Comment le colorant alimentaire végétal est-il utilisé dans la transformation des aliments?

La nourriture est la garantie matérielle la plus élémentaire de la survie humaine. Le développement de la nourriture verte est un besodansmotivé par les personnes' S sensibilisation à l’environnement, à la santé et à l’amélioration du niveau de vie. Parmi ceux-ci, les colorants jouent un rôle important dans l’amélioration de l’apparence et de la qualité des aliments. Comparé aux pigments synthétiques, le colorant alimentaire végétal naturel vert et sain est devenu un point chaud pour le développement du marché et l’application dans l’industrie de la santé.

Selon l’analyse dans le «2022-2027Chine industrie de couleur alimentaire naturelleMarket Competition Pattern Analysis Et en plusDevelopment perspective Forecast Report "par l’institut de recherche de l’industrie chinoise, la taille du marché mondial des colorants alimentaires synthétiques en 2022 est estimée à environ 590 millions de dollars US, tandis que le marché des colorants alimentaires naturels devrait atteindre 1,54 milliard de dollars US dès 2021, et devrait croître à un taux de croissance annuel composé de 7,4%. Bien que les pigments synthétiques aient un avantage sur le plan des coûts et puissent donnerProduits alimentaires et boissonsA saturés et même colorés, les pigments naturels prennent de plus en plus d’importance dans l’industrie alimentaire en raison des réglementations plus strictes dans divers pays et du nombre croissant de consommateurs qui sont préoccupés par la sécurité des pigments synthétiques. En outre, la plupart des colorants alimentaires naturels pour plantes sont bioactifs [1] et peuvent être utilisés pour la prévention et le traitement de diverses maladies. Il est également largement utilisé dans les cosmétiques et les produits de santé.

1 Classification et méthodes d’extractiondes colorants alimentaires pour plantes

Les principaux colorants naturels utilisés dans l’industrie alimentaire sont les caroténoïdes, la chlorophylle, les bétalains et les anthocyanes. Afin d’améliorer l’efficacité d’extraction du colorant alimentaire pour plantes, il est nécessaire de choisir une méthode d’extraction appropriée. Les méthodes traditionnelles sont généralement utilisées pour l’extraction des pigments végétaux, comme l’extraction Soxhlet, l’extraction en phase solide et la distillation à la vapeur d’eau. Les méthodes traditionnelles d’extraction sont simples, économiques et faciles à utiliser, mais elles ont des problèmes tels que les résidus de solvants et prennent beaucoup de temps. L’eau, l’éthanol et le méthanol sont les plus couramment utilisés pour extraire lesPigments solubles dans l’eau, tandis que des solvants non polaires tels que l’hexane, l’acétone, le trichloroéthylène et d’autres solvants organiques sont utilisés pour extraire les pigments lipophiles [2]. Les méthodes d’extraction non traditionnelles (communément appelées techniques d’extraction vertes) ont progressivement remplacé les méthodes traditionnelles d’extraction. Leur avantage réside dans l’utilisation de moins de solvant et de temps plus court. L’extraction assistée par ultrasons, l’extraction assistée par champ électrique à impulsion, l’extraction assistée par micro-ondes, l’extraction par fluide supercritique [3] [traduction] et ainsi de suite sont des méthodes efficaces pour l’extraction de colorants alimentaires végétaux.

Colorant alimentaire naturel pour plantesA des solubilités différentes selon sa composition chimique. Les pigments lipophiles sont principalement des caroténoïdes, de la chlorophylle et de la lutéine; Les pigments solubles dans l’eau sont principalement du bétalain et de l’anthocyanine. En raison de la diversité des colorants alimentaires végétaux, les colorants alimentaires végétaux peuvent être divisés en quatre pigments dérivés de pyrrole, composés tétraterpénoïdes, dérivés de benzopyran, dérivés de pyridine. Parmi eux, la chlorophylle est le principal représentant des pigments dérivés du tétrapyrrole, les caroténoïdes sont les principaux représentants des tétraterpénoïdes, les anthocyanes sont les principaux représentants des dérivés du benzopyran, et les bétalains sont les principaux représentants des dérivés de la pyridine.

