どのように自然な色の安定性を向上させるには?

着色剤は、天然色と合成色の2種類に分けることができます。合成色は、低コスト、安定性、使いやすさなどの利点があり、広く使用されており、市場の中心的な位置を占めています。しかし、それらの使用に関する研究が進むにつれ、かつては使用が許されていた多くの合成色が、下痢、がん、突然変異などの人体への害を引き起こす可能性があることが明らかになりました[1]。そのため、多くの合成色は食品や製薬業界での使用が徐々に禁止されています。合成染料に比べて自然な色合い天然由来であり、安全性が高く、毒性がなく、自然な色合いを持つという利点があります。多くの自然な色はまた、生物学的活性のある程度を持っており、特定の病気を予防し、治療することができます。そのため、自然な色の開発と応用がますます注目を集めている。しかし、その全体的な安定性は低く、産業の発展と自然な色の適用を大幅に制限します。本稿では,自然色の安定性に影響を与える主な要因を整理し,自然色の安定性を向上させるための方法をまとめて分析し,自然色の安定性を向上させる研究のための理論的・方法論的参考を提供することを目的とする。

1. 自然の色の安定性に影響を与える主な要因

自然の色は、その起源に応じて3つの主要なカテゴリに分けることができます:植物顔料、動物顔料と微生物顔料。化学構造によってピリジン色素、アントシアニン色素、フラボノイド色素、カロテノイド色素、ナフトキノン色素などに分けられます。その溶解度によって、水溶性顔料と脂溶性顔料などに分けられます[4,5]。包括的な文献は、ほとんどの天然顔料が比較的不安定であることを報告しています。ph、金属イオン、光、温度、酸化剤、還元剤など、天然色の安定性に影響を与える主な要因をまとめて分析します。

1.1 pH

多くの自然な色はphの変化に敏感で、色相が大きく変化することがあります。例えば、fan chunmeiらはウコン色素を研究し、ph 2で水溶性ウコン色素が黄色沈殿し、吸収度が著しく低下することを発見した。ph 3 - 7では、色の変化はそれほど大きくなく、色はレモン色で、吸収度の変化はほとんどなく、このような条件下で色素が比較的安定していることを示している。phが8になると、色は橙黄色になり、吸収度が高くなります。phが9以上の場合は赤褐色となり、アルカリ性の条件下で色素が大きく変化することを示します[6]。陳傑らは紫色のサツマイモの色素を研究し、ph 2で色素が濃い赤色であることを発見した。phが6に上がると紫色になりphが9になると徐々に青くなった。phが高くなると最大吸収波長も長波方向にシフトし、青色シフトの傾向が見られた[7]。li jinxingらは、アントシアニンを研究し、phが3以下の場合、顔料はより安定し、10日後の保持率はまだ83%を超えることを発見した。phが4以上の場合、色素の保持率は2日後に80%以下に低下する。したがって、アントシアニンはphが3以下の条件で保存することが提案されている[8]。

120金属イオン

多くの金属イオンは天然の色の安定性にも影響を与え、そのうちのいくつかは色を保護し、他のものは色素を退色させる可能性があります。yu weiらはルテインを研究し、0.5 g/ lの濃度では金属イオンによってルテインの安定性に対する効果に一定の差があることを見いだした。na +とzn2 +は顔料の安定性に、cu2 +とfe3 +はより大きな影響を与えた。この2つの金属イオンの添加は、顔料の保持率を著しく低下させた[9]。li jinxingらはアントシアニンを研究し、0.1 mol/ l以下の金属イオン濃度ではna +、k +、ca2 +、cu2 +の濃度の違いが色素の安定性に有意な影響を与えないことを発見した。濃度0.05 mol/ l以下のmg2 +は対照群よりも保存率が高く、0.1 mol/ l以下のmg2 +は保存率が低く、低濃度のmg2 +は顔料の保護効果があることがわかりました。対照群と比較して、fe3 + 1 mol/ l mg2 +を添加したアントシアニンの保存 色素の保持率が低下し,mg2 +の濃度が低いことを示す 顔料に保護作用があります。対照群と比較して、fe3 +を添加したアントシアニンの保持率 大幅に減少し、fe3 +のダメージ効果 顔料の安定性に増加濃度。

