Etude sur les colorants alimentaires végétaux

La coloratiSur lealimentaire peut améliorer la couleur des aliments et estUne partie importante des additifs alimentaires............. Les colorants alimentaires sont divisés en deux types: les pigments synthétiques et les pigments naturels. Avec le développement de la technologie et des personnes' S de plus en plus préoccupés par la santé, on a découvert que de nombreuses variétés de pigments synthétiques présentent une toxicité chronique et une cancérogénicité graves. Des études au pays et à l’étranger ont constaté que les pigments naturels sont non seulement très sûrs, ont une teinte douce et reproduisent les couleurs de la nature, mais aussi certains ont un certain degré d’activité physiologique, et sont considérés comme un colorant alimentaire naturel fonctionnel, ce qui améliore la confiance des consommateurs dans la sécurité alimentaire.

Actuellement, les pays du monde entier se développent vigoureusement et utilisentColorant alimentaire naturel, et la coloration synthétique sera progressivement remplacée par la coloration naturelle. Les pigments naturels sont largement présents dans de nombreux types d’organismes. Selon leurs sources, ils peuvent être divisés en pigments minéraux, colorants alimentaires végétaux, pigments animaux, pigments microbiens, etc.[1]. La plupart des pigments minéraux sont nocifs pour le corps humain et ne peuvent pas être utilisés pour la coloration des aliments. Les pigments animaux et microbiens sont rarement utilisés. La coloration alimentaire de plante est le type le plus largement utilisé, et est employée très largement pour la coloration des aliments etLes aliments santé tels que les boissons, les bonbons, les pâtisseries et l’alcool[2].

1 chlorophylle

La chlorophylle est largement présente dans les feuilles, les fruits et les algues des plantes supérieures. Il est un composant important des chloroplastes végétaux et donne à la plupart des légumes feuillus et des fruits immatures leur couleur verte.La chlorophylle naturelle est un pigment liposolubleQui tourneUne couleur verte naturelleEn solution et change de couleur dans un environnement acide. L’anneau de porphyrine de la chlorophylle n’est pas stable avec les ions de magnésium, de sorte que le magnésium peut être remplacé par du cuivre ou du fer.Chlorophylle de cuivreEst stable à la lumière et à la chaleur et peut être utilisé à n’importe quelle valeur de pH, tandis que la chlorophylle de fer est légèrement brunâtre et a un effet désodorisant.

La chlorophylle peut non seulement se lier à l’adn, l’arnm et les protéines, réguler l’expression des protéines liées à la différenciation, la prolifération et l’apoptose dans les cellules, changer l’expression et l’activité des enzymes dans les cellules, et réduire la capacité de transport des membranes cellulaires pour certains cancérogènes, mais a également des effets antioxydants et des radicaux libres piégant, ayant ainsi des effets anti-mutagènes et anti-tumoraux [3]. De plus, la chlorophylle et son anneau dérivé porphyrin sont facilement liés à des complexes à structure polycyclique, tels que les hydrocarbures aromatiques planaires cancérogènes, par des liaisons non covalentes pour former un complexe inactif et perdre son agressivité, réduisant ainsi l’effet cancérogène [4]. Une étude récente menée par des chercheurs du laboratoire National Lawrence Livermore aux États-Unis A montré que des substances telles que la chlorophylle dansLégumes vertsPeut effectivement réduire la toxicité de l’aflatoxine cancérogène et réduire le body' S absorption de l’aflatoxine.

A l’heure actuelle,La chlorophylle naturelle est principalement utilisée dans les pâtisseriesTels que pains aux légumes, boulettes et gâteaux. Lors de la transformation de légumes frais en légumes déshydratés, les couleurs vives d’origine s’estompent en raison des températures élevées et du séchage. Par exemple, la chlorophylle est nécessaire pour la garniture de légumes dans les nouilles instantanées, qui nécessite la couleur de la chlorophylle. Bien sûr, la chlorophylle est également utilisée dans les boissons froides, telles que la crème glacée et les boissons telles que le jus de pomme et le jus de kiwi.

