自然の色の安定性

食物は人間にとって不可欠であり、人間の健康と生存に影響を与える。People&#食品の39の必要性は変更されていないが、食品の種類が大幅に変更されました。古代、人類は動物を狩り、食物として植物を集めていました。今日、人間の新しい時代は、工業用食品の需要と切り離せません。こうした需要は、見た目や味、賞味期限などの面でも革新を促しています。また、商品貿易の促進や輸送効率の向上により、食料の長距離輸送の需要も高まっています。このような状況では、商品の品質を維持することが何よりも重要です。食品開発フロントエンドとして、食品の変化を減らすために食品添加物を使用することは、ほとんどの場合、費用対効果の高い選択肢です。食品添加物には、市場の需要と食品産業の生産を満たすと同時に、関連する法規制の遵守を確保する必要がある幅広い種類があります[1]。

A review of the stability of natural colors, including an introduction to the definition of natural colors, their structure, sources, functions, and biological effects, and a brief comparison with artificial colors, introducing their advantages and disadvantages. In addition, natural colors are classified by source, focusing on the enumeration of plant and animal sources to show common sources of natural colors. The discussion of the 自然色の安定性 focuses on four aspects: factors affecting natural colors, methods for determining the stability of natural colors, methods for improving the stability of natural colors, and the current state of development of natural colors. Existing technical methods and opinions are summarized, and a look to the future is also provided.

1食品添加物の概要

1.1食品添加物の法的定義

コーデックス食品規格委員会(codex alimentarius commission、cac)は、食品添加物を「栄養価があるかどうかにかかわらず、それ自体が食品としても一般的な食品の成分としても通常消費されない物質」と定義している。に加えられたその物質は食品における必要不可欠なのでな过程(感覚を含む)医疗机器の生产、処理、准备中、治療、包装、ボクシング并び、交通や、記憶またはは所望に伴う副産物の构成要素の一つで、食べ物になる(直接・間接的に)、またはに影響を与えるの特性を持ちましたこの用語には、栄養質を維持または強化するために添加された汚染物質や物質は含まれていません。中国では、食品添加物は「品質、色、香り、味を向上させるために、保存および処理の必要性のために食品に添加される合成または天然物質」と定義されています。「食品添加物の使用のための標準(gb2760-2014)は、食品添加物の機能を抗凝固剤、抗酸化剤、着色剤などの22のカテゴリに分類しています。

1.2天然食品添加物

の使用natural food additives is driven by a number of factors. From an environmental perspective, their use is considered a sustainable approach that meets the needs of industry and society without creating a shortage of food [2]. From a consumer perspective, there is a growing awareness of healthy eating, and with the increasing variety of food choices, there is also a growing demand for “clean labels”. This consumer demand for healthy eating and preference for healthy food is particularly pronounced in economically developed regions, where people are more aware of the risks that industrialised food may pose to their diet and their purchasing habits have been affected accordingly [3]. One of the main drivers for the use of natural food additives in food is consumers'製品ラベルのコミュニケーションをより透明にしたい。これは重要な市場の力となっており、加工が少なく、より自然な原料の使用を促進しています[4]。

1.3自然な

色は、製品のマーケティングにおいて重要な役割を果たし、消費者が購入の選択をするために不可欠です[4]。色は、食品の主要な感覚指標であり、消費者にプラスの効果を持つことができます'食べたい願望[5]。食品製造に使用される着色剤の選択には、合成色と天然色が含まれます。合成着色剤は、天然色よりも安定して着色力が強く、また安価であるため、食品の加工や貯蔵において一般的に好まれています[4]。しかし、近年、合成色の潜在的な健康リスクについての懸念が高まっています。例えば、50 mgを超える合成色の摂取は、小児の多動性、アレルギー病変、神経疾患を引き起こす可能性があります[6]。また、規制や自然食品に対する消費者の需要を考慮すると、食品会社は合成色を自然色に変えようとする傾向があります。

