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japonaisComment le colorant alimentaire naturel est-il utilisé dans le domaine alimentaire?
LA acouleur est l’indicateur le plus intuitif de lA aqualité des aliments Et etdu contenu nutritionnel....... L’ajout de couleur aux aliments vise à accroître leur attrait, à compenser la perte de couleur pendant le traitement et à améliorer la qualité du produit. Le marketing alimentaire est étroitement lié à la couleur. Par exemple, la vue d’une boisson à l’orange suggérera au cerveau qu’il a un goût d’orange et de mandarine.Colorants naturelsSont des colorants dérivés de sources naturelles telles que les plantes, les insectes, les animaux et les micro-organismes. Parmi ces colorants naturels, les pigments végétaux sont les plus utilisés en raison de leur valeur médicinale. Actuellement, le développement de procédés de coloration alimentaire rentables et viables et leur application dans la transFormation des formateursdes aliments est un défi, mais a également de larges perspectives de marché et une demande.
Les colorants synthétisés chimiquement sont stables, ont un rendement plus élevé, sont moins chers, mais présentent certains risques pour la sécurité [1]. Les colorants synthétiques sont tous raffinés à partir du pétrole. Par exemple, le jaune citron, un colorant alimentaire couramment utilisé, est souvent utilisé dans leProduction de bonbons, crème glacée, céréales, soupe, gelée, gâteaux, boissons et autres aliments....... C’est l’un des additifs colorants les plus controversés en termes de sécurité. Ce pigmentpeut interagir avec les protéines sériques humaines et peut être lié aux enfants.' S trouble déficitaire de l’attention avec hyperactivité [2-3]. L’amarante est également un colorant synthétique qui peut rendre les aliments comme les bonbons, la crème glacée et les boissons de couleur rouge, mais il est cancérigène [4]. Bien sûr, cet effet toxique est également étroitement lié au dosage de l’additif, mais le dosage sûr pour la consommation est différent pour différentes personnes. Pour cette raison, par rapport aux effets potentiels sur la santé des couleurs synthétiques,Couleurs naturellesSont non seulement plus sûrs, mais ont également des fonctions et des activités biologiques, telles que des capacités antioxydantes et antibactériennes.
1 méthodes d’extraction et sources de colorants naturels
1.1 pigments végétaux
Les pigments végétaux sont des amorces naturellesProduit par le métabolisme des plantes elles-mêmes. Les pigments végétaux comprennent principalement trois catégories: les anthocyanes, les caroténoïdes et les bétalains [5] [traduction]. Les bétalains sont des pigments de pyrrole extraits de la tyrosine. Les bétalains extraits viennent en rouge et jaune. Avec l’ajout de solvants organiques avant le traitement ultrasonique, les bétalains peuvent être extraits des feuilles d’amarante, de betterave, de fruit de cactus, etFruit du dragon....... Le pigment de betterave lui-même a également des effets antioxydants et antibactériens. Sous des températures élevées et des conditions alcalines, la liaison aldéhyde-diamine dansBetteraves rougesLe pigment subit une hydrolyse et devient jaune.La lutéineEt les caroténoïdes sont des pigments jaunes et orange propres aux aliments. Ce sont des pigments en polyène [6] qui peuvent être extraits des carottes, des citrouilles, des poivrons et des tomates en utilisant une extraction supercritique par fluide [7].caroténoïdesSont sujettes à l’isomérisation pendant la transformation et le stockage des aliments, et peuvent aussi facilement perdre leur couleur jaune en raison de l’oxydation pendant la transformation [8]. Les anthocyanes sont également un type commun de pigment naturel phénolique, et la plupart des légumes et des fleurs sont riches en anthocyanes [9-10]; Ils apparaissent rouges dans des conditions acides faibles et pourpres dans des conditions alcalines. Les anthocyanes sont un colorant colorant soluble dans l’eau qui est moins stable pendant la transformation des aliments. Pour plus de détails sur les méthodes spécifiques d’extraction des pigments végétaux, voir le tableau 1.
En résumé, les pigments végétaux sont largement disponibles et relativement peu coûteux à extraire. Cependant, la plupart des pigments végétaux ont une activité antioxydante, ce qui les rend sujets à l’oxydation lors de la transformation des aliments. En outre, ils présentent différentes couleurs sous différentes conditions de pH.Aliments avec des pigments végétaux naturels ajoutésOnt des exigences plus strictes pour les conditions de stockage, et l’ajout de pigments naturels raccourcit également la durée de conservation de l’aliment. Par conséquent, il est difficile pour les pigments végétaux d’obtenir la luminosité et la couleur complète des additifs chimiques.
