Etude sur le Colorant de l’annatto

Un colorant alimentaire est un additif alimentaireQui colore ou améliore la teinte et la couleur des aliments. Il est présent en très petites quantités dans les aliments, mais a un effet significatif sur la qualité et le goût de l’aliment. Ces dernières années, les pigments naturels ont été très appréciés parce que leur teinte est proche de la teinte naturelle des aliments, ils sont plus sûrs que les pigments synthétiques, et ils ont certaines activités physiologiques. La proportion de pigments naturels utilisés dans l’alimentation dans certains pays développés de l’ouest a atteint 85%, et il y a une tendance à remplacer complètement les pigments synthétiques. À l’heure actuelle, plus de 40 types de colorants alimentaires naturels sont autorisés à être utilisés en Chine. Cependant, la principale variété produite et utilisée est la couleur caramel. D’autres pigments naturels sont rarement utilisés dans le pays en raison de leur coût élevé et de leur instabilité, et sont principalement utilisés pour l’exportation. Par conséquent, il est urgent de développer des ressources de pigments commercialement valables etColorants alimentaires naturelsAvec une bonne stabilité. La stabilité, la sécurité, la fonction physiologique et la distribution, ainsi que la préparation des pigments seront discutées sous plusieurs aspects.

1 pigment pourpre de patate douce

Patate douce pourpreEst une variété spéciale de patate douce. La patate douce est une plante annuelle de la famille des Convolvulaceae et est l’une des China' S principales cultures vivrières. Selon le Compendium of Materia Medica, les patates douces ont pour effet de «reconstituer la faiblesse, de revigorer le qi, de renforcer la rate et l’estomac, et de renforcer le yin des reins». En plus des divers éléments nutritifs contenus dans la patate douce commune, la racine de patate douce violette est également riche en pigments rouges naturels tels que les anthocyanes (connues sous le nom d’anthocyanes lorsqu’elles sont combinées avec le sucre) qui ont des activités physiologiques naturelles importantes antioxydantes et radicaux libres, présentant ainsi des activités physiologiques uniques.

1.1 fonctions physiologiques

1.1.1 antioxydant

Les principaux composants chimiques des anthocyanes de patate douce violette sont deux types de glycosides avec des groupes d’acyle: cyanidine 3-O-glucoside et peonidine 3-O-glucoside. Ceux-ci ont de multiples groupes hydroxyle phénoliques dans leurs structures, qui agissent comme des donneurs d’hydroxyle et des récupérateurs de radicaux libres. Par conséquent, les pigments de patate douce pourpre peuvent non seulement se lier aux protéines pour empêcher l’oxydation, mais également fournir des protons pour piéger efficacement les radicaux libres lipidiques, interrompre la réaction en chaîne de l’oxydation lipidique, et empêcher la peroxydation lipidique [1-3[traduction]. Choong C. Teow [4] [traduction]et d’autres ont utilisé ORAC (oxygen radical absorbance capacity), ABTS [2,2'-azino-bis(3-éthylbenzothiazoline-6-acide sulfonique)] et DPPH (1,1-diphényl-2-picrylhydrazyl), etc., pour déterminer les propriétés antioxydantes des patates douces violettes. Les recherches montrent que plus la couleur violette des patates douces est foncée, plus elles contiennent de pigments et plus leurs propriétés antioxydantes sont fortes.

1.1.2 antitumorale

Les anthocyanes peuvent favoriser la synthèse du collagène, augmenter la résistance au collagène et inhiber l’activité de la collagénase. Par conséquent, il est supposé que les anthocyanes de la patate douce violette ont des propriétés anti-tumorales [1]. Selon Nie Linghong [5], des scientifiques américains ont découvert que les patates douces contiennent un produit chimique appelé déhydroépiandrostérone, qui peut prévenir le cancer du côlon et le cancer du sein.

1.1.3 anti-mutagénicité

Une étude de la mutagénicité des salmonelles à l’aide de méthodes raffinéesPatate douce pourpreLes anthocyanes ont constaté que les anthocyanes purées de patate douce avaient de fortes propriétés anti-mutagènes [6-7].

1.1.4 anti-hyperglycémie

Des chercheurs japonais ont isolé un diacylAnthocyanine de patate douce pourpreTubercules qui peuvent abaisser la glycémie en inhibant la α-glucosidase. 10 mg/kg de poids corporel de diacylanthocyanine peut abaisser le taux de sucre dans le corps humain [1].

