天然色素の研究

顔料は人間の生活と密接に関係しています。として食品添加物食べ物に魅力的な色を与え、染料として織物などに美しい色を染めることができます。顔料は原料によって天然顔料と合成顔料に分けられます。天然顔料は、植物、動物、微生物資源を抽出・精製して得られる天然の着色物質です。合成着色料人工的に合成された色素を参照。いくつかの合成色素は、人間の健康に有害であり、発癌性があることが判明しています。特に、肝臓がんを引き起こす可能性のある4-ジメチルラザベンゼンのようないくつかのアゾ化合物の合成色素の発がん性は特に明らかです。

天然顔料は、光や高温下での不安定性や分解性などの欠点があり、用途が大きく制限されていますが、動植物から抽出され、安全で毒性がなく、優れた生理活性を有しています。アントシアニン絵具やカロチノイド色素2-1はいずれもフリーラジカルを除去し、酸化を防ぐ効果があります。アントシアニンにはアスコルビン酸の作用もあり、マウスの高脂肪食における自発的な活動と学習と記憶を改善する。5、顔料は単独で使用すると、一定の生理活性を持つだけでなく、顔料の組み合わせは、単一の顔料が持つことができない効果を持つことができます。アントシアニンとルテインの組み合わせは、糖尿病患者の網膜組織を保護することができる。

したがって、近年では、研究、開発およびアプリケーション天然顔料話題になっています。日本とインドで研究が行われています天然染料開発途上国間の技術協力のためのundp(国連開発計画)計画の一部。これまでに2回の国際シンポジウムが開催され、欧米諸国は主に新しい天然色素の開発、天然色素の特性、安定性、抽出などに焦点を当ててきた。中国はまた、食品に天然色素を優先的に使用することを提唱してきました。

20年以上の発展を経て、国は食品添加物としての天然顔料の管理を開発、生産、使用の規制などの面で標準化、改善してきました。2004年の天然顔料の生産・販売量は2億1113万トンでした。世界の天然顔料市場は、合成顔料の2倍の速さで急速に成長しています合成顔料の置換天然顔料による顔料産業の発展の主要な傾向となっている。したがって、この記事では、天然顔料の分類、着色原理、安定性、抽出、および用途を含むいくつかの側面から、将来の天然顔料の研究の方向性をよりよく確立するための基礎を提供することを期待して説明します。

1. 天然顔料の分類

天然顔料は、植物、動物、微生物資源を抽出・精製して得られる天然の着色物質です。天然顔料は様々な方法で分類することができる。たとえば、植物色素、動物色素、微生物色素の3つの主要なカテゴリに分類することができます。化学的構造によってピロール色素に分けられますカロテノイド顔料,アントシアニン色素,フラボノイド色素,キノン色素など;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。

しかし、zhang shengwan、liu shuling7らは、天然色素の構造と挙動を研究し、脂肪色素の長鎖共役構造(図1参照)を用いた「二元系」を提唱した。トマト赤トウモロコシの黄色他のタイプは芳香色素共役な構造(図2参照)ブドウなど肌に含まれる赤い色素高粱肌赤い色素紅花、黄色い色素や薔薇の赤い色素は、などが指摘太った顔料色理由は共役構造、が古くより共役構造があるのかを黒ずませ色でしていることも、レッドシフトの吸収一ピークに導いてくれるはずだ芳香族色素は、主にその安定な共役芳香族構造と複数のフェノール水キシ基により可視光領域で吸収されます。同時に、脂肪族色素は、主に光化学的酸化と加水分解的転位により、芳香族ながらフェードします天然顔料主に構造の再配置によって色が変わります。この分類法は、顔料を構造的に分類し、その構造を調べることで、天然顔料の色や退色のメカニズムを調べるものです。これは構造と挙動の組み合わせを実現します。

2. 天然顔料の安定性

2.1天然顔料の安定性に影響を与える要因

天然顔料は合成顔料に比べて安全性が高く、栄養価が高いという利点がありますしかし、安定性が悪いという欠点があります。zhu beipei、jin yingshiらは、温度、光、ph、還元剤、酸化剤などの要因が及ぼす影響を調べたクリーム、顔料。その結果、ビルベリー天然色素は耐熱性、耐光性、酸化的安定性があるが、一般的な還元剤に対しては比較的安定であり、酸性条件下では安定であり、アルカリ性条件下では変色することが示された。しかし、陳存社、董銀茂らは、三種の顔料を研究した。大根赤い色素チューリップ紅とチューリップ黄は、これら3つの色素のうち、チューリップ紅は耐光性が良く耐熱性が低く、大根紅は耐光性が低いと結論付けた。還元剤は顔料の安定性に一定の影響を与えます。チューリップ紅は酸化や還元に強いが、大根紅とチューリップ紅は逆の性質を持つ。3つの天然顔料の使用は、糖の影響を受けません。

