Étude sur la coloration bleue naturelle

Le bleu est l’une des trois couleurs primaires Et etest utilisé dans des industries telles que l’alimentation et la teinture. Il n’y a pas de pénurie de pigments bleus dans la nature, mais la plupart des pigments bleus actuellement utilisés dans la transformation des aliments sont synthétiques. La coloration bleue naturelle qui répond pleinement aux besoins de l’industrie alimentaire est rare.

Colorants are divided into two main categories: natural and synthetic. Natural colorants can be obtained from natural resources such as animals, plants and microorganisms. Colorants extracted from plants are usually derived from bark, roots, rhizomes, leaves, flowers and fruits. Common natural colorants include anthocyanins, betalains, chlorophyll, curcumin, carmine, lycopene and carotenoids. Synthetic pigments are obtained through chemical synthesis. They have almost replaced natural pigments due to their advantages of high yield, good durability, low price, strong coloring power and diverse colors. However, studies have shown that synthetic pigments contain substances such as arsenic, lead, mercury and chloride, all of which are toxic to varying degrees [1]. In addition, due to frequent incidents such as “Sudan Red”, people have gradually become aware De lahealth and environmental problems caused by synthetic pigments. Compared with synthetic pigments, natural pigments, which are mostly derived from plants, are stable in nature, have low toxicity, no carcinogenic risk, and at the same time have good biocompatibility and biodegradability. Therefore, natural pigments have once again returned to the public eye and have become the main force of food coloring in the new era.

Coloration bleue naturelle

Coloration bleue naturelleA la valeur d’application extrêmement élevée et est maintenant largement utilisé dans de nombreux domaines tels que la médecine, les cosmétiques, l’impression et la teinture, et la nourriture. Cependant, en fait, parmi les pigments naturels courants, les sources naturelles de pigments bleus sont très limitées, ce qui conduit les consommateurs à étiqueter les aliments bleus apparentés comme «bleu artificiel» lorsqu’ils les voient, pensant qu’ils peuvent présenter des risques potentiels pour la santé [2]. En outre, la couleur a souvent un effet visuel et psychologique correspondant sur les consommateurs. Dans le passé, les chercheurs ont comparé la consommation de pommes de terre jaunes et bleues pour vérifier l’impact psychologique et les choix de consommation des aliments bleus sur les consommateurs. Les résultats ont montré que seulement 28% des consommateurs ont choisi les pommes de terre bleues, simplement parce qu’ils étaient curieux de connaître le nouveau produit. Cependant, ce phénomène a largement disparu ces dernières années, et la crème glacée bleue, les gâteaux bleus et les bonbons bleus qui sont populaires auprès des enfants peuvent être trouvés partout sur le marché. Classic blue a également été nommé la couleur tendance 2020 par Pantone, le world' L lplus autorité institution de recherche de couleur.

Colorant alimentaire bleu naturel

Les colorants bleus naturels courants comprennent le bleu dérivé du cyclohexène, le bleu d’algues, le bleu d’indigo, le vert d’huître et l’anthocyane [3]. En Chine ' S la norme actuelle d’utilisation des additifs alimentaires GB2760-2011, les seuls colorants bleus naturels autorisés sont le bleu gardenia, le bleu algale et le bleu indigo.

Cyclohexène éther dérivé terpène pigment bleu cyclohexène éther dérivé terpène pigment bleu a un long dossier de sécurité. Comparé au pigment bleu algale et à l’anthocyanine, le pigment bleu dérivé terpène d’éther de cyclohexène est plus stable à la chaleur, à la lumière et aux changements de pH. Les précurseurs de ce type de pigment bleu se trouvent dans les plantes Rubiaceae, telles que China' S gardenia et la plante américaine Genipa. Gardenia est une plante persistante de la famille des rubiacées qui est largement cultivée en Chine. Son petit fruit ovale orange mesure 1,25-2,5 cm de long [4]. Gardenin est l’un des principaux glycosides éther cycliques présents dans les fruits de gardenia et peut être utilisé comme colorant jaune naturel. Après avoir été extrait du matériel végétal, le bleu de gardenia est hydrolysé par la β-glucosidase pour libérer de la genipine et du glucose. Lorsque la genipin réagit avec des amines primaires telles queAcides aminés, it forms gardenia blue. When genipin reacts with different amino acids in a condensation reaction, it forms different gardenia blues. Gardenia blue is mainly used for coloring hard candy, drinks, fruit juice, etc., and the dosage is 0–1.5 g/kg. In addition, because gardenia blue has good solubility and strong coloring power, and common metal ions, acids, and alkalis have little effect on its hue, it is also widely used in medicine, cosmetics, and biomaterials.

