Quelles sont les Sources de colorants alimentaires naturels?

Les Pigments sont un élément très important dans les aliments et jouent un rôle central dans la qualité sensorielle des aliments.Colorants alimentairesPeut être divisé en colorants alimentaires artificiels et colorants alimentaires naturels. L’utilisatiSur leintensive de colorants artificiels peut entraîner des risques potentiels pour la santé tels que des réactions allergiques et de l’hyperactivité chez les enfants [1], c’est pourquoi les colorants naturels attirent de plus en plus l’attention dans l’industrie alimentaire. Les colorants alimentaires naturels sont dérivés d’animaux, de plantes et de micro-organismes dans la nature et ont un rôle important dans la promotion de la santé humaine, y compris des activités de récupération des antioxydants et des radicaux libres, ainsi que des activités antibactériennes, anticancéreuses et la prévention de certaines maladies chroniques [2].

Les colorants naturels peuvent être divisés en types hétérocycliques d’isoprène, de porphyrine, de flavonoïde et d’azote selon leurs structures. Cependant, leurs propres structures conduisent également à un manque de stabilité dans les couleurs naturelles [3], qui sont sensibles à la lumière, à l’oxygène, au pH et à la température. Ces dernières années, les chercheurs ont développé un certadansnombre de techniques de stabilisation pour résoudre ce problème, y compris la microencapsulation, l’ajout d’antioxydants, l’ajout de stabilisants colorants (tels que l’edta) et la modification chimique du pigment' L Llgroupes structurels [4-6]. La capacité de coloration est un autre facteur important affectant l’applicationde colorants naturels dans l’industrie alimentaire. Cela implique l’interaction entre les colorants naturels et les substances macromoléculaires dans les aliments. Des études ont montré qu’il existe des interactions covalentes et non covalentes (liaison hydrogène, forces de van der Waals, forces hydrophobes, etc.) entre elles, qui fournissent également une base théorique pour l’application de colorants naturels dans les aliments [7-8]. Ces dernières années, en raison de l’accent mis sur la protection de l’environnement, l’application de couleurs naturelles dans les emballages comestibles a été largement étudiée et est devenue un domaine émergent important dans l’alimentation, y compris des applications dans les revêtements alimentaires, les Les filmscomestibles colorés, l’impression d’encre comestible, et l’impression 3D.

Cet article présente les principales catégories et propriétés de la couleur naturelle sur la base des recherches pertinentes des dernières années. Elle décrit également la stabilisation de la couleur naturelle dans les quatre principaux types de structures et le mécanisme d’interaction avec des substances telles que les macromolécules alimentaires. Enfin, il énumère les nouvelles applications des colorants alimentaires naturels dans le domaine alimentaire et fournit une perspective sur le développement futur et l’application de la couleur naturelle dans le domaine alimentaire, dans le but de fournir une référence théorique et technique appliquée de base pour l’application de la couleur naturelle dans le domaine alimentaire, en particulier dans les emballages alimentaires.

1 Classification et propriétés des colorants naturels

Les colorants naturels proviennent d’une grande variété de sources dans la nature, principalement dans les plantes, les animaux et les micro-organismes. Ils peuvent être divisés enPigments solubles dans l’eauEt Les pigmentsliposolubles selon la solubilité; Pigments de couleur chaude et Les pigmentsde couleur froide selon la teinte; Pigments d’isoprène, Les pigmentsde porphyrine,Les flavonoïdesEt d’autres pigments polyphénols, et pigments azotés hétérocycliques selon la La structurechimique [6], comme indiqué dans le tableau 1.

1.1 classement par source

1.1.1 plantes

Pigments végétauxSont produites par une série de processus de biosynthèse dans les plantes. Les principaux types sont les flavonoïdes,caroténoïdes, les porphyrines et les composés hétérocycliques contenant de l’azote [10], qui ont des propriétés chimiques différentes. Ils sont répartis dans différentes parties de la plante (sépal, pétale, pollen, etc.) et jouent un rôle important dans la plante, comme la photosynthèse, la transmission de signaux au monde extérieur, la défense contre les ennemis naturels, et l’échange de chaleur avec le monde extérieur [6, 10].

