタ-ラクションため、隣接するカーボンカーボンダブル債券、カルボニル団体クルクミンが幅広い紫外線を吸収予防に有効だそれによって酸化食あたりを防ぐ[20]していた。クルクミンは感光性であり、スマート食品包装に自然な光増感剤として使用することができます[21]。クルクミンとして食品パッケージ使われうる抗菌薬お願い[18]、抗酸化[19]やUV[20]を盾にして、photosensitizer[21]およびpH・インジケータ〔17〕、食品の知覚を维持するにの食用価値が高く食品賞味期限延長、食の新鲜さもさることながら、食品状況をリアルタイムで監視(22、23日)。

3アクティブパッケージクルクミンの応用の進歩

活性包装とは、微生物の腐敗を効果的に遅らせたり防止したり、酸化を減らしたり、紫外線を遮蔽したり、抗菌剤や抗酸化剤などの活性物質を包装システムに添加することで食品の安全性と品質を向上させる包装システムのことです。それは、高品質で安全で自然な食品に対する消費者の需要によって推進されています[24]。クルクミンは、抗菌性、抗酸化性、紫外線遮蔽性を有し、微生物汚染から食品を保護し、食品の腐敗を遅らせ、紫外線による食品の酸化を防ぐことができます。したがって、活性食品包装に使用するのに適しています。

3.1抗菌剤としてのクルクミン

クルクミンは、細菌のバイオフィルムの形成を阻害することで、大腸菌、リステリア・モノサイトゲネス、ラクチン連鎖球菌、黄色ブドウ球菌などの細菌の増殖を抑制し、食品の貯蔵寿命を延ばすことができる。図2にクルクミンの抗菌機構を示す。クルクミンは細菌の分裂に必要な繊維状の温度感受性変異体zに結合し、zリングの形成を阻害することで細菌の分裂を抑制する[25];細菌の細胞膜の完全性を破壊し、細胞内のdna、栄養素などの損失を引き起こし、静菌の役割を果たしている[26];細菌の毒性因子の発現を阻害し、細菌クオラムセンシング(quorum sensing, qs)システムにより、細菌バイオフィルムの形成を阻害し、抗菌効果を発揮します。また、細菌の自己修復機構を阻害する。recaはatp依存性タンパク質で、lexaなどの経路標的タンパク質阻害剤の自己分裂を活性化し、それによって細菌の自己修復を阻害する[19]。

現在の研究では、クルクミンの抗菌作用のメカニズムは、細菌の細胞膜に侵入する分子構造の親脂基が細胞内の栄養素を失い、細菌死をもたらすことによって抗菌効果を達成することにあると考えられています。クルクミンの抗菌活性は、フェノール水酸基とジケトンを持つ2つの活性部位に関連している。ジケトン部分はエノール様の構造交換を持ち、反応中、活性部位は2つのフェノール水酸基上に位置する。反応機構は主に水素原子と電子の移動である[18]。

クルクミンは、食肉、果物、野菜などの活性食品包装に抗菌剤として使用され、食品表面の微生物の増殖や増殖を阻害または阻害することで食品の保存性を向上させることができます。表1は、異なる微生物に対する異なる形態のクルクミンの最小阻止濃度を示しています。wangら[27]は、多孔質のデンプンとゼラチンを壁材料としたクルクミンマイクロカプセルを作製し、大腸菌、黄色ブドウ球菌、真菌などの様々な食品媒介病原体に対する抗菌活性を調べた。寒天希釈法により最小発育阻害濃度(mic)を測定した。表1に示すように、細胞膜の構造の違いにより、クルクミンの細菌種ごとの阻害効果は異なります。真菌は細菌よりも阻害効果が高く、黄色ブドウ球菌などのグラム陽性菌は大腸菌などのグラム陰性菌よりも阻害効果が高い。これは、グラム陽性細胞の細胞質膜がより多孔質であるため、クルクミンが細胞内に浸透しやすいからです。

一部の学者は、カビ、グラム陽性およびグラム陰性菌を含む19病原体に対するクルクミンの抗菌活性を研究しています。マイクを計算することによって決定される行事にはにおいて1500μg / mLれた大腸菌、250μg / mLしか出黄色ブドウ球菌が[28]。異なるクルクミノイドは、官能基構造の違いにより真菌に対する阻害効果が異なる。カンジダ・アルビカンスに対するクルクミンとクルクミノイドの阻害効果の研究では、クルクミンはデメトキシクルクミンよりも強い抗真菌効果を持つことが示された。その理由は、クルクミンに含まれるメトキシ基が親ポップ性を高め、その結果、真菌の細胞膜が途切れずに浸透し、真菌の成長を阻害するからである[29]。