1.3光

多くの自然な色は、光の存在下でフェードします。これらの自然な色はフォトインスタインスタブルです。喬華は、赤色酵母米色素の含有量が自然光や紫外線下で減少し、光が退色反応の発生を促進することを発見した[10]。陳Guanlin'sの研究は、屋外の自然光と屋内の拡散光の両方がドラゴンフルーツ中の赤い色素の劣化を加速することができ、光の強度が強いほど、色素の安定性が低下することを発見しました[11]。li yuekunらはルテインを研究し、自然光の下でこの色素が急速に分解することを発見した。しかし、光で保護された貯蔵条件下では、この色素の分解速度は著しく低下する。そのため、ルテインは暗所で保管することが提案されている[12]。

1.4温度

時天然色食品着色に使用されている、多くは熱処理を必要とするので、顔料の安定性に対する高温の影響に注意を払う必要があります。多くの天然顔料は高温下でフェードし、そのため熱的に不安定である。chen jieらは紫芋の色素を調べたところ、40°c、60°c、80°c、100°cで6時間処理した後の色素の保持率がそれぞれ91.47%、84.65%、59.23%、43.23%であり、温度が上がると色素の保持率が低下することを示した。温度が上昇すると、顔料の保持率も低下します。処理温度が80°cを超えると、色素への影響が大きくなります。高裕竜(コ・ユロン)らが赤色酵母米の赤色色素を調べたところ、7日間冷蔵しても保存率が90%以上だった。しかし、高温処理は顔料に大きな影響を与えました。0のための100°cで処理。5hの継続率はわずか61.8%でした。高温はこの顔料の安定性を低下させる[13]。

1.5酸化剤と還元剤

酸化剤、還元剤、その他の要因も、多くの天然色の安定性に影響を与えます[14]。li weiらはメラニンを調べ、過酸化水素の質量濃度が高くなると色素溶液の吸収度が顕著に低下し、酸化剤が色素に一定のダメージを与えることを発見した。アスコルビン酸の質量濃度が増加すると、顔料溶液の吸収度は顕著な低下傾向を示し、強力な還元剤も顔料に一定のダメージを与えた[15]。niu shiquanらは青色顔料の製造を研究し、過酸化水素を加えると顔料溶液の吸収度が急激に低下し、その後安定化することを発見した。これは、酸化剤が顔料に強い破壊作用を及ぼすことを示している[16]。wang xiaotingらはクルミの緑色の皮の色素を研究し、過酸化水素の濃度が高くなると色素溶液の吸収度が低下し、徐々に色が明るくなることを発見した。これは、酸化剤が色素に一定の破壊作用を及ぼすことを示している[17]。

自然な色の安定性を向上させる2つの方法

天然色の全体的な安定性は比較的低く、天然顔料の開発と適用が大きく制限されています。自然な色の安定性を向上させるために一定の措置を講じることは、その適用範囲を大幅に拡大し、良好な経済的利益を達成することができます。文献の報告を分析し要約すると、安定性を向上させる現在の方法には、主に安定剤の追加、マイクロカプセル化、顔料の分子構造の変更、顔料の加工および保存環境の改善が含まれます。

2.1安定を加え

総合文献の報告によると、自然の色の処理と保存中に特定の量の特殊な化学物質を追加すると、自然の色の退色を遅らせ、その安定性を向上させることができます。現在、使用できる化学物質は抗酸化剤と防腐剤だ。

などの酸化防止剤β-caroteneアスコルビン酸やエリソルビン酸は、自然な色の退色を遅らせ、安定性を高め、保存しやすくします。孫宏は、男性と他の人は、ベータカロチンと赤酵母米赤色素を保護する効果があるエリソルビン酸ナトリウムの両方を発見し、ベータカロチンの保護効果を持つ>ナトリウムerythorbate[18]。適切な量のアスコルビン酸を添加すると、ベタキサンチンの安定性が向上することも報告されています[19];同様に、イソクエン酸を加えるとベタキサンチンの安定性も向上するが、アスコルビン酸はイソクエン酸よりも顔料の安定性に優れている。

