自然の色の源は何ですか?

顔料は、天然色と:2つのカテゴリに分かれています合成色。自然の色は長い使用の歴史があります。古代中国ではすでに、染織、米、酒、化粧品などの染料として自然色を使った記録があります。1856年にイギリスの化学者パーキンが最初の人工色であるアニリンバイオレットを合成して以来、合成色はpeople&において非常に重要な役割を果たしてきました#その明るい色、強い着色力、安定性と低コストのために39の生活。毒物学および分析化学の継続的な発展に伴い、人間は徐々にほとんどの合成顔料が人体に対してより毒性があり、催奇形性および発がん性であることを認識しています。安全性が明らかにされていない合成顔料については、世界各国で使用が厳しく制限されており、各国では多くの合成顔料が使用禁止リストから削除されています。このため、食品、化粧品、医療用顔料を抽出する際に、無毒で無害な天然物質を利用するのが新しいトレンドとなっている。自然の色は、自然の物質から来ていますそして、現在は主に植物組織から抽出されますが、動物や微生物からのいくつかの色素も含まれています。天然の色は安全で健康的であり、多くは一定の栄養価と薬理学的機能を持っています。

1天然色の抽出

自然の色は、3つの主要な方法で生産され、得られます:直接抽出、合成、バイオテクノロジー[1]。現在、天然色の大部分は、直接抽出を使用して生産されています。色素抽出法には、溶媒抽出、抽出、酵素法、圧搾、破砕、組織培養、微生物発酵、合成法などがある。以下では、一般的に使用されている有望な自然色抽出方法をいくつか紹介します。

1.1溶剤抽出

現在では植物や動物から顔料を抽出するために溶媒抽出法が一般的に用いられている。溶媒抽出法にはマセレーション、パーコレーション、煎り、還流抽出などがある。水を溶媒として抽出した天然色素は、マセレーションまたは煎じ薬によって抽出することができる。前者は、有効成分が水に溶け、湿気や熱に安定し、揮発しにくい原料に適しています。抽出には有機溶剤を使用でき、還流抽出にも使用できます。ソルガムの赤色色素は、0.1%の塩酸水溶液に2時間浸し、不純物や変色を除去した後、40°cのエタノール水溶液7%で抽出し、濾過、濃縮、乾燥させる[2]。ウコン中の黄色い色素は、メタノール、エタノール、アセトン、酢酸エチルなどの有機溶媒を用いて抽出されます[3]。海老の殻を塩酸に24時間浸してから濾過した。この残渣を95%エタノールに浸漬し、抽出物を濃縮して蒸留による粗アスタキサンチン抽出物を得た[4]。これに比べ、有機溶媒抽出法は比較的安価で、装置が簡単で、操作が容易で、抽出速度が高い。しかし、この方法で抽出される一部の製品は品質が悪く、純度が低く、臭いや溶剤の残留物があり、製品の適用範囲に影響を与えます。

1.2超臨界流体抽出法

現在、超臨界流体抽出(sfe)技術で最も一般的に使用される溶媒はco2です。超臨界二酸化炭素液抽出は、過去20年間に開発された新しいタイプの物質分離・精製技術です。これは、低粘度、ガスの高拡散と流体の高密度および溶解性の特性を兼ね備えています[5]。超臨界co2抽出プロセスが簡単で、エネルギー消費が少なく、抽出剤が安価で、抽出された製品は高純度、低溶媒残渣、毒性副作用がないという利点があるため、ますます評価されています。Rozzi。nlは、32 - 86°cの温度、13.7800 - 48.2686 kpaの圧力でトマト副産物からリコピンを抽出する研究を行った。その結果、86°c、34.4786 kpaで最大抽出率38.8%が得られた[6]。

超臨界co2流体抽出技術は、新しいタイプのグリーン分離技術ですが、不完全な技術、複雑で高価な設備、高い運転コストの問題から、この分野での抽出法の開発と適用は限られていました。

1.3マイクロ波抽出法

マイクロ波抽出とは、密閉された容器内で試料と有機溶媒をマイクロ波で加熱し、試料マトリックスから測定対象物質を抽出する方法です。短時間で複数のサンプル成分を抽出することができ、少量の溶媒で結果の再現性が良好です[7]。現在、アルカロイド、フラボノイド、タンニンなどの物質を含む色素の抽出のためのマイクロ波技術の使用に関する継続的な報告があります。wang weihuaらは、マイクロ波を用いたリコピン抽出の最適なプロセス条件を調べたところ、95%の抽出率を達成し、抽出時間を大幅に短縮した。超臨界co2抽出法と比較して、コストが低く、投資も少なく、抽出率も高い[8]。自然な色のマイクロ波抽出技術は、実験作業でいくつかの重要な結果を達成しているが、その特性のためにその適用範囲が制限されている。