2 Pigment rouge

2.1. -   lycopène

Le lycopène est un caroténoïdeTrouvé en concentrations élevées dans les fruits tels que les tomates et les pastèques. C’est un pigment liposoluble qui est de couleur rouge. Il est insoluble dans les solvants fortement polaires tels que l’eau, mais soluble dans les solvants organiques polaires ou non polaires faibles tels que l’éther, l’acétone et le disulfure de carbone. Il a été approuvé comme solvant colorant alimentaire jaune/rouge en Europe et au Japon.

Le lycopène est un antioxydant puissant qui éteint l’oxygène singlet et élimine les radicaux libres, empêchant les dommages oxydatifs aux lipoprotéines et à l’adn et empêchant ainsi l’apparition du cancer. Il inhibe également la formation de produits de cholestérol LDL oxydés et prévient l’apparition de maladies coronariennes. C’est un pigment naturel fonctionnel avec un grand potentiel de développement [5]. La recherche scientifique a montré queLe lycopène représente environ 50% des caroténoïdesDans le sérum humain, et est le plus facilement absorbé, métabolisé et utilisé par le corps humain. Il protège les phagocytes de leurs propres dommages oxydatifs, favorise la prolifération des lymphocytes T et B, stimule la fonction des lymphocytes T efficaces, a pour effet de retarder le vieillissement et de réduire l’incidence des maladies. Le lycopène favorise également la sécrétion d’interleukin 2 (IL-2) et d’interleukin 4 (IL-4), améliore l’immunité humorale et améliore l’immunité des personnes âgées [6].

A l’heure actuelle, outre les méthodes d’extraction économiquement viables et les changements dans la transformation qui nécessitent des recherches et des discussions plus approfondies, des recherches sur la sélection des tomates pour augmenter la teneur en lycopène des tomates sont menées sous deux aspects: la sélection conventionnelle et la sélection génétique. Il a été rapporté que le gène du lycopène a été transféré avec succès à E. coli et exprimé.

2.2 pigment rouge de betterave

Pigment rouge de betteraveEst le terme général pour les composés colorants dans les betteraves rouges. Il est composé de deux types de composés: la bétaxanthine rouge et le bétalain jaune. Le pigment rouge de betterave est largement présent dans diverses plantes comme les Chenopodiaceae, les Myrtaceae et les Cactaceae. La plus familière des Chenopodiaceae est la betterave rouge; Les feuilles du genre Gesneriaceae Gesnerium, les pétales de Portulaca, les fruits, les écorces et la chair des cactus de la famille des Cactaceae sont tous riches en betalain.

Le bétalain est facilement soluble dans l’eau et les solvants aqueux, et est un pigment soluble dans l’eau. Il est difficile à dissoudre dans l’acide acétique et le propylène glycol, et est insoluble dans les solvants organiques tels que l’éthanol absolu, la glycérine, l’acétone, le chloroforme, la graisse et l’éther. La couleur de sa solution change avec la valeur du pH. Lorsque le pH est compris entre 3,0 et 7,0, la couleur est rouge et relativement stable; Il est plus stable lorsque le pH se situe entre 4,0 et 5,0. Lorsque le pH est inférieur à 4,0 ou supérieur à 7,0, la couleur passe du rouge au violet. Lorsque le pH est supérieur à 10,0, la bétacyanine dans le pigment rouge de betterave est convertie en bétaxanthine, et la couleur de la solution devient rapidement jaune. Ceci montre que la bétacyanine est relativement stable dans des conditions acides et neutres. Puisque le pH de la plupart des aliments se situe entre 3,0 et 7,0, et que la couleur de la bétacyanine ne change pas dans cette gamme de pH, la couleur des aliments contenant de la bétacyanine n’est généralement pas affectée par le pH.

En 2004, tesorière et al. ont constaté qu’après avoir mangé des fruits de figue contenant de la bétaïne, les dommages lipidiques causés par le stress oxydatif peuvent être considérablement réduits, et le corps et#39; S le niveau d’antioxydant peut être amélioré. La culture de globules rouges isolés dans une solution de bétaïne pendant un certain temps peut également retarder considérablement l’hémolyse causée par l’oxydant hydroperoxyde d’isopropylbenzène. L Xiaoling et al. ont étudié la capacité antioxydante des principaux composants deBetterave rougeEnfin, on a déterminé que la principale partie antioxydante du pigment rouge de la betterave est la partie rouge, soit le bétalain [8]. De plus, le pigment rouge de la betterave contient de la bétaïne, qui a un certain effet thérapeutique sur les maladies du foie (telles que l’hépatite chronique, la cirrhose, l’hépatite toxique, les maladies métaboliques du foie, et la dysfonction hépatique causée par les maladies des voies biliaires) [9].

