食品分野で自然食品の色はどのように使われていますか?

色は、食品の品質と栄養含有量を最も直感的に示す指標です。食品に色を加えることは、食品の魅力を高め、加工中の色の損失を補い、製品の品質を向上させることを目的としています。食品マーケティングは色と密接に関連しています。例えば、オレンジ色の飲み物を見ると、オレンジとタンジェリンの味がすることを脳に示唆します。天然染料植物、昆虫、動物、微生物などの天然由来の染料です。これらの天然染料の中で、植物色素はその薬効から最も広く使用されています。現在、費用対効果が高く実行可能な食品着色プロセスの開発と食品加工への適用は課題であるが、幅広い市場の見通しと需要がある。

化学合成染料は、色安定性が高く、収率が高く、安価であるが、一定の安全性リスクがある[1]。合成染料はすべて石油から精製されています。例えば、一般的に使用される食品着色料であるレモンイエローは、しばしば使用されますキャンディ、アイスクリーム、シリアル、スープ、ゼリー、ケーキ、飲み物、その他の食品の製造。安全性の観点から最も議論の余地のある着色剤の一つである。この色素は、ヒト血清タンパク質と相互作用することができ、子供に関連している可能性があります'の注意欠陥多動性障害[2-3]。アマランスは、キャンディー、アイスクリーム、飲み物などの食品を赤色にすることができる合成染料でもありますが、発がん性があります[4]。もちろん、この毒性効果は添加剤の投与量と密接に関係していますが、安全な投与量は人によって異なります。そのため合成色の健康への影響よりも自然な色合い安全であるだけでなく、抗酸化や抗菌能力などの生物学的機能や活動を持っています。

1天然染料の抽出方法と原料

1。1植物色素

植物色素は天然のプライマーである植物自身の代謝によって生成されます植物顔料 主に、アントシアニン、カロテノイド、ベタレインの3つのカテゴリーがあります[5]。ベタレインはチロシンから抽出されるピロール色素である。抽出されたベタレインは赤と黄色である。超音波処理の前に有機溶媒を加えると、アマランスの葉、ビートルート、サボテンの果実、およびからベタレインを抽出することができるドラゴンフルーツ。ビーツの色素自体にも抗酸化と抗菌作用があります。高温とアルカリ性条件下では、アルデヒド-ジアミン結合します赤い薬色素は加水分解を受け、黄色に変わります。ルテインカロテノイドは、食品に特有の黄色や橙色の色素です。これらはポリエン色素であり[6]、超臨界流体抽出法[7]を用いてニンジン、カボチャ、ピーマン、トマトから抽出することができる。カロチノイド色素食品の加工および保管中に異性化する傾向があり、加工中の酸化によって黄色が容易に失われることもある[8]。アントシアニンは、フェノールの天然色素の一般的なタイプであり、ほとんどの野菜や花はアントシアニンが豊富です[9-10];酸性条件下では赤色、アルカリ性条件下では紫色になる。アントシアニンは、食品加工時の安定性が低い水溶性色素染料である。植物色素の具体的な抽出方法については、表1を参照してください。

要約すると、植物顔料は広く入手可能で、比較的安価に抽出することができます。しかし、ほとんどの植物色素は抗酸化活性を持っており、食品加工中に酸化しやすくなります。さらに、異なるph条件で異なる色を示します。天然植物色素を加えた食品保存条件の要件がより厳しくなり、天然顔料の添加も食品の保存期間を短縮します。そのため、植物顔料は、化学添加剤のような鮮やかでフルカラーを実現することが困難です。

120動物顔料

殻に覆われた水生動物は、藻類からのカロテノイドを使用して、代謝反応によってそれらを変更することができます。甲殻類が含まβ-caroteneアスタキサンチンになり外骨格、殻、卵、卵巣に蓄積します代謝変換により、カロチノイド色素を飼っているイエローβから体の色を変える-caroteneに赤いアスタキサンチン[28]。生産において、ヒトはマイクロ波を利用した生物学的酵素法を用いて、海洋生物からアスタキサンチンを抽出することができる[29]。として使用することができますほとんどの植物に加えて天然の赤色の着色料の源サボテンを主食とする昆虫の一種、カーミンカブトムシもいます。カーミンカブトムシから抽出される赤色色素は、熱安定性と色の鮮やかさの両面で植物色素より優れています。

動物性顔料は安定性が高いという利点がありますが、抽出コストが植物性顔料に比べてはるかに高く、生成する色も植物性顔料ほど豊かではありません。現在、動物顔料の商業的使用はまだ非常に限られています。

1.3微生物顔料

微生物によって生産される天然顔料季節的な影響を回避し、化学抽出プロセスによって引き起こされる環境汚染を低減するために使用できます[30]。例えば、植物から抽出されるアントシアニンは、地域や貯蔵条件などの影響を受けます。アントシアニンを生産する遺伝子を大腸菌に導入し、培養条件を最適化することで、大腸菌の代謝中にアントシアニンを直接生産することができます[31]。カロテノイドとアスタキサンチンは微細藻類から抽出することができる。例えば、雨で生まれた藻類を使用すると、雨で生まれた赤血球がアスタキサンチンを生産できるように栄養素を補うことができる。モナスコルブリンは、それ自体が抗酸化特性を有するmonascusの二次代謝物である。亜硝酸塩の代わりにmonascus色素を使用して肉をマリネすることは、マリネプロセスの間に肉を赤と新鮮に保つだけでなく、亜硝酸塩の毒性効果を減少させ、ある抗菌効果を有する。

