天然食品着色料の抽出と安定性に関する研究

天然食品着色料とは、天然物質(植物、動物、微生物の代謝物を含む)を加工して得られる有機着色料のことです。ほとんどの植物由来の天然着色は比較的安全であり、緑色の食品添加物と考えられています。現在、中国で使用が許可されている天然食品着色料は40種類以上あり、それぞれに対応する国家基準が制定されています。近年、合成色素のほとんどが慢性毒性と発癌性を有することが発見されています。合成顔料は、健康への脅威がますます深刻になっていることが認識され、使用が制限されています。天然色素の開発は、実用顔料の開発の一般的な流れとなっている。天然着色は合成顔料と比較して、天然資源由来の食品着色料であり、以下のような優れた特長を有しています。

1) Most 自然色で have no toxic side effects and are highly safe.

2) Generally, natural food coloring retains many natural substances (such as vitamins, amino acids, nucleotides, small molecule active peptides, aromatic substances and some of their essential elements, etc.), or is itself a nutrient (such as riboflavin, β-carotene, etc.), which has certain nutritional value and health functions.

3)いくつかの天然着色はまた、特定の薬理作用を有し、特定の疾患を予防し、治療することができます。

4)天然着色より自然な着色料、天然物質などの色に近い[1]。

しかし、食品加工プロセスでは、自然着色は、光や熱、ph値などの外部条件の影響を受けやすく、色の安定性と抽出速度も抽出プロセスによって影響を受けます。上記の理由により、天然着色料の使用には一定の制限があります。したがって、どのように自然着色の安定性を向上させるかが、自然着色の使用を促進するための鍵となっています。

現時点では、中国はまだ合成顔料と天然着色料が共存し、同時に開発されている状態にあるが、天然食品着色料は、中国の食品着色料の開発の主要な方向になるに違いない。中国は天然着色資源が豊富で、それらの多種多様を持っています。開発して利用することができる種も多様です。したがって、人間の健康に有益なより自然な着色料が開発され、適用され続けます。

1. 紫さつまいもの赤い色素

Sweet potatoes, also known as yams, red potatoes, white potatoes, potatoes, or sweet potatoes, are a kind of grain crop widely cultivated in tropical and subtropical regions around the world. The root tubers of sweet potatoes come in various colors, including white, yellow, orange, and purple. There are about 500 varieties, all of which can be used as food or as raw materials for making starch and alcohol. Orange varieties are rich in β-carotene, yellow varieties are rich in flavonoid pigments, and purple varieties are rich in bright red anthocyanins.

しかし、含有量が非常に少ない(一般的に1色程度)ため、これまでサツマイモの赤色素の生産はほとんどありませんでした[2]。日本では、交配して新品種を手に入れ、「アヤパープル」と命名した。当サツマイモはコンテンツにアントシアニン8倍に内容を含み、原种栽培が改善したためで特徴とし、1ムー当たりの収穫が大きく増えたので原料として使用することができる色自然食品を生産しているため、産業化のPSPCの可能なさせている。中国では紫サツマイモの収量が非常に低く、pspcの商業生産を達成することが困難である。1980年に海外から「紫バラ」などの品種が導入されました。交配改良を行った結果、高収量かつ高色素含有の株が得られ、工業用色素抽出の要件を満たすことができた[3]。

1.1抽出法

紫芋の赤色色素の抽出には主に溶剤法と発酵法がある。現在、溶媒法が主に用いられており、抽出剤には酢酸、塩酸、硫酸、ギ酸、クエン酸、エタノールなどが一般的に用いられている[4]。サツマイモの赤色色素の抽出には、海外では酸性化メタノールを使用し、国内では0.5%のクエン酸、エタノール、酸性化エタノール(体積比85:15)を使用した[5]。lu guoquanらは、酸性化メタノールのpspc抽出効果が最も高く、次いで塩酸、クエン酸を希釈した[6]。しかし、メタノールは揮発性が高く毒性があるため、天然着色の抽出剤としては適していません。食品に使用される顔料は比較的高い安全性が要求され、クエン酸は食品業界で一般的に使用される酸性媒体であるため、抽出剤としての使用に適しています。

