Etude sur la stabilité de l’anthocyanidine naturelle

Les produits alimentaires ont tous certaines caractéristiques de couleur,,,,,et la qualité de la couleur affecte directement les consommateurs et#39; Acceptabilité de l’aliment et leur évaluation de sa qualité. Les deux principaux types de colorants utilisés dans l’industrie alimentaire sont les pigments synthétiques et les pigments naturels. Les pigments synthétiques sont très stables, ont un fort pouvoir colorant et sont peu coûteux, mais au fur et à mesure que la recherche a progressé, il a été découvert que bon nombre des colorants alimentaires synthétiques qui ont été autorisés à être utilisés ont des effets plus ou moins nocifs sur le corps humain, de sorte que le marché des pigments naturels est en pleine expansion [1].Les anthocyanesSont un type de pigment naturel qui est largement utilisé. Ils appartiennent à une classe de composés polyphénoliques. La plupart des fleurs, fruits et légumes dans la nature ont des couleurs vives car ils sont riches en anthocyanes [2]. Les anthocyanes ont non seulement une couleur vive, mais ont également une forte activité antioxydante. Ils sont un excellent antioxydant naturel et un piégeur de radicaux libres [3] [traduction] et peuvent réduire l’incidence des maladies coronariennes, du cancer et des maladies cérébrovasculaires [4].

Cependant, en raison de la forte activité des anthocyanes, des facteurs tels que la température, le pH, l’oxygène, l’acide ascorbique et les particules métalliques peuvent tous affecter la stabilité des anthocyanes [2]. Les anthocyanes sont dégradées sous l’influence externe en produits de dégradation bruns ou incolores [4], qui affectent leur couleur et leur clarté, ce qui impose certaines restrictions sur l’utilisation des pigments anthocyanes. Par conséquent, comment améliorer la stabilité des anthocyanes est la clé de la promotion et de l’utilisation actuelles des pigments anthocyanes [5].

1 facteurs affectant la stabilité des anthocyanes

1.1 effet du pH sur les anthocyanes

Le pH peut modifier la structure ou la composition des anthocyanes, ce qui modifie leur couleur. Des études ont montré que lesl’anthocyanees simples de sucre existent sous forme de cations de 2-phénylbenzopyran (AH+) à pH<2, et sous forme de pseudobases de type quinone (B) ou de chalcone (C) à pH4 à 5. A ce moment, ils sont incolores, et sous la forme de l’alcool de type A au pH>6 [6]. Ce sont précisément ces changements structurels qui font apparaître les anthocyanes dans différentes couleurs à différentes valeurs de pH. À pH<2, ils apparaissent rouge vif vif; À pH neutre, ils sont violets; À pH alcalin, ils apparaissent bleus; Et chez pH>11, ils peuvent paraître vert foncé [7].

Yang et al. ont constaté que l’absorbance de l’anthocyanine rose ne change pas beaucoup à pH 2 à 7. Plus le pH est petit, plus la couleur est lumineuse. Au-dessus du pH 7, l’absorbance change considérablement et la couleur change [8]. Ayeg-ul K et al. ont étudié la stabilité de l’anthocyanine en chauffant des solutions d’anthocyanine à différents pH. Ils ont constaté qu’après avoir été chauffés dans un bain d’eau à 70 °C pendant 8 h, la demi-vie de l’échantillon de pigment dont le pH est inférieur à 4,0 était significativement plus élevée que celle de l’échantillon de pigment dont le pH est supérieur à 5,0 [4]. Cela montre que l’anthocyane est relativement stable dans des conditions acides, et que l’anthocyane convient généralement comme additif pour les aliments acides.

1.2 effet de la lumière sur les anthocyanes

La lumière (en particulier la lumière ultraviolette) peut induire la décomposition ou l’oxydation dePigments naturels, leur faisant perdre leur couleur. Les pigments naturels sont généralement plus stables à basse température ou à l’état sec. Le chauffage ou des températures élevées peuvent accélérer la réaction de décoloration, et ils sont particulièrement sujets à l’oxydation et à la décoloration lorsqu’ils sont chauffés au point d’ébullition [5]. Cao et al. ont placé une solution aqueuse de pigment de mûrier sous la lumière directe du soleil pendant 6 heures et ont constaté que le pigment se dégradait de 30%. Placé à l’intérieur dans l’obscurité pendant 2 mois, l’absorbance s’est dégradée de 0,03% [9]. Zhu et al. ont utilisé différentes lumières monochromatiques pour irradier le pigment rose hip et ont étudié la tendance des changements de la teneur en pigment. Ils ont constaté que le pigment était détruit le plus rapidement sous la lumière bleue, alors qu’il était détruit le plus lentement sous la lumière rouge. Sous la même intensité lumineuse, l’ordre des taux de destruction des pigments par chaque lumière monochromatique, de la plus grande à la plus petite, était: lumière bleue, lumière blanche, lumière verte, lumière violette, lumière jaune, lumière orange et lumière rouge [10].