また、異なる安定剤を組み合わせて使用することもでき、複雑な色保護剤を形成し、自然な色の安定性を向上させることができます。xu chengjianたちは、アスコルビン酸ナトリウム+クエン酸+ビタミンbの安定剤の組み合わせが、色付き小麦の天然色の安定性を向上させることを発見した。1時間加熱した後、顔料保持率は96.3%と高く、顔料溶液は良好な安定性を有する[20]。d-イソアスコルビン酸ナトリウムと安息香酸ナトリウムはどちらもベタランの安定性を向上させる。2つを異なる割合で混合して複雑な色保護剤を形成すると、3%にもなり、顔料溶液は安定した[20]。エリソルビン酸ナトリウムと安息香酸ナトリウムはどちらもベタランの安定性を向上させる。この2つを異なる割合で混合して複雑な色保護剤を形成すると、ベタレインの安定性も大幅に向上する。このうち、0.5%のエリソルビン酸ナトリウムと0の組み合わせ。0.05%の安息香酸ナトリウムが最適な組み合わせであり、無添加時に比べて色保持率が60%高く、有意な結果が得られた[21]。

2.2 Microencapsulation

マイクロカプセルは、ポリマー膜を持つ小さな容器である。マイクロカプセル化技術は、固体微粒子生成物を形成するために、マイクロカプセル内に特定の固体または液体を埋め込み、カプセル化することを含む。この技術は、不安定化の原因となる外部環境から埋め込み物質を分離し、一定の条件下でのみ埋め込み物質を解放することで、物質の安定性を向上させます[22]。天然色の安定性を向上させるという点で、マイクロカプセル化技術は、環境中への顔料の拡散を減少させ、顔料に対する外部環境の影響を弱め、難溶性顔料の溶解度を向上させるという利点を有する[23]。これらの特性は、自然な色の安定性を効果的に向上させ、その適用範囲を拡大することができます。

周Danhongらアラビア糊赤紫色赤い色素を研究しわかったのは使って、β-cyclodextrin、ショ糖(1:1:1)の複合ディマンドと顔料の成分microencapsulatingして顔料の安定性を向上さ遅らせられ蓄積時間[24]大人。zhaofang liuらは、壁材料としてマイクロポーラスデンプンとゼラチンを使用した顔料をマイクロカプセル化し、コア材料としてオレンジピール顔料を使用すると、光、温度、phなどに対する顔料の安定性を向上させることができることを発見した[25]。漢アラビア糊他確實使って首都・爱志とβ-cyclodextrin壁として素材や噴霧乾燥を低減させるアントシアニンジェイミー対外環境に及ぼす衝撃アントシアニン安定[26]を高めることにした。ravichandranらは、ベタランをカプセル材料としてキサンタンガムを用いてマイクロカプセル化し、スプレー乾燥すると、色素の安定性が向上することを発見した[27]。hu tingtingらは、マイクロカプセル化が水溶液中のアスタキサンチンの安定性を向上させ、色素の生物学的活性に影響を与えないことを発見した[28]。さらに、天然顔料をマイクロカプセル化すると、顔料の安定性を向上させるために抗酸化物質を添加することができる[29]。

上記の研究は、マイクロカプセル化技術が自然な色の安定性を向上させるための比較的効果的な方法であることを示している。

また、封止技術は顔料の安定性をある程度向上させることもできます。カプセル化技術とは、ある分子を別の分子に完全にまたは部分的にカプセル化して分子カプセルを形成する技術である。シクロデキストリンは、「外に親水性、内に疎水性」という特殊な構造を持ち、優れた非毒性特性を持つため、様々な物体を封入することができます。したがって、適切な方法を用いて包含複合体を準備することで、対象物の一部の特性を改善することができる。例えば、stellaらはベタレインを研究し、色素をシクロデキストリンでカプセル化して複合体を形成すると、色素の安定性が向上することを発見した[30]。

