Полезные статьи

Эфирные масла цитрусовых и их применение в пищевых продуктах: обзор

Цитрусовые — это род, принадлежащий к семейству рутовых (Rutaceae) и включающий в себя такие важные культуры, как апельсины, лимоны, апельсины, грейпфруты, лаймы и др. Эфирные масла цитрусовых состоят из некоторых основных биологически активных соединений, таких как α— / β-пинен, сабинен, β-мирцен, d-лимонен, линалоол, α-гумулен и α-терпинеол, принадлежащих к группе монотерпенов, монотерпеновых альдегидов / спиртов и сесквитерпенов соответственно. Эти соединения обладают рядом полезных для здоровья свойств, таких как антиоксидантные, противовоспалительные, противоопухолевые и т.д. В дополнение к противомикробным свойствам, которые имеют огромный потенциал для применения в пищевых продуктах.

Поэтому в этом обзоре основное внимание было уделено методам экстракции, очистки и обнаружения цитрусовых эфирных масел, а также их применению для обеспечения безопасности пищевых продуктов, упаковки и консервирования. Кроме того, были кратко обсуждены проблемы оптимальной дозы и безопасных пределов, эффекты их взаимодействия с различными пищевыми матрицами и упаковочными материалами, а также возможные аллергические реакции, связанные с использованием цитрусовых эфирных масел в пищевых продуктах. Это необходимо учитывать в будущих исследованиях наряду с эффективными, доступными и “зелеными” методами экстракции, чтобы гарантировать экологически чистую, экономичную и натуральную альтернативу синтетическим химическим консервантам.

1. Введение

Род Citrus относится к семейству Rutaceae, которое включает около 140 родов и 1300 видов. Как разнообразные тропические фрукты, цитрусовые сочетают в себе такие виды, как Citrus sinensis (апельсин), Citrus reticulata (мандарин), Citrus aurantifolia (лайм), Citrus limon (лимон), Citrus paradisi (грейпфрут), Citrus bergamia (бергамот), Citrus junos (юзу) и Citrus japonica (кумкват). Виды цитрусовых происходят из гималайских предгорий Северной Индии, Северной Мьянмы, Южного Китая и Юго-Восточной Азии. Позже эти фрукты распространились по другим частям мира, став самыми ценными фруктовыми культурами в мире. Помимо использования в качестве приправы, цитрусовые также входят в состав многих сладких деликатесов в европейских странах.

Цитрусовые являются основным компонентом многих пикантных блюд, таких как жареная курица с апельсиново-бренди-соусом или свиная вырезка с красными апельсинами. Эти цитрусовые обладают очень хорошо выраженной питательной ценностью наряду с высоким содержанием элементарных биологически активных соединений, а именно: фенолы, флавоноиды, лимоноиды, эфирные масла цитрусовых и витамины, особенно витамин С и каротиноиды, которые имеют многочисленные преимущества для здоровья. Такие компоненты придают этому фрукту особый вкус и аромат, что делает диету более сбалансированной и вкусной. 

Прежде всего, цитрусовые полезны для лечения и профилактики многих заболеваний. Несколько исследований показали различные полезные свойства цитрусовых и их компонентов, такие как антиоксидантные, противомикробные, противовоспалительные, инсектицидные свойства. Цитрусовые также показали свою пользу в снижении вероятности развития психических заболеваний, таких как анксиолитическое средство против тревоги, антихолинэстеразное средство против болезни Альцгеймера и др. Цитрусовые содержат несколько важных вторичных метаболитов, таких как аскорбиновая кислота, флаваноны, фенолы и пектин, которые, как известно, обладают антиоксидантными свойствами, полезными для здоровья человека. Кроме того, цитрусовые флавоноиды используются против свободных радикалов и обладают противовоспалительными свойствами, а также используются для лечения мозга и дегенеративных заболеваний.