1.2 stabilité [8]

1.2.1 stabilité à la lumière et aux ions métalliques

Pigment pourpre de patate douceEst très résistant à la chaleur et à la lumière. Il ne montre aucun changement significatif sous la lumière naturelle extérieure, la lumière réfléchie intérieure, ou la lumière ultraviolette directe. Après chauffage à 100 °C pendant 0,5 h, l’absorbance a diminué, mais la diminution a été très lente, et l’absorbance n’a diminué que de 5% pendant 5,5 h. Il a également une bonne stabilité aux ions métalliques. Dans une solution de pigment additionnée de Fe2+, Fe3+, Cu2+, Zn2+, Mg2+, Al3+ et K+, le pic d’absorption caractéristique de l’anthocyanine n’a pas été modifié après 72 h de traitement, de sorte qu’il est relativement stable. Le traitement à l’acide ascorbique, au sulfite de sodium et au peroxyde d’hydrogène a montré que le pigment rouge de la patate douce pourve a une bonne résistance à la réduction et à l’oxydation.

1.2.2 stabilité au pH

Les changements de pH ont un effet significatif sur ce pigment. À un pH de 3,0 ou moins, c’est un rouge foncé brillant. À mesure que le pH augmente, la couleur de la solution passe graduellement du rouge clair au rouge violacé, au violet, au bleu violet et au bleu. Cependant, tant que les conditions restent acides, une couleur rouge vif plus idéale peut être obtenue.

1.2.3 stabilité à la température

L’effet de la température sur le pigment est lié au pH. à un pH de 3, le pigment est assez stable à la chaleur. Lorsque le pH est de 5 et après une longue période de traitement à haute température, la valeur de couleur du pigment diminue légèrement, indiquant qu’il est plus résistant à la chaleur.

1.3 Distribution et préparation

La patate douce est un type de culture de céréales secondaires largement cultivée dans les régions tropicales et subtropicales du monde entier. Les patates douces sont largement cultivées en Chine, et sont cultivées dans toutes les régions du pays, à l’exception du Plateau Qinghai-Tibet, en particulier dans la plaine de Huanghuai, dans le Sichuan et dans les zones vallonnées des provinces côtières du sud-est. L’extraction des pigments de la patate douce pourve fait principalement appel à la méthode au solvant et à la méthode de fermentation. La méthode au solvant utilise principalement de l’acide citrique à 0,5 %, ce qui est relativement sûr. La méthode de fermentation consiste à laver une certaine quantité de patates douces pourpres, à les faire cuire à la vapeur, à les refroidir et à les broyer, à les mélanger avec un moût primaire fait avec une certaine quantité de riz, à les faire fermenter pendant quelques jours, à faire un moût secondaire, à filtrer le moût secondaire, à se concentrer sous pression réduite, puis vous pouvez obtenir une solution concentrée de pigment. La solution concentrée de pigment est traitée avec une résine échangeuse de cations pour éliminer les impuretés, et le pigment pur est obtenu par échange et concentration d’éthanol acidifié, avec un rendement allant jusqu’à 89,4%.

2 Annatto [9]

L’annatto est un pigment extrait de l’argile des graines matures de l’arbre de l’annatto. Il contient quatre types de caroténoïdes: bixine(bixin), norbixin (norbixin), β-carotène (β-carotène) et crocine (crocine). Il peut fournir trois nuances de jaune, orange et rouge.

2.1 les fonctions physiologiques de bixin

Bixin a des effets antioxydants et radicaux libres, et a des avantages anti-cancer et anti-âge pour la santé [10-12]. Zhao Wen'en et al. de l’université de Zhengzhou [13] ont confirmé par des recherches sur les rayonnements pulsés que l’efficacité de la bixine dans la recherche des radicaux libres actifs est comparable à celle du β-carotène, ce qui fournit des preuves solides pour les pigments fonctionnels du genre annatto. Sotirios Kiokias et al. [14] [traduction]ont montré que, comparativement à plusieurs autres caroténoïdes, l’annatto soluble dans l’eau peut retarder plus efficacement la dégradation oxydative de l’huile et des émulsions huile-dans l’eau, et est plus efficace que l’acide ascorbique, le palmitate de VC et la vitamine E.