2.3色素分子構造の改変

天然色分子の不安定な基の構造修飾は、天然色の安定性、着色力および溶解性を効果的に向上させることができ、良い応用の見通しを持っています。yang yunは金属イオン修飾を用いてルチノシドを金属塩に変換し、顔料の色度と安定性を効果的に向上させた[31]。wang xiaoshanは、中心のマグネシウム原子を銅に置換し、エステル基を遊離カルボキシル基に加水分解してクロロフィル銅を形成することによってクロロフィルの構造を変更すると、クロロフィルの安定性が効果的に向上することを発見した[32]。さらに、donald kらは、アントシアニンを培養するためにニンジン細胞を使用するなど、天然色のアシル化修飾を行い、培養過程でスチレン酸などの芳香族酸を添加すると、新たなモノアシル化アントシアニンが生成することを発見した。アシル化されたアントシアニンのアシル基は、発色団との相互作用が良く、それによってアントシアニンの安定性が向上します[33]。

顔料の安定性は、その化学構造と密接に関係しています。天然色の安定性を高めるためには、まず、天然色の安定性と構造との関系から始めて、天然色の分子構造を修正することが望ましい。しかし、多くの天然色素の化学構造や、天然色素の変色や退色のメカニズムに関する研究はあまり解明されておらず、この方法の普及や応用には多くの限界があります。

2.4顔料の加工と保存環境を改善します

多くの報告がそれを示している天然色暗く、低温、真空包装などの環境下でも安定しています。したがって、自然の色を加工して保存する際には、できるだけ暗色、低温、真空包装などの方法を使用する必要があります[34]。wu jingpingは、イチゴの赤い色素を研究し、低温では比較的安定しているが、高温では分解を促進することを発見した[35]。趙教授は、ドラゴンフルーツの赤い色素を研究し、暗闇の中では比較的安定しているが、日光や室内の自然光によって色褪せることがあることを発見した[36]。

酸化剤、金属イオンなども多くの天然色の安定性に影響を与える可能性があるため、これらの天然色の処理および保存中にこれらの物質との接触も避ける必要があります。h2 o2のような酸化剤は脂肪族天然色を急速に退色させることができ、脂肪族天然色は非常に抗酸化能力が低いことを示しています。酸化物質の処理中は、酸化物質との接触を避けるべきである[37]。ビートレッド色素は金属イオンに敏感である。cu2 +やfe3 +などの金属イオンは、顔料の色を変えたり、溶液を変色させたり、顔料を退色させたりする[38]。したがって、これらの金属イオンとの接触は、顔料の加工および保管中に避けるべきです。

芳香族の自然な色と脂肪族の自然な色は、その作用モード、挙動、主な影響要因の点で異なります。例えば、芳香族天然色の色の喪失は、主に構造的な転位または金属イオンとの反応によって複合体を形成することによって引き起こされますが、脂肪族天然色の色の喪失は、主に加水分解的転位または光化学的酸化によって引き起こされます。これら2種類の自然な色の安定性の影響要因は異なっています。芳香族の自然な色はphや金属イオンなどの要因に影響されやすく、脂肪族の自然な色は光や酸素などの要因に影響されやすくなります。そのため、加工、輸送、保管の際に取らなければならない注意事項も異なります。芳香族天然色と脂肪族天然色の相補的な特性を、両方の安定性を向上させるために協調的に使用することもできます。さらに、異なる顔料の不安定性は、同じ状況下では非常に異なる方法で現れることがあります。これらの違いを利用することで、顔料の安定性を向上させることもできます。例えば、ルチノシドとアントシアニンを混ぜることで、より安定した顔料を合成することができる。

また、低温循環、低温加熱、特殊包装材の開発などの対策により、天然顔料の安定性に及ぼすさまざまな外部要因の影響を排除することができます。

3展望

天然色は、高い安全性と幅広いソースの利点を持っています。人々が健康にますます注意を払うにつれて、天然色の開発と利用とその安定性を向上させることは、徐々に研究のホットスポットになっています。