1.1.2 animaux

 La couleur naturelle chez les animaux peut jouer un rôle physiologique important, comme agir comme un moyen de transmettre des signaux, attirer le sexe opposé, et également avoir une activité antioxydante, protéger les tissus cellulaires contre les dommages en éliminant les radicaux libres nocifs, etc. [11]. Les Pigments des animaux comprennent les porphyrines, les mélanines, les ptérines, les flavonoïdes, les anthraquinones, etc. [11-12].

1.1.3 micro-organismes

Les pigments microbiens peuvent être synthétisés par eux-mêmes ou formés au cours du processus de culture par la transformation de certains composants. Ce sont une sorte de métabolites secondaires. Les types courants comprennent les caroténoïdes, la mélanine, les quinones, etc., dont certains sont des pigments plus typiques tels que le pigmentde levure rouge et la bacilline pourpre [13]. La production de pigments microbiens est l’un des domaines émergents de la recherche, et elle a un grEt en pluspotentiel dans diverses applications industrielles [14].

1.1.4 minéraux

Les pigments minéraux sont des éléments cristallins ou des composés formés par des processus géologiques et sont utilisés depuis longtemps dans les aliments, les cosmétiques et les œuvres d’art. Les pigments minéraux peuvent prendre différentes teintes selon leur composition chimique ou leur structure physique, comme les chromates verts et le dioxyde de titane blanc.

1.2 Classification par solubilité

 La couleur naturelle peut être classée selon leur solubilité comme pigments solubles dans l’eau,Pigments liposolublesEt pigments alcooliques solubles. Les pigments solubles dans l’eau sont solubles dans l’eau; Les pigments liposolubles sont insolubles dans l’eau et solubles dans les huiles végétales; Les pigments solubles dans l’alcool ne sont solubles que dans des solutions alcooliques telles que l’éthanol dont la fraction volumique est supérieure à 70%. La solubilité des pigments naturels est l’un des indicateurs de référence importants dans les applications pratiques, comme le montre le tableau 2.

1.3 classement par hue

Les couleurs sont classées par teinte comme chaudes, fraîches et autres tons. Dans les aliments, les tons chauds et froids sont les couleurs principales. Les tons chauds sont principalement le rouge, le jaune et l’orange, etc., tandis que les tons frais sont le vert, le bleu et le violet, etc.

1.3.1 tons chauds

1.3.1.1 rouge

Les teintes rouges proviennent d’une large gamme de sources, y compris le lycopène, le carmdanset les anthocyanes.lycopèneEst un pigment rouge bioactif naturellement présent dans les plantes. Il est abondant dansFrusonrougesEt des légumes tels queLes tomates, papaye, pamplemousse rose,Grenade roseEt pastèque [20]. C’est un caroténoïde acyclique insaturé. Le carmdansest également un pigment rouge naturel, extrait des corps séchés d’insectes cochenilles femelles. Il est largement utilisé dans les colorants alimentaires, les médicaments et les cosmétiques [21]. Les anthocyanes présentent une teinte rouge dans des conditions de pH faible et sont donc largement utilisées dans l’industrie alimentaire comme substituts aux colorants synthétiques, comme le remplacement de la couleur artificielle allura rouge[22].

1.3.1.2 orange-jaune

Orange-jaune est une couleur chaude qui est largement distribué chez les animaux et les plantes dans la nature. Par exemple, le pigment jaune gardenia est un colorantnaturel extrait des Les fruitsgardenia [17]. Son composant principal est le gardenoside, qui a pour effet de dissiper la chaleur, de favoriser la fonction de la vésicule biliaire, de protéger le foie et d’abaisser le cholestérol [23].La curcumineEst un composé polyphénolique hydrophobe extrait de l’épice alimentaire curcuma. Il a une variété d’effets pharmacologiques, y compris des activités anti-inflammatoires, antioxydantes et anti-angiogéniques. Traditionnellement, le curcuma a été utilisé pour traiter une variété de maladies, en particulier comme un médicament anti-inflammatoire. La curcumine a été identifiée comme l’ingrédient actif du curcuma.