1.2 pigments animaux
Les animaux aquatiques décortiqués peuvent utiliser les caroténoïdes des algues et les modifier par des réactions métaboliques. Les crustacés peuvent convertirβ-carotèneEn astaxanthine et l’accumuler dans l’exosquelette, la coquille, les œufs et les ovaires. Par la conversion métabolique, les caroténoïdes dans leur corps changent leur couleur de β-carotène jaune àAstaxanthine rouge[28]. En production, les humains peuvent utiliser des méthodes enzymatiques biologiques et assistées par micro-ondes pour extraire l’astaxanthine d’organismes marins [29]. En plus de la plupart des plantes qui peuvent être utiliséesUne source de colorant alimentaire rouge naturel, il existe aussi un type d’insecte, le carmdansbeetle, qui vit sur les cactus. Le pigment rouge extrait du carmin beetle est supérieur aux pigments végétaux en termes de stabilité thermique et de vivacité de couleur.
Les pigments animaux ont l’avantage d’être très stables, mais leurs coûts d’extraction sont beaucoup plus élevés que ceux des pigments végétaux, et les couleurs qu’ils produisent ne sont pas aussi riches que celles produites par les pigments végétaux. À l’heure actuelle, l’utilisation commerciale de pigments animaux est encore très limitée.
1.3 pigments microbiens
Pigments naturels produits par des micro-organismesPeut être utilisé pour éviter les influences saisonnières et réduire la pollution de l’environnement causée par les procédés d’extraction chimique [30]. Les anthocyanes extraites des plantes, par exemple, sont affectées par des facteurs tels que la région et les conditions d’entreposage. En insérant un gène qui produit des anthocyanes dans E. coli et en optimisant les conditions de culture, le métabolite anthocyanes peut être produit directement pendant le métabolisme d’e. coli [31]. Les caroténoïdes et l’astaxanthine peuvent être extraits de microalgues. Par exemple, en utilisant des algues nées de la pluie, des nutriments peuvent être ajoutés au lot de son supplément pour permettre aux globules rouges nés de la pluie de produire de l’astaxanthine. Monascorubrin est un métabolite secondaire de Monascus, qui a lui-même des propriétés antioxydantes. L’utilisation de pigment de Monascus au lieu du nitrite pour mariner la viande non seulement maintient la viande rouge et fraîche pendant le processus de marination, mais réduit également les effets toxiques du nitrite et a un certain effet antibactérien.
A l’heure actuelle, il est encore difficile d’utiliser des pigments synthétiques microbiens à grande échelle. Il est nécessaire de réglementer et d’améliorer davantage les voies métaboliques des microorganismes, de les empêcher de produire des substances nocives, de réduire l’accumulation de sous-produits et de promouvoir le développement de voies de synthèse des pigments.
2 séparation et purification des pigments alimentaires naturels
La plupart des colorants alimentaires naturels sont extraits à l’aide de solvants organiques (méthanol, éthanol, acétone). La méthode d’extraction est simple, mais les substances ainsi extraites sont pour la plupart des mélanges et la qualité des extraits varie. Lorsqu’il est utilisé comme additif alimentaire, il n’existe pas de données précises pour déterminer la qualité du pigment extrait. Lorsque des solvants organiques sont utilisés pour l’Extraction,la qualité de laPigment naturelEst compromis parce que le solvant d’extraction est également une substance toxique. Le pigment extrait doit être séparé et purifié pour obtenir un pigment de plus grande pureté. Les méthodes d’extraction des pigments se concentrent sur l’adsorption de résine et la séparation des colonnes par chromatographie à contre-courant rapide, etc. Pour les méthodes spécifiques, voir le tableau 2.
3 Application de pigments naturels dans les aliments
Les préoccupations des consommateurs au sujet des colorants alimentaires synthétiques ont incité le développement et la promotion deColorant alimentaire naturel, que les consommateurs associent facilement à la santé. Le colorant alimentaire naturel peut ajouter de la couleur aux aliments. Chine et#39; S norme nationale "norme nationale de sécurité alimentaire:Normes d’utilisation des additifs alimentaires"(GB 2760) permet l’ajout de plus de 40 types de colorants alimentaires naturels aux aliments, qui sont couramment utilisés dans divers domaines tels que les produits fromagers, les boissons alcoolisées et le traitement de la viande. Bien sûr, lors de l’ajout aux aliments, la stabilité du pigment lui-même doit également être considérée, et le pigment approprié ajouté en fonction de ses caractéristiques.