現在、多くの種類の天然色が研究開発されていますが、天然色の安定性を向上させる方法についての研究はほとんどありません。一般的に、天然色の安定性は、加工、保管、輸送環境を改善し、安定剤を追加し、マイクロカプセル化することによって改善されます。この研究は、天然色素の安定性に対する外的条件の影響に限定されているが、化学反応速度論の研究はほとんど行われておらず、天然色素の化学構造とその反応過程との関連も明らかにされていない。これは、根本的な問題を解決することができず、したがって、自然な色の安定性を向上させることはできません。したがって、今後の研究では、天然顔料の組成や化学構造を可能な限り明確に分析し、顔料の不安定性の原因を根本的に探求して、天然色の安定性を向上させ、応用範囲を広げるための改良を行う必要があります。

参考:

[1] bolivar a c, imis C Zだ 安定 の anthocyanin-based 合成着色料および天然着色料と比較したアンデスp urp leトウモロコシおよび赤肉質サツマイモの水性抽出物[j]。2004年食品化学、86(1):69-77。

[2] hllagan j b、allen d c、borzelleca j f .食品の安全性および規制状況、薬物 と 化粧品 色 添加物 認定[j]を免除されます。1995年食品化学毒物学 33(6): 515-528。

【3】ヤオ・ジ・y・チー J H、王 L Hにする。 孤立を、分離。 つけたり の  melanin-like  p igments  から  クリ(Castaneamollissima) 貝殻か[J]。 Jounal の 食品 科学 2017年(平成29年)6月1日-676号。

[4] mapari s a S Thrane U, マイヤー の S。 真菌 ^ a b cアポロドーロス、アポロドーロスとも として 未来 自然 食品 无着色か[J]。 ^ a b c d e f g h i『人事興信録』第28版、307頁。

[5] Wissgott U, Bortlik  K。 展望  ため  新しい 自然 食品无着色か[J]。動向 食品 科学 1996年(平成8年):技術移転。 298-302。

【6】範春美、劉学文。水溶性生姜黄色素の安定性に関する研究[j]。中国の調味料,2012,37(3):108-110。

【7】陳傑、李金偉、張連夫。紫さつまいも色素の抽出と安定性[j]。2011年食物科学専攻、32(18):154-158。

[8] li jinxing, hu zhihe, ma lizhiメトロ・カードとデビッドal。ブルーベリー加工中の果汁収率とアントシアニン安定性[j]。2014年食物科学専攻、35(2):120-125。

【9】余有為、張少英、王相東。kaleにおけるルテインの分布と安定性に関する研究[j]。天津農業科学,2011,17(1):1-4。

[10]巧華。天然食品着色料の色安定性の研究と応用[d]。山西大学、2006年。

[11]陳Guanlin。赤肉ピタヤ色素の抽出、精製、抗酸化および低脂血効果に関する研究[d]。『漢書』漢書学院、2013年。

[12] li yuekun, liu lanying, zhou xuan, etal。クコの葉におけるリコピンの安定性に関する予備的研究[j]。寧夏回族農業林業科学技術,2013,54(10):36-38。

[13] gao yurong, hu changlin, li dapeng, et al。赤酵母米色素の安定性に対する物理的要因の影響[j]。中国の食品と栄養,2014,20(1):34-36。

[14] Kirsten M H、マイケル R,納め C , et  アル 構造 色安定 の 紫 ピタヤ  (Hylocereus polyrhizus[ウェーバー] ロク・ブロンデ− & 上昇)  betac yanins として 影響 b y j uice 行列 と  選択  添加物 [J]。食品  研究国際、2006年、39:667-677だ。

[15] li wei, gao hui, tu pengcheng, et al。streptomyces albus 5008産生メラニンの安定性試験および予備構造調査[j]。」。food science とtechnology, 2015(4): 28-34。

[16] niu shiquan, han caihong, hu jiaolong。青色色素を産生する放線菌の単離・同定・色素安定性に関する予備研究[j]。食品産業科学技術,2015,37(1):134-138。