抗菌効果を評価するmicを算出するほか、最小阻止濃度を算出する方法も利用できます。カルボキシメチルキトサン/酸化カルボキシメチルセルロース/クルクミンの三元複合材料の静菌試験では、aspergillus nigerに対する複合膜の最小阻止濃度は15.33 mm、penicilliumに対する最小阻止濃度は14.58 mmで、いずれも良好な抗菌性を示しました。クルクミンは、食品包装用の優れた抗菌コーティング材料として使用することができます[30]。aycaら[31]グアーガム/オレンジオイルのフィルムにクルクミンを添加。クルクミンを添加したフィルムは、イチゴを1週間包装するために使用すると、水分の損失と腐敗を遅らせ、イチゴの保存寿命を改善することが観察された。要約すると、クルクミンの抗菌特性は、ほとんどの食品包装用途のニーズを満たすことができます。さまざまな細菌の細胞膜の構造が異なるため、クルクミンの細菌に対する阻害効果は異なります。将来的には、異なる抗菌剤(オレガノエッセンシャルオイルやクローブエッセンシャルオイルなど)とクルクミンを組み合わせることで、相乗的な抗菌効果を発揮することも考えられます。

3.2抗酸化物質としてのクルクミン

クルクミンは、活性酸素、スーパーオキシドアニオン、二酸化窒素ラジカルおよび1,1-ジフェニル-2-トリニトロフェニルヒドラジンラジカルに対する強力なスカベンジ活性を有する優れた抗酸化活性物質です。酸化に敏感な食品を保護する活性包装材料に使用することで、食品の保存寿命を延ばし、包装内の食品の品質を向上させることができます。その抗酸化作用は、h原子を供給してフリーラジカルと反応することができるフェノール水酸基およびメチレン部位によるものです(図3)。

jayaprakashaら[37]は、でvitroモデルシステムを用いてクルクミンの抗酸化活性を調べ、密度汎関数理論を用いてその潜在的なメカニズムを解明した。その結果、(i)分子からラジカルへの単電子移動、(ii)ラジカル付加体形成、(iii)中性クルクミンからのh原子移動、(iv)脱プロトン化クルクミンからのh原子移動、(v)プロトン損失電子移動の5つの異なる機構が検討された。クルクミンは連続的なプロトン損失電子移動機構を介してdpphラジカルと相互作用することが観察されており、中性クルクミンのh原子移動機構は- och3や他のアルコキシラジカルとの相互作用の基礎となっている。中性クルクミンのh-atom転移機構は、クルクミンと- och3の反応の95%を占めている[38]。

クルクミンは、食品の酸化と劣化を防止し、総揮発性窒素の生成を減らすために、食肉製品の活性食品包装に抗酸化剤として使用することができます。クルクミンは、タラガムやポリビニルアルコールをベースとしたフィルムに添加された。その結果、クルクミン添加後にフィルムの抗酸化力が向上した。クルクミンの質量分率を1%から5%に増加させると、dpphの捕捉能力は7.81%から35.16%に増加した[39]。溶液鋳造法により、カルボキシメチルセルロースをベースとしたフィルムにクルクミン1%を質量添加した。クルクミン添加後、複合フィルムのdpph除去能力は1.9%から40.2%に、abts除去能力は1.5%から92.5%に増加した[40]。クルクミンは、直接膜基材に添加すると容易に失われるため、エマルジョンに添加するか、ナノ化合物の形で調製することができる。一方、ゼイン/カルボキシメチルキトサンのナノ化合物に封入されたクルクミンナノ粒子のdpphによる捕捉能力は87.12%に達し、キャリアを持たないクルクミンナノ粒子の2倍の有効性を示す[41,42]。

abdouらは[43]、4°cにおける冷凍チキンのフィレットの品質、化学組成および感覚特性に対するクルクミンナノエマルジョン/ペクチンコーティングの効果を研究した。対照群と比較して、コーティングは鶏の全揮発性窒素含有量を大幅に減少させ、微生物の腐敗を遅らせ、賞味期限を12日に延長しました。クルクミンは水溶性と光感受性が低く、活性食品包装へのさらなる応用は制限されている。その溶解性と安定性を向上させるために、クルクミンおよび送達中のナノ粒子、ミセル、および他の材料との化学的カップリングなどの修飾をさらに研究し、活性食品包装への適用を拡大することができます。

