7 teintures naturelles de plantes

1 Introduction

Colorant alimentaire improves the color of food and is an important component of food additives. Food coloring is divided into two types: synthetic and natural. With the development of technology, it has been discovered that many varieties of synthetic coloring have serious chronic toxicity and carcinogenicity, causing widespread consumer concern. However, domestic and foreign research has found that natural pigments are not only highly safe and have a soft hue, but some also have certain physiological activities and are considered functional natural food coloring. Therefore, the development and utilization of natural pigments has become a hot research topic at this stage. This paper mainly provides a brief overview of the seven plant pigments that have been studied more, with the aim of providing theoretical support for researchers engaged in related research.

2 aperçu de la recherche sur sept pigments végétaux

2.1 mûrier pigment rouge

Mulberries are commonly known as mulberry dates, mulberry fruit, or mulberry berries. They are the mature aggregate fruit of Morus alba L., a plant in the mulberry genus of the mulberry family. Mulberry berries are purplish red or purplish black (some are also white), with an oily, elastic texture and a slightly sour and sweet taste [1]. Mulberry red pigment is extracted from natural mulberry fruit and is a kind of anthocyanin pigment[2]. Anthocyanins exist in the form of glycosides, i.e. anthocyanins, in their natural state. Anthocyanins have a typical C6 - C3 - C6 carbon skeleton structure and are therefore considered to be a kind of flavonoid. It can reduce the fat content of serum and liver, and has anti-mutagenic and anti-tumor effects [3]. Mulberry pigment shows some instability in heating and ultrasound treatment in different concentrations of hydrochloric acid, citric acid, tartaric acid and ascorbic acid, but the degree of instability varies with the type and concentration of acid, and the change is complex. Comparatively speaking, the pigment in ascorbic acid solution is most unstable to heating and ultrasonic treatment, while the pigment in hydrochloric acid solution is relatively stable to heating treatment; the pigment in citric acid solution is relatively stable to ultrasonic treatment [4].

Li Xinlei et al. [5] determined the optimal conditions for the extraction of mulberry pigments through single-factor and orthogonal test studies: 80% ethanol, a material-to-liquid ratio of 1:3 (g/mL), an extraction temperature of 30°C, and an extraction time of 0.25 h. The order of influence of each factor was: material-to-liquid ratio > ethanol concentration > extraction time > extraction temperature. Xiao Gengsheng et al. [6] studied the dynamic changes of the main pigments during the ripening of mulberries, using high performance liquid chromatography (HPLC) to detect the main anthocyanin components during the ripening process of mulberries, which mainly include cyanidin-3-O-glucoside (C3G), cyanidin-3-O-rutinoside (C3R) and pelargonidin-3-O-glucoside (Pg3G). 3 The changes in the three components are as follows: C3G and C3R are the two main anthocyanin components in mulberries throughout the ripening period, and C3G tends to gradually increase, while C3R first increases and then decreases slightly, and then rapidly increases in the later stage. Pg3G is not detected at the beginning of the ripening and growth of mulberries, and then first increases and then decreases, and then rapidly increases in the later stages. In production, the characteristics of the content of the main pigments in mulberries and the accumulation of anthocyanin compounds can be used as one of the reference factors for determining the appropriate time to harvest mulberries.

2.2 pigments de la peau de raisin

Les pigments de peau de raisin sont des pigments anthocyaniques naturels qui sont sûrs, non toxiques et contiennent certains nutriments. Ils ont l’effet d’anti-oxydation et de piégeage des radicaux libres, et ont certains avantages médicinaux et pour la santé. Ils peuvent également être utilisés comme colorants dans les aliments et les cosmétiques [7]. La littérature indique que les meilleures conditions d’extraction des pigments naturels de la peau du raisin Kyoho ont été obtenues à l’aide d’un test orthogonal: éthanol anhydre comme agent d’extraction, 5,00 g de matière première, 35 mL d’agent d’extraction, un pH d’extraction de 3, une température d’extraction de 80°C et un temps d’extraction de 1 h. L’ordre d’influence de chaque facteur est: temps d’extraction > Quantité d’agent d’extraction > Extraction pH > Température d’extraction [8].