Прежде всего, различные части растений (листья, цветы, плоды и кожура) цитрусовых являются богатыми источниками цитрусовых эфирных масел и других полезных питательных веществ, таких как витамин В9, витамин С, калий, флавоноиды, кумарины, пектин и пищевые волокна. Эфирные масла цитрусовых обладают антиоксидантными, противодиабетическими, инсектицидными, противогрибковыми и антибактериальными свойствами, которые имеют важное применение в фармацевтической, санитарной, косметической, сельскохозяйственной и пищевой промышленности. Цитрусовые эфирные масла имеют широкий спектр применения, начиная от применения в косметике, текстиле и фармацевтике и заканчивая составами пищевых продуктов. Благодаря богатому, приятному и освежающему аромату цитрусовые эфирные масла также используются в качестве освежителей воздуха и дезинфицирующих средств. Фармацевтический состав, полученный путем добавления β-циклодекстрина с апельсиновым эфирным маслом (Citrus sinensis L.) и соединений лимона (Citrus limon), помогает снизить вероятность болезни Альцгеймера.

В настоящее время безопасность пищевых продуктов стала основной проблемой как для потребителей, так и для пищевой промышленности из-за растущей осведомленности и озабоченности по поводу воздействия различных пищевых компонентов на здоровье. Природные и органические соединения приобрели большое значение для их применения в пищевых продуктах, поскольку они полезны для здоровья с минимальными побочными эффектами или вообще без них, экономически эффективны и безвредны для окружающей среды по сравнению с неорганическими синтетическими соединениями. Таким образом, натуральные антимикотики растительного происхождения стали идеальной альтернативой коммерческим синтетическим химическим консервантам для улучшения качества и безопасности пищевых продуктов. В связи с этим среди растительных эфирных масел цитрусовые эфирные масла привлекают больше внимания из-за их широкого спектра инсектицидных, антибактериальных и противогрибковых свойств, а также их высоких урожаев, ароматов и вкусов. Кроме того, руководители компаний находят широкое применение в рецептурах пищевых продуктов, упаковке и консервировании для обеспечения качества и безопасности пищевых продуктов. Поэтому в этом обзоре основное внимание было уделено различным методам экстракции, очистки и обнаружения цитрусовых эфирных масел из различных видов цитрусовых, их составу и возможному применению для обеспечения безопасности пищевых продуктов, упаковки и консервирования.

2. Состав эфирных масел

Цитрусовые эфирные масла представляют собой смесь сложных углеводородов и оксигенированных производных терпеноидного и нетерпеноидного происхождения, состоящих из функциональных групп, таких как альдегиды, спирты, кетоны и другие сложные молекулы, такие как сложные эфиры и органические кислоты. По химическому составу обычные пищевые масла и эфирные масла отличаются друг от друга, поскольку эфирные масла не являются сложными эфирами глицеридов. Состав цитрусовых эфирных масел заметно варьируется в зависимости от сорта, сезона и географического положения, а также стадии созревания плодов. Цитрусовые эфирные масла содержат большое разнообразие соединений, от 20 до 60 соединений на цитрусовое эфирное масло. Из них летучие соединения составляют 85-99%, в то время как остальная часть (1-15%) состоит из нелетучих соединений. Летучие соединения содержат смесь монотерпенов, сесквитерпенов и сесквитерпеноидов. Основными компонентами являются монотерпены, которые состоят из двух звеньев изопрена (C5h8) и составляют около 97% цитрусового эфирного масла, в то время как спирты, альдегиды и сложные эфиры составляют 1,8% -2,2% цитрусового эфирного масла. Кроме того, среди них лимонен является основным компонентом. Концентрация лимонена колеблется от 32% до 98% в зависимости от сорта, например, 32-45% в бергамоте, 45-76% в лимоне и 68-98% в сладком апельсине. 

3. Применение цитрусовых эфирных масел

У цитрусовых эфирных масел широкий спектр применения: от косметики до фармацевтических препаратов, рецептур и упаковки пищевых продуктов. Тем не менее, это исследование было сосредоточено на заявках руководителей, касающихся безопасности пищевых продуктов, упаковки и консервирования.