Actuellement, betalain est largement utilisé dans la coloration de diverses boissons, poudres d’arômes de fruits, boissons de jus de fruits, boissons gazeuses, bonbons, pâtisseries, sandwichs à la crème glacée, aliments en conserve, jus de fruits concentrés, crème glacée, gelée, et produits de saucisse. Il ajoute non seulement une belle apparence aux aliments, mais améliore également leur valeur nutritive.

2.3 capsanthine

Les pigments de Paprika sont un type de caroténoïde, dont les composants rouges les plus polaires sont principalement le Paprika rouge et le Paprika rouge-orange. Le rouge de paprika pur est un cristal rouge foncé à l’odeur épicée semblable à une aiguille qui est non épicé, soluble dans la plupart des huiles non volatiles, presque insoluble dans l’eau, partiellement soluble dans l’éthanol, et insoluble dans la glycérine. Il est très soluble dans les solutions alcalines, résistant aux acides et aux bases, et à l’oxydation. Le rouge Paprika est une couleur rouge vif avec un fort pouvoir colorant qui n’est pas affecté par le pH. lorsqu’il est utilisé à pH 3 à 12, la teinte ne change pas.

Capsanthine dans capsicum rouge est actuellement un antioxydant populaire. De nombreux résultats de tests ont montré que divers antioxydants ont un certain degré d’effet anticancéreux. En outre, le bêta-carotène dans capsicum red peut empêcher la formation d’un type particulièrement nocif de lipoprotéine de basse densité, qui est efficace dans la prévention et le traitement de l’athérosclérose et de son développement malin. Par conséquent, de nombreux groupes ethniques épicés tels que ceux en asie du sud-est et en Inde ont un risque plus faible de cancer que les personnes dans les pays occidentaux. Paprika rouge est dérivé du Paprika et est un type d’épices. Des chercheurs indiens ont comparé l’efficacité de diverses épices dans la prévention des radiations et ont constaté que le rouge de paprika avait l’effet protecteur le plus important [10].

Paprika red est un colorant rouge alimentaire qui peut être utilisé selon la norme nationale GB-2706-86. Il peut être utilisé dans le traitement d’aliments gras, sauces, produits aquatiques transformés, produits végétaux, gelées, crème glacée, crème, margarine, fromage, salades, sauces, produits de riz, etc. Dans ces applications, le pigment rouge de paprika n’a pas seulement d’effets secondaires toxiques sur le corps humain, mais augmente également les composés de type caroténoïde dans le corps, qui a une certaine valeur nutritive. Zhang Fusheng et d’autres ont montré que le pigment rouge de paprika, lorsqu’il est utilisé dans les aliments d’imitation, a une bonne stabilité, une résistance à la lumière, une résistance à la chaleur, une résistance aux acides et aux alcalis, etc., ce qui peut résoudre efficacement le problème de la décoloration dans le traitement des aliments d’imitation, en prolongant efficacement la durée de conservation de la nourriture. C’est un pigment naturel comestible idéal dans les aliments d’imitation.

2.4 pigment rouge de sorgho

Le pigment rouge du sorgho se trouve dans les enveloppes, les manteaux de graines et les tiges du sorgho. Le pigment rouge de sorgho est principalement composé de composés anthocyaniques et a une structure flavonoïde. Le sorghored est une poudre, une pâte ou un morceau amorphe rouge brique avec une odeur légèrement caractéristique. Il se dissout dans l’eau, l’éthanol, le méthanol et les solutions de sel, mais est insoluble dans les solutions non polaires telles que l’huile, l’éther, le n-éthane, le trichlorométhane et l’acétate d’éthyle. Le pH du rouge de sorgho est de 4 à 12, et sa teinte change avec les changements de pH. Il devient plus clair dans l’acide et plus foncé dans l’alcali. Lorsque le pH de la solution est inférieur à 4, le pigment précipite de la solution, de sorte qu’il ne convient pas pour la coloration des aliments liquides acides avec un pH inférieur à 4. Lorsque le pH est supérieur à 12, la teinte passe du rouge au brun. Il a une bonne transparence et une couleur vive lorsque le pH est de 7-8 [11].