Wang Chunrong et al. [9] ont discuté des conditions d’extraction des pigments de la peau des raisins Kyoho. Les résultats ont montré que 70% d’éthanol + 0,5 % d’acide citrique (rapport volume 5:1) était le plus efficace pour extraire les pigments de la peau du raisin, suivi de 80% d’éthanol + 0,5 % d’acide citrique (5:1). 5% d’acide citrique (5:1); En utilisant 70% d’éthanol + 0,5% d’acide citrique (5:1) comme solution d’extraction, la masse de pelures de raisin à la solution d’extraction est de 1:10 (g/mL), la température optimale est de 65°C, le temps d’extraction optimal est de 90 min, le pH optimal pour l’extraction est de 2,0. Des études sur la stabilité des pigments de la peau de raisin ont montré que l’acidité a un effet significatif sur la stabilité des pigments et a un effet significatif pour améliorer la couleur des pigments; Les basses températures favorisent le stockage des pigments; Une exposition prolongée au soleil dégradera graduellement les pigments; L’ion métallique Fe3+ a un effet significatif sur la stabilité du pigment; L’additif H2O2 a un effet significatif sur la stabilité du pigment; La solution aqueuse de vitamine C, la solution aqueuse de saccharose et le benzoate de sodium ont un faible effet sur la stabilité du pigment [10]. Li Yanmei et al. [11] ont étudié l’activité antioxydante des pigments de la peau de raisin parfumés à la rose et ont constaté que les pigments de la peau de raisin parfumés à la rose ont un fort pouvoir rétractateur et peuvent récupérer efficacement les radicaux hydroxyles; Ils ont également un bon effet inhibiteur sur la peroxydation spontanée des lipides dans le foie de souris.

2.3 pigment de peau de mandarine

Le pigment de peau de mandarine est un type de pigment naturel qui est largement utilisé. On le trouve principalement dans les écorces de plantes comme les mandarines, les mandarines, les pomelos, les citrons, les oranges douces, les citrons verts, les kumquats et les gardenias. Il est riche en substances actives telles que le pigment de la peau de mandarine, les flavonoïdes de la peau de mandarine et les polysaccharides de la peau de mandarine. Il a une importante valeur de développement et d’utilisation en tant qu’agent colorant alimentaire [12]. La recherche sur la méthode d’extraction des pigments de la peau de mandarine a montré que la méthode d’extraction assistée par ultrasons est une méthode plus idéale pour extraire les pigments de la peau de mandarine dans la production industrielle. Les conditions optimales du procédé sont les suivantes: fréquence ultrasonique 40 kHz, concentration d’éthanol 6 %, rapport liquide/solide 1:10, température d’extraction 60°C, temps d’extraction 30 min, temps d’extraction 2 fois, et le rendement en pigment de la peau de mandarine dans ces conditions est de 6,03 % [13]. Geng Jingzhang [14] croit que les conditions optimales pour l’extraction des pigments de la peau de tangerine sont: une fréquence ultrasonique de fréquence moyenne (47,6 KHz), un solvant d’extraction d’éthanol à 55%, un temps d’extraction de 15 min, une température d’extraction de 60°C et un rapport matière/liquide de 1:15. Il y a également eu de nombreux rapports sur l’activité des pigments de peau d’orange.

Li Lingxu et al. [15] extracted alcohol-soluble pigments, ether-soluble pigments, alcohol-water-soluble pigments and water-soluble pigments from orange peels, and used the mycelial growth rate method to preliminarily determine the antibacterial activity of different solvent extracts of orange peels against seven pathogenic fungi such as apple rot fungi. The results showed that ether-soluble pigments and alcohol-water-soluble pigments had different degrees of inhibitory effects on the seven plant pathogenic fungi. Wang Hongtao [16] determined the antibacterial effect of orange peel pigments on common microorganisms and the effect of commonly used food additives and light on the stability of pigments through single factor experiments to explore the antibacterial and stability of orange peel pigments. The study found that orange peel pigments have different degrees of inhibitory effects on common pathogenic bacteria, yeasts and molds.

2.4 pigment de coquille de châtaignier

Chestnut shell pigment is a natural brown pigment with good water solubility, strong coloring power and stable properties. It has a certain degree of antioxidant and antibacterial effects, and is currently one of the few Colorants alimentaires naturelswith stable properties. It has high development value. Zhang Yaping [17] established the extraction conditions for chestnut shell pigment by analyzing the factors affecting the extraction of chestnut shell brown pigment: the mass fraction of NaOH was 2%, the extraction temperature was 80°C, and the extraction time was 3 h. Zhou Guoyan et al. [18] extracted pigments from chestnut shells using ethanol and ultrasound methods, compared the two methods, and studied the antibacterial properties and applications of the pigments in chestnut shells. The results showed that ultrasonic waves have the advantages of saving time, energy and a high extraction rate. The optimal process parameters for the ultrasonic-assisted extraction method were 40% ethanol volume fraction, 200 W ultrasonic power and 8 min of action time. Chestnut shell pigments have an inhibitory effect on Bacillus subtilis, Escherichia coli, Aspergillus niger and Penicillium. They also have a certain preservative effect on apple juice.