基本の流れ」の発酵方法:一定紫色のサツマイモが洗练蒸し、冷め、碎き,小学校母に混じって使用した一定数量の米の俸が登場し、数日間発酵は副次的な母が揃え、中等母がフィルタリングされ、真空濃度で液体が得られる色素。この方法で得られる顔料液は、澱粉が少なく、透明な顔料液です。

1. 2安定研究

1. 2. 1加熱による顔料の安定性への影響

紅芋を色素溶液にし、90°cの水浴に入れて3時間加熱した。除去後、室温まで急速に冷却し、その特徴的な吸収ピークで吸光度を測定した。紫色のサツマイモの赤い色素が強い熱安定性を持っていることがわかります。しかし、100°cで5時間加熱した後に元の吸光度を比較すると、約50%減少していることがわかりました。したがって、加熱温度が高く、加熱時間が長いほど、顔料の安定性に悪影響を与えます。さらに、光密度に対する温度の影響はphに関係しているようです。phが3のとき、色素は熱に対して相対的な安定性を示します。phが5で長期間高温になると顔料の安定性は低下しますが、低下は顕著ではなく、比較的耐熱性があることを示しています。しかし、実際の製造では、色素の損傷を減らすために、できるだけ高温、長時間の加熱は避けなければなりません。

1. 2. 2光が顔料の安定性に与える影響

紫サツマイモの赤色色素をph = 3の暗い部屋、自然光のある部屋、屋外の自然光、紫外線下で数週間保存したところ、赤色色素はかなりの安定性を示し、光学密度の変化は最小限であった。陸国泉らは、同じ光条件で紫芋の色素、ぶどうの皮の色素、しその色素、黒米の色素を比較した結果、紫芋の色素の安定性が最も高かった[7]。

1. 2. 3金属イオンの顔料安定性への影響

fe2 +、al3 +、fe3 +、k +、cu2 +、mg2 +、ca2 +などの一般的な金属イオンは、紫芋の赤色色素に影響を与えないため、実際の生産に使用される容器の材料を無視することができます。しかし、fe3 +を添加すると溶液は紫褐色になりますが、fe3 +自身も色を持っているため、fe3 +が色を高めるとは断定できず、そのメカニズムはさらに研究が必要です。

2ラズベリーレッド

ラズベリーはバラ科サクラ属の多年草低木です。研究によると、ラズベリーフルーツが豊富なビタミン、アミノ酸、糖、有機酸、微量のカリウム、亜鉛、鉄、銅、マンガンなどの栄養素などの酵素補因子[8]。また、ラズベリーにはエラグ酸、フラボノイド、サリカ酸、コーヒー酸、色素などの二次代謝物が豊富に含まれている[9-10]ので、食品、医薬品、その他の産業に広く使用することができます[11]。

2.1抽出方法

劉虎奇、陳鉄山らは、木苺色素の抽出溶媒と方法、不純物の除去方法などを研究し、最適な抽出方法を選んだ。ラズベリー顔料は水溶性の顔料です。研究チームは、水、石油エーテル、クロロホルム、エーテル、エタノールの5種類の抽出溶媒を用いて、色素抽出の比較試験を行い、最適な抽出溶媒を選定した。その結果、水抽出物の色は最も濃く、エタノール抽出物の色はより薄く、その他の抽出物の色成分は非常に少ないことが分かった。したがって、水はラズベリー色素を抽出するのに最適な溶媒であった。さらに、抽出剤として水を使用し、抽出方法の違いが抽出効果に与える影響を調査し、最適な抽出方法を決定しました。その結果、パーコレーション法、加熱還流法、水蒸気蒸留法がより効果的であることが分かった。

以上の実験から,抽出溶媒に水を用い,パーコレーション法,加熱還流法,水蒸気蒸留法を用いることで,顔料成分を有効に抽出できると結論付けた。しかし、ラズベリーは揮発性油成分が豊富であることを考慮すると、水蒸気蒸留法が好まれ、経済的です。顔料成分(水溶液中に分布)を抽出しながら、揮発性油成分(蒸留液中に分布)も抽出するので一石二鳥。また、ラズベリー色素抽出の水溶液中の主な不純物、脂質、タンパク質、糖、脂肪、ワックスなどの成分を除去するための実験を行った。これらの不純物の除去は、主にその特性に基づいて行われます。95%エタノールを濃縮水性抽出物に添加する。エタノールに溶解しない脂質、タンパク質、糖、脂肪、ワックスなどが徐々に沈殿して分離される。分離しにくい油脂やワックスなどの不純物については、濃縮溶液に石油エーテルを添加して除去することができる。不純物除去後、顔料の色が変化せず、純度が上昇します。