Sorghum Le pigment rouge est un composé typique de flavonoïdeAvec de fortes propriétés antioxydantes. Selon les recherches de Zhu Yaohua et al., le pigment rouge de sorgho a un bon effet de piégeage sur le radical libre 1,1-diphényl-2-picrylhydrazyl (DPPH-), peut effectivement récupérer les radicaux superoxydes (O2-) et les radicaux hydroxyles (-OH), et a un certain effet inhibiteur sur la peroxydation lipidique induite par Fe2+, ainsi qu’un effet inhibiteur significatif sur le système d’autoxidation β-carotène/acide linoléique. On peut constater que le pigment rouge de sorgho a une bonne capacité antioxydante [12]. En outre, le composant principal de sorgho rouge est le flavonoïde galactoside, qui a des effets anti-inflammatoires et antipyrétiques, abaissant la glycémie et la pression artérielle.

Le pigment rouge de sorgho a de bonnes propriétés colorantes pour les protéines, et la couleur est proche de la couleur naturelle de la viande, donnant un aspect réaliste. Il peut obtenir un effet colorant idéal dans des produits tels que le jambon et la saucisse. Comparé à d’autres pigments colorants pour la saucisse, le pigment rouge de sorgho a une meilleure résistance à la lumière et peut prolonger la durée de conservation du produit. En outre, une solution aqueuse de pigment rouge de sorgho est également un agent colorant pour les bonbons aux fruits, les pâtisseries, les gelées et les protéines végétales.

3 pigments jaunes

3.1 gardénia jaune

Gardenia yellow est un pigment jaune naturel soluble dans l’eau extrait du fruit Gardenia dans la médecine traditionnelle chinoise. C’est un pigment mélangé dont les principaux composants sont les caroténoïdes tels que la crocine et l’acide crotonique. Gardenia yellow est facilement soluble dans les solvants polaires tels que l’eau et l’éthanol, mais à peine soluble dans les solvants non polaires tels que le benzène et l’essence. Le pigment a une forte stabilité thermique et est stable en dessous de 80°C. Le pH a un effet significatif sur le pigment' S longueur d’onde d’absorption maximale et stabilité. Au-dessus du pH 5,02, la longueur d’onde d’absorption maximale se déplace de manière significative. Le pic d’absorption initial est plus élevé dans des conditions acides que dans des conditions alcalines, mais le taux résiduel est beaucoup plus élevé dans des conditions alcalines que dans des conditions acides. Le saccharose, l’amidon, le chlorure de sodium, les conservateurs courants et les basses températures favorisent la stabilité du pigment; Le pigment n’est pas très résistant à la lumière, a une résistance redox moyenne et n’est pas très tolérant au Na2SO3; Cu2+, Zn2+, Sn2+, Ca2+ et Al3+ ont peu d’effet sur le pigment, tandis que Fe3+ a un effet destructeur sur le pigment[13].

Le pigment jaune Gardenia a un effet inhibiteur sur Staphylococcus aureus, Neisseria meningitidis, Neisseria gonorrhoeae, et Streptococcus catarrhalis, et a des effets antibactériens et antiviraux. Il a également un effet anti-inflammatoire sur les dommages aux tissus mous, soulageant l’inflammation et la douleur. Le pigment jaune Gardenia est extrait de Gardenia, l’une des premières ressources alimentaires et médicinales à double usage promulguées par le ministère de la santé. Il a étéUtilisé en médecine traditionnelle chinoiseDepuis longtemps et est le premier choix pour le traitement de l’hépatite jaunisse. Des études récentes ont révélé que le pigment jaune gardenia a également un effet protecteur sur le foie [14].