1.3.2.1 vert

Les pigments verts naturels sont principalement des chlorophyllees, qui sont non seulement utilisés comme additifs dans la médecine et les cosmétiques, mais aussi comme colorants verts dans les aliments. Les chlorophylles absorbent sélectivement la lumière dans les régions rouge et bleue et émettent donc de la lumière verte. Les chlorophylles sont coûteuses à produire et difficiles à produire industriellement, de sorte que des recherches supplémentaires sont nécessaires pour les explorer.

1.3.2.2 bleu-violet

Pigments bleus naturelsSont rarement utilisés. Certains pigments présentent une teinte bleue à un pH précis, comme les anthocyanes, qui deviennent plus bleues à mesure que le pH est élevé [25]. Les anthocyanes sont stables dans des conditions acidees, mais instables dans des conditions faiblement acides et neutres. Dans la nature, ils doivent être glycosylés et acylés pour améliorer leur stabilité [26]. gardéniablue est un colorantbleu alimentaire naturel largement utilisé en asie de l’est. Historiquement, le bleu de gardénia a été utilisé comme colorant dans les aliments et les cosmétiques, ainsi que pour la teinture de tissus tels que le coton, la soie et la laine [27]. Il est actuellement largement utilisé dans les desserts surgelés asiatiques, les bonbons, les produits de boulangerie, les confitures, les nouilles, les boissons, les vins et les produits agricoles [28]. Les pigments pourpre naturels sont une sorte de pigment entre le rouge et le bleu, et la couleur naturelle du violet est principalement l’anthocyane. On a signalé que les anthocyanes violets se trouvent principalement dans des plantes telles que les patates douces violettes [29], le maïs violet [30] et les carottes violettes, ainsi que dans certains microorganismes qui produisent des pigments violets, comme les bactéries violettes.

1.3.3 autres nuances

1.3.3.1 noir

À l’heure actuelle, la mélanine naturelle la plus utilisée est le noir de carbone végétal, qui est principalement raffiné à partir de la combustion et de la carbonisation de matériaux tels que les troncs et les coquilles d’arbres. Le noir de carbone végétal est une poudre noire qui est non toxique et inoffensive, et est insoluble dans l’eau et les réactifs organiques. En Chine, le noir de carbone végétal est principalement utilisé dans les bonbons, les biscuits, les produits de riz, etc. Le noir de carbone végétal peut également donner une variété de propriétés aux aliments. Ding et Al., et al.[31] ont combiné le noir de carbone végétal avec de la gélatine pour former un film comestible de gélatine, qui confère des propriétés telles que la résistance aux ultraviolets et à l’oxydation.

1.3.3.2 blanc

Actuellement, les pigments blancs naturels qui peuvent être sélectionnés sont généralement des minéraux, comme le dioxyde de titane. En raison de sa faible solubilité, le dioxyde de titane est également considéré comme un pigment comestible relativement sûr. Dans les formulations alimentaires, le dioxyde de titane est dispersé dans les aliments sous forme de particules.

1.3.3.3 l

Pour les pigments bruns, les pigments caramels sont largement utilisés sur le marché. Le Caramel, également connu sous le nom de sucre brûlé, est produit par le traitement thermique de divers sucres. Le Caramel peut produire une large gamme de couleurs brunes grâce à différentes méthodes de traitement, telles que le brun rougeâtre et le brun foncé [3].

1.4 Classification par structure

 La solubilité et la couleur des couleurs naturelles sont déterminées par leur propre structure, et leur structure chimique détermine également leurs propriétés physiques et chimiques. Les couleurs naturelles dans la nature peuvent être divisées en isoprène, porphyrin, flavonoïde et autres pigments polyphénoliques, azote hétérocyclique, anthraquinone et cétone pigments en fonction de leur structure chimique. Ce qui suit se concentrera sur les couleurs naturelles représentatives des 4 premières structures chimiques. La formule moléculaire de la structure est représentée à la Figure 1.