3.1 Цитрусовые эфирные масла как инсектицидное средство 

Обычные химические пестициды эффективны для борьбы с различными вредными насекомыми. Однако продолжительное и неконтролируемое использование пестицидов может привести к адаптации таких насекомых, что приведет к устойчивости к пестицидам. Химические пестициды всегда оказывают пагубное воздействие на окружающую среду, что угрожает всей пищевой сети и косвенно угрожает нецелевым организмам. Это осложнение привело к поиску альтернативного, экологически чистого, неопасного растительного варианта. В этом контексте, Цитрусовые растения известны своими лечебными свойствами и являются кандидатами на замену обычных химических пестицидов. Поэтому вместо синтетического и неорганического химического инсектицида в качестве заменителя можно использовать биоактивные соединения цитрусовых, особенно цитрусовых эфирных масел.

Многие исследования показали, что эфирные масла Citrus sp. обладают замечательной инсектицидной активностью. Эфирные масла из кожуры Citrus sp. C. maxima Merr. (pummelo), C. reticulata Blanco, C. suncris Linn, C. sinensis Linn и C. hystrix были протестированы против клещей крупного рогатого скота (Boophilus microplus), где эфирное масло C. reticulata показал самую высокую акарицидную активность. Аналогичным образом, эфирное масло сладкого апельсина (Citrus sinensis) был протестирован против личинок и куколок домашней мухи (Musa domestica), и было обнаружено, что смертельная концентрация (LC ₅₀) эфирного масла против личинок варьировалась в пределах 3,93–0,71 мкл / см² и 71,2–52,6 мкл/л, соответственно, во время биологических анализов контактной токсичности и фумигации. С другой стороны, процентное ингибирование масла варьировалось от 27,3%-72,7% до 46,4% -100% соответственно для анализа контактной токсичности и фумигации против куколок комнатных мух. Кроме того, эфирные масла из таких растений, как C. bergamia (бергамот), Cymbopogon martini (трава пальмарозы), Vetiveria zizanioides (трава ветивера) и Juniperus virginiana (красный кедр), показали инсектицидные свойства против комнатной мухи (Musa domestica).

Кроме того, цитрусовое эфирное масло с наночастицами была протестирована против инвазивного томатного бурильщика Tuta absoluta. Анализ показал впечатляющий результат в отношении инсектицидных свойств тестируемых соединений. Более высокая смертность наблюдалась для эмульсии эфирных масел на яйцах и личинках при анализе контактной токсичности и цитрусового эфирного масла с наночастицами на личинках при токсичности при приеме внутрь. Кроме того, анализ токсичности фумигантов, а также инсектицидного механизма через ацетилхолинэстеразу (AChE) и Na / K-атфазную активность эфирного масла из кожуры апельсина против Tribolium confusum, Callosobruchus maculatus и Sitophylus oryzae были исследованы Обохом и соавт.. Результаты показали пагубное воздействие на этих насекомых. Процент смертности увеличивался с увеличением концентрации и времени воздействия, в то время как LC ₅₀ уменьшался со временем воздействия. При самой высокой концентрации 150 мкл / л у T. confusum наблюдалась 100%-ная смертность при значениях LC ₅₀ 38,90 мкл / л, 26,92 мкл / л и 14,45 мкл / л после 24 ч, 48 ч и 72 ч обработки, соответственно. Увеличение инсектицидной активности C. maculatus наблюдалось при высоких дозах 100-150 мкл / л со 100% смертностью и LC₅₀ значения 17,78 мкл / л и 10,00 мкл / л через 48 ч и 72 ч соответственно. Аналогично, для S. oryzae инсектицидная активность увеличилась после 72 ч обработки при значении LC₅₀ 29,51 мкл / л. Наконец, было обнаружено, что для T. confusum и C. maculatus эфирное масло проявляет более высокую инсектицидную активность по сравнению с S. oryzae. С другой стороны, исследования биохимического анализа показали, что биоактивность эфирного масла может препятствовать механизму ацетилхолинэстеразы (AChE) и Na / K-АТФазы. Таким образом, весь эксперимент подтверждает положительную роль эфирного масла апельсиновой корки и его эффективность в борьбе с T. confusum, C. maculatus и S. oryzae. Sanei-Dehkordi и др. также показали, что эфирное масло из кожуры цитрусовых aurantium и Citrus paradisi обладает ларвицидной активностью против Anopheles stephensi (переносчика комаров), при этом значения LC₅₀ составляют 31,20 промилле и 35,71 промилле соответственно.