石海翔、鍾善民0などは、ゆずの天然色素を研究し、金属イオンが色素に与える影響が異なるだけでなく、金属イオン濃度の影響も異なるという結論を出した。上記の研究データから、天然顔料の安定性に関する現在の研究は、個々の顔料の安定性に影響を与える要因に焦点を当てており、影響を与える要因と効果の結果も顔料によって異なることがわかります。今回、qiao hua、zhang shengwanらは、16種類の天然色素の分子構造とその安定性との関係を調べ、天然色素が脂肪族天然色素と脂肪族天然色素の2種類に分類される場合を発見した芳香天然顔料、パフォーマンスの動作、動作のメカニズム、および安定性に影響を与える主な要因の3つの側面の質的な違いがある、3つの側面の質的な違いがあります。

脂肪族天然色素は主に光化学的酸化と加水分解的転位によって色褪せ、芳香族天然色素は主に構造的転位と金属イオンとの反応によって錯体を形成することによって色が変化します。光、酸化、および中極性の増加は、脂肪族天然色素の退色に影響する主な要因です。脂肪族天然色素は、耐光性と耐酸化性に劣ります。中極性が増加すると、脂肪族天然色素の安定性は著しく低下します。金属イオンの存在とphの変化が芳香族色素の変色の主な原因ですが、光と酸化の影響はほとんどありません。この研究は、天然顔料の保存のための基盤を提供します。脂肪族および芳香族色素の保存に関する注意事項は異なります。まず、保存する顔料の構造を理解し、脂肪族および芳香族顔料の保存のための注意事項に従って保存する必要があります。

2.2天然顔料の安定性を向上させる方法

2.2.1食品添加物を加える

リンゴ酸などの食品添加物またコハク酸、ferulic酸、ルチン、フロノイド化合物また、パラベンは顔料の安定性を向上させる効果があります。その中でもコハク酸、フェルル酸、パラベン、ナリンギンの効果が強く、それらを組み合わせることで大きな効果があります。ジュリア・マルテリア(giulia martellia)は、高濃度の糖が分解に強いことを確認したphycocyanin高温では、この特性は、砂糖の種類に依存しませんが、砂糖の濃度に関連しています。

2.2.2錯体または封入化合物の形成

β-シクロデキストリンは、クチナシ黄色素を保護する脂肪族色素クチナシ黄と包接化合物を形成することができる。edtaは金属イオンと複合体を形成し、金属イオンが顔料に与える影響を除去することができる。3. クエン酸は鉄イオン、銅イオン、マンガンイオンなどの金属イオンと安定な化合物を形成することができ、間接的に抗酸化作用を果たし、顔料の安定性を向上させる。柿アントシアニン顔料は、複合体を形成するためにフラボノイドと結合し、顔料の色を深め、安定性+を高めることができます。

2.2.3補助顔料を追加する

メチオニン、トリプトファン、バリン、チロシン、アラニンを添加することで、柿色素の吸収性が向上し、顔料の安定性も向上します。ヒドロキシ酸共色素を添加すると、顔料の最大吸収波長を2 - 5 nmシフトさせることができ、ヒドロキシ酸共色素の含有量が増加すると、柿色素の吸収度も増加します。

2.2.4他の方法

chen xuehongたちは、フェルル酸とのアシル化によって色素の耐熱性と耐光性を大幅に改善したサリチル酸。この反応はアントシアニン色素のアシル化反応であり、ph、熱処理、光などの変化に対して強い安定性を示します。・⁶-171。酸化だけでなく加工技術の調整も可能です。顔料の安定性に影響する因子、特にphに応じて、顔料が置かれている環境のphを制御することにより、顔料の安定性を確保することができます。一部の人々はまた、多孔質のデンプンを吸着剤として使用し、ゼラチンとクルクミンをマイクロカプセル化する。

その結果、マイクロカプセル化クルクミンの光、熱、ph等に対する安定性が大幅に向上した。1 8 1号

3. 天然色素染色の研究

天然顔料彼らは生分解性であり、主に非毒性であり、副作用がなく、環境を汚染しないため、食品産業で、ますます繊維産業で使用されています。

3.1タンパク質繊維の染色

現在、ほとんどのタンパク質繊維染色法には、羊毛染色、絹染色、毛髪染色の3種類があります。ウールを例にとりましょう。ウールの繊維のmacromoleculesは形成されたポリペプチド中心チェーンα-amino酸ペプチド債券関係によって成立して形式を塩債券懐炉cross-links、水素結合。これらの空間側結合は、分子引力、塩結合、ジスルフィド結合、水素結合などによって結合し、比較的安定な空間的らせん構造を形成する。αと呼ばれる-keratin。一定の条件下では,紧张に受け、そこ高分子チェーンなどがβへと形を変える-keratin。緊張感が解除、一定の条件下では,になったら必ず元の場所へ戻って原装曲げ状態-α-keratin、overshrinkingを場合もあるという。

