中国の天然青色食品着色の研究

顔料は、染める対象に色をつけることができる物質です。また、着色剤としても知られており、生産、寿命、科学研究に幅広い用途があります。顔料の開発と応用の歴史も非常に長いです。1856年に英国のパーキンスが有機顔料アニリンバイオレットを世界で初めて合成して以来、その優れた性能、低価格、使いやすさから顔料市場を席巻してきました。しかし、英国などの国や機関(1967年)は米国(1973年)世界保健機関(who)(1984年)が相次いで、安全に疑問を呈し、合成着色料(タール色素)人体に避难民らが马総统に强いますます危害の研究を取り上げた記事でこうした例をヒ素などの汚染物質とそれは合成処理時代につれかもしれないそれぞれの顔料を使った商品各国减少している。中国で使用が許可されている合成食品の色も、これまで30種類以上あったものが現在は10種類に減っており、天然色素の急速な発展は避けられない[2]。

天然顔料とは、一般的に自然界に存在する物質(植物や動物性物質など)、または栽培方法によって生産され、一定の加工を経て作られた顔料を指します。安全で信頼性があり、毒性がなく、副作用がなく、自然な色合いと汎用性の利点のために、食品産業、製薬産業、毎日の化学工業、水産業の発展に広く使用されています。現在、天然顔料の43種類中国では食用として許可されている。天然顔料はすでに支配しています着色料市場毎年10%の割合で成長しています[3]。天然顔料の加工原料は、動植物、微生物、鉱物など多岐にわたっており、種類も多い(2004年現在、約600種類が記録されている[4])。

ただし、これらの天然顔料は赤や黄色系が多く、青系は非常に珍しい。文献では「貴重」、「非常に少ない」、「希少」などの言葉で言及されることが多い[5-7]。中国に記載されている56の顔料のうちの1つです#39です gb2760-2007「食品添加物の使用のための衛生基準」では、クチナシ青色顔料とフィコシアニン(すなわち、藻類青色卵白顔料)の2つの青色顔料しかありません。青は三原色の一つで、様々な色合いを混ぜて使うことができます。しかし、天然青色顔料はその希少性から国内外で供給が不足しています。そのため、天然青色顔料の積極的な研究開発は、実用的に非常に重要であり、魅力的な市場の見通しを持っています[8]。

天然青色顔料の1天然源

天然青色顔料は、天然顔料の中では希少です天然資源も非常に限られています有機天然青色顔料は、主に植物や微生物に由来します。インディゴ、ティーブルー、ホースブルー、ウーブルー、woadなどのindigofera属の植物の葉は、インディゴ染料を作るために使用することができます[4]。クチナシの果実[8]に含まれるクチナシ配糖体から作られる。このような対応するために、ophiopogon japonicus果実[9 - 10]、peristrophe baphica[11]、brassica oleracea[12]、および紫と青粒小麦の種子[13]などの植物源が使用されています青い顔料。遺伝子組換えコットンや遺伝子組換えバラは、青色顔料を生産することができると報告されているが、現時点では、これらの遺伝子組換え植物材料は稀有な原料であるため、天然の青色顔料を生産することができない[14 - 15]。藻などスピルリナシアノバクテリアやクラミドモナスが生産に使用されますalgin青い顔料[16 ~ 18]。牡蠣の殻藻であるhaslea ostreariaは、青いマラカイト色素を産生し、牡蠣の経済的価値を高める[19]。ニンニク(allium sativum)は酢に漬けると緑色に変色し、青色の色素を分離することができる[20-21]。streptomyces sp.、pseudo- monas sp.、pseudoalteromonas sp.、duganella sp.、aureobasidium sp.、紫色の非硫黄細菌などの微生物は、培地を用いて生育中に異なる種類の青色色素を生成することがある。いくつかの遺伝子組み換え株は、インディゴブルーの色素を産生することができます[22-23]。

2天然青色顔料の構造と色

は生まれつき青い顔料色相が似ていて、色を作り出すメカニズムが異なります。最終的には、色素分子の化学構造や空間構造の違いによって、異なる色生成機構が決定されます。分子構造は生まれつき青い顔料異なる原料または異なる方法で調製された顔料は異なる場合があり、物理的および化学的特性および適用範囲もそれに応じて異なる場合があります。一般的な天然青色顔料の構造と関連する特性を表1に示します。

ルビキサンチンが青色に変わるph範囲は非常に狭く、技術的には天然の青色色素とは言えない。

3微生物天然青色顔料

多くは生まれつき青い顔料まだ現在、動物や植物の材料から生産されている、これらの材料の利用可能性は、季節、気候、原産地などの要因によって制限され、天然の青色顔料は非常に供給が限られているため、高価で使用が困難です。微生物は急速に増殖し、自然界には色素を生産する種が豊富に存在します。微生物資源を利用して天然顔料を生産することは、基本的に資源、環境、時間、空間に制限されることはなく、植物や動物由来の材料を利用して天然顔料を生産することで他に類を見ない利点があります。微生物を用いて天然顔料を生産することは、最終的には天然顔料の主流となるでしょう[24]。

微生物発酵法を用いて各種天然色素などを生産する青い顔料そして、赤酵母顔料も現実のものとなった[25]。実際、市場での主要な天然青色顔料の生産には、現在、微生物の参加が必要です。例えば、インディゴブルーやガーデニアブルーの色素の調製には発酵過程における微生物の関与が必要であり、フィコシアニン色素を生産するシアノバクテリア、スピルリナ、クロレラはそれ自体が微生物である。また、自然界にはまだ生産できる微生物がたくさんあります生まれつき青い顔料しかし、微生物発酵を利用して天然の青色色素を製造する作業のほとんどは、まだ実験段階にあります[7]。これら微生物を直接発酵させた培地を用いた天然青色顔料の工業生産が実現するまでには、まだまだ長い道のりがあります。報告された青色色素生産微生物とその色素関連特性を表2に示す。