Des chercheurs japonais ont mené des recherches approfondies sur le mécanisme de production et l’applicabilité du pigment bleu gardenia, résolu le problème de la nuance foncée du pigment bleu gardenia, et développé le pigment bleu gardenia avec une excellente stabilité et une couleur vive. Dans les années 1980, la recherche sur le pigment bleu gardenia a commencé en Chine. Les chercheurs ont utilisé une méthode en deux étapes qui séparait la fermentation microbienne et les réactions de fermentation enzymatique pour préparer le pigment bleu gardenia avec une couleur vive.

Certains chercheurs ont également utilisé des résines d’adsorption macroporeuses et des résines d’échange d’ions pour séparer et purifier le pigment bleu gardenia, produisant le pigment bleu gardenia avec une grande pureté et une excellente valeur de couleur. De grands progrès ont été réalisés dans l’étude du pigment bleu gardenia.

Basé sur des recherches antérieures d’autres chercheurs, l’auteur&#L’équipe a utilisé une nouvelle souche de bactéries Leifsonia (Leifsonia sp. ZF2019) dans la fermentation microbienne pour préparer de manière innovante le pigment gardenia blue à partir de liquide de décheu gardenia jaune avec une couleur vive et une bonne stabilité. De plus, une β-glucosidase hautement active a également été criblée à partir de cette souche, qui peut être utilisée pour catalyser la production ciblée de pigment bleu gardenia avec une excellente performance et stabilité. Cependant, il y a eu relativement peu de recherches sur l’activité biologique du pigment bleu gardenia. Seules quelques études ont indiqué qu’il a de bonnes propriétés antioxydantes, donc plus de recherches et d’exploration sont nécessaires.

Le Genipap est une plante amérindienne qui appartient également à la famille des Rubiaceae [5]. Le fruit est de forme ovale, de 5 à 8 cm de long et comestible. En raison de sa chair juteuse et de son goût sucré et aigre, les fruits genipap mûrs sont principalement utilisés pour la production de jus, confitures et liqueurs. Lorsque la genipine est extraite des fruits genipap, la maturité des fruits doit être surveillée, car la genipine n’est présente qu’en grande quantité dans les fruits non mûrs. Lorsqu’une baie de genévrier non mûre est coupée et exposée à l’air, sa chair devient graduellement bleue. En effet, le pinène réagit avec un acide aminé naturellement présent dans la chair de la baie de genévrier pour produire un pigment bleu lorsqu’il est exposé à l’oxygène. Par rapport aux baies non mûres, les baies mûres ont 90% moins de pinène.

phycocyanine

La phycocyanine est un colorant bleu dérivent d’algues eucaryotes telles que les algues rouges, les cryptophytes et les cyanobactéries. Elle est principalement dérivée du dinoflagellate Phycocyanobacterium phycocyanum, communément appelé spiruline. Le nom commercial de sa biomasse séchée est spiruline. La phycocyanine est considérée comme un colorant alimentaire plus polyvalent et est principalement utilisée dans les gelées et les bonbons doux. Cependant, comme la phycocyanine est essentiellement une protéine, sa stabilité est limitée par de nombreux facteurs, elle est donc principalement utilisée dans les aliments sucrés avec un ph neutre ou légèrement acide. En général, la phycocyanine convient principalement aux environnements alimentaires à haute teneur en sucre, haute teneur en protéines, faible teneur en eau et teneur en alcool inférieure à 20%.

