Quelles sont les Sources de couleurs naturelles?

Les Pigments sont divisés en deux catégories: les couleurs naturelles etCouleurs synthétiques....... Les colorants naturels ont une longue histoire d’utilisation. Dans la Chine ancienne, il y avait déjà des records de couleurs naturelles utilisées comme teintures pour les textiles, le riz, le vin, les cosmétiques, etc. Depuis que le chimiste britannique Parkin a synthétisé la première couleur artificielle, l’aniline violet, en 1856, les couleurs synthétiques ont joué un rôle très important dans les gens ' S vit en raison de leurs couleurs vives, puissance de coloration forte, stabilité et faible coût. Avec le développement continu de la toxicologie et de la chimie analytique, l’homme a progressivement réalisé que la plupart des pigments synthétiques sont plus toxiques, tératogènes et cancérogènes pour le corps humain. Les pays du monde entier ont strictement limité l’utilisation de pigments synthétiques dont la sécurité n’a pas été clarifiée, et de nombreux pigments synthétiques ont été successivement retirés de la liste des utilisations approuvées dans divers pays. Par conséquent, l’utilisation de substances naturelles non toxiques et inoffensives pour extraire des pigments alimentaires, cosmétiques et médicaux est devenue une nouvelle tendance de développement.Les colorants naturels proviennent de substances naturellesEt sont maintenant principalement extraits de tissus végétaux, mais comprennent également quelques pigments d’animaux et de micro-organismes. Les colorants naturels sont sûrs et sains, et beaucoup ont également une certaine valeur nutritionnelle et des fonctions pharmacologiques.

1 Extraction de colorants naturels

Les colorants naturels sont produits et obtenus de trois façons principales: l’extraction directe, la synthèse et la biotechnologie [1]. Actuellement, la grande majorité des colorants naturels sont produits par extraction directe. Les méthodes d’extraction des pigments comprennent l’extraction au solvant, l’extraction, les méthodes enzymatiques, le pressage, le broyage, la culture tissulaire, la fermentation microbienne et les méthodes synthétiques. Ce qui suit ne décrit que quelques méthodes d’extraction de colorants naturels couramment utilisées et prometteuses.

1.1 extraction au solvant

L’extraction au solvant est actuellement une méthode couramment utilisée pour extraire les pigments des plantes et des animaux. Les méthodes d’extraction au solvant comprennent la macération, la percolation, la décoction et l’extraction au reflux. Les pigments naturels extraits avec de l’eau comme solvant peuvent être extraits par macération ou décoction. Le premier convient aux matières premières dont les principes actifs sont solubles dans l’eau, stables à l’humidité et à la chaleur, et pas facilement volatiles. Les solvants organiques peuvent être utilisés pour l’extraction, et l’extraction par reflux peut être utilisée. Le pigment rouge du sorgho est extrait par trempage dans une solution aqueuse à 0,1 % d’acide chlorhydrique pendant 2 heures, en éliminant les impuretés et la décoloration, puis par extraction avec une solution aqueuse d’éthanol à 7% à 40°C, puis par filtration, concentration et séchage [2]. Le pigment jaune du curcuma est extrait à l’aide de solvants organiques tels que le méthanol, l’éthanol, l’acétone, l’acétate d’éthyle, etc. [3]. Les coquilles de crevettes ont été trempées dans de l’acide chlorhydrique pendant 24 heures, puis filtrées. Le résidu a été trempé dans de l’éthanol à 95% et l’extrait a été concentré pour obtenir un extrait brut d’astaxanthine par distillation [4]. En comparaison, la méthode d’extraction au solvant organique est relativement peu coûteuse, dispose d’un équipement simple, est facile à utiliser et a un taux d’extraction élevé. Cependant, la qualité de certains produits extraits à l’aide de cette méthode est médiocre, la pureté est faible, il y a une odeur ou un résidu de solvant, ce qui affecte le champ d’application du produit.

1.2 méthode d’extraction par fluide supercritique

À l’heure actuelle, le solvant le plus couramment utilisé dans la technologie d’extraction par fluide supercritique (SFE) est le CO2. L’extraction supercritique par fluide au dioxyde de carbone est un nouveau type de technologie de séparation et de purification des matériaux qui s’est développée au cours des 20 dernières années. Il combine les caractéristiques de faible viscosité, de forte diffusion des gaz et de haute densité et solubilité des fluides [5]. Parce que le processus d’extraction supercritique de CO2 est simple, la consommation d’énergie est faible, l’extracteur est bon marché, et le produit extrait présente les avantages d’une grande pureté, un faible résidu de solvant et aucun effet secondaire toxique, il est de plus en plus évalué. M. Rozzi. T.-n.-l., a étudié l’extraction du lycopène des sous-produits de la tomate à des températures de 32 à 86°C et à des pressions de 13,7800-48,2686 kPa. Les résultats ont montré que le taux maximal d’extraction de 38,8 % a été obtenu à 86°C et 34,4786 kPa [6].

