7 colorant alimentaire naturel à base de plantes

With the development of science and technology and the progress of society, people are paying more and more attention to food safety issues. The majority of consumers are increasingly concerned about the harm of Pigments synthétiques contained in food, which has led to an increasing focus on natural pigments that are highly safe and have certain physiological functions. The development and application of natural plant pigments has become a common concern among scientific and technological workers in various industries. People are trying to obtain natural pigments from various plant resources and explore their physiological activities to alleviate and solve various problems caused by synthetic pigments. This article provides a brief overview of seven plant pigments currently under research, with the hope of providing theoretical guidance for researchers working with natural plant pigments.

1 7 colorant alimentaire naturel à base de plantes

1.1 pigments de pommes de terre

La pomme de terre (Solanum tuberosum L.), également connue sous le nom d’igname, de pomme de terre ou d’œuf d’igname, est une culture à haut rendement, riche en éléments nutritifs, facilement digérée et absorbée, très adaptable et pouvant être utilisée à la fois pour l’alimentation et la cuisson. Il est l’un des world' S les dix principaux aliments nutritifs [1]. La pomme de terre Black Beauty a une peau et une chair noirâtre-pourpre. Il s’agit d’une nouvelle variété de pomme de terre obtenue par hybridation. Selon les experts, cette variété est non seulement riche en nutriments et riche en calcium et en potassium, mais contient également des nutriments tels que les anthocyanes. La consommation à long terme a divers effets, tels que la perte de poids et la beauté, nourrir l’estomac, renforcer la rate et favoriser la miction, désintoxiquer et anti-inflammatoire, abaisser la glycémie et les lipides sanguins, etc. Cao Hong et al. [2] ont utilisé une solution à 1,1% d’acide chlorhydrique et d’éthanol comme solvant d’extraction des pigments de la pomme de terre «Black Beauty». Les meilleurs résultats d’extraction ont été obtenus dans les conditions d’un rapport liquide/liquide de 1:40, d’une durée d’extraction de 1 h et d’une température d’extraction de 50 °C. Les conditions optimales du procédé d’extraction sont: température 50 °C, temps d’extraction 1 h, rapport liquide/solide 1:40 et concentration en acide chlorhydrique 1,1%.

Par la suite, Cao Hong et al. [3] ont étudié la stabilité du pigment de pomme de terre «Black Beauty». Les résultats ont montré que le pigment est stable dans des conditions acides; La lumière et les températures élevées accélèrent la dégradation des pigments; Dans la gamme d’addition expérimentale, les ions métalliques K+, Ca2+, Al3+ n’ont eu aucun effet sur le pigment, tandis que Na+, Mg2+, Cu2+ ont eu un effet stimulant sur le pigment, et Fe3+ a eu un effet néfaste, changeant la couleur de la solution de pigment; Des additifs comme le saccharose, l’acide citrique et le benzoate de sodium n’ont eu aucun effet sur le pigment; Le H2O2 et le Na2SO3 ont eu un effet significatif sur la stabilité du pigment.

Li Caixia et al. [4] used a 0.1% HCl-ethanol solution to extract the “Black Beauty” potato pigment under constant temperature and shaking conditions, and used spectrophotometry to determine the change in absorbance at the maximum absorption wavelength of the pigment under different environments. The results showed that the pigment is a water-soluble anthocyanin pigment, and the pH value has a significant effect on the stability of the “Black Beauty” potato pigment. The pigment is more stable under acidic conditions; the metal ion Al3+ has a color-enhancing effect on the pigment, while Na+, K+, Ca2+, Mg2+, and Zn2+ have basically no effect on the stability of the pigment, while Cu2+ and Fe3+ have a significant adverse effect on the stability of the pigment; the pigment is highly resistant to radiation, but not to natural light or high heat, and has very poor oxidation resistance; sucrose, VC and β-cyclodextrin at low mass fractions have little effect on the stability of the pigment; citric acid at a certain mass fraction has a color-enhancing effect, while potassium sorbate has a certain effect on the stability of the pigment.