現在、微生物合成色素を大規模に使用することはまだ困難です。微生物の代謝経路を調節し、有害物質の生成を防ぎ、副産物の蓄積を減らし、色素合成経路の発達を促進するという点で、さらなる調節と改善が必要である。

2天然食品顔料の分離・精製

ほとんどの天然の食品着色料は、有機溶媒(メタノール、エタノール、アセトン)を用いて抽出されます。抽出方法は簡単だが、この方法で抽出される物質は混合物が多く、抽出物の品質にもばらつきがある。食品添加物として使用する場合、抽出された色素の品質を決定する正確なデータはありません。抽出に有機溶剤を使用する場合、の品質天然顔料。抽出溶媒も有毒物質であるため危険にさらされています。抽出された顔料は、より高い純度の顔料を得るために、さらに分離して精製する必要があります。顔料を抽出する方法としては、樹脂吸着、高速逆電流クロマトグラフィーカラム分離などがある。具体的な方法については、表2を参照してください。

3食品中の天然顔料の応用

合成食品着色料に関する消費者の懸念は、の開発と推進を促しています自然着色料消費者はすぐに健康と関連付けられます天然食品着色料は食品に色を加えることができます。China'の国家規格「国家食品安全基準:食品添加物の使用基準「gb 2760は、チーズ製品、アルコール飲料、食肉加工など様々な分野で一般的に使用されている40種類以上の天然食品着色料を食品に添加することが可能です。もちろん、食品に添加する場合は、顔料自体の安定性も考慮して、その特性に応じて適切な顔料を添加する必要があります。

3.1烧饼

使用に関する文献はあまりない焼き菓子の自然な食品色,これは事実に関連する可能性がありますいくつかの植物性色熱安定性に弱く、焼き菓子の加工に使用する食品添加物には適していません。色のついた小麦粉にはアントシアニンが豊富に含まれており、各種の慢性疾患の予防に役立つ。色のついた小麦で焼いたパンにはカロテノイドが豊富に含まれているが、焼いている間にアントシアニンやカロテノイドが失われることが多い[44]。コチニール昆虫から抽出される赤い色素は、強酸条件下では赤色、アルカリ性条件下では紫色である。しかし、コチニール昆虫から抽出される赤い色素は、光や温度の影響を受けません。また、金属イオンをキレートしてカルミンを形成することもできる。カルミンは非常に安定しており、phの影響を受けず、パンの製造に広く使用されています。しかし、コチニール昆虫からカルミンを抽出すると、昆虫のタンパク質残渣が色素中に残り、品質が悪く、臭みが出る。研究によると、昆虫の色素に含まれるタンパク質残渣は、ヒトにアレルギーを引き起こし、アレルギー性喘息などを引き起こす可能性があります[45]。

3.2飲料

飲料の色は、消費者製品として受け入れられるための非常に重要な視覚的属性です。異なる飲料は、独自の属性を持っています。例えば、牛乳は、ながら、脂溶性顔料で着色する必要があります果実飲料には水溶性色素が必要です。これは、飲料の特性に応じて適切な顔料を選択する必要があることを示しています。アントシアニンは豊かな色を持ち、酸性条件下では良好な赤色を維持することができる。ヨーグルトの食品添加物として商業的に使用されることが多い。アントシアニンが豊富な抽出物は、40 mg/ mlの品質濃度で約1%アミラーゼの分解を阻害する可能性も示されている[46]。天然顔料には強い着色力があり、0.03%から0.04%を飲料に添加することで所望の色を得ることができます[47]。ローゼルはアントシアニンを豊富に含む食用の萼です。スプレー乾燥させたローゼル産のアントシアニンは、飲料やゼラチンデザートの着色剤としてしばしば使用される。さらに、これらの食品中の色素は、最大4週間保存しても安定していることが示されています[48]。アントシアニンは酸素フリーラジカルの除去に最も活性があり、リポタンパク質の酸化と血小板の凝集を阻害する。ワインに含まれるアントシアニンは、心血管系を柔らかくするのに役立つ[49]。ベタレインはph 3 - 7で安定である。赤いビートから抽出されるベタインは土のような味を持ち、サボテンの果実から抽出されるベタレインも飲料着色の重要な原料となっている。β-カロチンは、ビタミン活性の高い天然のオレンジ脂溶性色素であり、anとして一般的に使用されています果実味飲料に添加するもの.