自然な色の利点は重要です。色を提供することに加えて、彼らはまた、製剤化製品に生物活性を提供することができます[7]。それらの二次代謝物は、抗酸化、抗がん、抗肥満および神経保護活性などの有効な生物学的効果を示します[8]。人々の健康に貢献することができますさらに、自然な色と人工的な色の交換は、消費者を満たすことができます's pursuit of clean labels in modern food purchasing behaviour, as well as the values of naturalness and sustainability that some food companies attach to their products. Despite this trend, replacing artificial colours with Natural Colour is not technically straightforward. There are issues to overcome when applying Natural Colour to formulated products, including processing and shelf life. These issues stem from the fact that Natural Colour is not as pure as artificial colours and contains other ingredients such as proteins and sugars. Higher dosages are therefore required. This has an impact not only on formulation costs, but also on the chemical or physical properties of the food substrate [9].

1.4自然な色の源

自然の色源には、植物、動物、微生物、鉱物[10]が含まれ、それらは顕著な構造多様性を持っています。最も商業的に使用されている天然色は植物由来です。それらは、茎、根、花、葉、果実、果実の皮を含む天然植物の特定の部分から抽出されます[11]。赤とオレンジ色は、ウコン、トマト、ビートルーツ、唐辛子などに由来します。天然记念物主成分の抽出、色はクルクミンβ-carotene、capsanthin、ルテイン、アスタキサンチン、ていますリコピンなど[10]。青色は、緑色の植物や野菜、一般的にはインディゴ[12]に由来することができ、主な成分はアントシアニンなどが含まれています。しかし、自然界の青色は、赤や緑よりも少ない[11]。siddiqueらによると[13]、これは可視スペクトルの青色部分が軌道電子を励起状態に上げるのに十分なエネルギーを供給し、分子にそれを吸収させ、色素をより赤みや緑色に見せるためである。したがって、青よりも赤、オレンジ、黄色、緑の色調の多くの自然の植物源があります。

Animals are also a source of natural colorants. The most common natural coloring agent of animal origin is carmine or carminic acid, which is obtained from dried and crushed female aphids (Dactylopius coccus Costa) [10]. Carmine is a water-soluble anthraquinone that is reddish in color and has a higher stability to light, heat and oxygen than plant-based pigments [14]. However, its production can be subject to regional and seasonal fluctuations, as the content of carmine in aphids is influenced by these factors [15]. Compared to other natural red pigments, it is very expensive [1]. Other animal-derived pigments are astaxanthin, which is isolated from shrimp shells, and echinocrome, which is isolated from echinoderms, and even some marine animals can be used as sources [16].

微生物は、manzoorら[10]によって、天然色の有望な供給源として記載されています。植物や動物に比べて、微生物からの色素抽出の原料が入手しやすく、栽培が容易なことから成長が早く、生産コストが低い。従理ćら〔17〕占有と同一視する。微生物天然色素はすでにいくつかの用途で使用されています。赤色酵母米菌は、オレンジ、赤および黄色の顔料を抽出するために使用することができます[18]、メチロバクテリウム属は、モノカルボン酸およびポリカルボン酸化合物、およびカンジダutilisからのリボフラビン、クロレラ、アスタキサンチンなどの選択的分離培地上でピンクから赤色のコロニーを形成することができます[19]。manzoorら[10]は、発酵条件(ph、曝気、温度、培地組成など)を最適化することで、自然な色の生成を最大化できることを示した。ここ数十年で、産業用微生物発酵と遺伝子改変のブレークスルーは、多くの健康上の利点を持つ天然色の大量生産をもたらしました。表1は一般的な自然色をまとめたものです。