1.2 pigment pourpre de maïs

Le maïs pourpre est une espèce de maïs de la famille des herbes, originaire du Pérou. Le pigment de maïs pourpre est une sorte d’anthocyanine extraite des grains de maïs pourpre. Les pigments anthocyaniques sont un type de pigment naturel soluble dans l’eau largement présent dans les plantes. Ils ont de nombreuses fonctions physiologiques, telles que la récupération des radicaux libres, la résistance à l’oxydation, et la résistance à la peroxydation lipidique. Ils sont également reconnus pour leur grande efficacité, leur faible toxicité et leur grande biodisponibilité. Ils sont une ressource naturelle comestible de pigment à valeur médicinale. Zhang Yajun et al. [5] ont d’abord utilisé un test à facteur unique pour déterminer la gamme d’influence des quatre facteurs que sont la concentration d’éthanol, la concentration d’acide citrique, le rapport liquide/matière et la température d’extraction sur l’extraction du pigment à noyau de maïs violet. Sur cette base, un essai orthogonal a été effectué pour déterminer les conditions optimales d’extraction du pigment de maïs.

Les résultats ont montré que parmi les quatre facteurs, le rapport liquide/matière avait la plus grande influence sur l’extraction du pigment, suivi de la température d’extraction, de la concentration d’éthanol et de la concentration d’acide citrique. Les conditions optimales d’extraction sont: une concentration d’éthanol de 60%, une concentration d’acide citrique de 0,8 %, un rapport liquide/solide de 1:10 et une température d’extraction de 80°C. En ce qui a trait à la stabilité du pigment, Zhang Yajun et al. [6] ont déterminé le sommet d’absorption maximal du pigment d’anthocyane de maïs violet par colorimétrie et ont analysé les propriétés physiques et chimiques du pigment. Les résultats ont montré que le pic maximal d’absorption du pigment anthocyanique du maïs pourpre était de 526 nm; Le pigment de maïs violet était stable au sel, au saccharose, au glucose, à la vitamine C, à l’acide citrique, à l’acide acétique, et Cu2+, Mg2+, Ca2 +, K +, Al3 + sont stables; Le pigment de maïs violet est sensible à la lumière et aux oxydants (H2O2) et aux agents réducteurs (Na2SO3). En ce qui concerne la recherche sur les antioxydants, il a été rapporté dans la littérature que ce pigment a une forte capacité antioxydante in vitro, et sa capacité à récupérer les radicaux libres (DPPH· et ·OH, O2·) est significativement meilleure que celle de l’acide ascorbique témoin positif. L’extrait brut pigmentaire à 0,04 mg/mL a un taux d’élimination de la DPPH de 89,88 % et un taux d’élimination de 84,87 %; A 0,035 mg/mL, le taux de récupération de l’o2 · est de 85,82 % [7].

1.3 pigment de Lycium ruthenicum

Lycium ruthenicum Murr. (black fruit wolfberry) est une plante sauvage arbustive vivace endémique de la région aride du nord-ouest de la Chine. Elle appartient à la famille des Solanaceae et au genre Lycium (Lycium L.). La médecine tibétaine l’appelle «Pangma». Le fruit mûr est utilisé en médecine. Le pigment dans ses fruits est un type de pigment anthocyanique qui est riche en nutriments et a la fonction d’être utilisé à la fois comme médicament et nourriture. Il a une grande valeur pour le développement du marché [8]. Zhang Yuande et al. [9] ont utilisé une méthode assistée par micro-ondes avec la teneur en pigment comme indicateur. Les effets de cinq facteurs sur l’extraction des pigments d’anthocyanine néfaires de blackberry ont été étudiés à l’aide d’expériences monofactuelles et orthogonales: solvant d’extraction, puissance de rayonnement, temps d’extraction, rapport matière/liquide et temps de trempage. Les résultats ont montré que les effets de chaque facteur sur la teneur en anthocyanes du néflier de fruits noirs étaient les suivants: rapport liquide-matière > Concentration d’éthanol > Puissance de rayonnement > Temps d’extraction > Temps de trempage; Les conditions d’extraction optimisées pour l’anthocyanine du névaire de fruits noirs étaient les suivantes: solvant d’extraction 75% d’éthanol, puissance de rayonnement 70 W, temps d’extraction 20 min, rapport liquide/matière 1:50, temps de trempage 20 h. Dans ces conditions, le taux d’extraction du pigment d’anthocyanine était de 15,32 % et la teneur totale en anthocyanine était de 936, 27 mg/100 g. De plus, Chen et al. [10] ont utilisé la spectrophotométrie ultraviolette visible pour déterminer la teneur en proanthocyanidine dans les pigments de wolfberry des fruits noirs, ce qui a donné lieu à une teneur en proanthocyanidine de 22 g/100 g dans les pigments de wolfberry des fruits noirs.