3.1.2 Цитрусовое эфирное масло как антибактериальное средство 

В текущем сценарии состояние антибиотиков против патогенных заболеваний человека становится очень низким из-за растущей устойчивости микроорганизмов к противомикробным препаратам. Для исследователя очень сложно придумать импровизированную рецептуру против таких патогенов, которая может дать долговременное решение. Часто обнаруживается, что лекарственные растения, богатые фитохимическими соединениями, обладают антибактериальными и противогрибковыми свойствами помимо коммерческих инсектицидов и имеют незначительные побочные эффекты. Исследования, проведенные с цитрусовыми эфирными маслами на предмет антибактериальной активности, дали положительный отклик среди открытий антибиотиков на растительной основе.

Мехмуд и др. проанализировали антимикробную активность кожуры эфирного масла созревшего и незрелого C. limon против четырех патогенных бактерий человека, а именно: кишечной палочки, Bacillus subtilis, Salmonella typhimurium и золотистого стафилококка. Исследования зонного ингибирования проводились с использованием дискового диффузионного анализа, и было обнаружено, что эфирное масло из созревшей кожуры обладает самой высокой антибактериальной активностью. Чен и др. определили антибактериальную активность эфирного масла C. maxima в отношении патогенных бактерий человека (E. coli, B. subtilis, S. aureus, P. aeruginosa, B. licheniformis и B.altitudinis) с использованием минимальной концентрации ингибирования (MIC) в диапазоне 475-1104 мкг / мл, где эфирное масло показало ингибирование против всех штаммов. Кроме того, антибактериальная активность эфирного масла из C. aurantium против восьми патогенных бактерий (S. epidermidis, P. aeruginosa, S. aureus, M. luteus, E. coli, S. typhimerium, L. monocytogenese и E. faecium) показала максимальную зону ингибирования в диапазоне от 6-16 мм для всех штаммов при концентрации 7 мкл на диск. Аналогичным образом, эфирное масло кожуры Citrus reticulata, Citrus sinensis и Citrus ×sinensis подвергали антибактериальному анализу против четырех патогенных бактерий, двух Грамм + ve (S. aureus и B. subtilis) и двух грамм −ve бактерий (E. coli и P. multocida), используя дисковый диффузионный анализ. Наибольшая зона ингибирования наблюдалась как 26,16±0,28 мм для B. subtilis, 25,50± 0,50 мм для S. aureus, 37,42±0,38 мм для E. coli и 35,50± 0,50 мм для P. multocida для эфирного масла C. reticulata. Кроме того, было замечено, что эфирное масло работает в синергии с другими биомолекулами. Например, композиция коммерческого эфирного масла цитрусовых и хитозана использовалась в качестве персеверативного средства для Pneumatophorus japonicus против двух тестируемых бактерий E. coli и L. monocytogenes. Антимикробную активность оценивали методом oxford cup, где зона ингибирования хитозана составляла 12,24 ± 1,03 мм для E. coli и 13,35 ± 0,79 мм для L. monocytogenes. С другой стороны, композит цитрусового эфирного масла и химозана показал повышенную эффективность при диаметре 17,23 ± 1,29 мм для E. coli и 19,19 ± 1 мм.27 мм для L. monocytogenes. 