Gardenia yellow est largement utilisé dans les industries de transformation des aliments et de fabrication de boissons. En raison de sa couleur vive et résistance à la chaleur, gardenia jaune est actuellement utilisé comme unColorant alimentaireAux États-Unis, au Royaume-Uni, au Canada et dans d’autres pays. Il est également largement utilisé au Japon dans les aliments tels que les petits pains aux œufs, les biscuits, les produits à base de farine, les bonbons, les fruits en conserve et les gelées. La Chine est le monde' S premier exportateur de gardénia jaune, la majorité du produit étant exportée vers le Japon. Le gardénia est actuellement utilisé comme colorant alimentaire jaune, et peut être utilisé dans la préparation de boissons, de vin, de pâtisseries, de popsicles, de glaces, de fruits confits, d’aliments soufflés, de gelées, de bonbons, etc.

3.2 jaune de maïs

La zéine est un caroténoïde qui est un mélange de β-carotène,zéaxanthine, cryptoxanthine etLa lutéine....... Il est extrait de la farine de gluten de maïs, un sous-produit de l’amidon de maïs moulu. Zein estUn pigment liposoluble insoluble dans l’eau froideMais légèrement soluble dans l’eau chaude. Il s’oxyde facilement par la lumière et est instable en présence d’ions tels que Al3+ et Fe3+. Cependant, il est stable en présence de la chaleur, des acides, des alcalis, des réducteurs,Additifs alimentairesEt des ions tels que Fe2+, Zn2+, Na+ et K+ [15].

Zein a de fortes propriétés antioxydantes, qui peuvent empêcher l’oxydation des lipides et des vitamines dans les aliments. En outre, ses principaux composants, la zéaxanthine et la lutéine, peuvent efficacement éliminer les radicaux libres dans le corps, réduire les molécules d’adhésion à la surface des cellules endothéliales aortiques et jouer un rôle important dans la prévention du développement de l’athérosclérose. Zein appartient au groupe des caroténoïdes. Des études épidémiologiques ont montré que la consommation d’aliments riches en caroténoïdes peut améliorer la santé et réduire le risque de cancer, de maladies cardiovasculaires, de maladies oculaires, de cataractes, etc.[16].

Wang Wei et al. [17] ont ajouté de la zéaxanthine à la margarine, aux bonbons durs et aux bonbons doux. Les résultats ont montré que la margarine est devenue une couleur jaune naturelle, le bonbon dur une couleur jaune stable, et le bonbon doux une couleur naturelle et réaliste après la coloration, qui peut remplacer l’utilisation de pigments synthétiques. En outre, la zéaxanthine est largement présente dans les fruits, les légumes et les fleurs. Le New Orleans Food Research Institute aux États-Unis collabore actuellement avec Kemin Corporation pour lancer conjointement une boisson pour la santé oculaire contenantNutriments zéaxanthine.

3.3 pigment jaune curcuma

Pigment jaune curcuma, également connu sous le nom de curcumine, est un pigment naturel extrait de l’herbe chinoise curcuma. Les principaux composants de la curcumine comprennent la curcumine, la déméthoxycurcumine et la bisdeméthoxycurcumine, qui sont des dicétones colorés extrêmement rares dans la nature.

Les cristaux de curcumine sont de la poudre jaune orangé avec une odeur aromatique spéciale. Il est lipophile, facilement soluble dans le méthanol, l’éthanol, l’alcali et l’acide acétique glacial, légèrement soluble dans l’eau, le benzène et l’éther, mais instable en solution aqueuse. Il apparaît jaune dans les solutions acides et neutres et rouge dans les solutions alcalines avec un pH > 9. Les ions métalliques tels que A1 3+, Fe3+ et Cu2+ ainsi que la lumière forte et les températures élevées affectent la stabilité du curcuma jaune, mais le saccharose, l’amidon et les ions tels que Na+, C1 - et Zn2+ ont peu d’effet sur le pigment [18].

Le pigment jaune de curcuma a un effet antimutagène en modifiant le métabolisme des mutagenes et en inhibant indirectement le métabolisme des mutagenes; Il a un effet antitumoral en récupérant les radicaux libres, en inhibant l’expression des cellules cancéreuses et l’activation de cancérogènes; Il a un effet antioxydant en inhibant l’oxydation des lipides dans l’air et par Fe2+ et Cu2+, et en inhibant l’oxydation de l’hémoglobine par l’acide nitreux pour prévenir les dommages oxydatifs à l’adn; Il peut inhiber l’oxydation des lipoprotéines de basse densité (LDL) dans les cellules, abaissant ainsi les lipides sanguins et prévenant l’athérosclérose [19]. Liang Jinli et al. ont montré que la curcumine a un certain effet conservateur sur le mouton cuit, le pain, le tofu et le jus de raisin [20].