3.3肉

肉には脂質が豊富に含まれており、脂質の酸化は肉の質を落としやすい。加工中には、肉製品の健康的な色を維持するために赤色の顔料を補充する必要があり、貯蔵寿命を延ばすために抗酸化物質も加えられます。アントシアニンとベタレインは天然の抗酸化活性を持つ。ミンチ豚肉に2%のベタレインを添加すると抗酸化活性が大幅に高まり、牛肉のソーセージや調理済みハムにベタレインを添加すると、保存中の色の消失を減らすことができる[50]。ascus色素は主に漬物の添加物として適している。1 - 2週間保存されたミンチ肉に1.00%のmonascus色素を添加すると、赤色酵母米色素が顕著な抗酸化活性を有することが判明した。赤色酵母米色素は、貯蔵中の水酸化物の形成を減少させる強力な抗酸化作用を有し[51]、また亜硝酸塩の毒性を減少させることができる[52]。また、赤色酵母米の色素自体に一定の抗菌作用があるため、食品の保存期間を延ばすこともできる。

天然食品の色の安定性を高めるための4つの方法

は自然食品色色が豊富で安全性が高く、光や熱の安定性が悪く、食品加工中に変色しやすく、加工食品の保存には向いていません。天然顔料の熱的および化学的安定性を向上させるために、研究者たちはこの現象を改善するさまざまな方法を開発してきました。

4.1化学方法

抽出された不安定な顔料の官能基を化学反応させ、新しい安定な官能基を形成する。アントシアニンとベタレインはどちらも不安定な水溶性色素である。アントシアニンの糖分子はエステル結合を介して有機酸とアシル化され、熱安定性と光電抵抗性を向上させ、アントシアニンの分子サイズと極性を変化させ、水溶性を低下させ[53]、加工中の熱安定性を向上させる[54]。ベタインの熱不安定性は、食品加工への応用を制限している。ベタインの脱色酵素はblanchingによって不活性化される。脱色後、ベタイン溶液へのエリソルビン酸の添加は、ベタインの再生を助け、再生されたベタインの熱安定性を大幅に向上させることができる[55]。モascus色素は水に不溶で、ph 4で沈殿する。カゼインは親水性基を持つ。monascus色素とカゼインを結合することによって、monascus色素-ナトリウムカゼイン酸複合体が形成され、これがmonascus色素を安定化し、酸性条件下での沈殿を防ぐ[56]。

4.2パッケージMicroencapsulation

カプセル化は、適切なキャリアに生物の有効成分を捕捉する方法です。食品業界では、マイクロカプセル化が最も一般的なカプセル化方法であるが、ナノカプセル化は、高いカプセル化効率、高い安定性、カプセル化された物質の標的となる解放性、高分子物質のカプセル化能力などから注目されている。サワーチェリー皮エキス中のアントシアニンは、凍結乾燥法により、単離乳清タンパク質とコーティング剤としてアラビアゴムを用いてマイクロカプセル化した。抽出された粉末には優れた抗酸化作用があり、カプセル化されたアントシアニン色素はゼリー粉末の人工着色料の代用として使用されます。合成着色剤と比較して、アントシアニン色素を7%封入したゼリーは、すべての官能評価および物理化学的評価において高いスコアを得た[57]。マイクロおよびナノカプセル化は、有害な環境条件から顔料を保護するための効果的なプラットフォームであり、目標と制御された放出を提供することができます[58]。サボテンからのベタキサンチンをスプレー乾燥とサブミクロニ化を用いてマルトデキストリン基質にカプセル化すると、ベタキサンチンの明るい黄色が維持されるだけでなく、その抗酸化活性も維持される[59]。

5まとめと展望

Naturally-derived顔料合成顔料よりも一般的に高価ですしかしながら、食品の安全及び健康に対する消費者の意識が高まっている現在の傾向により、foodブツ会社天然食品着色剤の研究開発を開始しました。天然顔料の安定供給は、常に業界が直面する最大の課題でした。この問題は、天然食品着色剤の生産、抽出、精製、および安定化に対する新規で経済的に実行可能な解決策の探索を促しています。微生物の中で植物色素の遺伝子を発現させて色素代謝物を直接得たり、色素を豊富に含む植物を開発する試みがなされている。

市場に出回っている天然顔料の大部分は、季節や生育環境によって制限される植物由来のものです。また、微生物から抽出する方法は、抽出した色素の品質が不均一というデメリットを完全に回避することができます。将来的には、天然顔料の新しい生産技術の探求には、微生物の大規模な栽培が含まれる可能性があります。微生物の栽培拡大には、生産過程での栄養素の添加も必要であり、より多くの植物色素を得ながら、より多くの副生成物を生成しないように、反応時間をさらに調整する必要があります。抽出した植物色素の不安定性については、従来の方法では加工方法を変えるだけで植物色素の活性を維持することができ、天然色素の使用範囲が制限されていました。植物色素を可食性の材料でコーティングするカプセル化は、天然色素の活性を維持しながら安定性を高めることができます。留意すべきパッケージの生产コストの増加につながるに引っかかるとミッシー収量を増やした天然顔料を高める微生物伝搬文化顔料のひとつより低いコストで提供安定がカギと解決しなければならない問題?今后は研究p-2赤道仪で食品着色料

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