Le caractère et les Types de colorants alimentaires naturels

Le colorant alimentaire naturel est un produit obtenu par l’extraction et le raffinage de matières premières naturelles (principalement des matières végétales). C’est un additif alimentaire naturel utilisé pour la coloration des aliments. Les colorants alimentaires peuvent être divisés en pigments naturels et pigments synthétiques selon leur source et leur nature. En Chine, 65 pigments ont été approuvés pour une utilisation dans l’industrie alimentaire, dont 48 pigments végétaux. Actuellement, les pigments naturels représentent 90% du colorant alimentaire produit en Chine chaque année; Parmi ceux-ci, 20% sont des pigments naturels extraits de plantes et par fermentation microbienne, le reste étant des pigments caramels. À l’étranger, en particulier dans les pays développés comme l’europe et les États-Unis, de nombreux nouveaux pigments naturels ont été développés pour être utilisés dans l’industrie alimentaire [1]. Le colorant alimentaire naturel est devenu le courant dominant du développement futur. Ces dernières années, avec le développement de la société et de l’économie et l’amélioration des normes alimentaires, l’industrie alimentaire et des boissons a des exigences de plus en plus élevées pour les colorants alimentaires. Par conséquent, la stabilité et les propriétés de traitement des colorants alimentaires deviennent de plus en plus importantes. De nouveaux colorants sont également mis au point grâce au développement et à l’utilisation de nouvelles technologies et de nouveaux procédés pour répondre aux besoins de l’industrie alimentaire.

1 caractéristiques du colorant alimentaire naturel

La plupart natural colors come from edible plant and animal tissues. Compared with synthetic colors, natural colors have the characteristics of low side effects and high safety. Some natural colors also have health and nutritional benefits. Because natural colors can retain the color of the natural product and some can add a pleasant aroma to the food, they are more popular with consumers.

Les pigments végétaux peuvent ajouter de la couleur et sont semblables aux couleurs naturelles, qui est une beauté naturelle. Cependant, les pigments végétaux sont présents en petites quantités dans les plantes et sont difficiles à isoler et à purifier. Dans la plupart des cas, le coût de production des pigments naturels est beaucoup plus élevé que celui des pigments synthétiques, et il est fortement influencé par le type de plante, son lieu d’origine et la saison de croissance. Il existe de nombreux types de pigments végétaux et leurs propriétés sont complexes. Certains pigments peuvent également produire des odeurs particulières ou désagréables en présence de substances coexistantes. Par rapport aux pigments synthétiques, la plupart des pigments végétaux ont une résistance à la coloration relativement faible, ne sont pas faciles à teindre uniformément et ne sont pas aussi brillants et vifs que les pigments synthétiques. Ils sont également plus sensibles à la lumière, à la chaleur, à l’oxygène, aux ions métalliques et aux changements dans la valeur du pH, et ont une plus faible stabilité. En cours d’utilisation, certains pigments végétaux doivent être ajoutés avec des stabilisants pigmentaires et des antioxydants pour améliorer la durée de conservation du produit. Pour un pigment végétal, en raison de ses propriétés physiques et chimiques propres, il a une forte spécificité et une gamme d’applications étroite. Par conséquent, l’ampleur de l’application des pigments est très préoccupante lors de la recherche et du développement de pigments naturels.

2. Façons de produire des colorants alimentaires naturels

Les principales méthodes de productionColorant alimentaire naturelSont l’extraction directe, la synthèse et la production à l’aide de la biotechnologie. Actuellement, la méthode d’extraction directe est principalement utilisée pour produire des pigments naturels. La méthode synthétique est actuellement limitée aux pigments individuels tels que le carotène, qui ont une composition chimique stable et une structure moléculaire relativement simple. La plupart des pigments naturels sont difficiles à synthétiser chimiquement en raison de leurs structures moléculaires complexes et de leurs propriétés physico-chimiques instables. Par conséquent, les gens travaillent dur pour trouver de nouvelles ressources naturelles de pigments dans les minéraux, les micro-organismes, et en particulier dans les animaux et les plantes.

Ces dernières années, avec le développement de la biotechnologie, un tout nouveau champ s’est ouvert pour la production de pigments naturels. À l’heure actuelle, l’utilisation de la culture transgénique de cellules végétales et de la technologie de culture de tissus végétaux pour produire des pigments alimentaires a montré un grand potentiel [2,3]. Les pigments naturels sont généralement des métabolites secondaires des plantes et des micro-organismes, et leur teneur dans les plantes et les micro-organismes est normalement très faible. L’utilisation du génie génétique pour créer des plantes transgéniques et des bactéries transgéniques à haute efficacité qui modifient artificiellement les voies métaboliques des plantes et des microorganismes afin d’augmenter les métabolites secondaires tels que les pigments est une nouvelle façon d’augmenter la production de pigments naturels à l’aide de la biotechnologie. De nombreux pigments naturels, tels que les caroténoïdes et les pigments de levure rouge, peuvent maintenant être produits en série par fermentation de micro-organismes génétiquement modifiés.