2 Extraction de colorant alimentaire naturel pour plantes

2. 1 Extraction de pigments dérivés du tétrapyrrole

Les pigments dérivés du tétrapyrrole sont les pigments les plus abondants et les plus largement distribués dans la nature.La chlorophylle est un colorant alimentaire naturel pour plantesAvec une structure moléculaire dérivée du tétrapyrrole. La chlorophylle est un composé de porphyrine de magnésium, une molécule organique complexe. Sa structure moléculaire contient un grand anneau à quatre membres (anneau de porphyrine), avec un atome de magnésium en position centrale qui est chargé positivement et un atome d’azote relié à lui qui est chargé négativement. La chaîne côté carbone-hydrogène (chaîne phycoerythrine) reliée à l’anneau de la porphyrine est une chaîne lipophile de graisse, qui détermine la lipophilicité de la chlorophylle [4]. La structure de la chlorophylle lui permet d’absorber et de convertir l’énergie lumineuse dans une plage de longueurs d’onde spécifique dans le spectre visible. Il absorbe principalement la lumière rouge et bleue, tout en réfléchissant ou en transmettant la lumière verte, c’est pourquoi il semble vert. La chlorophylle a et la chlorophylle b sont les principaux membres de la famille des chlorophylles. La chlorophylle est chimiquement instable et peut être dégradée par la lumière, la température, le pH, les oxydants, etc. La chlorophylle a diverses utilisations telles que la production de sang, l’apport de vitamines, la désintoxication et la résistance aux maladies.

La chlorophylle est présente dans tous les organismes capables de photosynthèse. Li Ping [5] a étudié le processus d’extraction et la stabilité de la chlorophylle dans le varech. Les résultats ont montré que l’extraction supercritique du CO2 a une basse température, un taux de transfert de masse rapide, et l’ajout d’éthanol comme entraîneur améliore efficacement l’efficacité d’extraction. L’utilisation d’extraction assistée par ultrasons et micro-ondes, par rapport aux méthodes conventionnelles, a un certain degré d’amélioration de l’efficacité et de la pureté d’extraction, avec une consommation moindre de solvants et une faible consommation d’énergie.

Stabilité de la chlorophylle: les résultats de l’étude montrent que la chlorophylle doit être stockée à l’abri de la lumière et des températures élevées. Et les récipients de stockage ne doivent pas être faits de fer, de cuivre ou d’aluminium. Si ces contenants sont inévitablement utilisés pendant le traitement, l’edta et le diacétate de sodium peuvent être ajoutés pour prévenir l’oxydation de la chlorophylle. La valeur du pH devrait être ajustée à 6-8 avec l’ajout approprié de phosphate pour obtenir l’état le plus stable. L’ajout d’antioxydants tels que TBHQ, BHT, vitamine C et vitamine E peut considérablement améliorer la stabilité de la chlorophylle dans le varesh. Weng Xia [6] a utilisé de l’éthanol anhydre comme agent d’extraction et l’extraction assistée par ultrasons deChlorophylle des épinards sauvages....... L’essai orthogonal a montré que les conditions optimales du procédé pouvaient atteindre une extraction maximale de la chlorophylle de 17,748 mg·g-1. Un système de dispersion de solution aqueuse de chlorophylle A été préparé en mélangeant avec de la poudre de gomme arabique et de la maltodextrine, ce qui peut améliorer la stabilité de la chlorophylle à la lumière.

2. 2 Extraction de pigments en polyène

Les pigments de polyène sont un type de composé terpène, également connu sous le nom de composés tétraterpènes. La structure d’un composé tétraterpène est composée de huit unités d’isoprène reliées entre elles. Ils sont largement présents dans la nature, et le carotène extrait des carottes est le premier composé tétraterpène à être extrait. Comme les molécules des tétraterpénoïdes contiennent toutes un nombre relativement important de doubles liaisons carbone-carbone conjuguées, ce sont toutes des substances colorées.

Les caroténoïdes, également connus sous le nom de pigments de polyène, comprennent l’α-carotène,β-carotène, γ-carotène, lycopène etLa lutéine....... Légumes tels queLes carottes contiennent une grande quantité de β-carotène....... Les gens consomment habituellement du β-carotène dans les aliments et les aliments de santé. C’est un composé soluble dans la graisse d’orange qui est le pigment naturel le plus stable largement trouvé dans la nature [7]. Le β-carotène peut être transformé en vitamine A dans le corps. La vitamine A est bénéfique pour la santé des yeux et de la peau. La lutéine joue également un rôle important dans le retardement du vieillissement et dela dégénérescence oculaire.Le lycopène, le premier pigment extrait des tomates, a trois fois l’effet antioxydant du β-carotène. Il améliore également le corps et#39; S système immunitaire, combat le cancer et ralentit le processus de vieillissement.