3.3紫外線遮蔽剤としてのクルクミン

稀少性の石油資源と要求を制御食品安全の使用を減らすため、石油プラスチック映画としてなどの脂性食品食糧植物油欠かせないものとして鱼油しやすいと共に酸化悪化、紫外線だけでもこの動き著しく加速させることそれにはに味の変化をもたらすとなる人類の健康に危険ですそのため、様々な活性食品包装材料の中でも、紫外線遮蔽機能を有する生分解性フィルムが広く求められています[44,45]。油性食品の光酸化を遅らせる紫外線遮蔽材料を得るために天然物を導入することは、環境に優しい食品技術です。図4にクルクミンの紫外線遮蔽の模式図を示す。クルクミン自体の芳香環構造と、炭素-炭素二重結合、カルボニル基、フェノール水酸基などの官能基により、クルクミンは紫外線を吸収することができる[20]。

ウコンエキスは、果物や野菜などの活性食品包装に紫外線遮蔽剤として使用され、食品を紫外線から遮蔽することで保存性を向上させることができます。クルクミンは、ブルーベリーの保存のためにゼイン/キトサンをベースにしたフィルムに添加されました。いずれのフィルムも紫外線領域での透過率が低く、クルクミンの添加に伴ってフィルムの輝度が徐々に低下(81.11から55.85)し、良好な紫外線遮蔽能力を有していることを示した[46]。zhangら[47]は、クルクミンを酸化させたナノセルロースに接木して修飾されたナノセルロースを得、これをキトサンに添加してフィルムに鋳造した。この複合フィルムは、純粋なキトサンフィルムに比べて優れたuv遮蔽性を示し、uvバリア性が77.4%向上した。これは主に、クルクミンのフェノール部分が紫外線吸収力が強いためです。クルクミンをヒマシ油系水系ポリウレタンにチェーンエクステンダーとして導入し、ゼラチンとの混練により生物活性複合膜を作製した。また、クルクミン系水系ポリウレタンの質量分率が1%から10%に上昇したことにより、紫外線透過率が4.83%から0.02%に低下し、紫外線遮蔽がほぼ完全に達成された[48]。現時点では、クルクミンの紫外線遮蔽特性に関する研究はあまりありません。今後は、この特性を活性食品包装に応用し、そのメカニズムを研究していく予定です。

4スマート包装におけるクルクミンの応用の進展

スマートパッケージングとは、食品の内部や食品が置かれている環境の変化に関する情報を消費者に提供するために、包装に情報、電子、センシングなどの新技術を導入することです。食品の鮮度をリアルタイムで監視するために使用され、消費者は安全な食品需要のさまざまな側面を分析する必要はありません。レスポンシブフードパッケージングシステムは、食品や外部環境(光、酸素、湿度、phなど)からのさまざまな刺激に応答し、食品の品質と安全性をリアルタイムで監視することができる新しいタイプのスマート包装です。クルクミンは、感光性であり、特定の波長の照射下で活性酸素を生成する光増感剤として使用することができ、インテリジェントな抗菌効果を達成することができます。phに応じた色変化もあり、食品の鮮度をリアルタイムでモニターするインジケータとしても使用できます。

4.1光増感剤としてのクルクミン

光応答型スマート包装材料とは、一定量の光エネルギーを吸収し、紫外線、近赤外線などに照射された後に物理的または化学的に変化する材料のことである[50]。クルクミンは、青色光を照射すると光動的に活性化し、光化学反応を起こし、抗菌処理における光増感剤として作用する。photodynamicお供に従え(pdi)は、環境にやさしく、低エネルギーで、低コストの新しいタイプの殺菌技術です。医療分野で広く使用されており、最近では食品分野でも使用され始めています[51]。図5にクルクミンの光力学的殺菌の原理の概略図を示す。この非熱処理は、非毒性の光増感剤、適切な波長の光、および酸素分子の同時相互作用に基づいています。photosensitizerからの刺激が特定波長光し、地中から発見されたphotosensitizer国家に必要な波長の光を吸収しや兴奋状态移行か細い開始一連の活性酸素を発生し光化学反応(ロス)この攻撃では細胞のDNのRNA、たんぱく质などが細胞死[52]も生じた。