Le colorant alimentaire naturel est extrait principalement par extraction au solvant, un processus qui comprend des étapes telles que le prétraitement, le broyage, la lixiviation, le filtrage, la concentration et le séchage des matières premières. Le solvant utilisé dépend des propriétés physiques et chimiques du pigment et de sa source. Les solvants couramment utilisés dans l’extraction naturelle des pigments comprennent les solvants organiques tels que l’acétone, l’éthanol, les alcanes et le benzène, ainsi que les acides, les solutions alcalines, les graisses et les huiles, le dioxyde de carbone et l’eau. Au cours des dernières années, une nouvelle technologie d’extraction de fluide supercritique a été développée et appliquée à l’extraction des pigments avec des résultats remarquables.

3 Types de colorants alimentaires naturels

Le colorant alimentaire naturel est divisé en pigments végétaux, pigments animaux, pigments microbiens et pigments minéraux en fonction de leur source de matières premières; Selon leur structure chimique, ils sont divisés en anthocyanes, caroténoïdes, chlorophylles et hémoglobines; Selon les différentes teintes des pigments, ils peuvent être divisés en série rouge-pourpre, série jaune-orange et série bleu-vert. Cet article porte sur la composition chimique et les principales propriétés des pigments.

3.1 anthocyanes végétales

Les anthocyanes, également connues sous le nom d’anthocyanidines, existent sous forme de glycosides, c’est-à-dire d’esters de sucre, dans les cellules végétales. Les différentes anthocyanes contenues dans les différents tissus et organes des plantes, tels que les tiges, les feuilles et les fleurs, leur donnent différentes couleurs. L’inconvénient des anthocyanes végétales est que leur couleur est sensible aux changements dans l’environnement acido-basique et aux changements dans les conditions de lumière et de chaleur. L’avantage est qu’ils sont solubles dans l’eau et relativement stables aux changements des conditions de lumière et de chaleur dans des conditions légèrement acides. Par exemple, l’ajout d’une certaine quantité d’acide citrique à la solution d’anthocyane peut améliorer sa stabilité. La Nature est riche en ressources végétales, fournissant de nombreuses matières premières pour l’extraction des anthocyanes. En particulier, l’extraction de pigments végétaux est principalement une utilisation complète de produits agricoles et accessoires, qui sont peu coûteux et peu coûteux, tels que les pigments de maïs, les pigments de riz rouge, les pigments de coque de soja noir, le carotène, les pigments de peau de raisin, les pigments de rose, les pigments d’agrumes, etc. [4,5]. Les extraits pigmentaires des fruits ont non seulement un arôme fruité, mais contiennent également certains nutriments. Ils sont couramment utilisés comme additifs aromatiques dans les boissons et agents colorants dans les bonbons et le vin de fruits.

3.2 chlorophylle végétale

La chlorophylle est un composant important des chloroplastes végétaux. On le trouve largement dans les plantes vertes et les algues, et donne aux plantes supérieures et aux algues vertes leur couleur verte. Dans la pratique clinique, la chlorophylle a pour effet d’activer les cellules, de favoriser la production de sang et de reconstituer le sang, et de lutter contre les infections. Ces dernières années, on a également constaté qu’il inhibait la croissance des cellules cancéreuses. La chlorophylle est un composé de porphyrine qui est divisé en chlorophylle a et chlorophylle b. Il est insoluble dans l’eau mais soluble dans les solvants organiques tels que l’alcool, l’acétone et l’éther de pétrole.

Chlorophyll is stable under alkaline conditions, but under acidic conditions its Mg2+ is easily replaced by hydrogen ions, thus losing its green color [6, 7]. Therefore, to keep fresh green vegetables green, they can be frozen or freeze-dried, or blanched in 60-75 °C hot water, which can delay or reduce the oxidation and discoloration caused by high temperatures. Since chlorophyll is easily broken down by light, it is made into copper or sodium chlorophyllin in most cases to maintain its stability. Among food additives, the blue-green pigment series belongs to this type of product; other similar products include algin blue and gardenia blue. Copper chlorophyllin sodium salt is soluble in water, ethanol and fat, but it is unstable to light, heat and acids and is also expensive. However, it is difficult to replace it with other natural pigments because of its bright colour.