余博玲、李qingrong 9などはクチナシ、ウコン、天然茶、ココアなど10種の天然色素を使った染色実験を研究して発見した。トマト、赤酵母、ソルガムレッド、パプリカレッド、紅茶、コーヒー、彼らはウールを染色するためのすべての理想的な顔料です。ソーピング強度の直接染色はレベル3以上に達することができます。ウコンと天然茶は、アルミニウム、鉄、および天然茶は、アルミニウム、鉄、銅などの金属を添加剤として使用することができます。洗浄耐性はレベル4まで高めることができますが、10の顔料はウールと比較して絹の染色には比較的劣ります。絹とウールはどちらもタンパク質繊維であるが、両者の天然色素の着色機構が異なり、染めた後の石鹸の色の丈夫さに差があることがわかる。しかし、これら2つのタンパク質繊維を染色するための天然色素の異なる原理を報告した文献は現在ありません。この分野の研究は、天然色素の着色原理を研究する上で非常に重要です。

賈延美らは、温度、ph、染色時間、染料などが黒米の色素染めウールの効果に及ぼす影響を調べ、それを発見した玄米色素酸性条件下でより安定しているので、酸性条件下で染色する必要があります。金属イオンが異なると、黒米の色素が異なる色になります。染色時間を長くすると、一定の範囲内で顔料の色が濃くなります。温度を上げることは染色には良いことですが、温度を上げすぎると色素が分解してしまいます。 li qian 12は、絹をウコン色素で染色するための最適な染色条件は、ph = 4、染色温度70度、染色時間60分、電解質naがsocooh投与量2g/ l、ランタンリッチな希土類塩化物投与量2g/ l、およびポストモdant法であると実験的に結論付けた。張洹三ら第2弾も検証自然黄土(などの金属イオンが多く含まれCa²⁴、Fe²とMg²やなどの金属イオン重くなんてなかっ性铅、コバルトクロムとニッケル)は羊毛染色のための自然モーダントです。

wang ruら[21]は、ヘマトキシリンとカテキンが髪を染めることや、異なる金属イオンを添加すると異なる色になることを実験で明らかにした。また、ヘマトキシリンの毛髪への吸着速度と熱力学を研究し、毛髪染色プロセスのメカニズムを解明しました。毛髪へのヘマトキシリン吸着が自発的、発熱的、エントロピー増加的であり、低温が毛髪へのヘマトキシリン吸着に寄与していることが確認された。ヘマトキシリンで髪を染めた場合、染料が酸性であればヘマトキシリンは主に髪のアミノ基と反応し、アルカリ性であればカルボキシル基と反応します。アルカリ性条件下では、毛髪とヘマトキシリンとの相互作用の構造がより安定しています。黒米の色素はジンジャー黄色い色素アンバー色素とカテキン色素は異なる色素であり、5つすべての色素の染色がその安定性に影響を与える要因に関係していることが研究結果から明らかになっています。したがって、改善のための研究天然顔料の安定性非常に重要です

3.2セルロース繊維の染色

セルロース繊維は、亜麻植物のバストに含まれています。亜麻の茎の断面では、30 - 50個の個々の繊維が粘液と接着して繊維束を形成する。ファイバー同士が重なり合って網目構造を形成する。分子构造なうからを少なくとも2種類の化学反応:一ブドウ糖残留)とをつなぐglycosidic債券関連の分子構造を)を主にのインタ-ラクションglycosidicの特別捜査より純度債券の一定の条件下でglycosidic債券一因と、かんしゃくを起こす、分子量割引もう1つのタイプは、亜麻の分子構造のグルコース残基上の3つの遊離ヒドロキシ基に関連しています。カチオン修飾技術を用いて、反応性イオン修飾剤を繊維上の水酸基に化学的に結合させ、繊維表面を正に帯電させることがある。

その後、改造されたリネン生地で染色されますムラサキ芋赤い色素。染色された生地は摺動耐力が良いのですが、洗濯耐力がやや劣る2。yu feiらは、第四級アンモニウム塩、反応性第三級アンモニウム塩などのカチオン基、エポキシ基などの反応性基を用いて、アルカリ条件下で綿繊維高分子上の水酸基と反応させ、食品着色料を用いて改質綿を染色した。 結果は、染色深さが高く、試薬が安全で、プロセスが簡単で、高い染色速度も染色残留液を浄化することを容易にすることを示しています。効率的で省エネ、環境に優しい染色工程です。また、その染色機構はウールの酸性染料に似ており、繊維はエーテル結合で結合し、修飾子はイオン結合で結合し、高い堅牢性を持つことがわかっています。