青色光で活性化されたクルクミンの静菌効果は、細胞と直接接触することではなく、クルクミンの自己酸化機構によって達成される。これらの効果は、中間生成物の生産と細胞内の酸素フリーラジカルの数の増加につながり、それによって細胞の完全性を破壊します。光増感剤が細菌細胞に近いほど、活性酸素種が細胞に悪影響を及ぼす可能性が高くなります' s誠実さです細菌細胞が光に曝されると、光増感剤が光エネルギーを吸収して活性化され、過酸化水素、超酸化物、一重項酸素などの活性酸素種が生成されます。次に、rosはタンパク質中のコレステロールを含む細胞膜成分や、窒素や硫黄を含むアミノ酸残基を酸化し、細菌死を引き起こす[52]。クルクミン光力学的殺菌技術のいくつかの実用的なアプリケーションは、特に細菌汚染を防ぐために食品の保存に研究されている[53]。

食品包装における光力学的消毒のための光増感剤としてのクルクミンの応用は、主に肉製品および果物および野菜の分野である。光力学的効果は、pdiの前後の食品表面上の細菌の数をカウントすることによって特徴づけられる。食品サンプル黄色ブドウ球菌に切断され薄く分割で汚染されゆえ孵化クルクミンが40μg / mLとそして照射nf / cm2 15 J波長明るさで45 nm。コロニー数を数えて微生物学的分析を行った。pdiは、牛肉、鶏肉、豚肉検体における黄色ブドウ球菌をそれぞれ1.5、1.4、0.6 log cfu / ml減少させた。pdiは、肉表面の黄色ブドウ球菌の汚染レベルを効果的に低減できることがわかり、微生物学的食品安全の分野への応用が期待される[54]。鶏の皮破ってクルクミンが300μg / mLと5分と照射は32.1%集合/ m2の波長明るさで430 nm減り乳酸菌monocytogenesサルモネラ鶏の皮にspp. 2.9、1.5丸太nf / cm2 CFU[55]。

また、光力学的消毒処理後の鶏の皮の外観には視覚的な変化は見られなかった。これは、クルクミンが食品表面の変色を引き起こすことなく、食品上の病原体を効果的に不活化できることを示しています[56]。クルクミン光力学的処理は、牡蠣とチョウザメの保存寿命を3 - 4日延長することに成功し、それらの品質(例えば、色、味、質感、遊存アミノ酸含有量および遊存脂肪酸レベル)にプラスの効果をもたらしたことも示されています[57、58]。

果物や野菜へのpdiの適用は、食品自体の硬さの変化を調べることによって特徴づけられる。チャイらは、クルクミン光力学的処理を4分間行い、4°cで保存した新鮮なカット梨の硬さに及ぼす影響を調べた。保管の6日後、梨の硬度はまだ高く、70.78 nから51.19 nに減少しました。他の研究では、curcumin's pdi at 4℃新鮮な日付の保管期間と品質を大幅に延長し、保管期間を70日延長し、処理後に物理化学的特性に変化は認められなかった[60]。

クルクミンの光力学的殺菌は、最小限の阻害濃度を測定するだけでなく、semやtemを用いて食品表面の細胞の変化を観察することで効果を評価することができます。図6 aにクルクミンの光力学的不活性化前後の胞子の形態変化と構造変化をsemとtemを用いて示します。治療を受けていない群の胞子の細胞壁は均一で、滑らかで完全であり、細胞核は無傷で丸い状態であったが、30分の光照射後、胞子は細胞壁の萎縮と断片化、液胞化、および不明瞭な細胞核膜を示した[61]。lauraら[62]は、クルクミンpdtで処理した黄色ブドウ球菌、サルモネラ菌および大腸菌が、未処理の細胞と比較して明らかなしわと細胞表面の損傷を示したことをsemが示した(図6 b)。

クルクミンpdtは、グラム陽性菌やグラム陰性菌などの細菌に対して良好な抑制効果を有することに加えて、真菌に対しても一定の抑制効果を有します。pang jialeら[63]は、クルクミン光力学的殺菌技術が伸長ペニシリウムの成長を阻害することを研究した。クルクミンは、短い治療後の菌糸体の成長をわずかに阻害することができ、拡張ペニシリウムのコロニーの直径は、クルクミンpdi治療後に大幅に減少させることができます。光力学的処理は効果的にリンゴのペニシリウム中毒を抑制し、効果的に拡張ペニシリウムの成長を抑制することができ、食品保存技術の開発に一定の理論的基礎を提供することができます。クルクミンの光力学的殺菌技術を制限する要因(光分布、食品形状、表面特性など)をよりよく理解するには、さらなる研究が必要です。

