自然な青の着色についての研究

青は三原色の一つで、食品や染色などの産業で使われています。自然界には青色顔料が不足しているわけではありませんが、現在食品加工に使用されている青色顔料のほとんどは合成顔料です。食品業界のニーズを十分に満たす天然の青色の着色は珍しい。

Colorants are divided into two main categories: natural and synthetic. Natural colorants can be obtained from natural resources such as animals, plants and microorganisms. Colorants extracted from plants are usually derived from bark, roots, rhizomes, leaves, flowers and fruits. Common natural colorants include anthocyanins, betalains, chlorophyll, curcumin, carmine, lycopene and carotenoids. Synthetic pigments are obtained through chemical synthesis. They have almost replaced natural pigments due to their advantages of high yield, good durability, low price, strong coloring power and diverse colors. However, studies have shown that synthetic pigments contain substances such as arsenic, lead, mercury and chloride, all of which are toxic to varying degrees [1]. In addition, due to frequent incidents such as “Sudan Red”, people have gradually become aware のhealth and environmental problems caused by synthetic pigments. Compared with synthetic pigments, natural pigments, which are mostly derived from plants, are stable in nature, have low toxicity, no carcinogenic risk, and at the same time have good biocompatibility and biodegradability. Therefore, natural pigments have once again returned to the public eye and have become the main force of food coloring in the new era.

自然青い色

自然青い色非常に高い応用価値を持ち、現在では医療、化粧品、印刷・染色、食品など多くの分野で広く使用されています。しかし、実際には、一般的な天然顔料の中で、青色顔料の天然供給源は非常に限られているため、消費者は関連する青色食品を見ると、潜在的な健康リスクがあると考えて「人工青色」と表示します[2]。さらに、色は、しばしば消費者に対応する視覚的および心理的な影響を与えます。過去に、研究者は、消費者に青い食品の心理的な影響と消費の選択を検証するために、黄色と青色のジャガイモの消費を比較しました。その結果、「新製品に興味がある」という理由だけで、青いジャガイモを選んだ消費者はわずか28%だった。しかし、この現象は近年ではほとんど見られなくなり、市場の至る所で子供に人気のある青いアイスクリーム、青いケーキ、青いキャンディーを見かけるようになりました。pantone, the world&の2020年トレンドカラーにも選ばれています#39の最も権威のある色の研究機関。

ナチュラルブルー食品着色料

一般的な天然の青色着色には、シクロヘキセン誘導体の青色、アルガルブルー、インディゴブルー、オイスターグリーン、アントシアニンがあります[3]。China&で#39;sの現在の食品添加物使用規格gb2760-2011、使用が許可されている唯一の自然な青色はクチナシブルー、アルガルブルーとインディゴブルーです。

シクロヘキセンエーテルペン誘導体青色顔料シクロヘキセンエーテルペン誘導体青色顔料は、長い安全性の実績があります。アルガルブルーやアントシアニンと比較して、シクロヘキセンエーテルテルペン誘導体の青色色素は、熱、光、ph変化に対してより安定である。この種の青色色素の前駆体は、china &などのルビ科植物に見られる#39のクチナシとアメリカの植物genipa。クチナシは、中国で広く栽培されているルビ科の常緑植物です。小さなオレンジ色の楕円形の果実は、長さ1.25 ~ 2.5 cmです[4]。ガーデニン(gardenin)はガーデニアの果実に見られる主な環状配糖体の1つであり、天然の黄色の着色剤として用いられる。植物素材抽出後アカネ科クチナシによって加水分解β-glucosidaseブドウ糖genipinを釈放するためそして。ゲニピンが一次アミンなどと反応するときアミノ酸, it forms gardenia blue. When genipin reacts with different amino acids in a condensation reaction, it forms different gardenia blues. Gardenia blue is mainly used for coloring hard candy, drinks, fruit juice, etc., and the dosage is 0–1.5 g/kg. In addition, because gardenia blue has good solubility and strong coloring power, and common metal ions, acids, and alkalis have little effect on its hue, it is also widely used in medicine, cosmetics, and biomaterials.

日本の研究者はクチナシの青色色素の生産メカニズムと応用性について深く研究し、クチナシの青色色素の暗さの問題を解決し、安定性に優れ、明るい色のクチナシの青色色素を開発しました。1980年代には、クチナシの青色色素の研究が中国で始まった。研究者らは、微生物発酵と酵素発酵を分離する2段階の方法を用いて、クチナシ色の鮮やかな色素を調製した。

また、マクロ多孔質吸着樹脂やイオン交換樹脂を用いてクチナシ青色色素を分離・精製し、高純度で優れた色味のクチナシ青色色素を製造している研究者もいる。クチナシの青色顔料の研究に大きな進展がありました。