1.4.1 caroténoïdes

Les caroténoïdes sontColorants naturels liposolublesQui sont classés comme des dérivés d’isoprénoïde [32] et ont une activité biologique. On les trouve largement dans les plantes supérieures, les algues, les champignons, les bactéries, les oiseaux, etc. [3]. Les caroténoïdes sont divisés en deux catégories principales: l’une est les caroténoïdes, qui se composent uniquement de carbone et d’hydrogène; L’autre est constitué de xanthophylles, qui se composent de carbone, d’hydrogène et d’oxygène [6]. Il A été rapporté que les caroténoïdes peuvent synthétiser les précurseurs de la vitamine A (α-carotène etβ-carotène) [33]. En même temps, les caroténoïdes ont une certaine activité antioxydante et sont essentiels aux activités de la vie humaine [3]. Cependant, en raison de la richesse des électrons et de la structure chimique insaturée des caroténoïdes, ils peuvent être facilement oxydés et isomérisés pendant le traitement et le stockage [34-35]. L’oxydation a un effet plus grave sur les caroténoïdes que l’isomérisation. Les premiers peuvent complètement détruire leur activité et leur couleur, tandis que les seconds ne provoquent qu’une diminution de l’activité et de la saturation des couleurs [4]. Chez les plantes, la plupart des caroténoïdes sont des trans-isomères, et l’isomérisation se produit pendant la transformation et l’entreposage, les trans-isomères passant à des isomères sic [33]. Parmi ceux-ci, la température, la lumière et l’acide sont les principaux facteurs qui font passer les caroténoïdes de l’isomère trans-isomère à l’isomère cis [36].

1.4.2 chlorophylle

La chlorophylle est le pigment vert le plus répandu dans le règne végétal et est un dérivé de la classe des pyrrole. La caractéristique structurelle de pyrrole est un anneau à cinq membrures composé de quatre atomes de carbone et d’un atome d’azote. La chlorophylle est principalement divisée en chlorophylle a et chlorophylle b, qui diffèrent dans la septième position de la structure, avecchlorophyllA composé de -CH3 et de chlorophylle b composé de -CHO. La chlorophylle est sensible à la température, à l’oxygène, aux acides, à la lumière et aux enzymes, ce qui peut causer une dégradation de la chlorophylle et des changements de couleur dans une certaine mesure [37]. Des études connexes ont indiqué que le chauffage conventionnel peut réduire la teneur en chlorophylle du kiwi de 42% à 100% [38]. Par conséquent, la température est un facteur très important affectant la stabilité de la chlorophylle. Il a été constaté que la chlorophylle peut également être utilisée comme rince buccale, et la chlorophylle orale peut efficacement prévenir le cancer du foie causé par l’aflatoxine [39-40].

1.4.3 les anthocyanes

Les anthocyanines sont classées comme pigments flavonoïdes, qui sont des métabolites secondaires chez les plantes caractérisées par une colonne vertébrale de carbone C6C3C6.Les anthocyanesSont largement trouvés dans de nombreux fruits et légumes, y compris beaucoup de baies, chou rouge, pommes de terre pourpres, grenade, etc. [41-42]. Ils peuvent produire des couleurs rouge, bleu et violet dans les fruits et légumes [43]. La couleur des anthocyanes dépend de nombreux facteurs, tels que le pH, la concentration, la température, la lumière, les enzymes, d’autres flavonoïdes et les ions métalliques. Parmi ces facteurs influant sur la stabilité, le pH et la température sont les plus importants [44]. Les anthocyanes sont plus stables dans des conditions acides. À un pH de 1, les anthocyanes présentent une forte teinte rougeâtre; Lorsque le pH atteint 3,5, l’intensité de l’affichage couleur commence à diminuer, et la couleur globale est encore rougeâtre. Comme le pH continue d’augmenter, la couleur s’estompe progressivement, prenant une teinte bleuâtre; Lorsque le pH est supérieur à 7, les anthocyanes commencent à se dégrader [3,45]. La glycosylation des anthocyanes et le nombre de groupes méthoxyle et hydroxyle dans la structure influent tous sur leur couleur, avec une teneur plus élevée en hydroxyle donnant une teinte bleue et plus de groupes méthoxyle donnant une teinte rouge [44, 46]. Des études ont montré que l’intensité de couleur des anthocyanines acylées peut être maintenue à un pH de 4,5 à 5 [3]; Pour la glycosylation des anthocyanines, la molécule de sucre est habituellement attachée à la position 3-hydroxy de la molécule d’anthocyanine [47]. Dans la nature, les anthocyanes sont acylées et glycosylées à des degrés divers, ce qui les rendra exister avec une plus grande stabilité.