3.3 caroténoïdes végétaux

Les caroténoïdes sont une classe de substances colorées largement présentes dans les plantes. Il existe actuellement plus de 600 types de caroténoïdes. Les caroténoïdes ont des structures moléculaires différentes. D’une manière générale, les caroténoïdes sont des polymères d’isoprène, qui se composent chimiquement d’un squelette de carbone avec huit chaînes d’isoprène et contiennent des liaisons doubles conjuguées. Les caroténoïdes présents dans les chloroplastes végétaux contiennent deux pigments, à savoir le carotène et la lutéine. Le premier est jaune orangé et le second est jaune. Il existe trois principaux isomères du carotène: α, β et γ. Les caroténoïdes sont solubles dans la graisse mais pas dans l’eau. Physicochimiquement, ils sont relativement stables et ne réagissent que faiblement aux acides, aux bases et aux températures élevées. Cependant, ils sont facilement décomposés par la lumière, les oxydants et les enzymes. Les caroténoïdes sont présents en abondance dans les légumes verts, les fruits et légumes jaunes et l’huile de palme.

Parmi les caroténoïdes, ceux qui peuvent être convertis en rétinol sont appelés provitamine A, et celui avec la plus grande puissance biologique est le β-carotène. Le lycopène, que l’on trouve dans les tomates, les pastèques et les goyaves, est également un caroténoïde mais ne peut pas être converti en vitamine A. en raison de leur forte activité antioxydante, les caroténoïdes sont souvent utilisés comme antioxydants alimentaires dans l’industrie alimentaire, car ils sont 100 fois plus efficaces que VE. Les caroténoïdes peuvent efficacement prévenir l’oxydation de la lipoprotéine de basse densité, protéger la peau contre les dommages ultraviolets, inhiber la croissance et la propagation des cellules cancéreuses, et prévenir l’apparition et la détérioration du cancer de la prostate. Un apport élevé de caroténoïdes peut également réduire la dégénérescence maculaire rétinienne et les maladies de la prostate liées à l’âge [8~10].

In addition to carotene and lutein, carotenoids also include capsanthin and gardenia yellow. Capsanthin is a fat-soluble pigment extracted from chili peppers that is reddish-orange in color. The pigments contained in chili peppers, in addition to capsanthin, also include capsaric acid, which is collectively referred to as capsanthin in a broad sense. Capsanthin has the advantages of being heat-, acid- and light-resistant, and is suitable for coloring foods such as pastries, margarine, canned goods, beverages and dairy products. Since chili peppers are themselves spices with a strong spicy flavor, the chili peppers need to be de-spiced during the extraction of capsanthin. Gardenia yellow pigment is a pigment extracted from the fruit of the gardenia jasminoides plant in the rubiaceae family. It is easily soluble in water, insoluble in oil, has little effect on hue depending on pH, is thermally stable, slightly less light stable, and quite stable to metal ions. It is hardly affected by aluminium, calcium, lead, copper, tin, etc., but turns black when exposed to iron. Gardenia yellow pigment is suitable for use in pastries, cold drinks, sweets, dairy products, etc. According to incomplete statistics, there are nearly 20 factories in Japan producing gardenia yellow pigment, and most of the raw materials are imported from China. China is rich in gardenia resources, and it grows in large quantities in provinces south of the Yangtze River, so it is worth developing.

3.4 flavonoïdes

Les flavonoïdes sont largement présents dans les plantes et ont de nombreux dérivés. Jusqu’à présent, des milliers de flavonoïdes ont été découverts. Les types de flavonoïdes contenus dans les plantes de différents ordres, familles, genres et espèces sont différents, et les types de flavonoïdes contenus dans les différents tissus et organes des plantes, comme les fleurs et les racines, sont également différents. D’une manière générale, les céréales, les légumes et les fruits ont une teneur élevée en pigments flavonoïdes. Les flavonoïdes sont des composés phénoliques solubles dans l’eau. Dans leur structure moléculaire, une liaison à trois carbone (C6 -C3 -C6) relie deux anneaux de benzène. Les flavonoïdes ont des activités physiologiques telles que l’activité antioxydante et la récupération des radicaux libres, et sont efficaces dans la prévention des maladies cardiovasculaires et dans la lutte contre les bactéries, les virus et les allergies. Les Isoflavones, qui sont également contenues dans le soja, ont un effet positif sur le traitement et la prévention des maladies associées à de faibles taux d’hormones, telles que les lipides sanguins élevés, l’ostéoporose et le syndrome de la ménopause [11-13]. Certains flavonoïdes peuvent améliorer la capacité anti-hormonale des personnes ayant des niveaux élevés d’oestrogène, et sont efficaces dans la prévention et le traitement de diverses maladies telles que le poumon, le côlon, la peau, l’endomètre, le sein, la prostate, d’autres maladies cardiovasculaires et la leucémie, et peuvent inhiber la croissance des cellules cancéreuses.