3.1.3 Цитрусовое эфирное масло как противогрибковое средство

Рост грибков является одной из ведущих причин порчи продуктов питания и огромных экономических потерь. Плесень может колонизировать и портить широкий спектр продуктов, начиная от свежих фруктов и овощей и заканчивая зерновыми и обработанными пищевыми продуктами, что приводит к количественным и качественным потерям. Таким образом, цитрусовое эфирное масло можно использовать в качестве натурального противогрибкового средства, чтобы свести к минимуму рост и загрязнение грибками и продлить срок хранения различных продуктов. Цитрусовые эфирные масла обладают фунгицидной активностью широкого спектра действия. Было обнаружено, что цитрусовое масло C. sinensis активено против Aspergillus niger. Фунгицидную активность в агаровой среде оценивали с эфирным маслом в диапазоне от 0,1 до 3,0 мкг / мл, и результаты показали, что наибольшее ингибирование было обнаружено при 3,0 мкг / мл. Эфирное масло лимона (Citrus limon) использовался для борьбы с грибковыми патогенами растений, поражающими виноградные лозы, а именно Eutypa sp., Botryospaeria dothidea и Fomitiporia mediterranea. Противогрибковая активность наблюдалась у эфирного масла против всех трех патогенных грибов с самой высокой активностью (82% ингибирования) против Eutypa sp. и самой низкой (33,1% ингибирования) против F. mediterranea . Аналогично, эфирное масло C. reticulata было протестировано на противогрибковую активность в отношении пяти патогенных грибов растений, а именно: A. alternata, R. solani, C. lunata, F. oxysporum и H. oryzae. Активность оценивали с помощью метода отравленной пищи и анализа летучей активности. Эфирное масло дало лучшие результаты в анализе активности летучих веществ, где минимальная подавляющая концентрация составила 0,2 мл / 100 мл для A. alternata, R. solani и C. lunata, в то время как при использовании метода отравленной пищи минимальная подавляющая концентрация составила> 0,2 мл / 100 мл для F. oxysporum и H. oryzae. Кроме того, образование спор также было полностью подавлено при 0,2 мл / 100 мл, за исключением C. lunata и H. oryzae . Кроме того, цитрусовые эфирные масла из четырех сортов цитрусовых, а именно C. aurantium, C. limon, C. reticulata и C. sinensis, были протестированы против Candida albicans и Aspergillus flavus с помощью дискового диффузионного анализа. Было обнаружено, что противогрибковая активность была самой высокой при эфирном масле C. reticulata, где зона ингибирования (IZ) составляла 26,1 ± 1,20 мм и минимальная концентрация ингибирования 1 мг / мЛ для C. albicans, в то время как зона ингибирования 43,1 ± 1,67 мм и минимальная подавляющая концентрация 0,25 мг / мл для A. flavus.

3.2 Применение цитрусовых эфирных масел для упаковки и консервирования пищевых продуктов

Упаковка для пищевых продуктов предназначена для защиты продуктов от воздействия влажности, света и температуры окружающей среды, а также других факторов, таких как пыль, микроорганизмы, удары и вибрации, тем самым повышая качество и срок годности продуктов. Важнейшие аспекты упаковки пищевых продуктов связаны с сохранением оригинальных органолептических свойств продуктов. В связи с этим появилась активная упаковка для продления срока годности продуктов. Активная упаковка может содержать компоненты, предназначенные для попадания в пищевые продукты для улучшения органолептических свойств и срока годности, а также для обеспечения безопасности пищевых продуктов.

3.2.1. Пищевые пленки и покрытия на основе цитрусовых эфирных масел

Последние тенденции в упаковке показывают использование биоразлагаемых материалов для снижения нагрузки на окружающую среду, поскольку они экологичны и нетоксичны с желаемыми физико-химическими свойствами по сравнению с их синтетическими аналогами. Белки, липиды и полисахариды обычно используются для производства упаковочных материалов на биологической основе для пищевых продуктов. Среди них широко используются белки из-за их обилия и лучшей пленкообразующей способности. Пленки на основе белка обладают превосходными барьерными свойствами для газов (например, O2 и CO2), а также для летучих соединений. Пищевые пленки и покрытия являются формами активной упаковки для сохранения пищевых продуктов и продления срока годности. Они состоят из полисахаридов, белков и липидов, которые действуют как барьеры для влаги, углекислого газа, кислорода и паров. Кроме того, пищевые пленки и покрытия с антиоксидантными и антимикробными свойствами могут предотвращать порчу продуктов микроорганизмами. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (USFDA) в целом признало цитрусовые эфирные масла безопасными (GRAS), их можно использовать с пищевыми пленками и покрытиями в тех пределах, в которых они обеспечивают максимальный защитный эффект без значительного воздействия на сенсорные и органолептические свойства пищи.