他の学者による以前の研究に基づいて、著者'sのチームは、微生物発酵中に新しいleifsonia菌(leifsonia sp. zf2019)の新しい株を使用して、gardenia yellowの廃棄液から明るい色と良好な安定性を持つgardenia blue色素を革新的に調製した。また、アガリクスβ-glucosidaseこれもからさえぎられ緊張が、対象生産に使用可能な触媒となるアカネ科クチナシ颜料性能の優れた,安定。しかし、クチナシの青色色素の生物学的活性に関する研究は比較的少ない。抗酸化作用があることが示された研究は少ないため、さらなる研究と調査が必要です。

genipapは、同じくルビア科に属するアメリカ原産の植物である[5]。果実は長さ5 - 8 cmの楕円形で食用となります。ジューシーな果肉と甘酸っぱい味のため、熟したgenipap果実は主にジュース、ジャム、酒類の製造に使用されます。ゲニピンは未熟な果実にのみ大量に存在するため、ゲニパップの果実から抽出する場合、果実の成熟度を監視する必要がある。熟していないジュニパーベリーを切断して空気にさらすと、その肉は徐々に青色に変わります。これは、ピネンがジュニパーベリーの果肉に自然に存在するアミノ酸と反応し、酸素に曝されると青色の色素を生成するためである。未熟果実と比較して、熟した果実はピネンが90%少ない。

Phycocyanin

フィコシアニン(phycocyanin)は、紅藻、陰生物、藍藻などの真核藻類由来の青色色素である。主にdinoflagellate phycocyanobacterium phycocyanum、通称スピルリナに由来する。乾燥バイオマスの商品名はスピルリナです。フィコシアニンは、より汎用性の高い食品着色剤と考えられており、主にゼリーや柔らかいキャンディー食品に使用されています。しかし、phycocyaninが基本的にはタンパク質での影響もにより安定性は制限、かなりは主に糖成分の食べ物に中立的或いは弱酸性一般に、博士phycocyaninは主に適した砂糖率の高い食品環境では、高タンパク、低水分アルコール濃度20%割れ。

Phycocyanin近年注目され研究されており、栄養価や薬価も高い[6]。免疫調節、抗がん、抗糖尿病、抗酸化、抗炎症、抗ウイルス、抗真菌、抗線維化、脂質低下、金属キレート化、生殖系や様々な臓器に対する保護作用など、様々な生物学的活性が広く報告されています。さらに、フィコシアニンのin vitro実験では、エリスロポエチンと同様の効果があり、赤血球のコロニー形成を刺激することが示されている。さらに、スピルリナのバイオマスを増やし、フィコシアニンを精製することは、人間の健康に有益であるという見解を多くの研究が支持しています。フィコシアニンは独特の蛍光特性も持つ。中国の研究者は、高度に精製されたフィコシアニンが、生物医学研究と診断のためのトレーサーや、食品中の重金属のトレーサーとして使用できることを発見した。また、シアノバクテリアの乾燥バイオマスであるスピルリナは、化粧品の着色剤、抗酸化剤、増粘剤、水結合剤として利用されています。そのためには、シアノフィシンと関連製品にさらに注目し、関連産業の発展を促進するために、より多くの製品の品種を開発する必要があります。

藍色色素

インディゴブルーは人類が知られている最も古い顔料の一つです。それは着色しやすく、ユニークな色を持っています。研究によると、インディゴエキスには抗酸化作用、鎮痛作用、抗炎症作用があります[7]。China's食品添加物の使用衛生規格gb2760-2011は、0-0.3 g/kgの許容添加量で、砂糖漬けの果物、果物や野菜のジュース飲料、保存果物などのさまざまな食品にインディゴを使用することができると規定しています。

天然のインディゴブルーは、インディゴ植物またはwoad植物に由来し、その前駆物質は酸化されて緑色がかった青色になるインドールである。また、食品、化粧品、染色などの分野でも天然のインディゴブルーの需要が年々高まっており、環境に配慮した合成方法が注目されています。天然植物のインディゴは、インドール酸を含む植物を発酵槽に浸漬し、微生物が分泌する酵素の作用により酸化・濃縮して水溶性のないインディゴとなる。しかし、そのような植物原料の入手可能性は季節、気候、原産地などの要因に左右されるため、青色顔料の微生物生産は天然のインディゴの重要な供給源となりつつあります。

現在、国内外の研究者らが様々な生合成酵素を利用して天然の藍色素を生産している。研究チームは、bacillus megateriumからシトクロムp450bm-3を部位特異的変異導入法で進化させ、3つの変異部位を持つ変異酵素を得て、この変異酵素がインドールからのインディゴの生産を触媒することを見いだした。さらに、シトクロムp450bm-3を親酵素として、エラーを起こしやすいポリメラーゼ連鎖反応をin vitroで行うことで、高活性変異株を得ました。これらの変異株やインドール誘導体を触媒する誘導体から天然のインディゴ染料が得られる。したがって、実用的な生産に用いることができる、より活性の高い人工細菌を得るためには、今後さらに詳細な株スクリーニング解析が必要となる。