1.4酵素方法

植物色素を抽出する過程では、色素が細胞壁に囲まれていることが多く、ほとんどの植物の細胞壁はセルロースで構成されています。cellulaseβを破る使う-D-glucoside債を壊すことが植物細胞壁を起こして、が成分を抽出する。この原理に基づいて、植物成分を抽出する前に、酵素によるセルラーゼ分解を行い、抽出前に植物の細胞壁を分解し、有効成分の抽出率を高める。酵素が使用されているかどうかにかかわらず、抽出物の組成は同じであり、酵素分解が植物色素の組成を破壊しないことを示しています。

などの伝統的な抽出法を大きくまとめれば、粉砕、パリッ有機溶剤抽出仕上がり、胃食道逆流症などの弊害长い间の抽出の时代が高い、労働强度高エネルギー消費量原材料前処理で、破損されやすい、サーマルレシートプリンター構成貧しい絵の具で製品の純度、off-flavors、溶剤のカス、など自然の色に直接的な影響を及ぼす開発と応用している。

合成方法は、生合成が複雑であるため、多くの天然色物質は、人工的な制御下で化学的に合成することが困難です。この合成方法では、カロチンなどの天然顔料の化学組成や分子構造を持つ物質のごく少数を生産することができます。

近年、バイオテクノロジーの発展に伴い、バイオテクノロジーを利用して自然の色を作り出すことが可能になってきました。微生物発酵法を用いた青色素や赤酵母色素など様々な天然色素の製造が現実のものとなっている[10]。

2自然色の分類と適用

天然色源によって三つの主要な種類に分けることができます:植物の色素、動物の色素と微生物の色素;また、水溶性顔料に分けることもできます脂溶性顔料溶解度に応じて変化します  天然の色は、その機能成分によって次のカテゴリに分けることができます:カロテノイド;フラボノイド;アントシアニン;chlorophylls;ウコン、赤酵母米、薬赤いアリザリンレッドlac染料シアノバクテリアここでは、代表的な天然色の生理機能と用途を紹介します。

2.1カロチノイド色素

カロチノイド色素植物や微生物が合成した天然色素ですこれらはポリエン色素の代表であり、カロチンとキサントフィルの総称である。生物界に広く分布しており、これまでに600種以上が発見されています。カロテノイドは、その組成と溶解度によって、カロテノイドとキサントフィルの2つのカテゴリーに分けることができる。カロテノイドは、生理学的に活性な機能的抗酸化物質として国際的に認められている。それらは有効な一重項酸素急冷剤であり、ヒドロキシルラジカルを除去し、細胞および細胞膜の脂質と結合し、脂質酸化を効果的に抑制することができます。カロテノイドの大量摂取は、加齢に伴う前立腺症および加齢に伴う網膜黄斑変性を減少させる可能性がある[11]。近年、カロテノイドは、抗がん効果やアンチエイジング効果の面でも多くの新しい機能的価値を持つことが報告されています。したがって、カロテノイド色素は一種である機能食品添加物非常に広い発展の見通しを持っています

2.2 Flavonoid顔料

フラボノイド色素はその一種である天然顔料。植物組織に広く分布する。ほとんどは淡黄色または無色であり、明るい橙黄色のものもある。フラボノイドは、長い間、抗酸化物質およびフリーラジカル除去剤として注目されてきました。多くの研究で、フラボノイドは、抗酸化、抗変異原性、抗老化、抗腫瘍、抗菌などの幅広い生物学的活性を有することが示されています[12]。これらの中で最も重要なのは、フラボノイドの抗酸化活性であり、主にフリーラジカルの生成の減少とフリーラジカルの除去に現れます。フラボノイド色素のうち、ソルガム色素、ココア色素、たまねぎ色素は強い抗酸化活性を持っています。wang liたちは、ウファンの葉から抽出した色素から4つのフラボノイド物質を単離し、精製した。これら4つの物質が活性酸素ラジカルを除去する能力についても調べたところ、黒米の木の抽出物はすべて、ケルセチンと6つの中のic50の最も強い除去能力を持つフリーラジカルを除去する能力を持っていることがわかりました#抽出程度行います。[13]519μg / mL

2.3アントシアニン顔料

アントシアニンとも呼ばれますアントシアニン、液胞の細胞の果実、花、茎や葉の植物です。植物の水溶性色素の一種である。様々なアントシアニンの分子構造やphの違いにより、赤、紫、青など様々な色が現れます。アントシアニンは資源が豊富で華やかな色をしているだけでなく、顔料王国の大半を構成している。また、高い生理活性を持つ。これらはヒドロキシルドナーおよびフリーラジカル除去剤であり[14]、眼科およびさまざまな血液循環障害の治療に有効である。

2.4クロロフィル顔料

顔料のこのタイプは主に含まれていますクロロフィルとその銅とナトリウム塩そして、亜鉛とナトリウム塩。葉緑素は高等植物の葉、果実、藻類に広く含まれています。クロロフィルは、血液に栄養を与え、血液の生産を促進し、細胞を活性化し、感染症や炎症と戦う効果があります。また、近年ではがん細胞の増殖を抑制する効果も発見されており、健康増進に効果があるとされています食品あんた奴捜査官。ナトリウム亜鉛クロロフィリリンは、慢性骨髄炎、慢性潰瘍、皮膚創傷、白血球減少症などの治療に用いられる。また、食品産業における着色剤および栄養増強剤としても優れています。^ a bとしても使用されるグリーン色素また、脱臭剤であるクロロフィル銅ナトリウムは、医学的にも多くの生理機能を持っています。例えば、銅chlorophyllinナトリウムまたはその誘導体は、体内の細胞代謝を促進し、消化管潰瘍を癒し、肝機能を回復することができます。感染性肝炎、痔、白血病、子宮疾患、および胃および十二指腸潰瘍の治療に使用することができます。また、造血機能を高め、放射線による身体へのダメージからの回復を促進することもできます。

