植物の原色に関する研究

色は合成色と自然色に分けることができます。天然色とは、天然の生物から抽出し、人工的に精製精製した色のこと。天然色は、植物顔料(植物由来の天然色とも呼ばれます)、動物顔料、微生物顔料、鉱物顔料に分けることができます[1]。動物色素と微生物色素は、主に昆虫や微生物に由来します。最も有名な動物色素はカーマイン(赤色の天然色素)である。カルミン(carmine)は、サボテンのような植物に寄生する雌のコチネール虫を乾燥させて得られる色素である。その化学組成はカルミン酸[2]である。ほとんどの鉱物顔料は人体に有害であるため、食品業界で着色に使用することはできません。植物色素は、主に花、果実、葉、茎、種子などの植物組織に由来します。自然な色は、主に花、果実、葉、茎、種子などの植物組織に由来します。いわゆる自然色と呼ばれるものの多くは、植物素材に由来しており[3]、その植物種は多くの科や属にまたがっています。不完全な統計によると、現在80以上の既知の自然の色があります[4]、30以上の植物は、自然の色の開発と研究に使用されている[5]。植物由来の天然色は安全で無毒であるため、食品、医薬品、化粧品などの外観や色を改善するために多く使用されています。

合成着色剤は、人工化学合成によって得られる有機色素である。一般的にベンゼン、トルエン、ナフタレンなどの化学製品を主原料とし、一連の反応によって生成されます。ほとんどの合成着色剤は有機合成顔料であり、一般的なものにはカルミン、インディゴ、サンセットイエローがある。合成着色剤には多くの利点がある。その色は一般的に明るく安定しており、光、熱、酸素などの環境要因の影響を容易に受けません。合成顔料は強い発色力を持ち、食品や織物の染色に使いやすい着色剤や染料として使用できます。また、合成顔料の製造プロセスや製造プロセスの制御が容易であり、工業生産コストが低い[6]。しかし、合成色素自体に栄養価はなく、ほとんどの色素は人の健康に有害であり、催奇形性や発がん性を引き起こす危険性さえあります。people&の改善で#39の生活水準、および合成顔料、people&によって引き起こされる特に様々な食品安全上の問題#食品添加物の安全性に対する需要が高まっています。天然顔料は、その自然で健康的な特性を持ち、非毒性であり、必然的に合成顔料に取って代わり、食品、医薬品、軽工業で広く使用されています。

1植物由来の自然色の使用の歴史と特徴

1。1植物由来の自然色の使用の歴史

天然色は人類が最初に使用した顔料である。早くも紀元前10世紀には、古代英国の人々は、madder植物のジュースからバラ色のキャンディーを作りました。これは、古代人が自然の色を使用した最初の記録です。古代エジプトでは、商人はキャンディーの色を改善するために天然の植物抽出物とワインを使用しました。中国でも自然の色を使う歴史は古く、布の染色や食品の着色、紅や化粧などに広く使われています。例えば、古代中国の女性の間で流行した紅は、紅花の花弁の色素でできていました。例えば、染料の調合に用いられたマダラやクチナシは、東周(紀元前221年)にはすでに大規模に栽培されていた[8]。today&で#39の社会は、自然な色の種類や使用範囲が継続的に拡大されており、それは広範なアプリケーションの見通しを持っています。

1.2植物由来の天然色の特徴

植物の自然な色原料は植物組織の自然な成長と代謝の結果として生産され、合成顔料よりもいくつかの利点があります植物由来の天然色は無毒です副作用はありません安全性の高い植物由来の天然色の一部は、医薬品や食品添加物として広く使用することができます;②自然植物性色の色・植物自体の合意を反映するための妖夢は妖気がとても自然。食品添加物や着色剤として、陰影を自然物の色に近づけ、より受け入れやすくすることができる。③食用植物由来の天然色が多い体内では合成できない必須栄養素を含んでいます。これらの植物由来の自然な色だけでなく、食品の色を改善するだけでなく、体を補う'の必須栄養素とさえ、特定の疾患の予防および治療効果を持っています。例えば、β-caroteneビタミンaは体内でビタミンaに変換され、ドライアイの治療や夜盲症の予防に効果がある。