Ren Bingqian et al. [8] ont étudié laProduction et extraction de β-carotène....... La méthode traditionnelle d’extraction au solvant organique est mature, à faible investissement et adaptée à la production industrielle de masse. Cependant, il existe des résidus de solvant, le taux d’extraction n’est pas élevé et peut également conduire à l’isomérisation, à l’oxydation et à la dégradation du β-carotène; La méthode de chromatographie sur colonne est complexe; L’extraction supercritique de CO2 est très efficace, n’a aucun résidu de solvant, et est douce sur les conditions de fonctionnement; L’extraction assistée par ultrasons réduit considérablement le temps d’extraction, économise la consommation de solvant, et évite les dommages aux ingrédients actifs provoqués par les températures élevées; L’extraction assistée par micro-ondes peut améliorer l’efficacité de l’extraction et a moins d’impact environnemental.

Han Hao et al. [9] utiliséPoudre de citrouilleComme matière première pour explorer le processus optimal pour l’extraction du β-carotène par l’éthanol assisté par ultrasons. Le rendement d’extraction du β-carotène était de 23,811 ± 0,589 mg·g-1. Les résultats du test de stabilité ont montré que le β-carotène devait être stocké dans l’obscurité à basse température, et que le Zn2+ et le Fe3+ avaient le plus grand effet sur le β-carotène de citrouille. Li Weixue et al. [10] ont étudié l’extraction de la lutéine. Les résultats des tests ont montré que l’extraction supercritique du CO2 combinée à l’extraction au solvant est une méthode efficace pour extraire la lutéine des soucis, et que l’effet d’extraction est meilleur que celui de l’extraction au solvant traditionnelle.

Liu Bingxue et al. [11] ont utilisé des souci du nord-est de la Chine comme matière première,Lutéine extraite de marigoldsUtilisant la méthode d’ultra-haute pression, et optimisé le processus d’extraction. Selon le procédé optimisé, le taux d’extraction de la lutéine était de 68,57 ± 2,31 mg·g-1. Yu Wenjing et al. [12] ont étudié les principales substances actives dans les tomates. Le lycopène a une bonne solubilité dans le CO2 supercritique, et l’utilisation de l’extraction de fluide supercritique peut réduire l’isomérisation et la décomposition. Wang Haifeng et al. [13] ont optimisé le procédé d’extraction supercritique du CO2, et la pureté du lycopène a atteint plus de 90% selon les paramètres optimaux du procédé. Lin Zehua et al. [14] ont présenté leExtraction du lycopène à l’aide d’un solvant organiqueExtraction, extraction supercritique de CO2, extraction assistée par ultrasons, extraction assistée par micro-ondes, extraction synergique par ultrasons et micro-ondes, extraction assistée par ultra-haute pression et extraction assistée par champ électrique pulsée à haute pression. Par rapport à l’extraction au solvant organique, tous ces processus peuvent améliorer le taux d’extraction. L’extraction électrique pulsée à haute pression est particulièrement adaptée à l’extraction de substances sensibles à la chaleur.

2. 3 Extraction de pigments polyphénoliques

Les pigments polyphénoliques sont représentés par des anthocyanes et des flavonoïdes. La structure moléculaire de ces pigments est caractérisée par la présence de 2-phénylbenzopyran; Les anthocyanines montrent différentes couleurs à différents pHs; Les flavonoïdes sont largement répandus dans le monde végétal et constituent une grande classe de pigments naturels solubles dans l’eau. En raison de la présence de groupes phénoliques hydroxyle dans leur structure, ils sont généralement acides.

Les proanthocyanidines sont actuellement considérées comme les antioxydants naturels les plus efficaces. Les baies de goji noires sont une plante idéale pour extraire les proanthocyanidines. Zhang Rong et al. [15] ont étudié le processus d’extraction et l’activité antioxydante. Les conditions optimales du procédé d’extraction assistée par ultrasons ont été utilisées pour obtenir un rendement en proanthocyanidine de 2,72 %. Les proanthocyanidines des baies noires de goji avaient une capacité réductrice totale plus élevée que la vitamine C, et étaient efficaces pour éliminer les radicaux libres DPPH et les radicaux libres oh. Zhang Huimin et al. [16] ont utilisé des peaux de raisin pourpre comme matière première et ont extrait les anthocyanes à l’aide d’une méthode assistée par ultrasons avec 65% d’éthanol. Les paramètres du procédé ont été optimisés grâce à des expériences à un seul facteur et à des essais de surface de réponse. Le rendement en anthocyanes était de 25,50 mg·g-1 et le coefficient de corrélation entre la valeur théorique et la valeur d’essai vérifiée était de 99,3 %. Afin d’explorer le procédé d’extraction des flavonoïdes et des polyphénols et leur capacité antioxydantes, Li Shengrao et al. [17] ont optimisé les paramètres du procédé pour l’extraction des anthocyanes du bleuet à l’aide d’une méthode d’extraction assistée par champs électriques pulsés à haute tension par surface de réponse. Le conseil des ministresExtraction d’anthocyanesLe rendement était de 34,20 mg·g-1. Les résultats expérimentaux ont montré que l’extraction assistée par champ électrique pulsé à haute tension était efficace et consommait peu de solvants. Hang Shuyang et al. [18] ont utilisé la peau de rhizome de l’igname chinois comme matière première et ont utilisé une conception orthogonale pour optimiser le processus d’extraction à l’éthanol par ultrasons des flavonoïdes et des polyphénols de la peau de rhizome. Le rendement en flavonoïdes était de 0,929%, et l’extrait brut avait un pouvoir réducteur et un pouvoir antioxydant total.