3.1 produits de boulangerie
Il n’y a pas beaucoup de littérature sur l’utilisation deColorants alimentaires naturels dans les produits de boulangerie, ce qui peut être lié au fait que certainsCouleurs à base de plantesOnt une faible stabilité thermique et ne conviennent pas à une utilisation comme additifs alimentaires dans le traitement des produits de boulangerie. La farine de blé colorée est riche en anthocyanes, qui aident à prévenir diverses maladies chroniques. Le pain cuit avec du blé coloré est riche en caroténoïdes, mais beaucoup d’anthocyanes et de caroténoïdes sont perdus pendant le processus de cuisson [44]. Le pigment rouge extrait des insectes cochenilles est rouge dans des conditions acides fortes et violet dans des conditions alcalines. Cependant, le pigment rouge extrait des insectes cochenilles n’est pas affecté par la lumière ou la température. Et peut également chélater des ions métalliques pour former du carmin. Le carmin est très stable et non affecté par le pH, et peut être largement utilisé dans la fabrication du pain. Cependant, lorsque le carmin est extrait d’insectes cochenilles, les résidus de protéines d’insectes restent dans le pigment, ce qui entraîne une mauvaise qualité et un mauvais goût. Des études ont révélé que les résidus de protéines d’insectes dans le pigment peuvent causer des allergies chez les humains, déclenchant l’asthme allergique, etc. [45].
3.2 boissons
La couleur d’une boisson est un attribut visuel très important pour qu’elle soit acceptée comme un produit de consommation. Différentes boissons ont leurs propres attributs uniques. Par exemple, le lait doit être coloré avec des pigments liposolubles, tandis queLes boissons aux fruits ont besoin de pigments solubles dans l’eau....... Cela montre que le pigment approprié doit être sélectionné en fonction des caractéristiques de la boisson. Les anthocyanes ont une couleur riche, et dans des conditions acides, ils peuvent maintenir une bonne couleur rouge. Ils sont souvent utilisés commercialement comme additif alimentaire pour le yogourt. Il a également été démontré que les extraits riches en anthocyanes ont le potentiel d’inhiber la dégradation de l’amylase d’environ 1% à une concentration de qualité de 40 mg/mL [46]. Les pigments naturels ont un fort pouvoir colorant, et 0,03% à 0,04% peuvent être ajoutés aux boissons pour obtenir la couleur désirée [47]. Roselle est un calice comestible riche en anthocyanes. Les anthocyanes de roselle, séchées par pulvérisation, sont souvent utilisées comme colorants dans les boissons et les desserts à la gélatine. De plus, les résultats montrent que les pigments présents dans ces aliments restent stables pendant un stockage pouvant aller jusqu’à 4 semaines [48]. Les anthocyanines sont les plus actives dans l’élimination des radicaux libres d’oxygène, et peuvent inhiber l’oxydation des lipoprotéines et l’agrégation des plaquettes. Les anthocyanes dans le vin aident à adoucir le système cardiovasculaire [49]. Les bétalains sont stables à pH 3-7. La bétaïne extraite des betteraves rouges a un goût terreux, et les bétalains des fruits de cactus sont également devenus une autre source importante de colorant pour les boissons. Le bêta-carotène est un pigment liposoluble orange naturel avec une activité élevée de vitamine, et est couramment utilisé commeAdditif dans les boissons aromatisées aux fruits.
3.3 viande
La viande est riche en lipides, et l’oxydation des lipides peut facilement entraîner une baisse de la qualité de la viande. Pendant la transformation, les produits carnés doivent souvent être enrichis de pigments rouges pour conserver leur couleur saine, et des antioxydants sont également ajoutés pour prolonger leur durée de conservation. Les anthocyanes et les bétalains ont une activité antioxydante naturelle. L’ajout de 2% de bétalains au porc haché peut accroître considérablement son activité antioxydante, et l’ajout de bétalains aux saucisses de bœuf et au jambon cuit peut réduire le degré de perte de couleur pendant l’entreposage [50]. Les pigments Monascus sont principalement appropriés comme additifs pour les produits décapés. En ajoutant 1,00% de pigment de monascus à la viande hachée après avoir été entreposé pendant une ou deux semaines, ona constaté que le pigment de levure de riz rouge avait une activité antioxydante importante. La levure rouge de riz a un fort effet antioxydant en réduisant la formation d’hydroxydes pendant le stockage [51], et peut également réduire la toxicité des nitrites [52]. En outre, le pigment de riz de levure rouge lui-même a un certain degré de propriétés antibactériennes, de sorte qu’il peut également prolonger la durée de conservation des aliments.
4 façons d’améliorer la stabilité des colorants alimentaires naturels
Bien queColorants alimentaires naturelsSont riches en couleurs et très sûrs, ils ont une faible stabilité à la lumière et à la chaleur, et sont sujets à la décoloration pendant la transformation des aliments, ce qui n’est pas propice à la conservation des aliments transformés. Afin d’améliorer la stabilité thermique et chimique des pigments naturels, les chercheurs ont mis au point différentes méthodes pour améliorer ce phénomène.