楊万正、劉海卿らも、木苺の色素を抽出する実験を行った。熟したラズベリーの果実を集め、茎を取り除き、洗浄、乾燥、粉砕し、水を溶剤として使用することにより、果実を室温で抽出した。抽出物を濾過して固体不溶性物質を除去し、濾液を濃縮して赤紫色の粘性濃縮物を得た。濃縮物を石油エーテルで洗浄し脂溶性物質を除去し、真空乾燥させて、32.5%の収率でアントシアニンを主成分とする褐色の抽出状固体を得た。ここでは、ラズベリーの原材料に関わるすべてのスタッフは、ステンレス鋼、耐酸・アルカリセラミック製品やガラス製品を使用する必要があります。また、溶媒水は、金属イオンによる製品の汚染を防ぐために純水を使用する必要があります。

2. 2安定研究

2. 2. 1 .顔料の安定性に対する酸性の影響

今回、liu huqi、chen tieshanたちは、ラズベリー顔料水溶液の色をさまざまなph値で測定して、ラズベリー顔料の酸性とアルカリの安定性を調べた。その結果、ph 2 ~ 5で色素溶液が赤色になる。ph 5から8で、色素溶液は薄赤色から橙赤色であった;ph 9から11では、色素溶液は紫色であった。研究者は、ラズベリー色素が明るい赤色の場合、ph = 4が最適なph値であると考えています。楊万正、劉海青らも研究の中でこのような結論を確認し、ph値の異なるラズベリー色素の色の変化、すなわちph値の異なるアントシアニンの分子構造の変化の原因を分析、説明した。アントシアニン分子のピラン環の酸素原子は4価なので、塩基性で、陽子を受け入れることができる;また、分子中のフェノール水酸基が解離してプロトンとなり、酸性となるため、用土のphの変化に伴って構造が変化する性質があります。

2. 2. 図2顔料の安定性に対する温度の影響

今回、liu huqi、chen tieshanたちは、異なる温度とph値で処理したラズベリー顔料溶液の減光値(540 nm)の変化を観察して、ラズベリー顔料の熱安定性を調べた。実験の結果、100°c、phが2 ~ 5の範囲では消光値がわずかに減少し、ラズベリー色素が基本的に安定していることがわかりました。温度が100°cを超えると、ラズベリー顔料の安定性は低下しますが、全体的にはある程度の耐熱性があります。yang wanzheng、liu haiqingらは、ph = 4でのラズベリー色素の熱安定性も調べた。顔料抽出物を一定温度の温水浴に入れて1時間加熱し、冷却後510 nmの吸光度を測定した。その結果、加熱温度を室温から100°cに変更したところ、吸収度が0.169から0.162とわずか0.007の変化しかなく、ラズベリー顔料が良好な熱安定性を有していることがわかりました。

2.2.3色素の安定性に対する光の影響

zhang cunli、zhang hongchangらは、光時間の異なる顔料を処理した後の減光値の変化を観察して、ラズベリー顔料の光安定性を研究した。実験では、0日から70日の光の露出時間を選択し、それに対応する減光値を測定しました。ラズベリー顔料は、光照射条件下で非常に安定しており、他の顔料よりも優れた光安定性を持っていることがわかります。

3イチゴ赤

イチゴはバラ科に属します。多年生のベリーとアントシアニン色素です。主成分はペラルゴニジン232グルコシドである。さらに、4つのペラルゴニジン配糖体と2つのシアニジン配糖体が発見されている。ペラルゴニウム232グルコシドは、4&にフェノール水酸基を含むため、他のアントシアニンよりも安定である#39;βの位置-ring。イチゴは甘く、わずかに酸性で、自然の中で涼しいです。のどの渇きを癒し、胃を元気にし、消化を促進し、のどの渇き、食欲不振、消化不良の治療に使用されます[12]。イチゴから抽出された天然のイチゴの赤い色素は、安全で無毒の食品着色料であり、一定の栄養価と健康上の利点があります。これは、大きな開発の可能性を持つ天然食品着色料です[13]。