La curcumine a une couleur vive, un fort pouvoir colorant, une bonne dispersion et une stabilité à la chaleur, et est un agent colorant idéal pour les puddings, les produits crème, les produits carnés, les produits de soja, les cornichons, etc. L’extrait de curcuma a un certain effet conservateur, de sorte qu’il peut être utilisé à la fois comme agent colorant et un conservateur dans les boissons de fruits et légumes.

4 coloration noire

La coloration noire est une grande classe de substances aux propriétés similaires. Il s’agit d’un polymère polyphénol hétérogène largement présent chez les animaux, les plantes et les micro-organismes. Le composant principal de la plupart des mélanines végétales est l’anthocyane. Les anthocyanes sont des pigments solubles dans l’eau qui sont facilement solubles dans les solvants polaires tels que l’eau, l’éthanol et l’acétone, mais pas dans les solvants non polaires tels que le n-hexane, le glycérol et l’huile d’arachide. Ils sont stables dans des environnements acides, mais pas dans des environnements neutres ou alcalins [21]. La mélanine est généralement de couleur brune ou noire, mais d’autres couleurs peuvent également être observées.

Le pigment noir est une substance active importante dans le corps humain et est étroitement lié à la croissance, au développement et à la santé. Ses effets pharmacologiques comprennent principalement les suivants: prolonger l’activité de l’adrénaline, maintenant ainsi la pression osmotique normale des vaisseaux sanguins, adoucir les vaisseaux sanguins et raccourcir le temps de saignement; Effets antibactériens et anticancéreux, inhibant les bactéries à de faibles concentrations et tuant les bactéries et inhibant la croissance des cellules cancéreuses à des concentrations élevées; Effets antispasmodiques. La mélanine peut également récupérer efficacement les radicaux hydroxyles (-OH), les espèces réactives de l’oxygène et les radicaux diphénylpicrylhydrazyle récupérés (DPPH-) [22]. De plus, la mélanine est actuellement le seul biopolymère endogène naturel connu qui protège les organismes contre les dommages causés par les rayonnements.

Actuellement, le colorant noir n’est pas seulement ajouté aux aliments ordinaires tels que les produits de boulangerie noirs, les nouilles de riz noir, le pain noir, le lait de soja noir, etc. sur le marché, mais également utilisé dans les aliments fonctionnels de préservation de la santé pour produire des liquides oraux, des comprimés de santé nutritionnels, des capsules multidimensionnelles, etc. Sur la base de la théorie de la médecine chinoise qui promeut l’homologie de la médecine et de l’alimentation, les chercheurs travaillent dur pour développer et rechercher de nouveaux produits noirs qui combinent fonction, nutrition et santé.

5 perspectives

Pigments naturels à base de plantesSont généralement des métabolites secondaires des plantes, et leur contenu est très faible et leur stabilité est faible. En particulier, la stabilité des pigments naturels pendant le traitement est liée à la qualité des aliments. Par conséquent, il est important de choisir les bons pigments naturels, de développer de nouvelles variétés avec une grande stabilité, d’explorer de nouvelles sources de pigments naturels, d’améliorer le processus de production des pigments naturels existants, d’élargir le champ d’application des pigments naturels, et de réduire le coût de production des pigments naturels. Cela donnera aux pigments naturels une perspective de développement plus large et est devenu une question très urgente pour l’industrie des additifs et les chercheurs.

De plus, les pigments naturels proviennent de produits naturels et ont des problèmes que les pigments synthétiques n’ont pas. La composition des pigments naturels est complexe et leurs composants n’ont pas été complètement séparés, raffinés ou identifiés. Comment comprendre la structure, les propriétés, la fonctionnalité et la sécurité des principaux composants des pigments naturels est également un problème majeur auquel les pigments naturels sont confrontés aujourd’hui.

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