天然食品着色料の安全性に関する研究

Color plays a special role in food processing. Because food color is one of the most basic tools for identifying and measuring food freshness [1], consumers often use their perception of food color to identify food freshness and make food choices [2-3]. However, in the modern food processing industry, in order to preserve food for longer, the natural color is often partially lost or changed during the processing. Therefore, most food companies add food coloring to maintain the attractive sensory characteristics of the food during the processing [4]. Food coloring can be divided into natural coloring and synthetic coloring according to their sources. Natural food coloring is a natural coloring substance obtained by physical purification from plant, microbial, or animal materials [5-6].

文献によれば、紀元前1500年頃には、人間が食品に自然着色を使用し始めていた。古代エジプト人は、甘味の色を改善するために天然エキスとワインを使用しました[7]。『商人列伝』や『庶民のための基本技法』などの中国の文献にも、東周や北宋時代の古代人による自然着色の抽出と使用が記録されている[8]。西洋の産業革命の発展に伴い、食品加工産業も急速な発展を遂げました。

19世紀と20世紀には、合成顔料が登場し、徐々に食品加工着色剤の支配的な地位を占めました[9]。合成顔料と比較して、天然食品の色は比較的安全です。近年、消費者は食事と健康の関系を意識するようになり、食品の安全性に対する関心が高まっています。その結果、天然食品着色料の需要が高まっています[10]。現在、中国は世界で最も自然な着色料の使用を承認した国である[5]。天然食品着色料の開発、応用研究、安全性評価は、関連する科学研究者や食品産業従事者の研究と仕事の焦点となっています。本文は天然食品着色料の分類、特性、応用と安全性評価と管理に関する予備的な議論を提供する。

1. 天然食品の着色料の分類

天然着色は、さまざまなソースから来ており、多くの異なるタイプがあります。600種類以上ありますカロチノイド色素一人でできます。[8]したがって、自然な色の分類の基礎は異なる。由来によって、植物色素、動物色素、微生物色素に分けることができる;溶解度によって、水溶性色素と脂溶性色素に分けられます;化学的構造によって5つのカテゴリーに分類されますカロテノイドアントシアニンなど[8、11]。表1は、様々な文献研究を通じて、天然食品の着色の分類をまとめたものです。

2. 天然食品着色料の特性

天然食品着色料は自然から来て、多様であり、それのほとんどは毒性の副作用を持っていません。合成着色に比べて優れた特性を有しています。天然食品着色料が合成着色料に比べて優れている点は次のとおりです。1)ほとんどの天然着色料は食用動植物由来であり、安全性が高く、毒性が低く、毒性評価では高く評価されていません[15,19-20];2)多くの天然着色料は、体が必要とする栄養素を含んでいるか、またはそれ自体がビタミンやビタミンのような物質である[15,19];3)いくつかの天然着色剤は、薬理作用を有し、特定の疾患に予防および治療効果を有する。例えば、フラボノイド色素は心血管疾患の予防と治療に良い効果を持っています。顔料の中には、抗酸化作用、鎮痛作用、降圧作用を持つものもあります[13,15,19,21]。ナチュラルカラーは、ナチュラルな色合いで消費者に受け入れやすく、実用的で経済的な価値があります。いくつかの品種は、食品の風味を高める特別な香りを持っています[8、15、19、22-24]。

Compared with synthetic pigments, the disadvantages of 自然着色料 include: 1) poor stability and unstable hue: mainly manifested in terms of water solubility, thermal stability, and the influence of metal ions [13,25]. Some pigments are only relatively stable at a pH of 2 to 6, such as red globe grape pigments. In addition, metal ions, oxidants and reductants all have a certain damaging effect on pigments. Therefore, natural pigments have low stability and relatively high requirements for the storage environment [13,26]. Many natural pigments have poor solubility, are not easy to mix evenly, and are not easy to color [12]. 2) Poor color retention: Because the pigments are closely bound to other substances when they are not separated, they have a lasting effect on the color of the substance. After separation, they lose the protection of cell membranes and other biological mechanisms and are prone to fading. 3) Narrow application range: Because Natural Coloring has high environmental requirements and is highly specialized, the application range of a single pigment is relatively narrow [13,27]. 4) Low purity: Because Natural Coloring is isolated from plants and animals, it often coexists with other ingredients, making purification difficult and the cost of extraction and purification relatively high [12-13].