Cecilia Rodrigues Silva et al. [15] [traduction]ont utilisé des souris Wistar dans leur étude. Après une injection intrapéritonéale de 5,0 mg/kg de poids corporel de (Z) -diaminedichloroplatine 24 heures, des délétions chromosomiques et des cellules anormales de métapase ont été observées dans les cellules de la moelle osseuse des souris. L’événement le plus fréquent était la rupture des chromatides. En revanche, le traitement par l’ourson à la dose même la plus faible (2,5 mg/kg de poids corporel) a réduit les Les aberrationschromosomiques de 21%. Les souris qui ont été injectées avec l’annatto seul n’ont montré aucune aberration chromosomique significative ou des anomalies de division. TBARS (TBARS est une substance formée par la réaction de l’acide thiobarbiturique (TBA) et du malondialdéhyde, un produit de peroxyde lipidique. La quantité de TBARS peut être utilisée pour mesurer le degré de peroxydation lipidique) produite dans le tissu rénal peut être utilisée pour mesurer les peroxydes lipidiques. Le (Z) -dichlorodiammine-platine peut augmenter la production de peroxyde de lipides, alors que la quantité de peroxyde de lipides chez les souris prétraitées avec l’annatto n’a pas augmenté. Cela peut être dû au fait que l’annatto peut réagir avec des composés oxygénés, récupérer les radicaux libres et réagir avec des molécules d’oxygène produites par le (Z) -dichlorodiammine-platine, offrant ainsi une protection. Di Mascio et al. [16] [traduction]ont constaté que l’annatto est une bonne extinction biologique à une seule molécule d’oxygène.

2.2 stabilité

La bixine est un dérivé oxygéné de polyènes conjugués, c’est-à-dire un ester d’acide dicarboxylique caroténoïde. Les caroténoïdes du groupe acide carboxylique sont stables dans l’air, contrairement aux autres caroténoïdes, qui peuvent absorber l’oxygène de l’air et devenir resinifiés et plus lourds. Par conséquent, ils sont très stables à l’oxygène.

S., S., S. V. Najar et al. [17] [traduction]ont étudié les effets de la lumière, de l’air, des antioxydants et des pro-oxydants sur le carmin. Les résultats ont montré que le pigment est le plus sensible à la lumière, et les dommages au pigment par la lumière augmentent avec l’intensité de la lumière. Ceci est suivi par l’effet néfaste des promoteurs des radicaux libres. L’ajout de tout promoteur de radicaux libres (comme le peroxyde de benzoyle) au pigment accélère la perte du pigment. En l’absence de lumière, les pigments d’acajou ne sont pas facilement oxydés par l’air; Lorsque des antioxydants (comme le palmitate d’ascorbyle) sont ajoutés aux pigments d’acajou, la stabilité des pigments peut être améliorée. Prentice Hernandez et al. [18] [traduction]ont montré que l’utilisation de la technologie de microencapsulation pour intégrer des pigments d’acajou peut améliorer considérablement leur stabilité à la lumière. K. Balaswamy et al. [19] [traduction]ont montré que pendant l’entreposage des pigments d’acajou, dans les mêmes conditions de température et de lumière, le pigment stocké dans une résine huileuse est plus stable que sous forme de poudre, ce qui réduit considérablement la décomposition et la décoloration du pigment.

2.3 Distribution et préparation

De grandes zones de l’arbre à lèvre rouge sont cultivées dans le Yunnan et le Fujian, où il présente une croissance rapide (propagation des semences, premières fleurs et fruits en trois ans, production en quatre ans, et entrée dans la période de pointe de production en six ans); Forte résistance au stress (rarement affecté par les ravageurs et les maladies, forte résistance au froid); Et une longue durée de vie économique de plusieurs décennies, avec des coûts de gestion faibles après l’âge adulte. Il peut être cultivé dans des peuplements purs, mixtes ou éparpillés à l’avant et à l’arrière des maisons. Les graines de l’annatto sont coniques ou subtriangulaires, avec une rainure sur un côté et un pli plié dans le cotylédon. La couche extérieure de la graine est charnue et rouge, tandis que la couche interne est lignifiée et la couche de bois est dure et dense. Tremper les graines dans de l’eau distillée à température ambiante pendant 15 h n’a provoqué qu’une augmentation pondérale de 2 %.