アントシアニン

アントシアニン(anthocyanin)は、ギリシャ語の" anthos "(花)と" kyanos "(青)に由来し、植物に含まれるフラボノイド化合物である。アントシアニンは水溶性着色剤の中で最大のグループであり、クロロフィルを除けば肉眼で最も見える着色剤である。アントシアニンは赤紫色から濃い青色まで幅広い色を出すことができる。一般的に酸性環境(ph <2)では、それらは濃い赤色からオレンジ色に見えます;phが2 - 4のとき、それらは主に青色に見えます[9]。アントシアニンは、鮮やかな色を持つ植物の根、葉または花弁に見られます。一般的にアントシアニンは果物、特にブルーベリー、サクランボ、ラズベリー、イチゴ、カラントなどのベリーに豊富に含まれています。

アントシアニンは強い抗酸化活性を持ち、抗炎症、抗がん、抗菌作用もあります。また、アントシアニンは糖尿病や肥満、心血管疾患の予防にも効果があるという研究結果もある。これらの性質から、天然着色剤としてのアントシアニンがその代替となることが期待されています合成食品无着色, which has aroused great interest from the food industry and consumers. However, the color and stability of anthocyanins are easily affected by many factors, such as temperature, light, metal ions, oxidants, and reducing agents. Therefore, researchers need to take certain measures to enhance the stability of anthocyanins in food matrices. Previous studies have shown that anthocyanins in purple cabbage can be complexed with iron ions to form a stable blue pigment, which provides a reference for future research on the stability of anthocyanins and the development of methods to enhance their stability.

牡蠣グリーン

フィコシアニン(phycocyanin)は、海洋珪藻から合成される青緑色の色素で、動物界では数少ない青色色素の一つである。フィコシアニンは水溶性で、酸性条件下では青色、アルカリ性条件下では緑色である。あざが青色に変わる主な要因です[8]。微生物や藻類を用いてフィコシアニン系着色剤を抽出する際の主な問題は、抽出プロセス全体のコストが高く、普及が難しいことである。また、オイスターグリーンの化学構造がまだ解明されていないことから、オイスターグリーンが食品に使用できるかどうか、そしてそれが人間の健康に影響を与えるかどうかを明らかにするには、さらなる研究が必要です。

社会が発展するにつれ、消費者はより健康的な製品を好むようになった。食品業界では、天然色素は、多くの健康上の利点があり、それは徐々に合成色素を置き換えることは避けられません。しかし、前述のいくつかの天然青色色素の研究からわかるように、ほとんどの天然青色色素は安定性に欠けている。さらに、天然の青色着色の劣化は、抽出から食品加工、最終製品の保管までのあらゆる段階で発生する可能性があります。着色の劣化は、官能特性を損なうだけでなく、生物活性値にも影響を与えます。したがって、食品への天然青色着色の適用は依然として困難であり、研究者は食品業界で広く使用できるより安定した天然青色着色を開発するために抽出および調製プロセスを継続的に革新する必要があります。

参考:

[1]サワ V M ヤン S M 洪 M Y et アル 孤立 茶由来メララン色素と茶ポリフェノールの特性解析。2001年食品化学2(8):177-184。

[2]スペンスc .青い食べ物と飲み物のどこがそんなに魅力的でないのですか?国際学術誌「ネイチャ・フォトニックス(フーディズム(foodie-ism)・食物学専攻、2018年、14 . 8。

[3] sigurdson g t、tang p、giusti m .天然着色料:天然由来の食品着色料。^『日本の食文化と食文化』日本食文化研究所、2017年、8 - 8頁。

[4] buchweitz m .食品中の青色のための天然溶液。手帳 on natural pigments in food and beverage, 2016, 17: 355-384。

[5]ラモス=ド=ラ=ペーニャ高圧処理によるゲニピン回収におけるプロセス影響不均一性のためのm .温度モデル。^ a b c d e f g h『食品化学』2015年10月号、187 - 44頁。

[6] eriksen, n t . production 生物学、バイオテクノロジー、食品、医学に応用されているフィコシアニン-a色素。2008年「応用微生物学とバイオテクノロジー、80(1):1-14。

[7] gerometta e .伝統的な用途のレビュー、植物化学および 薬理学 of the  属 Indigofera。 誌 Ethnopharmacology、2020年、253:112608。

[8] newsome a g, culver ca, van breemen r b, nature 'sパレット:自然な青色の着色剤の検索。日本農業学会誌,2014,62(28):6498-6511。

[9] horbowicz, m . anthocyanins of fruits and vegetabl- their occurrence, analysis and role in human nutrition(果物および野菜のアントシアニン-その発生、分析および人間の栄養における役割)。2008年学術誌「観叶植物種の実を結びリサーチ、68(1):5-22。