1.3 effet de la chaleur sur les pigments anthocyaniques

Le chauffage peut favoriser la dégradation desPigments anthocyaniques, qui perdront leur couleur vive. Un grand nombre d’études ont montré que le taux de dégradation de l’anthocyane augmente et que la demi-vie diminue après chauffage. Cuipeppe, garzón K, Aysegul K[4, 11, 12] et d’autres chercheurs ont constaté que la dégradation thermique des anthocyanes suit la première formule thermodynamique, et que la dégradation des anthocyanes s’accélère avec l’augmentation de la température et du temps de chauffage. Le chauffage d’une solution d’anthocyane rose pendant 2 heures a entraîné une plus grande vitesse de variation de l’absorbance du pigment au-dessus de 60°C [8].

La demi-vie d’une solution d’anthocyane de carotte à 70°C est de 16,7 heures, tandis qu’à 80°C elle est réduite à 10,1 heures et à 90°C elle n’est que de 5,0 heures. Les basses températures favorisent la prévention de la dégradation des anthocyanes.  La demi-vie d’une solution d’anthocyanine de carotte à 37°C est de 4,1 semaines, tandis qu’à 20°C elle est de 18,7 semaines. Stockée à 4°C, sa demi-vie est de 71,8 semaines et l’anthocyane se dégrade de moins de 36% en un an [4].

1.4 effet des ions métalliques

Les pigments naturels ne réagissent généralement pas avec les ions métalliques du groupe principal communComme K+, Ca2+ et Na+. Seuls certains ions métalliques ayant un poids moléculaire légèrement plus élevé, un état de valence élevée et une activité métallique, tels que A13+, Zn2+, Cu2+ et Fe3+, réagissent avec les pigments, ce qui influe sur la stabilité des pigments et provoque la décoloration ou la précipité des pigments [5]. Yang et al. ont constaté que les ions N, K+, A3l+, Ba2+, Cd2+, Ca2+, Zn2+, Cu2+, Mg2+ et Pb2+ n’ont aucun effet néfaste sur la stabilité du pigment, tandis que Fe3+ fait fondre la solution de pigment et Sn4+ et B3i+ font précipitation du pigment [8]. Peng et al. ont constaté que le Fe3+ et le Sn2+ avaient un effet significatif sur l’absorbance du pigment, tandis que le sel et le saccharose avaient peu d’effet sur le pigment [13]. Du et al. ont constaté que les ions Fe3+, Zn2+ et Cu2+ avaient un certain effet sur la stabilité Du pigment. Au fur et à mesure que la durée de stockage augmentait, la valeur d’absorbance diminuait, le Zn2+ ayant la plus grande influence. Les ions Ca2+ ont un certain effet protecteur sur la couleur [14].

1.5 effet d’autres additifs

Chen et al. ont constaté que l’acide ascorbique peut réduire considérablement la stabilité de la couleur des anthocyanes de mythe, accélérer la décoloration de la solution de pigment, et plus la concentration d’acide ascorbique est grande, plus la stabilité des anthocyanes est mauvaise. On analyse que l’acide ascorbique ne doit pas être utilisé pour protéger la couleur ou pour améliorer la teneur en acide ascorbique dans le traitement des fruits et légumes riches en anthocyanes [15]. Yang et al. ont ajouté séparément du saccharose et de la vitamine C à la solution aqueuse d’anthocyanine de mûriers et ont constaté que l’absorbance du pigment n’était pas affectée lorsque la concentration de saccharose était de 0 à 7 mg/mL. Lorsque la teneur en vitamine C était de 0 à 4 mg/mL, sa présence provoquait une certaine augmentation de l’absorbance maximale du pigment, et plus la teneur était élevée, plus l’absorbance était élevée [8].

Li et al. ont étudié la stabilité des anthocyanes dans le jus de grenade et ont constaté que les trois édulcorants, le saccharose, le sucre protéique et l’aspartame n’avaient aucun effet sur sa stabilité. L’ajout de vitamine C a causé l’absorbance des anthocyanes de jus de grenade à diminuer, et que la concentration de vitamine C a augmenté, l’absorbance du pigment a diminué, et la couleur est devenue plus claire. Il a été conclu que l’acide ascorbique a causé la dégradation des anthocyanes dans le jus, ce qui a causé la décoloration du jus de grenade [16]. Xu et al. ont constaté que le glucose, le saccharose, le benzoate de sodium et le sorbate de potassium, couramment utilisés dans les aliments, n’avaient aucun effet nocif significatif sur les anthocyanines du mulberry; La vitamine C a eu un double effet sur les anthocyanes des mûriers, tandis que le H2O2 et le NSO3 ont eu un grave effet nocif [17]. En même temps, la présence d’oxygène a également un effet négatif sur la stabilité des anthocyanes.