L’enveloppe interne de la graine peut effectivement empêcher l’eau d’entrer dans la graine. Par conséquent, lorsque le pigment contenu dans la couche externe de graine est extrait, en raison de l’effet barrière de la couche interne de graine, de nombreux ingrédients dans la graine sont difficiles à mélanger dans la solution d’extraction de pigment avec le trempage et l’agitation, ce qui rend la solution d’extraction contient moins d’impuretés non pigmentaires, simplifie considérablement le processus de purification et de purification du pigment, réduit la pollution, et protège l’environnement. Après l’extraction du pigment, les graines sont essentiellement intactes et peuvent être ensuite traitées et utilisées. À l’heure actuelle, certains chercheurs [20] [en]ont utilisé la biotechnologie pour obtenir des niveaux élevés de pigment orange de l’ourson par modification génétique. La méthode d’extraction est également simple et facile à réaliser. Les conditions optimales d’extraction sont: température 60 °C, rapport solide-liquide 1/10, concentration alcaline (NaOH ou KOH) 10%, temps d’extraction 40 min, concentration acide 5%, puis purifié avec de l’acétone comme agent d’extraction, rapport solide-liquide 1/20, et après 4 extractions à 55 °C, le meilleur pigment de séquoia est obtenu [21-22]. Ainsi, de la stabilité fonctionnelle de l’annatto à la culture et à l’extraction, il présente des avantages uniques et un grand potentiel de développement.

3 maïs pourpre et pigment d’épi de maïs pourpre

Le maïs pourpre est originaire d’amérique centrale. En 1976, des semences ont été introduites des États-Unis pour améliorer la sélection. En 1979, il a été officiellement promu pour la plantation. C’est l’une des cultures qui a été promue très rapidement ces dernières années. La saison de récolte est d’octobre à mai de l’année suivante. Les habitants de l’empire Inca l’utilisaient comme nourriture. Il a la même taille que le maïs ordinaire, mais les graines, les enveloppes et les grains sont tous d’un pourpre foncé. Le maïs pourpre est cultivé en grande quantité en Chine, principalement dans les provinces de Shandong et de Jilin, et la source de matière première est très riche. Cependant, de nombreux grains de maïs pourpre ne sont pas pleinement utilisés, ce qui entraîne un gaspillage de ressources.

3.1 pigments pourpre aux noyaux de maïs

Les épis de maïs pourpre contiennent des pigments de bleuet, des pigments de géranium et des pigments de pivoine, qui ont une bonne activité physiologique [23] et ont de bonnes perspectives de marché dans les industries de l’alimentation et de la santé.

3.1.1 fonctions physiologiques des pigments en épi de maïs violet

Jusqu’à présent, il y a eu relativement peu de recherches sur les fonctions des pigments de l’épi de maïs violet. Le pigment pourpre de noyau de maïs appartient à la classe de pigment d’anthocyanes. Les anthocyanes ont des effets antioxydants et des radicaux libres, et sont connus pour leur grande efficacité, leur faible toxicité et leur grande biodisponibilité. Zhang Zhong et al. [24] ont montré que le pigment à base de maïs violet a la capacité de récupérer les radicaux libres anioniques superoxyde (O2- ·) et les radicaux libres hydroxyle (·OH). Ceci fournit une base théorique pour l’application de ce pigment dans les aliments. Le pigment pourpre de maïs à différentes concentrations a un certain effet de piégeage sur les radicaux anioniques superoxydes et les radicaux hydroxyles. Dans l’intervalle de 0,02 g/L à 0,10 g/L, plus la concentration est élevée, meilleur est l’effet de récupération sur O2 et OH.

3.1.2 stabilité du pigment à noyau de maïs pourpre

1) le pigment pourpre de corncore est soluble dans les solvants polaires et est un pigment soluble dans l’eau. Il est sensible au peroxyde d’hydrogène (H2O2) et les réducteurs ont un certain effet nocif sur le maïs pourpre. Plus la concentration est élevée, plus l’effet dommageable est important. L’effet nocif du VC sur le pigment augmente avec l’augmentation de la concentration et de la durée. Le sulfite de Sodium a un effet colorant sur le pigment dans les 80 premières minutes, avec une tendance à l’absorbance à augmenter. Avec le temps, l’effet colorant disparaît et l’absorbance diminue lentement. Fe3+, Al3+, Cu2+, Na+, etc. peuvent changer la couleur du pigment, et l’absorbance augmente également de manière significative, tandis que Zn2+ et Ca2+ n’ont aucun effet sur la stabilité du pigment.