ただし、受注生産(受注)で受注したものには欠点がある。植物由来の天然色は、植物に存在する化合物であり、植物内の他の複雑な物質と共存していることが多く、抽出プロセスが複雑です。の色素抽出得られた多くの場合、他の物質を含み、比較的低い純度です。また、現在、植物由来の天然色は、工程が未熟で、設備が未発達であるなど、主な問題点があるため、抽出率が低く、価格も高い。②自然植物性色が不安定上の色相し、しばしば変化外部环境など、光による温度、酸素pHの金属イオン[10]て安定性が落ちる。また、植物由来の天然色は酸化しやすいため寿命が短くなります。抗酸化剤や顔料安定剤を頻繁に補充する必要があり、その使用は面倒です。③種類が多い、植物性自然色やその性質をも複雑です特に、それら自身の物理的および化学的性質は、適用範囲を制限し、高度に専門化しています。

2植物由来の天然色の分類

植物由来の自然な色は、その起源によって分類されるほか、大きく分けることができます脂溶性顔料と水溶性顔料溶解度に応じて変化しますその化学構造により、ポルフィリン、ピロール誘導体、キノン、キサントン、ポリエン色素、ポリフェノール誘導体に大別されます[9]。その機能成分によると、アントシアニン、カロテノイド、フラボノイド、ピロールおよびその他の主要な顔料に分けることができます[10]。

2.1アントシアニン

アントシアニン、アントシアニジンとしても知られています水溶性顔料の一種それは一般的に花、葉、果実、茎および植物の他の部分にアントシアニンの形で存在する。不完全な統計によると、27科72属の植物でアントシアニンの含有量が異なっています[11]。アントシアニンは、酸性条件下では赤色、中性条件下では紫色、アルカリ性条件下では青色である。植物が示す赤、紫、青の色の違いは、細胞液胞のphの違いによるアントシアニンの着色の結果でもあります。アントシアニンは高い生物学的活性を持ち、ヒドロキシルドナーであり、フリーラジカルのスカベンジャーとして用いられる。研究によると、アントシアニンには抗酸化、抗老化、抗炎症、抗がん、免疫増強、心血管保護、疾患予防などの薬理作用があることが示されています[12]。自然界の多くの植物はアントシアニンを豊富に含んでいる。例えば、黒いゴジベリーは、これまでに発見された植物の中で最もアントシアニン含有量が高い。紫色サツマイモは、アントシアニン含有量が高く、収量も高いため、アントシアニン抽出のための理想的な原料です。

2.2カロチノイド色素

カロテノイド、ポリエン顔料としても知られています,主にカロテンとカロテノイドに分類される脂溶性テルペノイドポリマーのクラスです。カロテノイドは、黄色、橙赤色または赤色に見える植物の部分に広く見られます。葉緑体中のカロテノイドは、主にカロチン(オレンジ-黄色)とルテイン(黄色)光合成に重要な役割を果たしますビタミンa(レチノール)は、正常な視覚機能を維持し、健康な肌を維持するための重要な物質です。これらの中で最も一般的なのは、体がそれを必要とするときにビタミンaに変換されるベータカロチンです。すべてのカロテノイドがビタミンaに変換できるわけではありません。リコピン(主にトマトに含まれる,スイカやグアバ),例えば,ビタミンaに変換することはできません植物性カロチノイド色素安全性が検証されているものは、ペストリー、乳製品、冷たい飲み物、キャンディーなどの食品に着色剤として直接添加することができます。