3天然食品着色料の適用

現在、食品加工産業は、自然食品の色の応用のための多次元の可能性を秘めている[28]。天然食品の色は多くの有益な特性を持つため、多くの場合、天然着色の使用は食品の色に影響を与えるだけでなく、その薬理学的健康効果を発揮し、自然の風味などの他の効果を追加します[29]。しかし、无着色を使うの主な目的は天然色偏差方の矯正を支援食品か記憶、変化することによるの色の不一致、処理、包装などを保障するための「適切な色の効果の製品が消費者に外見を使っても納得できる。自然食品色は、飲料、キャンディー、乳製品、ペストリー、缶詰の魚、肉製品、調味料などのさまざまな食品に広く使用することができます[20]。

3.1飲料

ソフトドリンクやアルコール飲料は、風味を高め、製品をより魅力的にするために、しばしば顔料で着色されます。食品の安全性と健康上の利点に対する消費者の需要のために、ローズアントシアニンやビルベリー色素などの天然着色料が飲料に使用されています。多くの飲料は透明容器に包装されており、高い光安定性を持つ自然な着色が必要であることに留意すべきである[27,30-31]。

3.2お菓子やペストリー

ハードキャンディー、キャンディーキャンディー、チョコレートキャンディーは、目を引くカラフルなコーティングが消費者を魅了します。これらの製品は太陽光にさらされることが多いため、光や酸化に安定した水溶性の天然色が求められます。ペストリーの自然な着色の使用は、色によって食欲を増加させながら、安全性を高めます

と艶を现します。乳白色と油溶性の顔料はペストリーによく使われる。

3.3乳製品

乳製品の乳タンパク質と結合することができますのでoil-soluble pigments to form a stable, pure texture, the ideal coloring for margarine and butter is oil-soluble Natural Coloring, such as turmeric yellow.

3.4魚、肉、缶詰製品

魚、肉、缶詰製品の加工や保管では、ヘモグロビンが変化し、明らかな変色や退色を引き起こすことがあります。消費者を引きつけ、製品本来の色を取り戻し、商業的価値を維持するために、メーカーは着色料を追加する。現在、これらの食品に使用される主な天然着色料は、赤ビートルとパプリカレッドです。これらの天然着色料は、がんの危険性がある合成着色料に取って代わり、食品の安全性を高め、優れた着色効果を発揮します。

3.5加工された野菜、果物、調味料

In order to facilitate long-term storage, fresh fruits and vegetables are often processed into preserved fruits, dehydrated vegetables, seasonings, etc., through methods such as pickling, heating, and drying. In this process, the original bright colors will change and fade. In order to increase the attractiveness of the product, 水溶性自然彩色多くの場合、クロロフィル、パプリカイエロー、クルクミン、大麦の芽、キャラメルなどの色を修正するために使用されます[31]。

4天然着色料の安全性とリスク管理

それは自然から来ているので、自然着色は一般的に安全であると信頼されています。しかし、安全性が高いからといって毒性のある副作用がないわけではない。天然顔料の中には、安全性にリスクがあり、安全性評価と管理が必要なものもあります。

4.1天然着色の安全上のリスク

天然着色は絶対に安全ではありません。その発生源、化学構造、抽出・処理には安全上のリスクがあります(図1)。

4.1.1天然着色の原料の安全性リスク

天然着色の複雑な組成のために、いくつかの色素成分は単離されて同定されておらず、それら自体がガンボゲン酸や有毒なカビなどの特定の有害物質を含んでいます。いくつかの天然着色は、一般的に重金属または金属塩であり、一般的に非常に有毒である特定の無機顔料を含んでいます[32-34]。近年、農作物の生産には農薬が使われ、大気、土壌、水を汚染しています。これらの汚染物質は、食物連鎖を通じて動物や植物に大量に残っており、自然界では分解することが難しい。これらの汚染された動物や植物から天然の着色料が抽出され、人間の健康に有害な過剰な農薬残渣も含まれている可能性があります[32]。

4.1.2天然着色の処理中の安全上のリスク

天然着色はまた、精製および分離プロセス中に安全上のリスクをもたらします。現在、国際的な天然染料のほとんどは、ヘキサンやアセトンなどの有機溶媒を用いて抽出されている。これら有機溶剤の安全性とその後の工程における残留物は、天然着色の安全性に影響を与える可能性があります。また、天然染料の加工・精製過程では、構造の変化や不純物の混入があり、安全上のリスクがあります[32,33-35]。

4.1.3食品使用における天然着色の安全性リスク

食品使用における天然着色の主な安全上のリスクは、過剰摂取、範囲を超えた使用、および天然着色の混合中の反応である。安全性と機能の鍵は、投与量にあります。ある用量で機能している物質は、過剰に使用されると有毒になる可能性があります。物質の機能と安全性は、一定の用量で評価されます。さらに、天然着色料を不適切に使用すると、色素と食品との間にいくつかの有害反応が起こり、人間の安全にも危険をもたらす可能性があります[32]。