(2) le pigment pourpre de noyau de maïs peut maintenir un bon effet de couleur dans des conditions à hautes températures et a une bonne stabilité thermique. Après avoir été maintenu à une température constante de 100 °C pendant 3 h, le pigment conserve environ 95% de sa couleur d’origine.

3) stabilité aux additifs alimentaires et aux hydrates de carbone: l’acide citrique, l’acide malique, l’amidon soluble, l’acide lactique et l’acide tartrique ont un effet améliorant la couleur sur ce pigment, et l’effet augmente considérablement avec la concentration croissante. Le Glucose, le maltose, le saccharose, etc., n’ont pas d’effet significatif sur la stabilité du pigment. En outre, le benzoate de sodium a un certain effet dégradant sur le pigment. Lors de son application, ajouter une petite quantité de conservateur selon les normes nationales.

(4) il est relativement stable à la lumière, et même lorsqu’il est exposé à la lumière du soleil directe, le pigment ne se fanera pas de manière significative. Cependant, le pigment de noyau de maïs violet est une sorte de composé d’anthocyanes, qui est sensible aux changements de pH. dans des conditions acides, il apparaît dans sa couleur rouge d’origine, et que le pH diminue, la couleur rouge s’intensifie graduellement et n’est pas facile à se faner. Dans des conditions alcalines, la couleur est très instable et change irrégulièrement.

3.1.3 préparation du pigment

L’extraction de pigments à base de maïs pourpre est relativement simple. Les conditions optimales du procédé d’extraction sont un pH de la solution d’extraction de 1, une température d’extraction de 80 °C, un rapport liquide-solide de 1:50 et un temps d’immersion de 1,5 h. L’efficacité d’extraction et l’effet global sont meilleurs lorsque le niveau d’extraction est de 2 [25]. Zhang Zhong et al. [26] ont utilisé les ultrasons pour faciliter l’extraction des pigments à base de maïs violet. L’étude a montré que la vitesse d’extraction des pigments par ultrasons était supérieure à celle de la méthode d’extraction conventionnelle et que la stabilité était essentiellement la même que celle des pigments extraits par la méthode conventionnelle.

3.2 pigments de maïs pourpre

Le pigment de maïs pourpre est composé de pigments de bleuet, de géranium et de pivoine et de leurs glucosides liés, qui sont six types d’anthocyanes.

3.2.1 activité physiologique du pigment de maïs pourpre

3.2.1.1 propriétés antioxydantes [27]

Polyphénols tels que diversAnthocyanes et anthocyanidinesPeut effectivement inhiber la réaction d’oxydation en chaîne des radicaux libres. L’anthocyane principale dans le pigment de maïs violet est l’anthocyane de bleuet, qui représente 44%, et il a deux groupes -OH qui peuvent capturer les radicaux libres, ainsi il a un très bon effet antioxydant.

3.2.1.2 effet anticancéreux

Les chercheurs japonais À propos de AkihiroHagiwara et al. [28] [traduction]ont montré que le pigment de maïs violet a un effet inhibiteur sur le cancer du côlon chez le rat. Les rats ont reçu des injections sous-cutanées de DMH (1,2-diméthylhydrazine) comme traitement initial, puis ont reçu un régime contenant du PhlP (2-amino-1-butyl-6-phényl-imidazo [4,5-c]pyridine), qui peut induire le cancer colorectal, pendant 32 semaines. Il a été constaté que l’incidence tumorale du groupe de rats nourris avec un régime contenant de la poudre de pigment de maïs violet était significativement inférieure à celle du groupe non ajouté avec du pigment de maïs violet. Cela indique que le pigment de maïs violet a un effet inhibiteur significatif sur le cancer colorectal induit par le PHLP.

3.2.1.3 inhibition des mutations

Le test de mutagénicité d’ames a révélé qu’il existe une relation quantitative claire entre la mutagénicité du pigment de maïs pourpre et le PhlP. Lorsque la quantité de pigment de maïs pourpre est 5000 fois supérieure à la quantité de PhlP, la mutagénicité du PhlP peut être complètement inhibée.