2討論

2.1自然な色の安定性に影響を与える要因

天然色には多くの利点が知られていますが、その天然の性質のためにいくつかの欠点もあり、安定性が低いことは最も議論されている欠点の1つです。顔料品質の保持率は不安定です。自然の色のために、彼らは外部の干渉に敏感です。その安定性に影響を与える要因には、光、温度、湿度、酸素、ph、酵素などのほか、それらが含むタンパク質や金属イオンがあります[31]。これらの影響要因は、原材料の前の貯蔵段階、製品の中間処理段階、そして後の貯蔵段階から生じる可能性があります。異なるタイプまたは構造の天然顔料は、同じ条件下で異なる影響を受けます。

例えば、アントシアニンによって水酸化やメチル化の数や度合いが異なり、安定性も異なります。ヒドロキシル化は色素を緑色にして安定性を低下させ、メチル化は色素を赤みがかって安定性を高めます[32]。自然の色はまた、異なる外部環境に敏感です。例えば、ベタランは、高温、ph 3 - 7[33]下でアントシアニンよりも安定であるため、低酸性、中性の食品に使用することができます。一般的に不安定性や色の変化の程度は、顔料の内部構造や外部環境によって決まります。例えば、カロテノイドの特徴的な黄色は、分子の両側に2つの環状構造を持つ拡張共役二重結合系に関係しているかもしれない。そのため、高温と光は分子構造の完全性に影響を与え、生物学的活性を制限し、色の損失を引き起こす可能性があります。さらに、カロテノイドの1つであるルテインの水溶性は、消化中の吸収を制限し、栄養補助食品への利用可能性を低下させる[32]。

In addition to the unstable retention rate of pigments, Natural Colour is also difficult to maintain in terms of consistency in terms of productivity and quality. The availability of Natural Colour from plants is affected by the seasons, and annual production is very limited [11]. Many plants are only harvested once a year. This indirectly increases procurement costs. Even for plants that can be harvested year-round, production is limited to certain regions due to climatic conditions [15]. Natural colourants of animal origin are also limited by their region of origin. For example, carmine is produced in South America, especially in Peru. The quality of carmine is also affected by fluctuations in the content of carminic acid in aphids [34]. In comparison, Natural Color from microbial sources is more stable than that from animal and plant sources. One reason for this is that the production conditions of microorganisms are more controllable, and the stability of the pigment during use is also better [14].

2.2自然な色の安定性を測定する方法

自然な色の安定性は、多くの次元から評価できます。顔料の主な機能は、製品に視覚的な色を提供することです。食品中の色の値は、通常、測色計または分光光度計[35]の助けを借りて決定されます。また、多くの研究において、手動感覚評価によって補完されている[36]。高性能液体クロマトグラフィー(hplc)を用いた試験では、まず顔料溶液を最適な波長で試験し、その後の吸光度測定のための波長基準として使用する。次に、異なる勾配を持つ多数の溶液サンプルを調製し、異なる温度条件、加熱時間[37]、光条件[38]などの異なる物理環境にそれらを配置する研究もある。他の研究では、異なる濃度の金属イオンや異なる化学添加物を塩基溶液に添加したり、複数のph勾配を設定したりしている[39]。あるいは、測色方法を同時に使用することもでき、この場合、色度特性は、輝度(l *)、赤または緑(a*)、黄色または青(b*)[38]の3次元で得られる。最後に、差分colorimetric method[37]を用いて色変化を測定する。上記の2つの方法に加えて、いくつかの研究では結果の補足として官能評価を使用している。感覚評価パネルは通常、複数の訓練を受けたメンバーで構成される[36]。複数の方法を同時に実施することで、試験結果の精度を向上させることができます。