【17】王小亭、劉恵平、朱振遠。ウォールナットグリーンピール顔料の特性および生物活性に対する異なる貯蔵方法の影響[j]。2016年(平成28年)3月31日:ダイヤ改正。

[18] sun h n, lu y b, zhao l q, et al。3つの自然色の安定性と色保護効果に関する研究[j]。食品添加物,2010,31(7):308-312。

[19] wu l c, hsu H 陳W Y C et  アル抗酸化 antiproliferative活動 の 赤い ピタヤ[J]。食品 chemistry, 2006, 95(2):319-327。

[20] xu c, wei c, zhao y .着色小麦の天然色の安定性を向上させる方法。2012年食品研究開発、33(2):115-117。

[21] zhang s . redビート色素抽出の精製プロセスに関する研究。[D] .2013年、内モンゴル自治大学教授。

[22] tian yingjuan, zhu liang, li lin, et al。機能性食品応用におけるマイクロカプセル化技術の研究[j]。食品産業科学技術,2010,31(12):358-365。

[23] cai qiantong, duan xiaoming, feng xiqiao, et al。食品添加物におけるマイクロカプセル化技術とその応用と展望[j]。食品・機械など、2014年、30(4):247-270人である。

[24] zhou danhong, wang yao, wang dashan, et al。アマランス由来の赤色色素マイクロカプセルの調製、特性評価および安定性研究[j]。石家荘大学紀要,2016,18(3):19-25。

【25】劉兆芳、趙pianpian、李信。マイクロカプセル化タンジェリン皮色素の調製と特性[j]。中国の調味料,2015,40(5):30-33。

【26】ハン・エジ、カン・ホイ、賈慶華。応答面試験とその安定性の解析による黒色果実クコアントシアニンマイクロカプセルの調製プロセスの最適化[j]。2016年(平成28年)10月10日:ダイヤ改正。

[27] ravichandran k, palaniraj r, saw n m m t, et al。効果 異なる  encap sulation エージェント and  乾燥 p rocess の安定 betalains 抽出[J]。 誌 の 食品 science and technology, 2014, 51(9):2216-2221。

【28】胡廷廷、王寅、呉承業。応答曲面法を用いたアスタキサンチンマイクロカプセル調製プロセスの最適化[j]。^ a b c d e f g h i(2014年)、53-59頁。

【29】顔巧娟、王群。ソフトカプセルの形成とフィルムの透過性に関する研究[j]。中国農業工学会編,2001,17(2):148-150。

[30] stella v j, he q .シクロデキストリン。^アポロドーロス、2008年(1)36 -42頁。

[31]、。天然食品ルチノシドの黄色色素の修飾[j]。1992年(平成4年)4月1日:6-8番線に増設。

[32]王全羅道(チョルラド)。新しいタイプの食品添加物であるクロロフィル亜鉛に関する研究[j]。1995年食物科学専攻16(9):48-49。

[33] donald k d, david c b, elena g w .野生のニンジン懸濁液から得られたアントシアニンは、供給されたカルボン酸でアシル化された[j]。^ carbohydrate research, 1998, 310(3): 177-189。

[34] izabela k i, shigori o, makoto y .サツマイモ細胞懸位培養におけるフェノリックとアントシアニンの組成[j]。^『日経産業新聞』2003年3月号、153 -161頁。

[35]呉京平。新天然食品赤色素の抽出・安定性研究[j]。北京連合大学紀要,2010,24(1):25-29。

[36]趙)。色素抽出プロセスの最適化と赤果肉ピタヤの化学組成分析[d]。2012年、富山大学農学部教授。

【37】徐友焦、陸麗霞、熊暁輝。食品着色の安定性向上に関する研究[j]。^ a b c d e『食の研究』、2008年、29(2):188-192。

[38] xiong yong、zhang yongjun、li dongmei。ビートレッド色素の抽出過程と安定性に関する研究[j]。中国食品添加物,2015(6):79-85。