1.4.4 pigments de betterave

Pigments de betteraveSont une classe de pigments hydrosolubles hétérocycliques d’azote. Il existe deux types de pigments de la betterave: le bétaladansrouge-pourpre, formé par la condensation du cyclopropane et de la bétaïne; Et la bétaxanthine jaune-orange, qui est formée par la condensation d’une amine et de la bétaïne. La bétaïne est un produit intermédiaire dans la formation des pigments de la betterave [48]. Dans la nature, les bétalains sont plus fréquents. On les trouve principalement dans des plantes telles que l’urucu (une plante racinaire importante sur le plan économique, cultivée intensivement dans les Andes d’amérique du sud), les épinards Malabar, les fruits des cactus (que l’on trouve en amérique latine, en Afrique du Sud et dans la méditerranée), le pitaya rouge (que l’on trouve en malaisie, en Chine, au Japon, en Israël et au Vietnam) et l’amarante [49]. Parmi elles, la betterave rouge et le pitaya rouge sont des cultures riches en bétalains [50]. Les bétalains sont sensibles aux influences extérieures de l’environnement et sont soumis à certaines restrictions pendant le traitement et l’entreposage [51]. Parmi les nombreux facteurs d’influence, c’est la température qui influence le plus les bétalains [52]. Par rapport aux anthocyanines, l’effet du pH sur le bétaladansn’est pEn tant quesignificatif. Le bétaladansest stable à pH 3 à 7; Cependant, la couleur des anthocyanes commence à changer à pH > 3 [3-4, 6, 50]. Des études ont montré qu’en plus d’être un colorant, le betalain a également des effets pharmacologiques tels que anti-oxydation, anticancéreux, lipidique et antibactérien, et joue un rôle important dans la santé humaine [49].

1.4.5 autres

Les pigments de l’anthraquinone comprennent principalement le colorant rouge de la cochenille et le colorant laque. Le rouge cochenille est un pigment rouge extrait des insectes cochenilles femelles, et son principal composant est l’acide cochenille. Ce pigment n’est pas facilement soluble dans l’eau froide, mais il est soluble dans l’eau chaude, l’éthanol et d’autres solutions, et présente un certain degré de stabilité et de sécurité [53]. Le colorant laque, également connu sous le nom de gomme laque rouge, est un produit obtenu par l’extractionet le raffinage de la laque, sécrétée par des insectes laque, dans de l’eau alcaline. Le colorant laque est un liquide ou une poudre rouge vif ou rouge violacé d’apparence acide. Il n’est pas facilement soluble dans l’eau, l’éthanol ou le propylène glycol, mais il est facilement soluble dans les solutions alcalines.

La théaflavine est un pigment polyphénolique extrait du thé. Il est facilement soluble dans l’eau et les solutions aqueuses d’éthanol, mais pas dans le chloroforme ou l’éther de pétrole. Il présente divers avantages pour la santé, tels que l’anti-oxydation, le cancer, l’antibactérien, l’antiviral, l’anti-inflammatoire, la prévention des maladies cardiovasculaires, la perte de poids et l’abaissement des lipides sanguins [54].

Le pigment de Monascus est un colorant alimentaire naturel produit par la fermentation de Monascus. Il est classé comme pigment cétone. Monascus pigment est une couleur naturelle avec un profil de sécurité élevé. Il a également des activités physiologiques telles que l’abaissement de la pression artérielle et des lipides sanguins, et est donc très populaire auprès des utilisateurs tant au pays qu’à l’étranger.