La technologie d’extraction de fluide supercritique au CO2 est un nouveau type de technologie de séparation verte, mais en raison des problèmes de technologie imparfaite, d’équipements complexes et coûteux, et des coûts d’exploitation élevés, le développement et l’application de cette méthode d’extraction dans ce domaine a été limité.

1.3 méthode d’extraction par micro-ondes

L’extraction par micro-ondes est une méthode dans laquelle l’échantillon et le solvant organique sont chauffés avec des micro-ondes dans un récipient scellé pour extraire la substance à mesurer de la matrice d’échantillon. Il peut extraire plusieurs composants d’échantillon en peu de temps, avec une petite quantité de solvant et une bonne reproductibilité des résultats [7]. Actuellement, il existe des rapports continus sur l’utilisation de la technologie des micro-ondes pour l’extraction des pigments, impliquant des substances telles que les alcaloïdes, les flavonoïdes et les tanins. Wang Weihua et al. ont étudié les conditions optimales pour l’extraction du lycopène à l’aide de micro-ondes, ce qui permet d’obtenir un taux d’extraction de 95% et réduit considérablement le temps d’extraction. Par rapport à l’extraction supercritique du CO2, elle est peu coûteuse, nécessite moins d’investissements et présente un taux d’extraction élevé [8]. Bien que l’extraction par micro-ondes de la technologie des colorants naturels ait obtenu des résultats importants dans les travaux expérimentaux, son champ d’application est limité en raison de ses caractéristiques.

1.4 méthode enzymatique

Dans le processus d’extraction des pigments végétaux, les pigments sont souvent enfermés dans les parois cellulaires, et les parois cellulaires de la plupart des plantes sont composées de cellulose. L’utilisation de la cellulase peut briser la liaison β-D-glucoside, provoquant la rupture de la paroi cellulaire de la plante, ce qui est bénéfique pour l’extraction des ingrédients. Sur la base de ce principe, l’enzymolyse avec la cellulase est effectuée avant d’extraire les ingrédients végétaux, de sorte que la paroi cellulaire de la plante soit décomposée avant l’extraction, ce qui peut améliorer le taux d’extraction des ingrédients actifs. Que des enzymes soient utilisées ou non, la composition de l’extrait est la même, ce qui montre que l’enzylyse ne détruit pas la composition des pigments végétaux.

En résumé, les méthodes traditionnelles d’extraction telles que le broyage, le pressage, l’extraction par solvant organique, le reflux, etc., ont les inconvénients de longs temps d’extraction, une forte intensité de travail, une forte consommation d’énergie dans le prétraitement des matières premières, des composants sensibles à la chaleur qui sont facilement endommagés, la mauvaise pureté des produits pigmentaires produits, les mauvaises saveurs et les résidus de solvant, etc., qui affectent directement le développement et l’application de couleurs naturelles.

Pour la méthode synthétique, en raison de la complexité de la biosynthèse, de nombreuses substances colorantes naturelles sont difficiles à synthétiser chimiquement sous contrôle artificiel. La méthode synthétique ne peut produire qu’un très petit nombre de substances ayant la composition chimique et la structure moléculaire des pigments naturels, tels que le carotène.

Ces dernières années, avec le développement de la biotechnologie, l’utilisation de la biotechnologie pour produire des colorants naturels a ouvert un large éventail de possibilités. La production de divers pigments naturels tels que les pigments bleus et les pigments de levure rouges à l’aide de méthodes de fermentation microbienne est devenue une réalité [10].

2 Classification et application des colorants naturels

Couleurs naturellesPeuvent être divisés en trois catégories principales selon leur source: les pigments végétaux, les pigments animaux et les pigments microbiens; Ils peuvent également être divisés en pigments solubles dans l’eau etPigments liposolublesSelon leurs propriétés de solubilité;  Les colorants naturels peuvent être classés dans les catégories suivantes en fonction de leurs ingrédients fonctionnels: Flavonoïdes; Les anthocyanes; Chlorophylles; Et d’autres pigments tels que le curcuma, le riz rouge de levure,Betterave rouge, rouge alizarin, colorant laque et cyanobactéries. Nous présenterons ici les fonctions physiologiques et les utilisations de quelques colorants naturels représentatifs.