2.3自然な色の安定性を向上させる方法

影響を与える多くの要因がありますstability of natural colors食品業界では、加工技術や製品の表示において、自然な色の安定性を向上させる方法を見つけることが課題となっています。これらの顔料の持続可能性と健康性は満場一致で認められており、着色料として添加されているのは、人工着色料であれ天然着色料であれ、規制で認められた範囲内ですが、健康被害はないと考えられています。しかし、天然顔料は間違いなく消費者の懸念を最小限に抑え、製品自体の評判の可能性をもたらします。自然な色の使用を最大限にするために、強化された生物学的利用能を保証する人工改良および加工技術の原則の1つは、分子が分解しないことを保証することです[40]。例えば、アントシアニンの場合、溶解性、安定性、分散性を改善し、顔料の生物学的利用能を確保するための有効な方法としてマイクロカプセル化が提案されている[31]。同時に、加工中に低温処理を行う新しいグリーン抽出技術は、これらの自然な色を熱損傷や酵素分解から防ぐことができます。

顔料をカプセル化し、この技術を他の方法と組み合わせることで、製品の色と抗酸化活性を安定化させるという利点が得られることが研究によって示されている[41]。chungらは、アントシアニンについて、アスコルビン酸を含む飲料製品にアミノ酸とペプチドを使用すると、色の安定性が向上する可能性があることを発見した[42]。ルテインについては、steinerら[43]は、マイクロカプセル化によってルテインを保護し、乳剤ベースの送達システムを使用して、その親油性生物活性を利用し、食物マトリックス内での分解を防ぎ、それによって生物学的利用能を向上させた。他の研究では、赤ワイン[44]やキュウリ[45]では、放射線を照射することで色素保持にプラスの効果があることが示されています。天然色の保護については、多くの研究で言及されていますが、本来、人工色よりも高価な天然色については、安定性のための保護対策がコストを増加させることは間違いありません。したがって、食品業界の実務でこれらの措置を使用することを検討する必要があります。

2.4自然な色の現在の開発

中国には広大な土地資源があり、豊富な製品と多種多様な農産物があります。トウモロコシ、ソルガム、唐辛子などの一般的な農業副業製品はどこでも見つけることができますが、中国ではより多くの珍しい動物、植物、鉱物も分布しています。China's abundant resources provide raw materials for the development and extraction of natural colors, which is an advantage compared to foreign countries. However, many Natural Colour raw materials are unique to a particular region and are rare, so the cost of importing them is high for any country. Therefore, countries are also actively exploring the availability, extractability and sustainability of raw materials unique to their own countries. For example, Australia is actively exploring the flavours and colours of its native bush foods (Edible native flora or “Bushfoods” of Australia) [46].

多くの研究が、天然原料の開発、抽出、および利用のための実行可能な実験スキームを提案しているが、大規模な食品産業にこれらの技術をどのように適用するかは未解決のままである。市販顔料の抽出に一般的に使用される方法は、加熱、マセレーション、粉砕など、面倒で時間がかかり、材料集約的です。提案されている環境に配慮したプロセスは、低抽出率、低利用率、不安定な色[10]の問題をある程度解決しているが、普及度が低く、技術的難易度が高いことが、食品メーカーの課題である。また、原材料、市場、生産設備、技術力などを考慮して、各国の政府と産業部門が対応する政策、規制、使用計画を策定しなければならない。人の健康と環境の持続可能性への影響は、資源開発を真に合理化し合法化するために十分に考慮される必要がある。

3結論

食品には合成色が広く使われていますが、徐々に天然色に置き換わりつつあります。自然の色は、人体にとって比較的安全で、環境に優しいと考えられています。彼らは食品に感覚的な豊かさを加え、その自然起源は彼らに高品質で効率的な感覚特性を与えます。しかし、自然な色にも明らかな欠点があります。原料の品質が不安定であること、環境に敏感であること、歩留まりが低いこと、大量生産が困難であることなどの問題は、食品会社にはまだ残っています。将来的には、天然顔料の供給源と安定性を探索する一方で、毒性に関する規制上の制約と関連する安全性の問題にももっと注意を払う必要があります。そして、それらの組み合わせの多様性を探求し、より安定した天然顔料を使用して既存の製品の色をカスタマイズし、天然顔料の大量生産を可能にする装置を開発し、新しい革新的な産業ソリューションを実装することができます。

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