2 Stabilisation de la couleur naturelle

 La faible stabilité des colorants naturels limite leur utilisation dans les aliments. Les facteurs qui affectent la stabilité des couleurs naturelles comprennent la température, le pH, la lumière, l’oxygène, les ions métalliques, les enzymes, etc. Au cours des dernières années, les chercheurs ont intensifié la recherche sur la stabilisation des couleurs naturelles, et ont développé un grEt en plusnombre de techniques de stabilisation pour différents types de couleurs naturelles, fournissant un soutien technique pour l’application pratique des couleurs naturelles.

2.1 stabilisation de l’isoprène-caroténoïde

Les caroténoïdes sont facilement oxydés et isomérisés, par exemple, par l’oxygène, la lumière, la température, les ions métalliques et les peroxydes. Parmi ceux-ci, l’oxydation est la principale cause de dégradation des caroténoïdes. Pour prévenir l’oxydation, des technologies de microencapsulationet de nanocapsulation peuvent être utilisées. Cette technologie consiste à encapsuler des substances actives dans un micron ou un nanosystème pour former une barrière physique et chimique efficace pour améliorer les substances actives.#39; Résistance aux conditions environnementales nocives (comme la lumière, la température, l’oxygène et les réactions indésirables avec d’autres composés) [55]. RAHAIEE Eet Al., et al.[56] ont préparé des nanoparticules de chitosan-alginate de sodium par la méthode ionogel pour encapsuler la crocine, et cette technologie a considérablement amélioré la stabilité de la crocine dans un environnement défavorable. Le prétraitement de la matière première avant l’extraction des caroténoïdes est également un élément très important. Des méthodes physiques comme le blanchiment peuvent inactiver des enzymes nuisibles au pigment, comme la lipoxygénase. Il existe également des méthodes chimiques, comme l’ajout d’antioxydants (comme l’acide citrique et l’ortho-phénylène triol), qui peuvent également réduire le taux d’oxydation du pigment [4].

2.2 stabilisation de la pyrrole-chlorophylle

Il existe de nombreux facteurs qui affectent la stabilité de la chlorophylle, parmi lesquels les acides et les enzymes sont les principaux. La stabilité de la chlorophylle peut être améliorée en inactivant des enzymes défavorables, de sorte que sa stabilité peut également être améliorée par le blanchiment prétraitement [57]. En même temps, les effets nocifs des acides doivent être contrôlés. Des substances alcalines (comme le KOH et le NaOH) peuvent être ajoutées pour neutraliser les acides [58]. Pendant le stockage, la chlorophylle devrait être stockée dans l’obscurité à basse température. Ceci peut effectivement réduire les dommages au pigment causés par la lumière ultraviolette et maintenir sa stabilité. Les ions métalliques remplacent le magnésium dans la chlorophylle pour former des sels métalliques de chlorophylle plus stables. Wang Fenglan et al. [59] ont utilisé du CuSO4 et de l’acétate de zinc pour traiter la chlorophylle chez Bauhinia variegata, et les résultats ont montré que les deux réactifs pouvaient stabiliser la couleur de la chlorophylle. Cela prouve également que Mg2+ et Cu2+ peuvent protéger la chlorophylle.

2.3 flavonoïdes — stabilisation des anthocyanes

Les anthocyanes provenant de différents organismes végétaux ont des structures et des stabilités différentes. Les anthocyanes sont relativement sensibles au pH, à la température, à la lumière, aux enzymes et aux autres flavonoïdes, ce qui peut affecter leur stabilité.