3.3合成繊維の染色

多くの天然染料は水酸基が多く親水性が高いのに対し、ナイロンやポリエステルなどの合成繊維は疎水性が高いため、これまで合成繊維に天然染料を使用した事例はほとんどありませんでした。zeng ke、王xiangrong125などは、栗の殻の色素を使用したポリアミドの染色を研究し、栗の殻の色素を使用したポリアミドの生地は、良好な摩擦、洗浄、耐光性を持っていることを示し、一般的に4等級前後。また、炭染め後に染めた生地の色合いにも一定の変化があります。

4. 天然色素の抽出

天然顔料は、現在では主に植物や動物から得られており、浸漬、粉砕、濾過、有機溶剤での浸出、超音波抽出、マイクロ波抽出、酵素抽出、超臨界coso2抽出、近年では高速逆電流クロマトグラフィー法などの従来の方法によって得られている。乳剤やり方126だ。高速対向クロマトグラフィー127は、2つの相補的な混和溶媒間のサンプル分布に基づく。溶質の個々の成分は、2つの溶媒相を通過する過程で異なる分布係数に従って分離される。高速逆電流クロマトグラフィーは、他のカラムクロマトグラフィーと比較して、固体キャリアによる吸着損失、サンプルの変性、コンタミネーション、クロマトグラフィーのピーク形状のテーリング歪みなどの問題がありません。そのため、近年、天然物の分離・調製には高速対向流クロマトグラフィーが広く用いられています。

乳化法[28]アクリル酸、アクリル酸ブチル、スチレン、n-ブタノール、蒸留水、水酸化ナトリウム、過硫酸カリウムを乳化重合することにより、高分子界面活性剤の一種を合成し、一連の脂溶性天然色素を抽出した。この方法は、有機溶媒抽出の欠点である高い毒性、重汚染、高価格を回避するだけでなく、抽出速度が有機溶媒抽出よりも低くないことを保証する。植物や動物から色素を抽出する技術は発達しているが、植物や動物の材料は、季節、気候、原産地などの要因によって成長や再生に影響を受け、原料不足や価格高騰の原因となっている。

また、海外の顔料生産に比べて、中国での顔料生産は一般的にコストが高く、抽出効率が低い。顔料資源の開発と利用において、多くの事業所は開発にばかり気を取られ、保護にも気を取られず、資源の枯渇を招いている。したがって、微生物資源からの天然顔料の生産はその利点を示しています。天然顔料の微生物生産は、植物や動物を原料とした天然顔料の欠点を克服し、市場の需要に応える工業化生産を実現することができます。天然色素の微生物生産の現状は、以下のようにまとめられています。

郭氏は29日、黄色とを生成することができます土壌から株を単離した青い顔料。黄色の顔料は青色の顔料よりも安定しており、予備的な研究では2つの顔料は毒性がないと結論付けられています。li yiweiは30日、青色色素を生成する株を発見した。菌株の形態、培養特性、生理学的および生化学的特性を分析し、菌株がストレプトマイセス属に属することが決定され、ストレプトマイセスzhuhaiensisと命名された。生成される青色色素は水溶性で、温度、日光、ほとんどの金属イオン、アスコルビン酸、酸性調節に安定である。毒性のある副作用はない。

wang xiaodongは、冬虫夏草から単離されたrcef4585株、冬虫夏草bisporusから単離されたrcef4337株、および冬虫夏草coralinaから単離されたrcef4022株の菌糸体の天然色素を調べた。rcef4585およびrcef4337株の粗製メタノール抽出物はヒドロキシアントラキノン色素を生成することがわかった。主色素原油酢酸エチルRCEF4337抽出物は仓本₃あ₁₈O₁₃。この化合物は新しい化合物であると暫定的に判断されている。rcef4022株の菌糸体抽出物はアントラキノン物質である。lou zhihua[321]はリンテウスの液体を分析し、その液体から生成される色素がアントラキノン色素であることを化学試薬の発色などの方法で事前に同定した。

5. 結論

現在の広い範囲がありますが天然顔料の研究天然顔料の多様性を考慮すると、現在の研究のほとんどは単一の顔料の研究に限られています。速度論に関する研究は少なく、質的研究に限られている。化学構造と反応過程が連動しておらず、根本的には解決できません。また、顔料の種類に関する包括的な研究も不足しています。したがって、これらの側面は今後の研究の焦点となるべきである。

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