2.1 caroténoïdes

caroténoïdesSont des pigments naturels synthétisés par des plantes et des micro-organismes. Ils sont des représentants de la classe des pigments polyènes et sont le nom collectif du carotène et des xanthophylles. Ils sont largement répandus dans le monde vivant et plus de 600 types ont été découverts jusqu’à présent. Les caroténoïdes peuvent être divisés en deux catégories selon leur composition et leur solubilité: les caroténoïdes et les xanthophylles. Les caroténoïdes sont reconnus internationalement comme des antioxydants fonctionnels physiologiquement actifs. Ce sont des extincteurs à l’oxygène uniques efficaces, peuvent éliminer les radicaux hydroxyles, se combinent avec des lipides dans les cellules et les membranes cellulaires, et inhibent efficacement l’oxydation des lipides. Un apport élevé de caroténoïdes peut réduire la prostatose liée à l’âge et la dégénérescence maculaire liée à l’âge de la rétine [11]. Ces dernières années, il a été rapporté que les caroténoïdes ont également de nombreuses nouvelles valeurs fonctionnelles en termes d’effets anticancéreux et anti-âge. Par conséquent, les pigments caroténoïdes sont un type deAdditif alimentaire fonctionnelAvec des perspectives de développement très larges.

2.2 pigments flavonoïdes

Les pigments flavonoïdes sont un type dePigment naturelLargement répandu dans les tissus végétaux. La plupart sont jaune clair ou même incolore, et quelques-uns sont jaune orangé brillant. Les flavonoïdes ont longtemps été au centre de l’attention en tant qu’antioxydants et récupérateurs de radicaux libres. De nombreuses études ont montré que les flavonoïdes ont un large éventail d’activités biologiques, telles que antioxydant, anti-mutagène, anti-âge, antitumoral, antibactérien, etc. [12]. Le plus important d’entre eux est l’activité antioxydante des flavonoïdes, qui se manifeste principalement par la réduction de la production de radicaux libres et la récupération des radicaux libres. Parmi les pigments flavonoïdes, les pigments rouge de sorgho, les pigments de cacao et les pigments d’oignon ont une forte activité antioxydante. Wang Li et al. ont isolé et purifié quatre substances flavonoïdes à partir de pigments extraits des feuilles de l’arbre Ufan. La capacité de ces quatre substances à récupérer les radicaux oxygénés actifs a également été étudiée, et il a été constaté que tous les extraits du riz noir avaient une forte capacité à récupérer les radicaux libres, avec la plus forte capacité de récupération de la quercétine et la ci50 des 6#Extrait atteignant environ 519 μg/mL [13].

2.3 pigments anthocyaniques

Anthocyanines, également connues sous le nom deLes anthocyanes, se trouvent dans les vacuoles des cellules dans les fruits, les fleurs, les tiges et les feuilles des plantes. Ils sont un type de pigment hydrosoluble dans les plantes. En raison des différences de structure moléculaire ou de pH des différentes anthocyanes, elles apparaissent dans différentes couleurs telles que le rouge, le violet et le bleu. Les anthocyanes sont non seulement abondantes en ressources et ont une couleur magnifique, mais constituent également la majorité du royaume des pigments. Ils ont également une activité physiologique élevée. Ils sont des donneurs d’hydroxyle et des récupérateurs de radicaux libres [14] et sont efficaces en ophtalmologie et dans le traitement de divers troubles de la circulation sanguine.

2.4 pigments de chlorophylle

Ce type de pigment comprend principalementChlorophylle et ses sels de cuivre et de sodiumEt des sels de zinc et de sodium. La chlorophylle est largement présente dans les feuilles, les fruits et les algues des plantes supérieures. La chlorophylle a pour effet de nourrir le sang, de favoriser la production de sang, d’activer les cellules et de combattre les infections et les inflammations. Ces dernières années, il a également été trouvé pour inhiber la croissance des cellules cancéreuses, ce qui en fait une promotion de la santéColorant alimentaire....... Sodium zinc chlorophylline est utilisé en médecine pour traiter l’ostéomyélite chronique, les ulcères chroniques, les plaies de la peau, la leuopénie et d’autres conditions. Il est également un bon colorant et un exhausteur nutritionnel dans l’industrie alimentaire. En plus d’être utilisé comme unPigment vertEt déodorant, sodium cuivre chlorophylline a également de nombreuses fonctions physiologiques en médecine. Par exemple,Sodium cuivre chlorophyllineOu ses dérivés peuvent favoriser le métabolisme cellulaire dans le corps, guérir les ulcères gastro-intestinaux et restaurer la fonction hépatique. Il peut être utilisé pour traiter l’hépatite infectieuse, les hémorroïdes, la leucémie, les troubles utérins et les ulcères gastriques et duodénaux. Il peut également améliorer la fonction hématopoïétique et favoriser la récupération des dommages de rayonnement au corps.