3.1抽出方法

羅凱氏、胡廷章氏らはイチゴ色素の抽出について、抽出溶媒のスクリーニングや抽出剤の濃度やph値、抽出温度、時間などの最適な抽出条件を決定する実験研究を行った。抽出溶媒スクリーニング実験では、石油エーテル、エーテル、水、アセトン、95%エタノール、50%エタノールなどの一般的に使用される溶媒を選択し、顔料の浸漬抽出を行った。その結果、この色素は、石油エーテルにはほとんど溶けず、エーテルにはわずかに溶け、水、アセトン、95%エタノール、50%エタノールにはより溶けます。しかし、アセトン抽出物はわずかに濁っており、研究には適していませんでした。

価格と食用性を考慮し、水とエタノールを抽出溶媒として選択した。最適抽出条件実験では、抽出剤のエタノールが50%の濃度で最も効果があることがわかった。抽出剤のphは色素の抽出速度に大きく影響し、phが下がると色素の抽出速度も高くなる。phが高くなるほど赤色の色素が不安定になるので、酸性条件下で抽出するのが適当である。抽出温度実験では、20 ~ 80°cの範囲で赤色色素を抽出する方が安定していますが、工業生産と省エネルギーを考慮すると、20 ~ 40°cで抽出する方が実用的です。抽出時間は1.5 ~ 2.0時間が最適であり、抽出条件はph = 4で50%エタノール、1.5 ~ 2.0時間で20 ~ 40°cで抽出される。

ヤン・ペイロン、カン・ゴンピョらもイチゴ色素の抽出に最適な条件を研究した。抽出剤として無水エーテル、アセトン、トリクロロメタン、水、エタノール、塩酸を選択した。色素イチゴ結果、水で溶けやすいエタノール、塩酸に溶けない無水エーテル?アセトンクロロホルム、やや簡単に事件を解決NaOH 0.4%ポイント溶けるから、塩酸(1.5 mol / L) -エタノール(97.5%)と水が選ばれた最高のスラッガーを選り分ける抽出エージェントの過程として経験します抽出温度実験の結果、最適な抽出温度は50°cであった。温度が低いほど色素の抽出が完了しなくなりますが、温度が高すぎると色素が分解しやすくなり、吸収度が低下します。抽出時間の実験では、色素の抽出速度は抽出時間が長くなるほど増加するが、2時間後には増加が遅くなるため、1.5 ~ 2.0時間の抽出時間を選ぶのが適切だ。

3.2安定研究

3.2.1顔料の安定性に対するphの影響

ヤンベヨン総長、康Jianbiaoら解散pH価値観の违いのイチゴ確信色素である解決策を放置てh " 0.5観察色を変更安定結果、pH増え、博士イチゴ赤色の色素が徐々に衰退し、次第に強まっ黄色。phが1、2、または3の場合、溶液は赤-オレンジ色です;phが4の時、溶液はピンク色である;phが7、8、または9のとき、溶液は紫褐色です;phが12のとき溶液は黄色ですこれは色素の分子構造が変化したことを示している[14 - 15]。ph 1 ~ 6の各色素溶液の吸光度は、室温で1,2,3日放置した後、波長501 nmで測定した。その結果、phが2以下の酸性条件下で3日放置すると、イチゴ色素の吸光度が0.581から0.535に変化した。顔料は基本的に劣化せず、色も基本的に安定しています。しかし、phが4以上になると色素溶液は濁ったり沈殿したりする。

3. 2. 2顔料の安定性に対する温度の影響

yang peirongとkang jianbiaoは、ph = 2の溶媒にイチゴ色素を溶かし、室温と温度の異なる水浴中に1時間置き、吸光度を501 nmの波長で測定して熱安定性を調べた。実験の結果,イチゴ色素の吸光度は温度上昇に伴って低下することがわかった。60°c以下では比較的安定していますが、70°cを超えると徐々に色が薄くなり、高温では顔料に一定の劣化効果があることがわかります。