2.5 pigment de riz noir

Le riz noir est un type de riz très distinctif en Chine et#39; S ressources en semences de riz. Il est riche en couleurs naturelles, arômes, propriétés nutritionnelles et thérapeutiques. Le riz noir est non seulement riche en protéines, 17 acides aminés, matières grasses, vitamines, minéraux et 14 éléments tels que le Fe, le Zn et le Cu, mais contient également du pigment de riz noir, qui a une importante valeur médicinale. De nombreuses études ont montré que le pigment de riz noir est un pigment anthocyanique, un composé de polyphénol des plantes, qui a pour effet de réduire l’incidence des maladies coronariennes, d’améliorer l’acuité visuelle, et a une activité antioxydante et anticancéreuse [19]. Wang Fengjie et al. [20] ont mené une étude systématique sur la stabilité du pigment de riz noir, qui a montré que le pigment de riz noir est sensible à la lumière directe et aux oxydants, mais pas aux basses températures et aux agents réducteurs. Les effets des ions métalliques Ca 2+, Cu 2+, Zn 2+, Mg 2+ et Na + sur sa stabilité ne sont pas évidents.

Wu Suping [21] used black rice as a raw material and used ethanol as an extraction agent to extract Pigment de riz noirs, and studied the process and its process conditions. The optimal extraction process parameters were obtained through single factor and orthogonal experiments: ethanol volume fraction 50%, grinding degree 50 mesh, liquid-to-material ratio 1:5, extraction time 30min, extraction temperature 80°C, extraction pH=3. The stability of black rice pigment was also studied. The results showed that KMnO4 had a greater effect on black rice pigment, while Vc and citric acid had no significant effect. The results of the changes in pigment and amino acid content during the germination of black rice showed that the color value of black rice pigment extract was positively correlated with the temperature; the batch of extraction and whether the sample was degreased also had a significant effect on the color value of the extract [22]. In addition, black rice pigment has a certain reducing power, and has a strong scavenging effect on hydroxyl radicals and DPP H, as well as a certain degree of inhibitory effect on superoxide anions. Within the experimental concentration range, the maximum scavenging rate of hydroxyl radicals was 90.42%, and the maximum scavenging rate of DPP H radicals was 84.68%, indicating that black rice pigment has broad application prospects as a natural pigment with antioxidant properties [23].

2.6 colorant de coquille de mangoustan

Le mangousteen est un arbre persistant de la famille des Clusiaceae. Son fruit est nutritif et a les effets de soulager la fièvre, de dissoudre les graisses, d’hydrater la peau et d’abaisser la chaleur interne. La coquille du fruit est riche en pigments et peut être utilisée comme pigment naturel. Zhang Bin et al. [24] ont étudié les effets de la lumière, de la température, des agents redox, du pH et des additifs alimentaires sur la stabilité du pigment de coquillage de mangoustine. Les résultats ont montré que la longueur d’onde maximale d’absorption du pigment dans la région de la lumière visible était de 478 nm et que l’éthanol à 70% était le meilleur solvant d’extraction. Ce pigment est un pigment soluble dans l’alcool qui convient pour une utilisation dans des conditions acides, neutres et légèrement alcalines. Il a une forte résistance à l’oxydation et un certain degré de résistance thermique. Les ions métalliques Ca 2+, Cu 2+, Mg 2+ et Na + et les additifs alimentaires tels que le benzoate de sodium, l’acide citrique, les réactifs Vc et chlorure de sodium ont peu d’effet sur la stabilité du pigment de coquille de mangoustine. La lumière ultraviolette, la lumière du soleil extérieure, le Fe3+, les agents réducteurs, le bicarbonate de sodium et le glucose ont un certain effet réducteur de couleur sur ce pigment.