Таким образом, цитрусовые эфирные масла обладают огромным потенциалом для их применения в области безопасности пищевых продуктов, упаковки и консервирования. Добавление цитрусовых эфирных масел в желатиновые пленки обеспечивало антимикробную активность наряду с улучшенными физико-химическими свойствами. Соединение эфирных масел с хитозаном, то есть хитозан-эфирные масла, еще больше улучшило свойства хитозана. Композитные пищевые покрытия хитозан-эфирные масла смогли продлить срок хранения сладкого перца и столового винограда. Кроме того, модифицированные хитозановые покрытия, содержащие лимонен (и / или эфирное масло), показали эффективную активность в клубнике, хранящейся в холодильнике. В дополнение к этому композитные покрытия хитозан–лимон эфирные масла проявляли антимикробную активность и улучшали послеуборочные качества клубники, хранящейся в холодильнике. Альпарслан и др. изучали влияние пищевой желатиновой оболочки, обогащенной эфирное масло из листьев апельсина, на срок годности розовых креветок холодного хранения. Было обнаружено, что добавление 2% эфирного масла листьев апельсина в раствор желатина увеличивает срок хранения креветок на 10 дней по сравнению с контрольными образцами без покрытия. Позже Альпарслан и Байгар изучали влияние пленок из хитозана, содержащих эфирное масло апельсиновой корки, на срок годности розовых креветок. Хитозан с 2% эфирным маслом апельсиновой корки ингибирует окисление липидов и рост микробов, тем самым продлевая срок хранения креветок почти на восемь дней по сравнению с креветками без покрытия. Кроме того, Рандаццо и др. оценили антимикробную активность восьми эфирных масел, извлеченных из кожуры плодов лимона, апельсина и мандарина, против 76 штаммов Listeria monocytogenes. Антибактериальный эффект эфирных масел показал наибольшее ингибирование при включении в биоразлагаемые пленки на основе хитозана или метилцеллюлозы. Поэтому пленки из хитозана с лимонным эфирным маслом можно использовать для борьбы с L. monocytogenes в охлажденных условиях. Аналогичным образом, Chiabrando и Giacalone изучали влияние эфирных масел лимона, апельсина и грейпфрута, добавленных в пищевое покрытие из альгината натрия, на срок годности свежесрезанных киви Цзиньтао. Покрытие этими эфирными маслами значительно подавляло рост дрожжей и плесени. С другой стороны, малина, покрытая альгинатом и лимонным эфирным маслом (0,2%) или апельсиновым эфирным маслом (0,1%), подавляла рост бактерий, дрожжей и плесени и показала улучшенное качество после сбора урожая. Кроме того, было обнаружено, что крахмальные пленки, содержащие апельсиновое эфирное масло, эффективны против L. monocytogenes и S. aureus. Кроме того, эффекты пленки из наноглины (приготовленной с использованием раствора альгината натрия и твердого желатина натрия) с 0,4% и 0.6% эфирного масла цитрусовых были эффективны в борьбе с Listeria monocytogenes, Vibrio parahaemolyticus, Streptococcus iniae и Salmonella typhi в рыбных продуктах.

3.2.2. Микрокапсулирование на основе цитрусовых эфирных масел 

Микрокапсулирование — это метод защиты натуральных ингредиентов, полифенолов, летучих соединений, эфирного масла, ферментов и даже бактерий от потери питательных веществ и воздействия факторов окружающей среды путем инкапсуляции с использованием соответствующего материала для покрытия. Активный компонент внутри микрокапсулы по-разному называют сердцевиной, инкапсулятором, внутренней фазой, полезной фазой или наполнителем, тогда как оболочка покрытия называется материалом-носителем, материалом стенки, инкапсулирующим агентом, мембранной оболочкой, внешней фазой или матрицей. Размер микрокапсул колеблется в пределах 3-800 мм в диаметре, а 10-90% материала их сердцевины должны оставаться внутри капсулы в течение определенного периода, прежде чем они попадут в пищевые продукты или в целевое место контролируемым образом. Микрокапсулирование может быть выполнено путем коацервации или сушки. Коацервация может осуществляться либо в водной фазе (т.е. инкапсуляция водонерастворимых / гидрофобных материалов сердцевины), либо в органической фазе (т.е. инкапсуляция водорастворимых соединений). С другой стороны, процесс сушки может быть достигнут либо нанесением покрытия в псевдоожиженном слое, распылительной сушкой, распылительной сушкой или сублимационной сушкой (лиофилизацией).