En résumé, les anthocyanes naturelles sont relativement instables et sont sujettes à la décoloration, à la décoloration et aux précipitations en raison de divers facteurs pendant l’entreposage ou la transformation des aliments. La stabilité des pigments varie dans différentes conditions de pH en raison de différences dans la structure du pigment. Le chauffage et la présence de certains ions métalliques ne sont pas propices à la conservation des anthocyanes. La vitamine C a un double effet sur les anthocyanes. Lorsqu’il est présent en petites quantités, il a un effet stabilisateur sur les anthocyanes. Ce sont précisément ces propriétés des anthocyanes qui limitent leur utilisation dans les aliments. Pour améliorer l’utilisation des anthocyanes dans les aliments, il est nécessaire d’améliorer la stabilité du pigment et d’empêcher la décoloration des pigments naturels pendant le traitement et la distribution des aliments.

2 mesures de protection

2.1 changer l’environnement de stockage des pigments naturels

Des études ont montré que les anthocyanes sont plus stables à basse température et dans l’obscurité. Par conséquent, les anthocyanes doivent être stockées, traitées et transportées à basse température et dans l’obscurité. Les anthocyanes sont sensibles à certains ions métalliques, de sorte que les contenants en métal doivent être évités autant que possible pendant l’extraction, le stockage et le traitement des anthocyanes. Certains chélateurs métalliques, tels que l’edta, peuvent être ajoutés pour bloquer les ions métalliques, éliminer l’influence des ions métalliques et améliorer la stabilité des pigments naturels. Pour empêcher l’oxygène d’oxyder les anthocyanes, les produits avec des pigments d’anthocyanes ajoutés sont scellés pour empêcher l’oxygène d’entrer. Compte tenu de ces conditions de stockage pour les anthocyanes, ainsi que la couleur vive et les excellentes fonctions physiologiques des anthocyanes eux-mêmes, je crois que l’utilisation des pigments anthocyanes dans le yogourt, la crème glacée, les boissons à jus de fruits, le vinaigre de fruits, et d’autres applications auront des perspectives extrêmement brillantes.

2.2 raffinage et purification des pigments naturels

Les pigments naturels contiennent généralement une variété d’impuretés. Il n’y a pas de conclusion claire quant à savoir si la présence de ces impuretés a un impact négatif sur la stabilité du pigment. Cependant, la présence d’impuretés dans le pigment peut affecter l’intensité de la couleur et la valeur de la couleur du pigment. En même temps, les pigments non raffinés ne sont pas faciles à transformer en poudre et sont enclins à absorber l’humidité. Les principales méthodes d’affinage et de purification des pigments sont les méthodes enzymatiques, les méthodes d’échange d’ions, les méthodes de séparation de membrane et les méthodes techniques complètes. Parmi ces méthodes, l’adsorption par résine macroporeuse est l’une des méthodes les plus couramment utilisées pour purifier les pigments ces dernières années.

Peng et al. ont utilisé l’adsorption et la séparation de résine macroporeuse pour purifier le mûrierPigment rouge, et a comparé l’adsorption de cinq résines sur le pigment rouge mûrier. Les résultats ont montré que l’utilisation de la résine AB-8 comme adsorbant était la plus efficace. Comparé à la méthode traditionnelle, la valeur de couleur du produit est plus élevée, atteignant un maximum de 38,50. En revanche, la valeur de couleur du pigment non purifié est seulement de 5,35 à 5,65. En même temps, la résine AB-8 est très stable. Après 18 utilisations, son taux d’adsorption ne diminue que de 2,3 % [18]. Liu et al. ont étudié l’adsorption et la séparation des anthocyanines de mûriers par la résine d’adsorption macroporeuse D101A. Les résultats ont montré que la résine avait une bonne capacité d’adsorption pour les anthocyanes de mûre, la valeur de couleur des anthocyanes de mûre purifiées a été grandement améliorée, il était facile à transformer en poudre, et il n’était pas facile d’absorber l’humidité [19].   Les taux d’adsorption de cinq résines, D3520, D4020, X-5, NKA-9 et AB-8, ont également été étudiés, et il a été constaté que X-5 avait le taux d’adsorption le plus élevé [20].