3. 2. 3金属イオンが顔料の安定性に与える影響

研究者は、異なる金属イオンを含む溶液を添加することによって、イチゴ色素溶液の安定性を調べました。様々な金属イオンを含む溶液の濃度はそれぞれ0.005,0.05,0.1 mol/ lであった。顔料原液を5 ml,金属イオン溶液を5 mlずつ加え,それぞれ1時間,2時間,3時間同じ条件下に置いた。吸光度は、501 nmの波長で測定された。実験から、cu2 +、fe2 +、fe3 +、al3 +を添加すると、イオン濃度が高く接触時間が長いと顔料が劣化し、結果として顔料の吸収度が低下し、濁度が低下することがわかります。これら4つの金属イオンの添加が顔料の安定性に影響を与えることは明らかである。しかし、zn2 +、mg2 +、k +、na +、ca2 +イオンの存在下では、顔料は非常に安定で明るい色を保ち、これらの最後の5つの金属イオンがイチゴ顔料の安定性に影響を与えないことを示している。

3. 2. 図4酸化剤と還元剤の顔料安定性への影響

yang peirong、kang jianbiaoらは、ストロベリー色素ストック溶液に酸化剤または還元剤を添加した後の吸収度の変化を観察して、顔料の安定性に対する酸化剤と還元剤の影響を調べた。具体的な方法:各顔料溶液を5 mlずつ取り、それぞれ5%の過酸化水素(酸化剤)、5%の亜硫酸ナトリウム(還元剤)、5%のvc(還元剤)を加える。対照群に5 mlの蒸留水を加え、501 nmでの吸光度を測定します。その結果、過酸化水素、亜硫酸ナトリウム、vcはいずれも色素の色を赤から無色に変えることができ、吸収度は対照群と比較して有意に低下した。イチゴ色素はポリフェノール構造をしており、酸化性が高いため、イチゴ色素の分解を引き起こします[16]。酸化剤や還元剤は、イチゴ色素の安定性に大きな影響を与え、色を失うことがわかります。

参照

【1】向文彬、高建栄天然着色料(天然製品の実用ハンドブック)[m]。北京:化学工業出版社、2004年:7-12。[2]嶺の官庁。紫サツマイモの色素とその生理機能[j]。 ^ a b c d e f g h i(2002年)、47-50頁。

【3】陸国権、邱永軍、楼暁波。紫芋から紫色素を抽出する技術に関する研究。^『岡崎市史』岡崎市史編纂委員会、1997年(平成9年)、105-107頁。【4】呉Qiaoling。紫さつまいもから紫色素を抽出する研究。 ^「science and technology today, 2003(6)」(英語). science and technology today (2003) . pp . 43-46. 2009年12月6日閲覧。

[5] yin qinghong, liu youzhou, xie yizhi, et al。紫芋からのアントシアニンの抽出条件。江蘇農業ジャーナル、2002年、18(4):236-240。

【6】陸国権、邱永軍、楼暁波。紫芋から紫色素を抽出する技術に関する研究。^『岡崎市史』岡崎市史編纂委員会、1997年(平成9年)、105-107頁。

【7】陸国権、李秀齢。紫サツマイモ顔料と他の類似顔料の安定性比較[j]。^『仙台市史』通史編7(通史編6)635-638頁。

[8]王ムンシク。ラズベリーフルーツの栄養組成に関する予備報告[j]。^『仙台市史』通史編(通史2)、13-14頁。

【9】李唯林ブラックベリー果実の揮発性油組成に関する研究[j]。中国薬事学会誌,1998,33(6),335 -336。

【10】申瑞均。ブラックベリージュースの物性と貯蔵中の栄養素組成の変化[j]。植物資源と環境,1997,6(1):20 -24。

[11] ma z .天然食品着色化学および生産技術[m]。中国林業出版社、1994年。

[12] liu c . r ., hu x . l., jiang f . s ., et al。イチゴ色素の物理的および化学的性質に関する研究[j]。^ a b c d e f g h i『科学技術史』第2巻、1982年、38-39頁。

【13】劉成、周如中。食品添加物使用の百科事典[m]。1995年、北京工科大学教授。

【14】徐亜琴、余澤源、邵鉄華イチゴ色素の安定性に関する研究[j]。2000年発酵业(4):13 ~ 16番。

[15] gao fuxing, luo wei, li genqiang, et al。イチゴ色素の抽出安定性[j]。^『仙台市史』通史編(通史編)448-449頁。

[16] Finema。食品化学间学[M] .王チャン、トランス。北京:中国軽工業出版、1991年。