Капсулирование эфирных масел в качестве основного материала обеспечивает их стабильность, защищая от прямой реакции с пищевыми матрицами. Поэтому выбор подходящих материалов для покрытия, а также технологии инкапсуляции имеют решающее значение для максимального включения и сохранения функциональных компонентов в матрице инкапсуляции. Например, мальтодекстрин является распространенным и недорогим полисахаридом с нейтральным вкусом и ароматом, используемым в качестве эффективного материала для покрытия эфирного масла розмарина. Кроме того, инкапсулированные фенольные соединения, присутствующие в цитрусовых эфирных маслах, могут защитить такие продукты, как мясо, рыба и продукты переработки, от порчи микробами, а также от окислительного разложения липидов. Ракса и др. приготовили микрокапсулы эфирных масел из кожуры кафрского лайма, используя сложный метод коацервации с желатином и гуммиарабиком в качестве материалов для стенок, и изучили их антибактериальную активность. Микрокапсулы, содержащие эфирное масло, показали антибактериальную активность в отношении золотистого стафилококка. Далее, де Араужо и др. выполнили микрокапсулирование эфирного масла сладкого апельсина с использованием мальтодекстрина и желатина в качестве стеночных материалов в различных соотношениях. Микрокапсулы эфирного масла сладкого апельсина обладают антибактериальными и антиоксидантными свойствами, что позволяет предположить, что микрокапсулированные цитрусовые эфирные масла имеют большое значение для пищевой промышленности. Механизм антимикробного действия цитрусового эфирного масла заключается в контролируемом высвобождении липолитических компонентов в цитрусовом эфирном масле и разрушении структуры клеточных мембран микробов. В дополнение к этому, цитрусовое эфирное масло также придают вкус и аромат продуктам.

3.2.3. Наноэмульсия на основе цитрусового эфирного масла

Размер капель наноэмульсии на основе цитрусового эфирного масла колеблется в пределах 20-200 нм. Капли наноэмульсии имеют большую площадь поверхности и обладают более эффективным противомикробным действием по сравнению с микроэмульсией из-за большего количества капель. Однако тип и состав исходного материала должны быть оптимизированы для получения кинетически стабильных наноэмульси. Недавно гидродинамическая кавитация стала недорогим, эффективным, действенным и масштабируемым методом и технологией экстракции и наноэмульгирования КЭО, в которых также используется совместное присутствие пектина в кожуре цитрусовых. Цитрусовые эфирные масла — это экономически эффективные, экологически чистые и относительно нетоксичные материалы, представляющие интерес, с огромным потенциалом биоактивных соединений, которые могут быть использованы с помощью наноэмульсий для их применения в пищевой промышленности и производстве напитков. Например, наноэмульсии на основе эфирных масел цитрусовых (апельсина, грейпфрута, мандарина и лимона) были исследованы на предмет их антиоксидантного и антимикробного действия на филе радужной форели, хранящееся в холодильнике. Наноэмульсии смогли ограничить рост бактерий по сравнению с контрольной группой и, следовательно, могут быть использованы для консервирования других продуктов.