phycocyanineA reçu beaucoup d’attention et de recherche ces dernières années, et a une haute valeur nutritionnelle et médicinale [6]. Ses diverses activités biologiques, telles que la régulation immunitaire, anti-cancer, anti-diabète, anti-oxydation, anti-inflammatoire, anti-viral, anti-fongique, anti-fibrose, lipid-abaissant, chélation des métaux, et les effets protecteurs sur le système reproducteur et divers organes, ont été largement rapportés. En outre, des expériences In vitro sur la phycocyanine ont montré qu’elle a un effet similaire à l’érythropoïétine et peut stimuler la formation de colonies d’érythrocytes. En outre, de nombreuses études ont soutenu le point de vue selon lequel l’augmentation de la biomasse de spiruline et la purification de la phycocyanine seront bénéfiques pour la santé humaine. La phycocyanine possède également des propriétés fluorescentes uniques. Des chercheurs chinois ont découvert que la phycocyanine hautement purifiée peut être utilisée comme traceur pour la recherche biomédicale et le diagnostic, ainsi que pour les métaux lourds dans les aliments. De plus, la spiruline, une biomasse séchée de cyanobactéries, peut être utilisée comme colorant, antioxydant, épaississant et agent liant à l’eau dans les cosmétiques. Par conséquent, la cyanophycine et les produits connexes devraient faire l’objet d’une plus grande attention, et davantage de variétés de produits devraient être développées pour promouvoir davantage le développement des industries connexes.

Pigment bleu Indigo

Le bleu Indigo est l’un des plus anciens pigments connus de l’humanité. Il est facile à colorer et a une couleur unique. Des études ont montré que l’extrait d’indigo a de bonnes activités antioxydantes, analgésiques et anti-inflammatoires [7]. Chine et#39; la norme d’hygiène d’utilisation des additifs alimentaires GB2760-2011 stipule que l’indigo peut être utilisé dans une variété d’aliments tels que les fruits confits, les boissons à base de jus de fruits et de légumes et les fruits en conserve, avec un ajout autorisé de 0-0,3 g/kg.

Le bleu d’indigo naturel est dérivé de la plante d’indigo ou de la plante de woad, et sa substance précurseur est l’indole, qui est oxydé pour produire une couleur bleu-verdâtre. Avec l’utilisation intensive du bleu d’indigo dans les industries de l’alimentation, des cosmétiques et de la teinture, la demande pour le bleu d’indigo naturel a également augmenté d’année en année, de sorte que les méthodes de synthèse du bleu d’indigo par des moyens respectueux de l’environnement ont reçu une attention croissante. L’indigo végétal naturel est préparé en trempant des plantes contenant de l’acide indole dans un réservoir de fermentation, puis en les oxydant et en les condensant sous l’action d’enzymes sécrétées par des micro-organismes pour former de l’indigo insoluble dans l’eau. Cependant, la disponibilité de ces matières premières végétales est soumise à des facteurs tels que la saison, le climat et le lieu d’origine, de sorte que la production microbienne de pigments bleus devient progressivement une source importante d’indigo naturel.

À l’heure actuelle, des chercheurs nationaux et étrangers ont utilisé une variété d’enzymes de synthèse de biotransformation pour produire des pigments naturels de bleu d’indigo. Les chercheurs ont utilisé la mutagénèse dirigée sur le site pour faire évoluer le cytochrome P450BM-3 à partir de Bacillus megaterium, obtenant ainsi une enzyme mutante avec trois sites de mutation, et ont découvert que cette enzyme mutante pouvait catalyser la production d’indigo à partir de l’indole. De plus, les chercheurs ont utilisé le cytochrome P450BM-3 comme enzyme mère pour obtenir des souches mutantes hautement actives grâce à la technologie d’évolution dirigée In vitro à réaction en chaîne de la polymérase à risque d’erreurs. Ces souches et dérivés mutants qui catalyse les dérivés d’indole peuvent produire des colorants naturels à l’indigo. Par conséquent, une analyse plus détaillée du criblage des souches est nécessaire à l’avenir pour obtenir des bactéries artificielles plus actives pouvant être utilisées dans la production pratique.

Les anthocyanes

Le mot anthocyanine est dérivé des mots grecs "anthos" (fleur) et "kyanos" (bleu) et est un composé flavonoïde trouvé dans les plantes. Les anthocyanes sont le plus grand groupe de colorants solubles dans l’eau et, à l’exception de la chlorophylle, les colorants les plus visibles à l’œil nu. Les anthocyanes peuvent produire une large gamme de couleurs allant du violet rougeâtre au bleu foncé. En général, dans un environnement acide (pH<2), ils semblent rouge foncé à orange; Lorsque le pH est de 2-4, ils apparaissent principalement bleus [9]. Les anthocyanes se trouvent dans les racines, les feuilles ou les pétales de plantes aux couleurs vives. D’une manière générale, les anthocyanes sont abondantes dans les fruits, en particulier les baies telles que les bleuets, les cerises, les framboises, les fraises, les cassis, etc.