Une étude de CHUNG GGGGet al. [60] A confirmé que l’ajout de gomme arabique (0,05 à 5,0 %) peut améliorer la stabilité des anthocyanes en présence d’acide ascorbique, et la stabilité est la plus élevée lorsque 1,5 % de gomme arabique est ajouté. La stabilité des anthocyanes peut être renforcée par des interactions avec d’autres molécules (telles que les acides aminés, les acides organiques, les ions métalliques, les flavonoïdes, les polysaccharides et d’autres anthocyanes), car ces substances agissent comme des couleurs complémentaires. C’est à dire que certains co-pigments (tels que les ions métalliques, les polysaccharides et d’autres flavonoïdes) forment des assemblages supramoléculaires avec les anthocyanes. La Co-pigmentation est une méthode qui peut améliorer la stabilité des couleurs des anthocyanes individuelles [61]. CHUNG et al. [62] ont étudié l’effet de différentes pectines et protéines de lactosérum sur la stabilité de la couleur des anthocyanes dans les carottes mauves et ont conclu que la protéine de lactosérum dénaturée avait le meilleur effet sur la stabilisation des anthocyanes. GRIL let al. [63] ont étudié l’interaction entre les anthocyanes et l’acide caféique dans l’extrait de raisin À propos de CabernetSauvignon -Sauvignonet ont montré que l’ajout d’acide caféique augmentait considérablement la stabilité des anthocyanes. La stabilité des anthocyanes peut également être améliorée par des complexes moléculaires ion-anthocyanes métalliques. Les métaux les plus courants dans les complexes anthocyaniques sont le cuivre, le fer, l’aluminium, le magnésium et le potassium [64]. La technologie de Microencapsulation est également utilisée pour améliorer la stabilité des anthocyanes. TAN et al. [65] ont signalé l’utilisation de catéchines pour réguler la co-pigmentation et l’encapsulation des anthocyanes dans un complexe polyélectrolytique anionique composé de sulfate de chondroïtine et de chitosan. L’étude a montré que l’effet de co-pigmentation combiné à la technologie de microencapsulation a considérablement amélioré la stabilité des anthocyanes.

2.4 hétérocycles-stabilisation de l’azote du bétalain

Les pigments de la betterave sont affectés par de nombreux facteurs externes, tels que la température, la lumière, le pH, les ions métalliques, etc. Leur stabilité peut être améliorée en augmentant la concentration, et ils sont stables à des niveaux élevés d’acylation et de glycosylation, ainsi que dans les environnements soeurs et froids [50]. Des études ont montré que l’ajout d’antioxydants (tels que l’acide ascorbique et l’acide érythorbique), de stabilisants (EDTA) [5,66], de cyclodextrines [67] et d’autres composés peut également stabiliser le bétalain. Les bétalains peuvent également être rendus plus stables en blanchissant pour inactiver les enzymes indésirables. Cependant, la température a également un effet sur les bétalains, et l’ajout d’acides organiques (comme l’acide ascorbique) peut régénérer le pigment, mais seulement la bétaxanthine et non la bétacyanine [4].

3 Interaction entre la couleur naturelle et les macromolécules dans les aliments

 L’adhérence de la couleur naturelle à l’intérieur et à l’extérieur de la nourriture est un facteur important dans la détermination de ses performances d’application, ce qui implique son interaction avec les macromolécules alimentaires telles que les protéines et les polysaccharides. La couleur naturelle peut se lier à ces macromolécules par des interactions covalentes et non covalentes (liaison hydrogène, interactions hydrophobes et forces de van der Waals, etc.) et adsorber sur leurs surfaces.

3.1 couleur naturelle soluble dans l’eau et interaction avec les substances macromoléculaires