1.4 pigment d’amarante rouge

L’amarante rouge (Alternanthera bettzickiana L.) est une herbe vivace de la famille des Amaranthaceae. Ses tiges et ses feuilles sont rouge violacé et riches en anthocyanes. L’amarante rouge est attrayant dans sa couleur lumineuse et alléchante. Il présente les avantages d’être très adaptable, largement distribué, très productif et riche en pigments anthocyaniques. Liu Deliang [11] a constaté que les conditions optimales d’extraction du pigment d’amarante rouge sont: une solution aqueuse d’acide chlorhydrique avec une fraction volumique de 2% comme agent d’extraction, une température d’extraction de 30 °C, un temps d’extraction de 1,5 h et un rapport liquide-solide de 1:20. Les additifs alimentaires courants n’ont pas d’effet significatif sur le pigment, tandis que le sel a un certain effet colorant. L’oxydant H2 O2 et l’agent réducteur NaHSO3 provoquent tous deux la dégradation du pigment, et avec l’augmentation de la concentration de H2 O2 et de NaHSO3, le taux de dégradation du pigment d’amarante rouge accélère. Les ions métalliques Mg2+, Cu2+, Zn2+, Ca2+, K+ et Na+ n’ont aucun effet significatif sur le pigment d’amarante rouge, tandis que Ba2+ a un effet améliorant la couleur sur le pigment, et Al3+ peut causer la décoloration du pigment.

1.5 pigment de fruit du Dragon

Dragon fruit (Hylocereus undatus L.) is the fruit of an annual succulent plant in the family Cactaceae (aeataeeae) of the genus Hylocereus (Hylocereus undatus). It is also known as red dragon fruit or honey fruit. It is cultivated in Hainan, Yunnan, Guangdong, Guangxi and other places in China. Dragon fruit is rich in nutrients and has unique functions. It contains plant albumin, which is rare in general plants, as well as abundant cellulose and water-soluble dietary fiber. It is also rich in a large amount of betaine pigments. The color of the skin and flesh ranges from rose red to purple red, making it a good raw material for extracting natural pigments [12]. Liang Binxia et al. [13] studied the effects of the type of extraction solution, liquid-to-material ratio, extraction time, extraction temperature and pH on pigment extraction, and determined the optimal process conditions: freeze-storage of the pitaya peel, extraction solution of deionized water, liquid-to-material ratio of 5:1, extraction time of 30 min, extraction temperature of 50 °C, The pH of the extract was 6. The results showed that a 75% ethanol solution gave the best results. The maximum absorption wavelength of the dragon fruit peel pigment was 536 nm. The pigment was stable under acidic conditions but not light stable.

1.6 pigment de framboise rouge

Les framboises rouges, également connues sous le nom de framboises, sont des plantes de la famille des Rosaceae. Leurs fruits mûrs sont riches en pigments rouges et sont une bonne source de pigments naturels. Les pigments rouges des framboises rouges sont présents sous forme d’anthocyanes, qui peuvent empêcher la peroxydation dans le corps [15].