2. 4 Extraction de pigments dérivés de la pyridine

Les pigments dérivés de la Pyridine sont principalement des bétalains et de la bétaxanthine dans les betteraves rouges. Le principal composant des bétalains est la bétaïne, qui est un colorant alimentaire naturel soluble dans l’eau [19]. Yin D. etal. [20] ont optimisé la méthode d’extraction de betalain à partir deBetteraves rouges, en utilisant l’extraction assistée par ultrasons. L’erreur relative entre la teneur réelle en bétaline et la valeur prédite était de 1,96 %. Tang Ling et al. [21] ont résumé la recherche sur la technologie d’extraction et de purification de la bétaxanthine au cours des dernières années dans la littérature nationale. Les techniques traditionnelles d’extraction telles que l’extraction au solvant ont une faible efficacité d’extraction et polluent l’environnement. Les technologies émergentes telles que les ultrasons, les micro-ondes et d’autres technologies auxiliaires, la technologie d’extraction assistée par champ électrique pulsé à haute pression, combinées avec des processus de purification tels que l’adsorption de résine macroporeuse et la séparation de membrane, améliorent effectivement le taux d’extraction de la bétaxanthine et ont de bonnes perspectives de développement.

3 colorant alimentaire végétal: perspectives d’application dans la transformation des aliments

Les gens étant de plus en plus conscients de la santé et de l’environnement, la valeur nutritionnelle et la sécurité des aliments sont devenues un thème majeur dans la transformation et le développement des aliments. Comparé aux pigments synthétiques artificiels,Colorant alimentaire naturel pour plantesEst plus sûr, plus respectueux de l’environnement car il est biodégradable, et a progressivement remplacé les pigments synthétiques artificiels comme agent colorant alimentaire. En outre, le colorant alimentaire naturel des plantes, en tant qu’ingrédient dans les aliments, a une variété d’avantages physiologiques en soi. Par exemple, les anthocyanes, qui sont de puissants antioxydants, ont toujours été un sujet de recherche brûlant dans les domaines de la botanique, de la science alimentaire et de la nutrition. La durée de vie humaine dépend directement de la force des gens et#39; S capacité à résister à l’oxydation et aux radicaux libres. La découverte des anthocyanes a trouvé un moyen efficace de lutter contre le vieillissement.

Le lycopène a également un effet puissant en récupérant les radicaux libres dans le corps humain. Sa constante de vitesse pour la trempe de l’oxygène singlet est 100 fois supérieure à celle deVitamine E....... En outre, le lycopène est un agent hypocholestérolémique qui peut réguler le corps et#39; S métabolisme du cholestérol. Huang Ruoan et al. [22] ont constaté que le lycopène a un certain effet inhibiteur sur les cancers du tube digestif, du col de l’utérus, du sein, de la peau et de la vessie. Les traitements traditionnels contre le cancer comprennent la chimiothérapie et la radiothérapie, qui ont des effets secondaires importants. Le lycopène inhibe le développement des cellules cancéreuses en réduisant la production de produits oxydatifs, en abaissant le contenu des facteurs inflammatoires et en régulant les voies des signaux.

"Médecine de protection des yeux"La lutéineEst le composant principal du pigment dans la macula de l’œil humain et#39; S rétine, et peut améliorer la rétinopathie diabétique. Xiao Yiqin et al. [23] ont observé les changements de concentration chez les patients diabétiques de type 2 après l’administration orale de lutéine, et ont montré que la concentration sanguine de lutéine augmentait de façon significative et restait stable. Aucun événement indésirable grave n’a été observé, fournissant une base pour étudier l’innocuité de l’application clinique de ce médicament. La vie moderne est stressante et rapide, et les émotions et les modes de vie malsains peuvent conduire à des maladies cardiovasculaires et cérébrovasculaires. Liu Yaxin et al. [24] ont résumé et analysé la recherche sur la bétaxanthine dans les maladies cardiovasculaires, la neuroprotection, la protection cellulaire, l’anti-inflammation, etc. L’étude a révélé que la bétaxanthine peut réduire les lipoprotéines de basse densité dans le sang, augmenter les lipoprotéines de haute densité et la vasodilatation; Pour le traitement des maladies neurodégénératives chroniques telles que l’alzheimer&#La bétaxanthine présente également un certain potentiel de développement. Des études ont révélé que la bétaxanthine peut inhiber l’agrégation de Aβ, qui provoque l’alzheimer' S maladie.