4.2天然食品着色料の安全性評価

食品中の自然食品着色料の使用は、消費者の健康に関連しています。天然着色料の生産と使用には、管理と削減が必要な安全上のリスクがいくつかあります。したがって、関連部門は、天然食品着色料のための高い安全性要件を持っています。

どのような天然着色も、承認される前に多数の実験を行い、大量の信頼性の高いデータを提供する必要があります。その安全性を評価するために、総合的な評価方法が用いられています。各国の天然食品の着色料の安全性評価は、主に動植物の毒性、毒性試験データ、使用する着色剤の化学構造、特性、純度、安定性などの要素に基づいています。1994年、世界保健機関(who)と食品農業機関合同食品添加物専門委員会(jecfa)は、特定の着色料の毒性学的評価結果とヒトによる1日の最大摂取量(adi)の基準値を提案した。国内の食品添加物使用衛生基準gb 2760-2011は、各種合成食品着色料の安全性評価基準を規定しています。天然食品着色料の安全性評価方法には、現在、毒性試験、有害微量元素試験、衛生試験の3つの側面がある[5,36]。

4.2.1毒物検査

毒性試験には、毒性線量測定と毒性実験が含まれます。前者は、自然の着色が身体に害を及ぼす能力を測定し、後者は、一定の用量が一定期間にわたって動物の身体に入ったことによって引き起こされる毒性反応を研究します。大きく急性毒性実験、遺伝子毒性実験、亜慢性毒性実験、慢性毒性実験(発がん性実験を含む)の4段階に分けられる。食品に自然着色を使用できるかどうかは、主に現在の生産および生活条件で毒性を制御できるかどうかに依存する[37-39]。

4.2.2有害な微量元素の試験

天然着色は、製造、保管、輸送中に有毒な微量元素で汚染される可能性があります。天然食品着色の安全性を確保し、有毒物質の導入を防ぐために、いくつかの一般的な有害な微量元素を試験する必要があり、各検査項目は標準を超えてはならない[37-38,40]。

4.2.3衛生検査

毒物学および微量元素試験に合格した後、天然着色も衛生試験に合格しなければなりません。これは主に病原性微生物と農薬残留物の検査です。試験は標準的な方法に従って厳格に実施され、結果は国の基準を満たしている必要があります。一般的に、食用の天然着色の要件は、病原性細菌、30 cfu / ml未満の一般的な細菌コロニー、および検出可能なddt、ヘキサクロシクロヘキサン、aspergillusに対する陰性である。

4.3天然着色の安全リスクを効果的に制御し、低減します

安全リスクの自然食品着色存在することからの各段階品の消費の源泉から自然食品の安全彩色の制御も全体でソース100からサプライチェーンの祝贺の意をこさえときますから、、、究明と段阶安全統制が企図された。したがって、haccp (hazard analysis critical control points)システムとra (risk assessment)システムは、食品の安全性の問題につながる危険を特定、評価、制御することにより、天然食品着色の安全性の危険を制御し、低減するための最も効果的なシステムである[41-44]。安全リスクをコントロールするためには、早期にリスクを特定することが重要です。

Early risk identification includes establishing a professional database; establishing a framework for identifying and describing the occurrence of risks and a timely reporting system for the occurrence of food 安全risks; analyzing trends in food safety alerts; and reviewing and analyzing the characteristics of food safety risks caused by microorganisms, biochemicals, chemicals, and mycotoxins [45]. In addition, literature [46] shows that the control of food safety risks also focuses on some special control research fields, especially the early detection, identification and evaluation of food safety risk occurrences; research and control of microbial risks, chemical risks, biochemical risks and risks caused by global climate change. Therefore, to effectively control the safety risks of Natural Coloring, it is necessary to identify and control each risk from source to finished product, which includes the source control of Natural Coloring, the control during processing and use, and the control of management standards.

4.3.1ソース制御

ソースコントロールとは、天然着色のための原料の管理を指します。1)天然着色自体は複雑な組成を有し、一部の原料の安全性は確認されていません。これらの原材料の使用は、過去の使用記録に基づくべきであり、毒性試験、有害微量元素試験、衛生試験などの安全性評価が実施されるべきである[47]。2)原材料には重金属などの有毒成分が含まれている場合があります。これらのリスクを防ぐために使用される主な方法は、成分にラベルを付け、着色原料中の重金属やアリストロシック酸などの毒性成分をスクリーニングするために、tlcなどの物理的および化学的スクリーニング技術を使用することです[48-49]。3)原料は特定の条件下で毒素を生成する活性微生物成分です。