Sun Xiyun et al.[16] ont utilisé des framboises rouges comme matière première pour extraire des pigments naturels. Purifié à l’aide d’une méthode de résine macroporeuse. Après purification, l’échantillon a été séparé par chromatographie sur papier. Les composants ont d’abord été identifiés à l’aide de la spectroscopie UV-Vis et de la chromatographie papier. Les résultats ont montré que la résine d’adsorption macroporeuse HPD-700 est appropriée pour purifier les pigments de framboise rouge. L’effet d’adsorption est meilleur lorsque le pH de l’extrait brut est 2. En utilisant 60% d’éthanol comme éluant, le volume d’élution était de 4 BV, le débit était de 0,6 mL/min et l’élution a été effectuée avec 60% d’éthanol comme éluant. L’effet d’élution était meilleur; Quatre composants ont été séparés par chromatographie sur papier, et l’identification préliminaire a été: cornflower-3-glucoside, cornflower-3-rutinoside, cornflower-3-sophoroside et cornflower-3-glucose-rutinoside, respectivement. Wang Feng et al. [17] ont utilisé une méthode ultrasonique pour étudier l’extraction et la stabilité des pigments dans les framboises rouges. Les résultats ont montré que la longueur d’onde maximale d’absorption des pigments de framboise rouge était de 510 nm, et les conditions optimales d’extraction étaient: une solution d’éthanol avec une fraction volumique de 50%, un rapport liquide/matériau de 1:10, une température d’extraction de 40 °C, un temps d’extraction de 30 min, extrait deux fois; Le pH a un effet significatif sur la couleur du pigment rouge framboise. Il est stable à des températures inférieures à 50 ℃ et dans l’obscurité. Le pigment de framboise rouge a une certaine capacité antioxydante. Le saccharose n’a pas d’effet significatif sur le pigment. Le VC a un effet dégradant sur le pigment. Les ions Fe3+ ont un effet protecteur sur le pigment de framboise rouge en stabilisant sa structure.

1.7 pigment de bleuet

Blueberries are plants of the genus Vaccinium in the family Ericaceae. Their fruits are berries that are blue in color, making them one of the rare blue foods. Blueberries have delicate flesh and a delicious sweet and sour taste. They not only contain nutrients such as vitamin C, but are also rich in natural blue pigments. The main component of blue pigments is anthocyanins, which are a type of antioxidant that protects the human body from free radical damage and greatly enhances immunity [18]. Yang Xuefei et al. [19] optimized the ultrasonic extraction process of blueberry pigment based on single factor experiments and used the central composite design method, and analyzed the stability of the pigment. The results showed that the optimal conditions for the ultrasonic extraction of blueberry pigment were 45% ethanol volume fraction, material-to-liquid ratio (g/mL) 1:13, ultrasonic temperature 55°C, pH 4.5, ultrasonic power 450 W, ultrasonic time 50 min. Under these conditions, the extraction rate of blueberry pigment was 274.36 U/g. Blueberry pigment is heat-resistant and has high stability under conditions of metal ions such as K+, Na+, Mg2+ and food additives such as potassium sorbate, but is unstable under conditions of Zn2+, Fe2+, Fe3+, Ca2+ and alkaline environments. Wang Guyuan et al. [20] determined the optimal extraction conditions for blueberry pigments using ethanol extraction through orthogonal experiments: 70% ethanol solution as the extracting agent, extraction temperature of 30 °C, extraction time of 2 h, and liquid-to-material ratio of 1:10.

2 Conclusion

Les pigments végétaux naturels proviennent de plantes et sont beaucoup plus sûrs que les pigments synthétiques, et ont donc plus d’avantages que les pigments synthétiques. Cependant, les pigments naturels des plantes sont généralement des produits du métabolisme secondaire des plantes et leur composition est complexe, ce qui rend difficile leur isolement, leur purification et leur identification. De plus, il existe de nombreux types de pigments végétaux, et ils sont de nature complexe. Pour un seul pigment végétal, son application est très spécifique et son champ d’application est limité. Par conséquent, comprendre la structure et les propriétés des composants des pigments naturels, ainsi que leur fonctionnalité et leur sécurité, et élargir le champ d’application des pigments naturels végétaux est la tâche principale des chercheurs scientifiques.

Références:

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[4] Li Caixia, Yang Xiaolong, Li Qiong. Étude sur la stabilité du pigment de pomme de terre de beauté noire [J]. Food Science, 2010, 31(9): 89-94.

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