2.3フラボノイド

フラボノイドは、一般的に、フラボンとフラボノール、ジヒドロフラボノイド、ジヒドロフラボノールに分けることができます。多くの植物組織に広く見られ、ほとんどは淡黄色または無色であり、いくつかは明るいオレンジ色である。中でも植物界に最も広く分布しているのはフラボノイドとフラボノールで、これまでに400種以上が発見されています[13-14]。フラボノイドは、重要な生理機能を持ち、抗酸化、抗突然変異、老化を遅らせることによって人間の健康を保護する上で重要な役割を果たしています。また、アントシアニンとの相乗効果で使用すると、アントシアニンの酸化を抑え、ある種の発色促進効果があります。最も一般的なフラボノイドはクルクミンであり、主にウコンやサフランの塊茎に含まれる黄色の色素である。抗酸化作用、抗炎症作用、抗がん作用、着色作用、毒素抑制作用などがあるため、食品や医薬品に広く使用されています。

2.4ピロール

ピロール色素は主にクロロフィルとその銅とナトリウム塩、亜鉛とナトリウム塩を含む。緑色植物の葉緑体、特に高等植物の葉や果実の緑色部分に広く見られ、タンパク質と結合して葉緑体を形成する。これらの色素は、抗ウイルス、抗潰瘍、抗菌、肝臓保護および解毒など、ヒト医学における多くの薬理作用を有する。

2.5他の顔料

その他の顔料としては、主にアントラキノン色素、赤酵母米色素などがある。アントラキノン色素は、主にカルミンやラック色素を含み、植物や赤ビートの地下の茎や根に見られる。抗菌や解毒などの医療効果がある[15]。

3植物由来の天然色の抽出・精製方法

植物由来の自然な色を抽出し、浄化する方法はたくさんあります。一般的な抽出方法には、従来の溶媒抽出、超臨界流体抽出、マイクロ波による抽出、加圧溶媒抽出などがある。一般的な精製方法には、カラムクロマトグラフィー、膜分離、液体クロマトグラフィーなどがあります。植物由来の自然な色を抽出し、浄化するためのいくつかの方法を簡単に説明します。

3.1従来の溶媒抽出

従来の溶媒抽出法は、主にアルコール可溶性と水溶性の両方の顔料を抽出するために使用されます。この方法は、原料を乾燥・粉砕した後、顔料の溶解度や極性、共存する不純物に基づいて、原料から顔料を抽出する溶剤を選択します。粗の色素抽出物は濾過され、減圧下で濃縮され、真空中で乾燥され、精製されて最終製品となる。従来の溶媒抽出法には、マセレーション法、煎り法、逆流抽出法などがある。伝统的な溶剤抽出设备が简単なが比較的する食べ方や過程の要求に対しても、时间がかかった抽出及びろ過を行うは長い間消費が高い溶剤の高くて清洁な製品が低いのおよび臭いの恐れがありますまたはスラッジ溶剤技術的に製品品質に影響を与えた。そのため、従来の溶媒抽出法で得られた抽出物は、さらなる精製が必要となります。

3.2超臨界流体抽出

超臨界状態とは、ある温度や圧力以上で気液界面が消失した状態をいう。この状態の流体を超臨界流体といいます。超臨界流体抽出(sfe: supercritical fluid extraction)は、超臨界流体を抽出剤として目的物質を抽出するために近年開発された新しい分離・抽出技術である。超臨界流体抽出の原則は以下の通り。超臨界液を溶かした溶質はまず高圧下で、そしての圧力制度を下げるたり、のシステムを高くし、隣接する互いの温度流体沈殿する年にソレトリューを起こし関係しが减る密度と溶存量。超臨界流体には、二酸化炭素、アンモニア、エタノール、一酸化窒素、トルエン、ベンゼン、水などがあります。

二酸化炭素の超臨界温度(31°c)は室温に近く、無毒、無汚染であり、設備を腐食させません。したがって、二酸化炭素が最も一般的な超臨界流体である[16]。植物由来の天然色超臨界流体の種類によって最適な抽出プロセス条件は異なりますが、抽出プロセスは一般的に10 ~ 50 mpa、31 ~ 80°c、3 ~ 20時間の範囲です[17]。超臨界流体抽出法は、従来の溶媒抽出法と比較して、抽出温度が低い、抽出速度が速い、抽出試薬残渣がない、汚染がないなど多くの利点があります。しかし、超臨界流体抽出技術は、設備投資や運用コストが高く、技術的にも不完全であるため、実際の普及・活用には限界があります。