これらの天然物質は独特の生理的特性があるため、安全リスク評価は主にこれらの活性微生物を使用することによる潜在的リスクに基づいています。多くの評価は、これらの原材料自体の安全性の分析に焦点を当てている[50-55]。使用者は、禁止されている有害物質の種類を厳密に管理し、使用する顔料の成分を厳密に表示する必要があります。活性物質の成長条件や発酵媒体における特性と安全リスクの関係、重要な抗生物質や胃腸反応に対する活性物質の耐性を理解することも重要です[47,53,56]。4)原材料には、汚染による農薬等の有害化学物質の残留物が含まれています。この種の化学汚染を低減するためには、比較的伝統的で安全な栽培・養殖原料を顔料抽出に使用する必要があります。使用されている天然および合成農薬の安全性も評価されるべきです。また、バイオ農薬は環境や人間の健康にも影響を与えます。顔料原料を選択する際には、生物農薬の使用と安全性評価も考慮する必要があります[49、57]。

4.3.2処理および使用中の制御

加工および使用中、特に天然ハーブから抽出された一部の顔料は、二次汚染や他の成分との化学反応により安全上の問題を引き起こす可能性があります[48]。kellyら[58]は、天然物質が、例えば、口や腸内の微生物に接触したときに変換されることによって、特定の環境(加工または消費中)で反応することを示した。このような危険を防止するためには、化学反応の危険性と各種関連物質の二次汚染に関するデータベースを構築し、使用する物質の累積線量を厳格に管理し、二次汚染を防止するための安全運転を厳格に行う必要があります。

さらに、天然着色は、精製および分離プロセス中に安全上のリスクを引き起こす可能性があります。使用されているいくつかの有機溶剤の安全性とその後のプロセスでの残留物も天然顔料の安全性に影響します。これらは抽出および精製中に改善される必要がある[59-60]。有害物質の残留を減らすために、有害な有機溶剤の代わりに二酸化炭素と水を使用するなど、より環境に優しい新しい技術が徐々に自然物質の抽出に適用されています。現在、超臨界二酸化炭素抽出技術は、プロセス全体で有機溶剤を使用しないため、抽出物に残留溶剤がなく、抽出プロセスの人体への毒性や環境汚染を防ぐため、最も急速に成長している技術となっています[59,61-62]。

4.3.3管理と標準制御

多くの天然物質が食品抽出に長い間使用されてきましたが、許容可能な1日摂取量(adi)および観察された有害作用レベル(noel)に関する明確な基準はありません[63]。現時点では、の基準中国で使用されている天然着色料品種だけを明示し、明確な用量は明示しなかったうえ、基準も国際基準より低いものがほとんどだ。多くの天然着色には検出方法やインジケータがありません。したがって、天然顔料の安全性リスクを管理するために、天然着色料の管理と基準を厳格に管理する必要があります。手続きが天然の着色厳しく管理されなければならないととか、を使用し、ソースなどの原材料名部からは体の主成分の化学構造、テスト方法、彩色コンポーネント純度もアッシュコンテンツ、溶剤に残り、細菌伯爵、安定検査毒物実験安全レベルなど[32]。管理におけるhaccpやgmp (good manufacturing practice)システムを確立・実施し、食品原料に使用される天然物質の安全性評価を一つ一つ実施し、共通の評価枠組みを確立する[64-65]。

5結論

Natural food coloring is highly safe and has low toxicity; it contains nutrients that the human body needs or is itself a vitamin or vitamin-like substance. Some natural coloring has pharmacological effects and can prevent and treat certain diseases, while others have antioxidant, analgesic, antihypertensive and other effects. Natural coloring has a natural hue and is easy for consumers to accept. Some varieties have a special aroma that adds to the flavor of the food, and have certain use and economic value. Therefore, consumers are increasingly demanding Natural Coloring. Natural coloring is currently widely used in a variety of foods, such as beverages, candy, dairy products, pastries, canned fish and meat products, and seasonings. However, there are still some safety risks in the development of Natural Coloring raw materials, processing and development, and the application process in conjunction with food. In order to ensure that the long-term use of natural food coloring does not cause any transient or cumulative health hazards, these safety risks must be controlled and reduced.

1)天然着色の安全衛生・試験基準を確立・向上させ、天然着色に対する厳格な安全評価・管理を行います。これらの評価方法には、毒性試験、有害微量元素試験、衛生試験が含まれます。2)原料から最終製品までの天然着色の生産チェーンにおけるリスクを効果的に特定し、管理します。開発中に安全上の危険を正確に特定して管理することによってのみ、安全上の危険を正確に特定して管理し、天然食品着色の安全性の総合評価を厳密に実施し、天然食品着色の安全性を効果的に保証することができます。3)ハザードを回避するためのハザードと関連物質の反応のデータベースを構築する。4)管理面では、haccpおよびgmp (good manufacturing practice)制度を確立・実施し、食品原料に使用される天然物質の安全性評価を順次実施し、総合的な評価体制を確立する。

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