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]。

自然色の定義、その構造、ソース、機能、生物学的効果の紹介を含む自然色の安定性のレビュー、および人工色との簡単な比較、長所と短所を紹介。また、自然の色は、共通のソースを示すために、植物や動物のソースの列挙に焦点を当て、ソースによって分類されます自然な色合い。自然色の安定性に関する議論は、自然色に影響を与える要因、自然色の安定性を決定する方法、自然色の安定性を高める方法、自然色の開発の現状の4つの側面に焦点を当てています。既存の技術的手法や意見をまとめ、今後の展望を述べる。

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

天然食品添加物の使用は、多くの要因によって推進されています。環境面からは、食料不足を引き起こさずに産業や社会のニーズを満たす持続可能な方法であると考えられています[2]。消費者の観点からは、健康志向が高まり、食品の選択肢が増えていることから、「クリーンラベル」へのニーズも高まっています。健康的な食事へのこの消費者の要求と健康的な食品への好みは、工業化された食品が彼らの食事にもたらすかもしれないリスクとそれに応じて彼らの購買習慣が影響を受けている経済的に発展した地域で特に顕著です[3]。食品中の天然食品添加物の使用のための主なドライバーの一つは、消費者です'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、規制の制限とのための消費者の需要を考慮します自然食品食品会社は合成色を天然色に変えようとしている。

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'は、現代の食品購入行動におけるクリーンラベルの追求だけでなく、いくつかの食品会社が自社製品に添付している自然と持続可能性の価値。この傾向にもかかわらず、人工的な色を自然な色に置き換えることは技術的に簡単ではありません。配合製品にナチュラルカラーを適用する際には、加工や保存期間などの課題があります。これらの問題は、天然の色が人工的な色ほど純粋ではなく、タンパク質や糖などの他の成分が含まれているという事実から生じています。したがって、より高い用量が必要です。これは、製剤コストだけでなく、食品基板の化学的または物理的特性にも影響を与えます[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]。赤やオレンジはウコンやトマトやbeetroots唐辛子など。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]。青の三色の身色緑色の植物や野菜、一般的にインディゴ植物に由来することができ[12]、主要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。

動物は天然の着色剤の源でもある。最も一般的な自然カラー剤動物由来のカルミンまたはカルミン酸は、乾燥して粉砕した雌アブラムシ(dactylopius coccus costa)から得られます[10]。カルミンは水溶性のアントラキノンで、色は赤みがかっており、植物由来の顔料よりも光、熱、酸素に対する安定性が高い[14]。しかし、アブラムシのカルミン含有量はこれらの要因の影響を受けるため、その生産は地域や季節の変動に左右される[15]。他の天然赤顔料と比較して、非常に高価です[1]。他の動物由来顔料としては、エビの殻から単離されるアスタキサンチンや棘皮動物から単離されるエキノクロムなどがあり、さらには一部の海洋動物も原料として用いることができる[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。赤色酵母米真菌は、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を使用して選択的分離培地上でピンクから赤のコロニーを形成することができますクロレラアスタキサンチンなど[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、特性カロテノイドの黄色分子の両側に2つの環状構造を持つ拡張共役二重結合系に関連している可能性があり、可視スペクトルのより短い波長領域の光を吸収することができる。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。また、アプリケーションでは、ルテインの水溶性カロテノイドの1つであるカロテノイドは、消化中の吸収を制限するため、栄養補助食品での利用可能性が低下します[32]。

顔料の保持率が不安定であることに加え、天然色は生産性と品質の面で一貫性を保つことが困難です。植物からの天然色の入手可能性は季節に影響され、年間生産量は非常に限られています[11]。多くの植物は1年に1度しか収穫されません。これにより、間接的に調達コストが上昇します。一年を通して収穫できる植物であっても、気候条件の関係で生産が限られている[15]。動物由来の天然着色料も、その地域によって制限されています。例えば、カーマインは南アメリカ、特にペルーで生産されています。カルミンの品質は、アブラムシのカルミン酸の含有量の変動にも影響される[34]。対照的に、微生物由来の自然な色は、動物や植物由来の色よりも安定しています。その理由の1つは、微生物の生産条件がより制御可能であり、使用中の顔料の安定性も優れていることです[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自然色の安定性食品業界では、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]。ためアントシアニンchungらは、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'の豊富な資源は、外国に比べて利点である天然色の開発と抽出のための原料を提供しています。しかし、天然色の原料の多くは、その地域固有のものであり、希少であるため、どの国にとっても輸入コストが高くなります。それゆえ、各国はまた、自国固有の原材料の利用可能性、抽出可能性及び持続可能性を積極的に探求している。例えば、オーストラリアは、その原産のブッシュフード(食用の在来植物、またはオーストラリアの「ブッシュフード」)の味と色を積極的に探求しています[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、より安定した天然色を使用して既存製品の色をカスタマイズし、量産可能な設備を開発することができます天然顔料新しい革新的な産業ソリューションを導入することです

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