3.3 Microwave-assisted抽出

マイクロ波加熱抽出とは、マイクロ波加熱により選択的に加熱できるマイクロ波加熱と溶媒抽出技術を組み合わせた分離・抽出技術である。microwave-assisted抽出の原則は以下の通り。対象成分が選択的に電子レンジで加熱フィールドで大量の熱を生成する、短時間に分子間の水素結合を引き起こすて细胞膜上、かんしゃくを起こすことが細胞膜構造を破壊しているこれにより、誘電率が低くマイクロ波吸収力が比較的弱い溶媒への細胞内の天然色の拡散が加速され、天然色の迅速な抽出が達成されます。マイクロ波による抽出(mae)は、植物由来の自然な色を抽出するために多くの利点があります。第一に、抽出溶媒中の植物由来の天然色の溶解を加速し、抽出効率を向上させ、抽出時間を短縮することができる。第二に、少量の溶媒でサンプルの複数の成分を同時に抽出でき、結果の良好な再現性が得られます。したがって、マイクロ波を利用した抽出は、植物由来の天然色の開発と利用において、開発の見通しと大きな応用可能性を示しています。

3.4列クロマトグラフ

植物由来の天然色を精製する最も一般的な方法はカラムクロマトグラフィーです。カラムクロマトグラフィーとは、天然色を配合した混合溶液を、異なる吸着剤や固定相を含むカラムに濾過し、天然色を分離・精製する方法です。カラムクロマトグラフィーの主な方法は、マクロ多孔性樹脂カラムクロマトグラフィー、ジェルクロマトグラフィー、シリカゲルカラムクロマトグラフィー、イオン交換樹脂法、活性炭カラムクロマトグラフィー、ポリアミド法です。その中で最も一般的に使用されている精製法は、高分子樹脂カラムクロマトグラフィーとジェルクロマトグラフィーである。

マクロポーラス樹脂カラムクロマトグラフィーは、マクロポーラス樹脂が天然色素に対する優れた吸着・遮蔽効果を有し、天然色素を分離・精製することに基づいています。また、無機塩、糖、粘液などの不純物を天然色から効果的に除去することができます。マクロポーラス樹脂カラムクロマトグラフィーの操作は、ローディング、溶出、リンスの工程を中心に比較的簡単です。マクロポーラス樹脂カラムクロマトグラフィーを用いた植物由来天然色の精製には、溶剤消費量が少ない、吸着能力が高い、吸着速度が速い、脱着が容易、再利用性などの利点があります。

植物由来の天然色を精製する別の一般的な方法はジェルクロマトグラフィーである。この方法で一般的に使用されるゲルは、ポリアクリルアミドゲル、アガロースゲル、デキストランゲルである。ゲルクロマトグラフの原則がロボットである粒子とともに生成天然色素から抽出したエキスを通過ゲルの多孔質な、取り込んだ構造が高い高分子物質と下方匂いが移りやすいゼラチンの隙間eluentを粒子、内部ながらフレームインし小さな分子ゲル粒子穴を抜け大きさのものがよい。ゲル粒子の内部に入ると、小分子は長い距離を移動してゆっくりと移動するため、分子サイズを利用して自然な色を分離する目的が達成されます。他の精製法と比較して操作が容易で、装置が簡単で、各クロマトグラフィー後に再生する必要がなく、分離物質の生物活性を十分に保持することができます。そのため、植物由来の天然色の精製工程では、ジェルクロマトグラフィーが広く使用されています。

4つの問題と展望

ほとんどの天然色は、一般的に人体にとって安全で毒性がなく、長期間消費されたものは比較的安全です。しかし、いくつかの天然の色はまだ毒性があります(例えば、非常に有毒なガーチニア)。したがって、自然な色の安全性を無視するべきではありません。したがって、食品の安全性は、天然色の開発と利用の主要な課題となっています。特に、技術の発展に伴い、以前は安全とされ使用が認められていた植物由来の天然色の一部が、その後の毒性試験で変異原効果があることが判明しました。植物由来の天然色の研究には毒性評価が遅れているという問題があります。このため、植物由来の天然色に対する毒性研究に力を入れ、天然色に対する毒性評価をさらに強化する必要がある。