Les anthocyanes ont une forte activité antioxydante et ont également une bonne activité anti-inflammatoire, anticancéreuse et antibactérienne. En outre, des études ont montré que les anthocyanes peuvent également prévenir l’apparition du diabète, de l’obésité et des maladies cardiovasculaires. En raison de ces propriétés, les anthocyanes en tant que colorants naturels devraient devenir une alternative àColorants alimentaires synthétiques, which has aroused great interest from the food industry and consumers. However, the color and stability of anthocyanins are easily affected by many factors, such as temperature, light, metal ions, oxidants, and reducing agents. Therefore, researchers need to take certain measures to enhance the stability of anthocyanins in food matrices. Previous studies have shown that anthocyanins in purple cabbage can be complexed with iron ions to form a stable blue pigment, which provides a reference for future research on the stability of anthocyanins and the development of methods to enhance their stability.

Vert huître

Phycocyanin is a blue-green pigment synthesized by marine diatoms and is one of the few blue pigments in the animal kingdom. Phycocyanin is soluble in water and is blue under acidic conditions and green under alkaline conditions. Bruising is the main factor that causes it to turn blue [8]. The main problem with using microorganisms and algae to extract phycocyanin-based colorants is the high cost of the entire extraction process, which makes it difficult to achieve widespread application. In addition, further research is needed to determine whether oyster green can be used in food and whether it will affect human health, given that the chemical structure of oyster green is still unclear.

À mesure que la société se développe, les consommateurs sont de plus en plus désireux de choisir des produits plus sains. Dans l’industrie alimentaire, les pigments naturels ont de nombreux bienfaits pour la santé, et il est inévitable qu’ils remplacent progressivement les pigments synthétiques. Cependant, comme le montrent les recherches sur les différentes colorations bleues naturelles décrites ci-dessus, la plupart des pigments bleus naturels manquent de stabilité. De plus, la dégradation du colorant bleu naturel peut se produire à chaque étape, de l’extraction à la transformation des aliments et au stockage du produit final. La dégradation de la coloration endommage non seulement les propriétés sensorielles du produit, mais affecte également sa valeur d’activité biologique. Par conséquent, l’application de la coloration bleue naturelle dans les aliments est toujours difficile, et les chercheurs doivent continuellement innover dans les processus d’extraction et de préparation pour développer une coloration bleue naturelle plus stable qui peut être largement utilisée dans l’industrie alimentaire.

Référence:

[1]Sava V V M, Le Yang S  M, Hong kong N ° de catalogue Y, et  Al., et al. isolement Et caractérisation des pigments mélaniques dérivés du thé et des polyphénols du thé. Food Chemistry, 2001, 2(8): 177-184.

[2]Spence C. qu’est-ce qui est si peu attrayant dans la nourriture et les boissons bleues? International Revue de presseof gastronomie and Food Science, 2018, 14: 1-8.

[3]Sigurdson G T, Tang P, Giusti M M. Colorants naturels: colorants alimentaires de sources naturelles. Annual Review of Food Science and Technology, 2017, 8: 261-280.

[4]Buchweitz M. Solutions naturelles pour les couleurs bleues dans les aliments. Manuel d’utilisation On Natural Pigments in Food and Beverages, 2016, 17: 355-384.

[5]Ramos-de-la-Peña, un modèle de température de M. Pour la non-uniformité de l’impact de processus dans la récupération de genipin par traitement à haute pression. Food Chemistry, 2015, 187: 444-50.

[6]Eriksen, N. Production De pigment phycocyanine-a avec des applications en biologie, biotechnologie, aliments et médecine. Applied Microbiology and Biotechnology, 2008, 80(1): 1-14.

[7]Gerometta E. A review of traditional uses, phytochemistry and pharmacologie of the  Genre: Indigofera. Journal  D’ethnopharmacologie, 2020, 253: 112608.

[8]Newsome A G, Culver CA, van Breemen R B, Nature' S palette: la recherche de colorants bleus naturels. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2014, 62(28): 6498-6511.

[9]Horbowicz, M. Anthocyanins of fruits and vegetables-leur occurrence, analyse et rôle dans la nutrition humaine. Journal of Fruit and Ornamental Plant Research, 2008, 68(1): 5-22.