微生物を使用して青色顔料を製造する研究には、主にいくつかの側面があります。青色色素を生成する微生物のスクリーニングと同定;2. 物理化学的性質と青色顔料のいくつかの毒性学的性質の決定、このような顔料の安定性に温度、光、ph、金属イオン、酸素、複雑な化合物、および添加物の影響など;青色顔料の分光特性、その抗酸化および還元能力、抗菌活性、 (癌)細胞毒性、および遊離基を除去する能力;3. 発酵青色色素培地のスクリーニングと最適化。いくつかの青色顔料の分子構造と代謝機構青いpigment-producing微生物生理的、生化学的、分子レベルではまだ不明です。工業生産をより良い方向に導くためには、微生物発酵青色顔料の産業発展のための理論的基盤を提供するために、多くの詳細な研究が必要です。

4天然青色顔料の抽出、分離、後処理

クチナシ色素とアルガブルー色素は、天然食品の色のための市場で2つの支配的な青色色素です。シアノバクテリアと紅藻は、藻類の青色色素の2つの主要な供給源であり、スピルリナは、藻類の青色色素の生産に適した最も費用対効果の高い原料である。処理方法を使っていから解放し藻青い顔料藻大半が、腐食阻害薬に加え、順(ウルトラ)低温冷凍してから解凍し、そしてhomogenisation(17、40)が出たり酵素解散の組み合わせの别れを高圧homogenisation藻細胞[39]。nostocのような大規模な藻類では、高速組織ホモゲナイザーを使用して均質化が行われ、その後酵素分解(微生物発酵と藻類の自己分解によって達成される)が行われる[18]。細胞内のフィコビリタンパク質は、シリカゲルカラムクロマトグラフィー[17]を用いて分離・精製するか、超臨界co2液を用いて黄色顔料を抽出した後、水性抽出剤を用いてフィコビリタンパク質を分離・精製する[41]ことができます。

精製されたフィコシアニンは真空濃縮され、凍結乾燥またはスプレー乾燥させて乾燥顔料粉末となる。乾燥前にマイクロカプセル化すると、顔料の耐熱性が向上します[18]。クチナシの果実の粉末からクチナシの青色色素を作るには現在二つの工程がある。一つはクチナシの果実の粉末の水性抽出物を酵素生産株で発酵させてクチナシの青色色素を作る一工程である。もう1つは、クチナシの果実粉末水性抽出物からクチナシシドを分離濃縮し、酵素反応によりクチナシ青色色素を生成する2段階の工程である。

最初の工程ではクチナシの色は鈍く、色価が低い。後工程で分離・精製することが難しく、歩留まりが低い。2つ目のプロセスは、これらの問題をより良く解決します[42-43]。マクロポーラス吸着樹脂(hpd100など)カラムを用いたクチナシ粉末水注入からクチナシ黄色素を抽出した後の残液にクチナシが含まれる。その後、廃液は膜ろ過(マイクロフィルトレーション(0))などの技術を使用して濃縮・濃縮されます。1μm)解明とnanofiltration(100ダルトン)濃度)[44]dual-phase抽出[45]、と高速逆流したクロマトグラフ(HSCCC)[46]色素細胞を良質のアカネ科クチナシ準備。調製した色素は、ウルトラフィルトレーション[47]、キトサン誘導体カラムクロマトグラフィー[44]、または(d301)マクロポーラス吸着樹脂カラムクロマトグラフィー[48]などの技術によって精製・精製されます。

天然顔料は安定性が低く、劣化しやすいという共通の欠点があるため、天然顔料の安定性を向上させる研究が増えています。水溶性クチナシ青色顔料を無水物酢酸にエステル化し、疎水性クチナシ青色顔料を得た。これにより適用範囲が広がり、安定性もある程度向上した[49-50];紫キャベツ青色色素の耐熱性と耐光性は、フェルル酸とサリチル酸でアシル化した後に有意に向上した[51]が、一般的に天然青色色素の修飾に関する研究は少ない。

5 展望

43のうち天然顔料は中国での使用が許可されています#39;sgb2760-2007衛生規格の最新版食品添加物の用途、青色顔料の2種類しかありません:クチナシ青色顔料とスピルリナは青の色素。China&#クチナシと乾燥スピルリナの39の生産は、世界で第一位[16,42]が、中国クチナシ青色顔料の品質は1980年代のレベルで、日本のそれよりも20年遅れている。「クチナシ紅」は日本で発売されて25年になるが、中国ではまだ空白である[8]。現在、中国産クチナシの青色素の98%が輸出されているが、天然の青色素は国内全体の生産量が少なく、供給が不足している[46]。

毎年10%の割合で成長している巨大な天然顔料市場に直面して、中国での天然顔料の開発は、顔料の種類の不足、供給源の相対的な不足、高コストなどの問題に直面しています[52]。このような観点から、今後は以下の分野に焦点を当てるべきである。生産工程と技術標準を改善し、青色顔料の生産と品質を高め、ローエンド製品からハイエンド製品への転換を促進し、製品の付加価値を高めます。2. 既存の原材料を利用して開発する新しい天然顔料、クチナシ赤のような。第三に、青色色素の天然微生物資源の研究と利用を重視し、天然青色色素の国際研究の主導権を握るため、青色色素の新規系統を開発する。これは、動物や植物由来の材料から生産された天然青色顔料が市場の需要を満たすことができない状況を変える上で、非常に大きな意義があります。

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