クルクミンの抗菌効果光力学的殺菌技術は、クルクミンの濃度や適用方法など、さまざまな要因に依存します。これらの因子は、食品包装におけるこの抗菌戦略の可能性を決定する上で重要な役割を果たしている。一般に、クルクミンpdiによる微生物の不活化は濃度依存的なプロセスである:クルクミン濃度が増加するにつれて、微生物の生存率は徐々に低下する[64-66]。高いクルクミン濃度はpdiにおけるrosの産生を促進する可能性があり、これが抗菌活性の主な理由である。しかし、一定の濃度に達した後、クルクミン濃度をさらに上昇させると、不活性化率はわずかに上昇し、抗菌活性も低下する[67]。この現象は、光の自己遮蔽効果に関連している可能性があり、すなわち、溶液の濁りが光の透過を妨げ、それによって特定の濃度閾値後のクルクミンと光との間の相互作用を遮蔽する[68]。したがって、食品中のクルクミンの濃度は、自己遮蔽効果を避けるために適切に制御されるべきである。

クルクミンを光増感剤として実用的に使用するには、主に2つの方法があります。1つは、食品をクルクミン溶液に直接浸す方法、もう1つは、食品の表面に照射前にクルクミンをスプレーまたは添加する方法です。国の基準では、食品中のクルクミンの最大用量は0.7 g/kgを超えてはならないと規定されています。一般的に、どちらの方法も微生物を効果的に不活性化させることができる[69]。しかし、穀物や肉製品などの一部の食品は、長期の浸漬には適していません。これとは対照的に、噴霧方法は食品の品質に影響を与えないだけでなく、ウコン溶液を汚染することなく、食品の表面により均一なコーティングを提供します。したがって、噴霧法の使用は、食品産業におけるクルクミンの広範な使用に役立ちます。

4.2酸塩基指示薬としてのクルクミン

食品の腐敗の過程で、果物や野菜は、細菌や真菌の感染による乳酸、酢酸、リンゴ酸、その他の酸性物質を代謝し、食品の局所微小環境のphを低下させます。食肉製品は、貯蔵時間が長くなると、微生物の作用で揮発性アルカリ性窒素などのアルカリ性物質が生成され、表面のphが上昇します[70]。クルクミンは、食品の腐敗や外部環境の変化によるphの変化に反応し、色の変化を示します。これは、食品保管中の品質の変化をリアルタイムで監視するための比色phインジケータとして使用できます。クルクミンがβのH原子の-diketoneチェーン細胞内転送を行うことができ、だからその分子构造は存在しないとの形でketo-enol互変異性。酸性および中性の水溶液では、主にケトンの形で存在し、アルカリ性の水溶液では、主にエノールの形で存在します[15]。一般的に、ウコン溶液の色は、酸性および中性条件下では明るい黄色です。phがアルカリ性に上昇すると溶液の色が赤色に変化し、phが上昇すると徐々に赤色が濃くなります。

クルクミンは、果物や肉製品の鮮度を監視するためのスマート食品包装の酸ベースインジケータとして使用することができます。スマート表示フィルムの色差値は、包装上の色変化の参照に基づいて食品の品質を判断するために使用することができます。liらは[71]クルクミンと細菌セルロースナノファイバーを用いたコンナクグルコマンナンを用いたスマートフィルムを作製した。包装された牛肉が劣化すると、フィルムの色が徐々に黄色から赤色に変化し、肉のph比色指標として使用できることを示した。また、図7 aのuv-visスペクトルからもわかるように、クルクミンの吸収ピークはphが上昇すると428 nmから472 nmに変化する。