Способ действия эфирных масел против микробов зависит от биохимического профиля и их соотношения в сыром эфирном масле. Как правило, эфирные масла разрушают клеточную структуру микробов путем биохимических взаимодействий с клеточной мембраной и содержимым цитоплазмы, что приводит к гибели клеток. Помимо этого, материалы с наноносителями, такие как альгинат, целлюлоза, хитозан, циклодекстрин, декстран и крахмал, также могут изменять мембранный потенциал и метаболический процесс, наряду с образованием активных форм кислорода (АФК), сходных с эфирными маслами по антимикробной активности. Большая площадь поверхности наноинкапсулированных эфирными маслами из-за их небольшого размера обеспечивает преимущество для эффективного взаимодействия с мембранами микробных клеток в оптимальных дозах. Кроме того, доставка и высвобождение эфирных масел в целевых местах делают их более эффективными против любых микроорганизмов. Кроме того, эфирные масла могут действовать синергически с агентами-носителями, обладающими антимикробными свойствами, что приводит к усилению антимикробной активности наноинкапсулированных эфирных масел. 

4. Будущие проблемы и перспективы

Применение цитрусовых эфирных масел для упаковки и консервирования пищевых продуктов устраняет необходимость в синтетических консервантах. Тем не менее, существуют определенные опасения относительно использования цитрусовых эфирных масел. Например, цитрусовое эфирное масло можно использовать в мясе и рыбе для консервирования, но активные летучие соединения, присутствующие в цитрусовом эфирном масле, могут взаимодействовать с белками и образовывать нежелательные соединения. Кроме того, знания о том, как эфирные масла взаимодействуют с другими компонентами в пищевых матрицах и с другими антимикробными соединениями, жизненно важны для безопасности пищевых продуктов. Если для обеспечения сохранности используется большое количество цитрусового эфирного масла, то они могут изменить вкус и аромат пищи и, в конечном счете, качество и потребительское восприятие, поскольку цитрусовое эфирное масло обеспечивает лучший вкус и аромат при низкой концентрации. Кроме того, цитрусовые эфирные масла нетоксичны, гипоаллергенны и безопасны для употребления, но в некоторых случаях вызывают раздражение кожи и аллергию. Однако эту проблему можно решить путем микрокапсулирования цитрусового эфирного масла с подходящими биоразлагаемыми материалами для покрытия, которые обеспечат эффективное контролируемое высвобождение биологически активных соединений в целевой участок. Это также позволит решить проблемы, связанные с нестабильностью цитрусовых эфирных маслел и их взаимодействием с пищевыми матрицами (например, белками), и дополнительно гарантирует, что биологическая активность цитрусовых эфирных масел остается неизменной благодаря контролируемому высвобождению. В дополнение к этому, количество и состав цитрусовых эфирных масел для их использования в различных пищевых матрицах очень важны для аспектов упаковки и консервирования пищевых продуктов. Поэтому будущие исследования должны быть сосредоточены на эффективных, доступных и “зеленых” методах экстракции цитрусового эфирного масла, а также на оптимальных дозах и безопасных пределах, их взаимодействии с различными пищевыми матрицами и упаковочными материалами, возможных аллергических реакциях и их влиянии на качество и безопасность пищевых продуктов. Кроме того, для создания устойчивых к болезням цитрусовых растений в первую очередь следует использовать биотехнологические подходы, включающие генную инженерию.

5. Выводы

Цитрусовое эфирное масло — это экономичная, экологичная и натуральная альтернатива синтетическим консервантам для обеспечения безопасности пищевых продуктов, упаковки и консервирования. Пищевые пленки и покрытия на основе цитрусового эфирного масла, микрокапсулированные биоразлагаемые полимеры и наноэмульсионные покрытия с улучшенными антимикробными свойствами могут применяться для упаковки и консервирования пищевых продуктов. У цитрусового эфирного масла есть потенциал для снижения загрязнения окружающей среды, замены синтетических противомикробных препаратов и использования побочных продуктов цитрусовых в пищевой промышленности. Кроме того, противогрибковые свойства цитрусового эфирного масла могут быть полезны для борьбы с болезнями фруктов и овощей после сбора урожая в сельскохозяйственной промышленности. Тем не менее, существуют определенные опасения относительно оптимальной дозы и безопасных пределов, взаимодействия с различными пищевыми матрицами и упаковочными материалами, возможных аллергических реакций и различных передовых методов инкапсуляции цитрусового эфирного масла для эффективного контролируемого высвобождения. Эти аспекты требуют обширных и углубленных будущих исследований для обеспечения безопасности и сохранности пищевых продуктов.