2.5他の顔料

主に赤酵母米色素、ウコン色素、紫草色素を指す。

赤酵母米色素は、食品の風味を高め、抗菌、静菌、保存寿命を延ばす効果があるほか、抗菌効果もあります。また、aとして汉方薬赤色酵母米色素はまた、血液の脂質、血圧、血糖値を低下させ、腫瘍細胞を抑制し、赤痢や胃の病気を治療する機能を持っています。

ウコン黄色い色素強い着色力と抗炎症性、フリーラジカル除去性、毒素抑制性、抗がん性のため、食品や医学に広く使用されています。は珍しい薬それは食品と薬の両方に使用することができ、スパイスでもあります。その最も重要な生理学的機能は、抗酸化および関連する生理学的機能です。

伝統的な中国医学として、コンフリーは長い間臨床で使用されてきました。血液を冷やし、血液の循環を促進し、解毒し、噴火を促進し、抗炎症、抗菌、抗ウイルス効果があります。そこから抽出される天然色素であるコンフリー色素は、有望な生物色素である。その鮮やかな赤色は、化粧品添加剤として使用され、化粧品の抗菌、抗炎症、エモリエンス、そばかす除去の効果を大幅に向上させることができます。また、フルーツワイン、飲料、スナック、および他の食品に食品添加物として使用して、熱と消毒、抗炎症および抗菌、病気予防および抗がんをクリアする機能を高めることができます。

3自然な色の開発における問題と研究の方向性

合成顔料と比べると自然な色も改善する必要があるいくつかの欠点があります(1)ほとんどの自然な色は光、熱、酸素、金属などに敏感で、安定性が悪い;(2)ほとんどの自然な色は染色力が弱く、均等に染色されにくい;(3)自然な色はphの変化に非常に敏感で、色相はそれに応じて大きく変化します。(4)天然顔料には複雑な性質を持つものが多い。自然な色の単一のタイプのために、それは適用において比較的特異的であり、適用範囲が狭い。また、未発見の顔料が未開発の陸地や海洋に多く存在し、商業的に開発することが難しいという問題もあります。このような困難を考慮して、現在の自然色の研究は、主に合成プロセス、製造技術、代替顔料源の3つの分野に焦点を当てています。新しい食用天然色の研究開発に加え、天然色の安定性や使用中の顔料の安定化技術に関する研究を強化する必要があります。

自然界には微生物が生産する色素が多種多様であり、資源、環境、空間に制約されないという利点があります。したがって、開発と利用の大きな可能性を秘めています。特に、天然色用品環境と生態系のバランスを保護し、資源不足の矛盾を解決し、持続可能な開発と利用の利点を持ちながら、大量の微生物を培養することによって、大幅に生産コストを削減することができます。生産された顔料は、天然色の特徴を持ち、食品、医薬品、化粧品業界で使用することができます。微生物色素はまた、自然な色の開発のための主要な方向性となります。

参照

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【3】劉樹興、胡暁軍。ウコン色素の研究[j]。^『日本科学技術史研究』第13巻第3号(4):37-39頁。

【4】丁春美、陶廷憲、武志川。海老殻の総合的利用(1)海老殻からの赤色色素の抽出とその特性[j]。^ a b c d e f g h i『日本の歴史』444 - 444頁。

[5] hawthorne sb, miller dj。環境固体からの有機化合物のsoxhletおよび低・高温超臨界co2抽出効率の直接比較[j]。肛門化学である。^ a b c d e f g h i 1994, 66(22): 4005- 4012。

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[7] cheez k . k . wong mk . lee h . k .マイクロ波を用いた水中有機汚染物質抽出法[j]。小さい。化学である。^ a b c d e f g h i、1996年、330 - 217頁。

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【10】劉儀、寧正祥。monascus pigments and their application in meat products [j]。1999年(平成11年):1号機を設置。

【11】楊歌、李雅。カロテノイド発酵の生産条件に関する研究[j]。1998年(平成10年)8月8日:現在地に移転。

[12] pei lingpeng, hui baodi, jin zonglian, et al。フラボノイドの生理活性と調製技術に関する研究[j]。」。food science, 2004,(2): 203-207。

[13] wang li, yao huiyuan, tao guanjun et al。黒檀の葉におけるフラボノイド色素の抗酸化活性[j]。食品生物科学技术の誌2006年(平成18 25 (4):81-88

[14] howard mm . j . agric。食品化学である。^ a b c d e『官報』第48:48 -599号。