liu di[72]は、コハク酸修飾デンプンをピッカリングエマルジョンの固形粒子として使用し、クルクミンを封入して包装フィルムを作製した。この包装フィルムは、パンガシウスの腐敗に対して色が変化する反応を示した。phが3.0から10.0に上昇すると、クルクミンの色は黄色から赤色に変化した。クルクミンは光で容易に分解されるため、食品の腐敗の度合いをよりよく監視するために、通常はカプセル化してマイクロカプセルを形成する。liuら[73]は、ゼラチン/クルクミン/キトサンのマイクロカプセルを調製し、食品の鮮度をモニターするためにカルボキシメチルセルロース系フィルムにマイクロカプセルを添加した。図7 (b)に示すように、ph値が3 ~ 5の場合、合成膜の色は暗い色から明るい色へ、そして明るい色から暗い色へと変化する。ph値が5 - 7になると再び明るくなります。アルカリ条件下では、フィルムの赤色シフトは明らかであり、これはクルクミンの脱プロトン化によるものである。zhangら[74]は、エビ肉の品質監視のためにポリビニルアルコールフィルムにクルクミンを添加し、フィルムの色、揮発性基本窒素含有量、および色差値との間のリンクを確立した。エビの揮発性塩基性窒素含有量は、色差値と正の相関を示した。

これらのインテリジェントなシステムは、食品の安全性と貯蔵寿命を向上させ、消費者に食品鮮度のより直感的で正確な表示を提供するのに役立ちます。

phの変化に対するクルクミンの色差は大きくなく、食品の品質変化を示すスマートインジケータの精度と感度はセンサのそれに比べて低い。クルクミンは、食品品質の新鮮さの範囲をよりよく判断するために、ph指標の色の変化を豊かにするために、アントシアニンやベタレインなどの他の自然指標と混合することができます。さらに、クルクミンの安定性は貯蔵環境の光、温度、酸素の影響を受け、酸性やアルカリ性の変化に対する感度と精度に間接的に影響します。

(エマルジョンまたはマイクロカプセルの形での)カプセル化は、指標としてのクルクミンの安定性を向上させるために使用することができ、その安定性も膜基質と架橋することによって改善することができる。現在、クルクミンの色の変化は、調製したインジケータラベルを異なるph値の緩衝液に直接浸して測定・分析されています。微生物の成長と食品のphと表示ラベルの色の関係は確立されておらず、微生物の成長と色の変化の関係も解析されていません。このため、クルクミンを添加した表示ラベルの実用化や食品の腐敗度表示の精度が制限されています。これも今後の詳細な研究が必要な分野です。

5まとめと展望

クルクミンは、天然の食品防腐剤として、安全で無毒、抗菌、抗酸化、紫外線遮蔽、感光性、酸塩基応答性の変色という利点があります。食品包装用途で大きな開発の見通しがあります。本文は主にクルクミンの構造と物理化学的性質、食品包装における抗菌剤、抗酸化剤、紫外線遮蔽剤、光増感剤、ph指示薬としての作用機序と応用の進行状況を説明する。クルクミンは、脂質酸化を防止し、微生物の増殖を抑制することで食品の保存寿命を延ばすことができ、包装食品の安全性や品質をリアルタイムに評価するための指標材料として利用できます。しかし、食品包装へのクルクミンの応用範囲を広げるためには、安定性、水溶性、抗菌・抗酸化メカニズムを向上させるためのより包括的な研究が必要である。

現在の研究とアプリケーションの状況に基づいて食品包装にクルクミン(1)将来的には、クルクミンをオレガノエッセンシャルオイルやクローブエッセンシャルオイルなどの異なる抗菌剤と組み合わせて、相乗的な抗菌効果を発揮することが考えられる。(2)クルクミンの抗菌・抗酸化メカニズムの研究を強化する抗菌・抗酸化過程におけるクルクミンの微細な構造変化から始め、その微細構造と機能特性との相関関係を明らかにする。(3)クルクミンの食品包装への応用をさらに発展させる。

現在、クルクミンの用途のほとんどは、抗菌および抗酸化特性に焦点を当てています。光感度、紫外線遮蔽などの機能を開発し、食品業界で使用することができます。(4)クルクミンは水溶性が低く、不安定であるため、食品包装への応用が制限されている。ナノ粒子を用いてカプセル化し、エマルジョンまたはマイクロカプセルの形で調製することができる。(5)現時点では、微生物の増殖/食品のph /表示ラベルの色の間には確立された関連性がなく、微生物の増殖と色変化の法則も分析されておらず、クルクミンを使用した表示ラベルの食品の腐敗度の実用性と正確な表示に制限があります。これも今後の詳細な研究が必要な分野です。食品包装用途におけるクルクミンの進歩を研究することは、食品産業におけるクルクミンのさらなる発展を促進することにつながり、人々が密接に懸念している食品安全問題に取り組み、「健康な中国」の偉大な戦略に追いついています。

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