3.2.2 stabilité du pigment de maïs pourpre

(1) le pigment pourpre de maïs est un liquide ou une poudre rouge foncé. À pH 4-2, la couleur du pigment de maïs pourpre passe du rose au rouge, et à pH neutre, il est rouge à bleu-violet, tandis qu’à pH alcalin, il est vert foncé. Il est soluble dans l’eau, le propylène glycol, l’acide acétique, etc., mais insoluble dans l’huile, l’éther et l’alcool propylique anhydre.

(2) résistance à la chaleur: le pigment pourpre de maïs a une mauvaise résistance à la chaleur et est très instable à 98 °C. Dans un essai de conservation à la chaleur à 50 °C, les taux de rétention des valeurs de couleur du pigment à différentes concentrations après 3 jours étaient différents. Le taux de rétention du pigment avec une concentration de 0,04 % était de 70%, et le taux de rétention du pigment avec une concentration de 0,7 % était de 75%. Les taux de rétention après 6 jours étaient respectivement de 58% et de 68%. Cela montre que plus la concentration de pigment de maïs pourpre est élevée, plus sa résistance à la chaleur est forte [29].

3) résistance à la lumière: le pigment pourpre de maïs n’est pas résistant à la lumière. Après 5 h d’exposition à la lumière dans un testeur de lumière, la valeur résiduelle de la couleur de 0,05 % de pigment de maïs violet et de 0,2 % de solution aqueuse d’acide citrique (valeur de couleur 60) a diminué à 50%, et après 10 h d’exposition, la valeur résiduelle de la couleur a diminué à 20%. S’il est utilisé en combinaison avec de l’isocholestanol traité enzymement (0,05%), la résistance à la chaleur et à la lumière est grandement améliorée.

3.2.3 préparation du pigment de maïs pourpre

Ce pigment a un processus d’extraction simple, est facile à utiliser, et a une teneur élevée en pigment. Le pigment a été extrait à l’aide d’une solution de HCl à 0,05 mol/L dans un rapport échanton-extractif de 1:20 pendant 24 h. Après deux extractions à 60 °C, la température a été réduite à 60 °C pour la concentration sous pression réduite et le vide a été réglé à 0,9 MPa. Enfin, le pigment a été séché sous pression réduite (température de 60 °C, vide de 0,9 MPa) pour obtenir le pigment [26].

En général, le pigment pourpre de noyau de maïs a une bonne stabilité, une couleur lumineuse et une grande quantité d’extraction. C’est une sorte de colorant alimentaire naturel, qui peut être largement utilisé comme additifs alimentaires dans les boissons, les jus de fruits, les bonbons, les confitures, les boissons de soins de santé ou les comprimés, ainsi que dans les domaines de la médecine et des cosmétiques. Le pigment de maïs pourpre est utilisé pour colorer les boissons, les bonbons, les vins de fruits, etc., et il semble rouge vif. Lorsqu’il est utilisé pour colorer les produits laitiers, le jambon, les saucisses et d’autres produits protéinés, il semble violet foncé à brun foncé. Le pigment pourpre de maïs peut être développé enAliments fonctionnelsParce qu’il a la fonction d’inhibition et de prévention du cancer colorectal.

4 Conclusion et perspectives

Bien quePigments naturelsOnt de nombreux avantages que les pigments synthétiques ne peuvent pas égaler, ils ont également quelques problèmes. Une question importante pour les pigments naturels est de déterminer la structure chimique des principaux composants, les propriétés, les fonctions et la sécurité des composants du pigment. En outre, la sécurité des pigments naturels mérite également une attention particulière. Les problèmes de sécurité liés aux matières premières, au traitement et à l’utilisation de pigments naturels, tels que l’élimination des substances nocives contenues dans les matières premières, la sécurité des matériaux et des réactifs utilisés dans le processus d’extraction et le contrôle de la quantité ajoutée, doivent être résolus pour ouvrir la voie au développement de pigments naturels plus nombreux et de meilleure qualité. Avec l’amélioration continue de la qualité dePigments naturels en Chine, le développement de colorants alimentaires naturels sera l’une des directions importantes de développement.

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