2.3 ajout de pigments auxiliaires

Des études récentes ont montré que lorsque les molécules d’anthocyanes se lient à certains composés, il peut changer la stabilité de l’anthocyanes [21, 22]. Ces composés qui peuvent se lier aux molécules d’anthocyane sont généralement incolores, mais quand ils sont ajoutés à la solution de pigment et se lier à anthocyaninMolécules, il va changer la couleur de la solution dans une certaine mesure. Ces composés comprennent des substances telles que certains acides aminés, des acides organiques, des nucléotides, des flavonoïdes, des polyphénols ou des anthocyanes eux-mêmes. On les appelle généralement des copigments. Les Copigments sont riches en systèmes de nuage d’électrons et peuvent former des complexes moléculaires avec des anthocyanes par liaison hydrophobe et hydrogène,  Excluant ainsi dans une certaine mesure l’hydratation de la molécule pigmentée par les molécules d’eau et les attaques nucléophiles, augmentant ainsi la stabilité des anthocyanes [22]. Lorsqu’un composé se lie à une molécule d’anthocyane, il provoque habituellement un décalage rouge dans la longueur d’onde maximale d’absorption du pigment et une augmentation de l’absorbance maximale. Cette réaction chimique existe dans des conditions de pH 1 à pH 7 [23].

Anna et al. ont sélectionné des substances telles que la rutine,astragaloside, Acide chlorogénique, l’acide tannique et les polyphénols dérivés de la racine de Scutellaria baicalensis Georgi, une plante médicinale chinoise, comme co-pigments, et ont étudié la stabilité des anthocyanes. Des expériences ont été réalisées en chauffant la solution de pigment mélangée et en l’exposant à la lumière ultraviolette. Il a été constaté que les polyphénols de Scutellaria baicalensis Georgi avaient le plus grand effet sur l’amélioration de la stabilité du pigment, et que l’effet co-pigment était le plus fort à un pH d’environ 3,5 [6]. Plamen et al. ont ajouté des polyphénols extraits de pétales de rose à la boisson aux fraises. La stabilité de la solution pigmentaire standard (PSA), de la boisson, de la boisson et du pigment supplémentaire (RPP), de la solution pigmentaire (PSA) et du pigment supplémentaire (RPP) dans des conditions de chauffage a été étudiée. Les résultats ont montré que la dégradation thermique des anthocyanes était encore conforme à la première formule thermodynamique après addition de pigments supplémentaires.  Ce résultat est conforme à celui d’autres chercheurs [24,25]. La demi-vie de l’eps à 85°C est de 131min, tandis que la demi-vie de l’échantillon PSA+RPP dans les mêmes conditions est de 173min, soit une augmentation d’environ 0,3 fois. La stabilité de la boisson +RP est supérieure à celle de PSA+RPP. Il est analysé que la boisson à la fraise elle-même contient des polyphénols, qui ont un certain effet sur la stabilité de la boisson et#39; S pigments [26].

Certains chercheurs ont souligné que la réaction des polyphénol anthocyanines est une réaction complexe de reconnaissance moléculaire. La configuration moléculaire des polyphénols peut être déformée, le poids moléculaire est important, et ceux avec un groupe p-coumaroyl ont généralement une forte capacité de liaison aux anthocyanes. Lorsque la gélatine est ajoutée au système, on peut observer que la réaction colorée secondaire disparaît immédiatement, ce qui indique que les polyphénols sont impliqués dans la liaison des protéines. Lorsque des sels sont présents dans le système, la réaction complexe polyphénol-anthocyane peut être favorisée. La couleur rouge vif du vin est due à la présence de catéchines, de tanins condensés et de divers autres flavonoïdes [27]. Dans le mode de réaction des polyphénols et des anthocyanes, la combinaison des deux est obtenue par l’action combinée des liaisons hydrogénées et des liaisons hydrophobes [27].

2.4 résumé

Comme on peut le voir ci-dessus, le principal déterminant de la stabilité des anthocyanes est la structure des anthocyanes. Pour modifier leur stabilité, il existe généralement deux méthodes: la première consiste à modifier l’environnement d’entreposage, par exemple en modifiant la température d’entreposage, en la stockant dans des récipients hermétiques protégés de la lumière et en éliminant les substances qui ont un plus grand effet sur la stabilité, comme l’oxygène et les ions métalliques. La seconde consiste à modifier sa structure, par exemple en utilisant des anthocyanes en combinaison avec des flavonoïdes et des polyphénols, qui ont également des fonctions physiologiques extrêmement fortes.

Afin d’améliorer la stabilité deColorants alimentaires naturels, des recherches supplémentaires sont nécessaires, notamment en ce qui concerne la structure moléculaire des pigments, pour améliorer la stabilité des anthocyanines et répondre aux besoins de l’industrie alimentaire en développement rapide.

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