Peng Wenshu et al. [25] ont étudié la stabilité et l’activité antibactérienne du pigment extrait de la coquillage du fruit de mangoustine dans différentes conditions. Le pigment de péricarpe de mangousteen a été traité avec différentes températures de pH et différentes concentrations d’ions métalliques, d’oxydants, d’agents réducteurs et de conservateurs courants. Les résultats ont montré que le pigment de péricarpe de mangoustan était plus stable au pH < 6; L’effet d’amélioration de couleur a été augmenté après que la température ait dépassé 80 °C; Divers ions métalliques ont eu peu d’effet sur elle; Le pigment de péricarpe de mangoustan a été facilement oxydé et réduit; Et des concentrations élevées de conservateurs ont eu un plus grand effet sur sa stabilité. Des expériences bactériostatiques montrent que l’extrait de coquille de mangoustine a un effet bactériostatique fort sur les moisissures, les bactéries et les levures. L’effet d’inhibition augmente avec l’augmentation de la concentration de qualité de pigment, et l’effet bactériostatique est dans l’ordre suivant: Streptococcus viridans > Bacillus octopodis > Bacillus subtilis > Saccharomyces cerevisiae > Aspergillus Niger > Shigella dysenteriae > Escherichia coli. Les résultats montrent que le pigment a une bonne stabilité et une activité antibactérienne et peut être utilisé comme pigment végétal naturel dans les aliments, les additifs pour boissons et les industries pharmaceutiques.

2.7 pigment pourpre de patate douce

Pigment pourpre de patate douce(PSPC) est un pigment naturel extrait des tubercules et des feuilles de patates douces violettes. Il a une couleur lumineuse et naturelle, est non toxique, n’a pas d’odeur particulière et a diverses fonctions nutritionnelles, pharmacologiques et de préservation de la santé [26]. Il a été rapporté dans la littérature qu’un rendement d’extraction plus élevé peut être obtenu en utilisant comme solvant d’extraction une solution aqueuse d’acide chlorhydrique à 0,2 %, un rapport liquide/solide de 1:5, une température d’extraction de 50°C et un temps d’extraction de 2h. L’extrait brut est filtré et adsorbé à l’aide de résine d’adsorption macroporeuse PDA-100, puis résolu dans de l’éthanol à 70%. L’éluant concentré et séché peut être utilisé pour obtenir un produit en poudre de pigment de patate douce pourve d’une valeur de couleur élevée d’em530 nm= 100 [27].

Luo Yuezhong [28] a utilisé des patates douces violettes produites dans le pays comme matière première pour étudier les conditions d’extraction des pigments avec des solvants tels que les alcools et les solutions d’acides organiques. Les effets de facteurs tels que la concentration de la solution d’extraction, le rapport matière-liquide, le nombre d’extractions et le temps d’extraction ont été étudiés. Au moyen d’expériences à facteur unique et d’expériences orthogonales, ona déterminé que le processus optimal d’extraction par ultrasons est le suivant: prétremper l’échantillon de patate douce pourpre pendant 4 h, utiliser de l’acide citrique à une concentration de 10%, un rapport matiére-liquide de 1:30, une puissance ultrasonique de 300 W, un temps d’extraction de 25 min, et extraire 3 fois. L’effet d’extraction de pigment des patates douces violettes est le meilleur.

Xue Qiang et al. [29] ont signalé que les meilleures conditions de procédé étaient un pH de la solution d’extraction de 3, une durée d’extraction de 120 minutes, une température d’extraction de 60 °C, un rapport matière de 1:20 et un rendement d’extraction de 17,3 mg/100 g. Les pigments de la patate douce pourpre sont relativement stables à la température, à la lumière et aux ions métalliques. En ce qui concerne l’activité du pigment de la patate douce violette, Han Yongbin et al. [30,31] ont discuté du mécanisme antibactérien des anthocyanines de la patate douce violette d’un point de vue moléculaire. Tout d’abord, le taux de migration de l’adn d’escherichia coli et de Staphylococcus aureus a été étudié à l’aide d’expériences de blocage de gel. Deuxièmement, le bromure d’éthidium a été utilisé comme sonde fluorescente pour étudier les changements dans le spectre ultraviolet et l’intensité de fluorescence entre les pigments de patate douce pourpreuse et les systèmes d’adn d’escherichia coli et de Staphylococcus aureus. La recherche ci-dessus explore les effets et le mode d’action des pigments de la patate douce pourpre sur l’adn bactérien, ce qui aide à comprendre le mécanisme antibactérien des pigments de la patate douce pourpre au niveau moléculaire et à révéler l’interrelation entre la structure et la fonction des pigments de la patate douce pourpre.

3 Conclusion

Les pigments naturels d’origine végétale sont généralement des métabolites secondaires des plantes, de faible teneur et de faible stabilité. Par conséquent, la sélection de pigments naturels appropriés, le développement de nouvelles variétés de pigments naturels avec une grande stabilité, et l’exploration de nouvelles sources de pigments naturels sont devenus des questions urgentes que les chercheurs doivent résoudre. La Chine possède d’abondantes ressources végétales. Il est d’une grande importance pratique de développer et d’utiliser activement ces précieuses ressources végétales et de mener des recherches approfondies sur les méthodes d’extraction des pigments naturels et leurs activités connexes.

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