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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. Les teintures naturelles sont des teintures dérivées 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.
Chemically synthesized dyes are color-stable, have a higher yield, are cheaper, but have certadanssafety risks [1]. Synthetic dyes are all refined from petroleum. For example, lemon yellow, a commonly used Colorant alimentaire, is often used in Le conseil des ministresproduction De lacandy, ice cream, cereal, soup, jelly, cakes, drinks Et en plusother foods. It is one De lathe most controversial coloring additives in terms of safety. This pigmentcan interact with human serum proteins Et en plusmay be related to children' 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, les couleurs naturelles sont non seulement plus sûres, 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
Plant pigments are natural primers produced Par:the metabolism of plants themselves. Plant pigments mainly include three categories: anthocyanins, carotenoids Et en plusbetalains [5] [traduction]. Betalains are pyrrole pigments extracted from tyrosine. The extracted betalains come in red Et en plusyellow. With the addition of organic solvents before ultrasonic processing, betalains can be extracted from amaranth leaves, beetroot, cactus fruit, Et en plusdragon fruit. Beetroot pigment itself also has antioxidant Et en plusantibacterial effects. Under high temperatures and alkaline conditions, the aldehyde-diamine bond in red beetroot pigment will undergo hydrolysis and turn yellow. Lutein and carotenoids are yellow and orange pigments unique to food. They are polyene pigments[6] and can be extracted from carrots, pumpkins, peppers and tomatoes En utilisantsupercritical fluid extraction[7]. Carotenoids are prone to isomerisation during food processing and storage, and can also easily lose their yellow colour due to oxidation during processing[8]. Anthocyanins are also a common type of phenolic natural pigment, and most vegetables and flowers are rich in anthocyanins [9-10]; they appear red under weak acid conditions and purple under alkaline conditions. Anthocyanins are a water-soluble pigment dye that is less stable during food processing. For details of the specific methods of extracting plant pigments, see Table 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. Les aliments avec des pigments végétaux naturels ajoutés ont des conditions de stockage plus strictes, 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-carotèneinto astaxanthin and accumulate it in the exoskeleton, shell, eggs and ovaries. Through metabolic conversion, the carotenoids in their bodies change their La couleurfrom yellow β-carotene to red astaxanthin [28]. In production, humans can use microwave-assisted and biological enzyme methods to extract astaxanthin from marine organisms [29]. In addition to most plants that can be used as a source of natural red food coloring, there is also a type of insect, the carmine beetle, that lives on cacti. The red pigment extracted from the carmine beetle is superior to plant pigments in terms of both thermal stability and vividness of color.
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
Les pigments naturels produits par les micro-organismes peuvent être utilisés 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 plupartColorant alimentaire naturel is extracted using organic solvents (methanol, ethanol, acetone). The extraction method is simple, but the substances extracted in this way are mostly mixtures, and the quality of the extracts varies. When used as a food additive, there is no accurate donnéesto determine the quality of the extracted pigment. When organic solvents are used for Extraction,the quality of the natural pigment is compromised because the extraction solvent is also a toxic substance. The extracted pigment needs to be further separated and purified to obtain a pigment of higher purity. The methods of extracting pigments focus on resin adsorption and Haute vitessecountercurrent chromatography column separation, etc. For specific methods, see Table 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 de colorants alimentaires naturels, que les consommateurs associent facilement à la santé. Le colorant alimentaire naturel peut ajouter de la couleur aux aliments. Chine et#39; la norme nationale «national La nourritureSafety standard: La nourritureAdditive Use Standards» (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 la transformation 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’existe pas beaucoup de littérature sur l’utilisation de colorants alimentaires naturels dans les produits de boulangerie, ce qui peut être lié au fait que certains colorants à base de plantes ont une faible stabilité thermique et ne peuvent pas être utilisés 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
The color of a beverage is a very important visual attribute for it to be accepted as a consumer product. Different beverages have their own unique attributes. For example, milk needs to be colored with fat-soluble pigments, while fruit drinks need water-soluble pigments. This shows that the appropriate pigment needs to be selected according to the characteristics of the beverage. Anthocyanins have a rich color, and under acidic conditions, they can maintain a good red color. They are often used commercially as a food additive for yogurt. Anthocyanin-rich extracts have also been shown to have the potential to inhibit amylase degradation by about 1% at a quality concentration of 40 mg/mL [46]. Natural pigments have strong coloring power, and 0.03% to 0.04% can be added to beverages to achieve the desired color [47]. Roselle is an edible calyx that is rich in anthocyanins. Anthocyanins from roselle, which are spray-dried, are often used as colorants in beverages and gelatin desserts. Moreover, the results show that the pigments in these foods remain stable during storage for up to 4 weeks [48]. Anthocyanins are the most active in scavenging oxygen free radicals, and can inhibit lipoprotein oxidation and platelet aggregation. Anthocyanins in wine help to soften the cardiovascular system [49]. Betalains are stable at pH 3–7. Betaine extracted from red beets has an earthy taste, and betalains from cactus fruits have also become another important source of beverage coloring. Beta-carotene is a natural orange fat-soluble pigment with high vitamin activity, and is commonly used as an additive in fruit-flavored drinks.
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
Although natural food colors are rich in color and highly safe, they have poor light and heat Stabilité,and are prone to discoloration during food processing, which is not conducive to the preservation of processed foods. In order to improve the thermal and chemical stability of natural pigments, researchers have developed different methods to improve this phenomenon.
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 naturelleare generally more expensive than synthetic pigments. However, due to the current trend of increasing consumer awareness of food safety and health, food colouring companies have begun to research and develop natural food colouring agents. Obtaining a stable supply of natural pigments has always been the biggest challenge facing the industry. This problem has prompted the search for novel and economically viable solutions to the production, extraction, purification and stabilization of natural food colorants. Attempts have been made to express the genes of plant pigments in microorganisms to directly obtain pigment metabolites, or to develop plants that contain richer pigments.
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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