4.1 méthodes chimiques
Les groupes fonctionnels des pigments extraits qui sont instables réagissent chimiquement pour former de nouveaux groupes fonctionnels stables. Les anthocyanes et les bétalains sont tous deux des pigments instables solubles dans l’eau. Les molécules de sucre des anthocyanes peuvent être acylées avec des acides organiques par l’intermédiaire d’une liaison ester pour améliorer leur stabilité thermique et leur résistance photoélectrique, changer la taille moléculaire et la polarité des anthocyanes, réduire leur solubilité dans l’eau [53], et améliorer leur stabilité thermique pendant le traitement [54]. L’instabilité thermique de la bétaïne limite son application dans la transformation alimentaire. L’enzyme de décoloration de la bétaïne peut être inactivée par blanchiment. Après la décoloration, l’ajout d’acide érythorbique à la solution de bétaïne peut aider à régénérer la bétaïne, et la stabilité thermique de la bétaïne régénérée peut être considérablement améliorée [55]. Le pigment de Monascus est insoluble dans l’eau et forme un précipité à pH 4. La caséine a des groupes hydrophiles. En combinant le pigment de monascus à la caséine, on forme un complexe de caséinate de sodium et de pigmentation de monascus qui stabilise le pigment de monascus et l’empêche de précipitation dans des conditions acides [56].
4.2 Encapsulation Microencapsulation
L’encapsulation est une méthode de piégeage des principes actifs d’organismes vivants dans un support approprié. La Microencapsulation est la méthode d’encapsulation la plus couramment utilisée dans l’industrie alimentaire, tandis que la nanoencapsulation attire de plus en plus l’attention en raison de son efficacité d’encapsulation élevée, sa grande stabilité, la libération ciblée de la substance encapsulée et sa capacité d’encapsuler des substances macromoléculaires. Les anthocyanes de l’extrait de peau de cerise acide ont été microencapsulées au moyen de la méthode de lyophilisation, avec un isolat de protéine de lactosérum et de la gomme arabique comme agents d’enrobage. La poudre extraite a de bonnes propriétés antioxydantes, et le pigment anthocyanique encapsulé est utilisé comme substitut à la coloration artificielle dans la poudre de gelée. Comparativement aux colorants synthétiques, la gelée contenant 7% de pigments d’anthocyanes encapsulés a obtenu des résultats plus élevés dans toutes les évaluations sensorielles et physicochimiques [57]. La microencapsulation et la nanoencapsulation sont des plateformes efficaces pour protéger les pigments des conditions environnementales nocives et peuvent fournir une libération ciblée et contrôlée [58]. L’enencapsulation de la bétaxanthine à partir de cactus en utilisant le séchage par pulvérisation et la submicronisation dans une matrice de maltodextrine préserve non seulement la couleur jaune vif de la bétaxanthine, mais aussi son activité antioxydante [59].
5 résumé et perspectives
Pigments d’origine naturelleSont généralement plus chers que les pigments synthétiques. Toutefois, en raison de la tendance actuelle à une sensibilisation accrue des consommateurs à la sécurité et à la santé des aliments, laOod entreprises de colorationOnt commencé à rechercher et à développer des colorants alimentaires naturels. L’obtention d’un approvisionnement stable en pigments naturels a toujours été le plus grEt en plusdéfi de l’industrie. Ce problème a conduit à la recherche de solutions nouvelles et économiquement viables pour la production, l’extraction, la purification et la stabilisation des colorants alimentaires naturels. Des tentatives ont été faites pour exprimer les gènes des pigments végétaux dans des microorganismes pour obtenir directement des métabolites pigmentaires, ou pour développer des plantes qui contiennent des pigments plus riches.
La grande majorité des pigments naturels sur le marché sont encore issus de plantes, qui sont limitées par la saison et l’environnement de croissance. En outre, la méthode d’extraction des microorganismes peut complètement éviter l’inconvénient de la qualité inégale des pigments extraits. À l’avenir, l’exploration de nouvelles technologies de production de pigments naturels peut impliquer la culture à grande échelle de micro-organismes. La culture élargie de micro-organismes nécessite également l’ajout de nutriments pendant le processus de production, et une régulation plus poussée du temps de réaction est nécessaire pour éviter la production de sous-produits tout en obtenant plus de pigments végétaux. En ce qui concerne le problème de l’instabilité des pigments végétaux extraits, la méthode traditionnelle actuelle ne peut préserver l’activité des pigments végétaux qu’en modifiant la méthode de traitement, ce qui limite la portée de l’utilisation des pigments naturels. L’encapsulation, qui consiste à recouvrir les pigments végétaux avec des matériaux comestibles, permet de préserver l’activité des pigments naturels tout en améliorant leur stabilité. Il convient de noter que l’encapsulation augmentera le coût de production des aliments, alors comment augmenter le rendement en pigments naturels dans la culture de propagation microbienne et améliorer la stabilité des pigments à un coût moindre est une question clé que nous devons résoudre dans les recherches futures sur les colorants alimentaires.
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