Les effets physiologiques sains de la coloration alimentaire naturelle de plante combinée avec la psychologie des couleurs sont largement utilisés dansAliments fonctionnels....... Le marché des aliments fonctionnels n’a cessé de croître ces dernières années. Cependant, l’utilisation généralisée deColorant alimentaire végétalL’industrie alimentaire est encore limitée par le rendement, les coûts de production, l’approbation réglementaire, les caractéristiques des pigments, et la tolérance aux facteurs environnementaux tels que la température, la lumière et le pH. par conséquent, l’industrie est confrontée au défi de maintenir la disponibilité et la stabilité de ces aliments fonctionnels, qui peuvent finalement vraiment promouvoir la santé humaine. Lorsque des pigments naturels sont utilisés dans les aliments, il faut veiller, lors de l’extraction des pigments naturels, à assurer la sécurité du processus d’extraction et la qualité des pigments naturels, en utilisant des solvants non toxiques et des techniques d’extraction respectueuses de l’environnement.

Après addition dePigments naturels, traitement industriel alimentairePeut entraîner des changements, la dégradation, et même la perte de colorant alimentaire naturel des plantes. Pendant le traitement, il faut veiller à contrôler les facteurs qui influent sur la stabilité des pigments naturels, comme le pH, la température, l’activité de l’eau, l’oxygène, les métaux, les solvants, la présence d’enzymes et le rayonnement ionique. Le stockage des pigments naturels est également un défi pour l’industrie alimentaire. La stabilité des pigments naturels après extraction est principalement résolue par une encapsulation efficace [25]. L’encapsulation améliore principalement la stabilité, la biodisponibilité, la bioaccessibilité, la digestibilité et la libération contrôlée du colorant alimentaire végétal. Dans les formulations alimentaires contenant des pigments naturels ajoutés, des techniques d’encapsulation efficaces sont nécessaires pour contrôler la dégradation et maintenir la biodisponibilité dans le produit final.

La microencapsulation par pulvérisation est une technique qui utilise des biopolymères pour piéger les pigments naturels afin de les protéger contre la transformation des aliments et les facteurs environnementaux [26]. Quoc-Duy Nguyen et al. [27] ont étudié les effets de la température d’entrée et du rapport entre les anthocyanes et la maltodextrine sur les phénols, les anthocyanes, l’activité antioxydantes et certaines propriétés physiques du pollen d’hibiscus séché par pulvérisation. Le taux d’encapsulation des différents échantillons a également été mesuré et comparé. La maltodextrine a été utilisée comme support pour microencapsuler les anthocyanines par séchage par pulvérisation (température d’entrée 170°C). Le taux d’encapsulation était supérieur à 85%, ce qui a augmenté la teneur totale en phénoliques et la solubilité (94,91%) et n’a eu aucun effet significatif sur la couleur du produit. L’encapsulation de colorant alimentaire pour plantes peut également être effectuée en utilisant d’autres techniques, telles que la microémulsification, la lyophilisation, l’encapsulation de fluide supercritique, la technologie d’encapsulation de cyclodextrine et la technologie de support lipides [28].

4 Conclusion

L’innovation et le développement de colorants alimentaires végétaux est une tendance inévitable pour répondre à la demande croissante des consommateurs pourDes aliments naturels et sains....... Étant donné que les pigments naturels sont très sensibles aux facteurs environnementaux, l’ajout de pigments naturels aux aliments fait encore face à certains défis. La recherche sur les pigments naturels s’est concentrée sur l’identification de sources nouvelles et renouvelables, l’analyse structurelle, les méthodes d’extraction et de séparation, la bioactivité, la biodisponibilité, les facteurs affectant la stabilité, les applications industrielles, la production à haut rendement et les méthodes de traitement stables. Le développement de nouvelles technologies, de méthodes rentables et de l’industrialisation pour l’extraction des pigments naturels constitue également un énorme défi. En outre, des recherches supplémentaires devraient être effectuées sur la sécurité, la santé et l’efficacité des pigments naturels dans le corps humain, et pas seulement des études In vitro.

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