中国は広大な国であり、天然の色彩豊かな植物資源が豊富です。植物由来の天然色を開発・利用するための豊富な色素材料を提供します。したがって、この植物資源の優位性を十分に活用し、天然色の抽出と利用に使用できる特徴的な植物資源をさらに探求し、天然色の収率を高め、生産コストを削減するための設備と生産プロセスを継続的に改善する必要があります。またと廃棄物や副产物、一部作物としても活用できる原料は天然抽出色利用といった使用実態を抜いたオレンジピールヘスペリジンが抽出、高粱色素細胞を抽出高粱紅粕取焼酎など緑やさしいの道を歩むことを活用したゴミがお宝に全面的資源。

ピープル&の継続的な改善に伴い、完全に植物由来の天然色で合成顔料を置き換えることは現在非現実的ですが#39の生活水準と健康意識、自然な色の需要は常に増加しています。自然の色精製技術の継続的な成熟度と毒性研究の継続的な発展と相まって、近い将来、植物由来の天然色は、合成顔料の多くの欠点を克服し、広く着色剤として使用することができると考えられている食品中の添加物製薬、化粧品産業.

参照

[1] sava v m, yang s a, hong m y, et al。メラニン色素の単離と特徴[j]。1994年(平成6年):2代目。

【2】周hongxiang,トランス。微生物からの天然色の抽出と染色への応用[j]。四川光絹(1998年(1)「38-39。

[3]許Qiusha。自然色の研究概要[j]。北区(北区):8区(北区)。

[4] caro y, anamale l, fouillaud m, et al。強力な食品級着色剤としての天然ヒドロキシアントラキノイド色素概要[j]。natural products and bioprospecting, 2012, 2(5): 174-193。

[5] deng xiangyuan, wang樹軍,li fuchao, et al。資源と自然の色の応用。2006年(平成18年)10月1日:ダイヤ改正。

[6] shen canqiu, zeng lirong, yu sumai, et al。砂糖製品からの着色物質の除去とその製造過程での変化[j]。^『仙台市史』通史編1(通史編1)13-18頁。

【7】楊貴志、孫志南。海藻からの天然色素と天然色素の抽出[j]。 ^岩波書店、2005年(平成17年)、34頁。

[8]柳新民网。ルビア色素—化粧品業界で採掘され、利用されるのを待っている古代の顔料[j]。^『仙台市史』通史編(通史編)通史編(通史編)789頁。

[9]孫孙丽英。チェリーレッド色素の抽出と特性評価[d]。2005年-中国農業大学教授。

[10]左y .自然色の研究と応用[j]。穀類、油や食材が、2006年(平成18 46-48)(9)。

[11] annamaryジュd, sarma。Phytochetnistry [J]。natural products, 1997, 45(4): 671-674。

【12】方仲祥、倪元英。アントシアニンの生理機能に関する研究[j]。広州食品産業科学技術、2001年、17(3):60-62。

[13] zhao jun .自然色の研究と応用[j]。^『日本近代医学史』第3巻、中央公論社、2003年、306-307頁。

[14]公Shengzhao。フラボノイドは健康食品に大きな開発価値を持っています[j]。広州食品工業科学技術,2002,18(1):63-64。

[15] lang zhongmin, suo quanling, wu gangqiang。アントラキノン食品着色の研究成果[j]。中国食品添加物、2006(6):76-78。

[16] zhang y .パプリカレッドの超臨界抽出と有機溶媒抽出の比較[j]。中国の薬味,2013(4):101- 103。

[17] wang weiguo, zhang qianwei, zhao yongliang, et al。自然色の物理化学的性質と研究の進展[j]。河南理工大学紀要(自然科学編),2015,36(3):109-117。