2.5 autres pigments

Se référer principalement au pigment de riz de levure rouge, au pigment de curcuma et au pigment d’herbe pourpre.

En plus d’être utilisé dans les aliments pour améliorer la saveur et d’avoir des effets antibactériens, bactériostatiques et prolonger la durée de conservation, le pigment de riz de levure rouge a également des effets antibactériens. En outre, en tant queMÉDECINE TRADITIONNELLE CHINOISE (MTC), pigment de riz de levure rouge a également les fonctions d’abaisser les lipides sanguins, la pression artérielle et le sucre dans le sang, inhiber les cellules tumorales, et traiter la dysenterie et les maladies d’estomac.

Pigment jaune curcumaEst largement utilisé dans l’alimentation et la médecine en raison de son fort pouvoir colorant et de ses propriétés anti-inflammatoires, de récupération des radicaux libres, d’inhibition des toxines et anticancéreuses. Il est unHerbe médicinale rareQui peut être utilisé pour la nourriture et la médecine, et est également une épice. Sa fonction physiologique la plus importante est l’antioxydant et les fonctions physiologiques connexes.

En tant que médecine traditionnelle chinoise, la consoude est utilisée dans la pratique clinique depuis longtemps. Il a les effets de refroidir le sang, de favoriser la circulation sanguine, de détoxifier, de promouvoir l’éruption, et des effets anti-inflammatoires, antibactériens et antiviraux. Le pigment naturel extrait, le pigment de consoude, est un pigment biologique prometteur. Sa couleur rouge vif est utilisée comme additif cosmétique, ce qui peut améliorer de manière significative les effets antibactériens, anti-inflammatoires, émolients et taches de rousseur des cosmétiques. Il peut également être utilisé comme additif alimentaire dans le vin de fruits, les boissons, les collations, et d’autres aliments pour augmenter leurs fonctions d’élimination de la chaleur et de désinfection, anti-inflammatoire et antibactérien, la prévention des maladies et la lutte contre le cancer.

3 problèmes et orientations de recherche dans le développement des couleurs naturelles

Comparé aux pigments synthétiques,Les couleurs naturelles ont également quelques lacunes qui doivent être améliorées: (1) la plupart des couleurs naturelles sont sensibles à la lumière, à la chaleur, à l’oxygène, aux métaux, etc., et ont une mauvaise stabilité; (2) la plupart des couleurs naturelles ont un faible pouvoir de teinture et ne sont pas facilement teints uniformément; (3) les couleurs naturelles sont très sensibles aux changements de pH, la teinte changera considérablement en conséquence; (4) il existe de nombreux types de pigments naturels aux propriétés complexes. Pour un seul type de couleur naturelle, il est relativement spécifique dans l’application et a une portée d’application étroite. Un autre problème est que de nombreux pigments non découverts peuvent se trouver dans les terres et les océans non développés, et il est difficile de les développer commercialement. Compte tenu de ces difficultés, les recherches actuelles sur les colorants naturels se concentrent principalement sur les trois domaines suivants: les procédés de synthèse, les techniques de production et les sources colorantes alternatives. En plus de la recherche et du développement de nouvelles couleurs naturelles comestibles, il est également nécessaire de renforcer la recherche sur la stabilité des couleurs naturelles et les techniques de stabilisation des pigments lors de l’utilisation.

Il existe une grande variété de pigments produits par des micro-organismes dans la nature, et ils ont l’avantage de ne pas être limités par les ressources, l’environnement ou l’espace. Par conséquent, ils ont un grand potentiel de développement et d’utilisation. En particulier,Produits de couleurs naturellesPeut être obtenu en cultivant un grand nombre de micro-organismes, ce qui réduit considérablement les coûts de production, tout en protégeant l’environnement et l’équilibre écologique, en résolvant la contradiction de la pénurie de ressources, et ayant l’avantage du développement et de l’utilisation durables. Les pigments produits ont les caractéristiques des colorants naturels et peuvent être utilisés dans les industries alimentaire, pharmaceutique et cosmétique. Les pigments microbiens constitueront également une orientation majeure pour le développement des colorants naturels.

Références:

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