3.5 levure rouge riz

Monascus Red est le nom commercial du pigment de levure rouge, un colorant alimentaire naturel sécrété par Monascus mycelium. C’est un métabolite secondaire du Monascus. La fermentation de Monascus avec du riz collant et non collant peut produire une grande quantité de pigment rouge de levure. La levure de riz rouge non traitée peut être directement utilisée pour la coloration des aliments. Le pigment de Monascus est une substance complexe, dont la couleur rouge est produite par un mélange de six composants. Parmi ceux-ci, monascorubrin et monascorubrin sont pourpre rougeâtre, monascorubrin et monascorubrin sont rougeâtre orangé, et monascorubrin et monascorubrin sont jaunes. Comparé à d’autres pigments naturels, le pigment de riz de levure rouge a un fort pouvoir de coloration, en particulier un pouvoir de coloration plus fort sur les protéines. Il est également résistant à la lumière et à la chaleur, et présente de nombreux autres avantages tels que la résistance aux acides et aux alcalis, aux agents redox et aux changements dans les ions métalliques. À l’heure actuelle, le pigment de riz de levure rouge est largement utilisé dans la coloration de la viande, des produits aquatiques, des aliments fermentés, des produits de soja et du vin [14~16].

3.6 pigment au Caramel

Le colorant Caramel est un pigment soluble dans l’eau dérivé de la déshydratation et de la condensation des sucres. Selon le processus de production, le produit est divisé en deux catégories: le sel d’ammonium et le sel non ammonium. Le caramel au sel d’ammonium a les avantages d’une meilleure couleur, la stabilité à l’acide et à l’alcali, la résistance à la chaleur, la résistance à la lumière, des méthodes de traitement simples, et un taux de récupération de rendement élevé. La couleur de Caramel est largement utilisée dans la coloration d’une variété de boissons, des collations, et même des produits tels que la sauce de soja [17,18].

3.7 pigment de curcuma

This is a pigment extracted from the underground rhizomes of plants in the ginger family, Curcuma. Its main component is curcumin. It is insoluble in cold water, soluble in ethanol and propylene glycol, and easily soluble in glacial acetic acid and lye. Its advantages are high color value, strong coloring power, thermal stability, and good light resistance of its alcoholic solution. It is suitable for use in candy, pastries, condiments, etc. [19, 20]. China has abundant turmeric resources, which are mainly produced in Sichuan, Fujian and other places and should be vigorously developed. In addition, the yellow-orange pigment series also includes paprika yellow pigment, safflower yellow pigment, corn yellow pigment, nuclear yellow pigment, annatto orange pigment, rehmannia yellow pigment, citrus pigment, etc.

3,8 autres

Outre les types de pigments décrits ci-dessus, il existe actuellement des pigments au stade de la recherche en Chine, et certains pigments sont déjà produits en petites quantités, comme le bétalain extrait des tubercules de betterave rouge de la famille des chenopodiacées; Le pigment de shiso extrait des feuilles de shiso de la famille des lamiacées; Pigment de chou rouge extrait des feuilles de chou pourpre; 1. les pigments de sorgho extraits de la coque du sorgho de la famille des Gramineae; Pigment de riz rouge extrait du riz rouge; Le pigment de cacao obtenu à partir des graines mûres fermentées et grillées du cacao; Pigment de citrouille rouge extrait des citrouilles rouges; Et pigment rouge de l’amarante extrait de l’amarante rouge mangé par la famille de l’amarante, etc. [21~23].

4 perspectives de développement du colorant alimentaire naturel

En tant que personnes' S la qualité de vie s’améliore et leur sensibilisation aux soins de santé augmente, la sécurité et la valeur nutritionnelle des colorants alimentaires sont de plus en plus importantes. Par rapport à la coloration synthétique, la coloration naturelle présente de nombreux avantages, tels que moins d’effets secondaires et une sécurité accrue. Certains colorants naturels ont également des avantages pour la santé et la nutrition, et les pigments végétaux naturels sont naturellement colorés. En Chine, les ressources biologiques et non biologiques sont abondantes, et les ressources végétales sont présentes dans tout le pays. Beaucoup de ces plantes ne sont pas seulement des herbes médicinales chinoises traditionnelles, mais aussi des matières premières de haute qualité pour l’extraction de divers pigments tels que le rouge, le jaune et le violet.

En outre, le traitement en profondeur des produits agricoles et secondaires produit également une grande variété de pigments. Par conséquent, le développement et l’utilisation raisonnables de la Chine et#39;s natural resources and agricultural and sideline products will provide the food industry with natural pigments that are not only highly safe but also have certain nutritional value. In recent years, with the technological progress and the increasingly perfect process of refining and using natural pigments, natural pigments have accounted for an increasingly large proportion of the pigments used in the light industry, especially in the food processing industry. It is an inevitable trend for natural food additives used in the food industry to gradually replace synthetic food additives with natural pigments[24~26] . Therefore, as a food coloring additive, natural pigments have very broad development prospects.

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