Colorants naturels solubles dans l’eauPeut interagir avec les macromolécules hydrophiles. Les interactions non covalentes telles que la liaison à l’hydrogène, les interactions hydrophobes et les forces de van der Waals sont les principales interactions entre les petites molécules organiques et les macromolécules telles que les protéines [68], et il existe également des interactions covalentes entre elles [7]. Ces dernières années, leur interaction avec les protéines a été largement discutée. WANG et al. [8] ont étudié l’interaction entreProtéine de rizEt le pigment des feuilles d’asperge. Après l’interaction, l’activité antioxydante et la teneur en polyphénol libre du pigment ont été considérablement réduites. Les résultats ont montré que le pigment des feuilles d’asperge réagissait avec la protéine de riz par liaison hydrophobe et hydrogène. L’anthocyane est une petite molécule qui peut se lier aux protéines pour former des complexes. Jiang Lianzhou et al. [69] ont constaté qu’il existe une forte interaction entreIsolat de protéines de sojaEt l’anthocyanine, et les deux peuvent former un complexe avec un site de liaison semblable à 1. Zhang Guowen et al. [68] ont étudié l’interaction entre le pigment de mûrier (une petite molécule ayant une activité pharmacologique) et les protéines, et les résultats ont montré que le pigment de mûrier et l’albumine de sang bovine peuvent interagir par les forces de van der Waals et les liaisons d’hydrogène. De plus, Deng Fanzheng et al. [70] ont étudié le mécanisme d’action entre le colorant alimentaire rouge cerise et les protéines en ajoutant différents types de tensioactifs, et ont démontré qu’il existe une forte interaction entre le pigment et la protéine. L’action de liaison covalente est une force de liaison relativement forte. Des études ont montré qu’il existe également une liaison covalente entre les pigments polyphénoliques et les macromolécules alimentaires, et que la structure de liaison covalente peut être produite par des processus d’oxydation et d’addition nucléophile [7].

De même, il existe également une interaction entre les colorants naturels et les polysaccharides. De nombreux colorants naturels sont liés aux substances sucrées dans les vacuoles des cellules végétales [10]. BOWLEL let al. [71] ont démontré que les enzymes sont impliquées dans le transfert des résidus de sucre dans les pigments des cellules végétales, et que la liaison du sucre augmente la stabilité du pigment dans une certaine mesure. Liu Lizeng et al. [72] ont étudié le mécanisme d’adsorption de l’amidon et du pigment de riz de levure rouge, et les résultats ont montré qu’il y a une adsorption physique entre la molécule de pigment de riz de levure rouge et les particules d’amidon, principalement par liaison à l’hydrogène.

 La couleur naturelle a un grEt en plusnombre d’interactions de liaison faibles et d’interactions de liaison covalentes potentielles avec des protéines et des polysaccharides. Le mode de liaison et la force entre eux reflètent également la capacité de coloration de la couleur naturelle, qui peut fournir une référence théorique pour le traitement et l’application de la couleur naturelle dans les produits connexes.

3.2 couleur naturelle liposoluble et interaction entre les substances macromoléculaires

Selon le principe de dissout semblable, les pigments liposolubles sont insolubles dans l’eau, l’alcool, etc., et ne peuvent être dissous que dans l’huile. Cependant, de nombreuses applications exigent qu’ils soient combinés avec des substances hydrophiles, de sorte que certains traitements sont nécessaires pour que les pigments liposolubles puissent être combinés avec des substances hydrophiles.

Chlorophylle naturelleN’est pas facilement soluble dans l’eau, mais en remplaçant l’ion de magnésium dans la chlorophylle par un ion de cuivre pour faire de la chlorophylle de cuivre sodium, il peut être dissous dans l’eau. L6PEZ-CARBALLO et al. [73] ont utilisé la chlorophylline de cuivre et de sodium pour lier la gélatine, et les résultats ont montré que l’ajout de chlorophylline de cuivre et de sodium augmentait les propriétés antibactériennes du film de gélatine. DE CARVALHO et al. [74] ont signalé l’utilisation DE la technologie DE microencapsulation pour encapsuler le lycopène, ce qui le rend plus facile à disperser dans l’eau et à combiner avec DE la gélatine. RESZCZYNSKA et al. [75] ont utilisé la spectroscopie moléculaire pour étudier les interactions de trois caroténoïdes (carotène, lutéine et zéaxanthine) avec l’albumine sérique bovine. Une solution d’albumine sérique bovine A été préparée en PBS (pH 7,4), puis les caroténoïdes ont été dissous dans le tétrahydrofurane (qui A un seuil de solubilité élevé pour les caroténoïdes, est miscible avec l’eau et ne provoque pas de changements structurels dans la protéine). La solution caroténoïde a ensuite été injectée dans la solution protéique à 37 °C, en agitant en continu pendant 1 h pour assurer un mélange complet. Les résultats ont montré qu’il y avait une interaction entre les caroténoïdes et la protéine, et qu’ils pouvaient se lier les uns aux autres. Dans la production pratique, on espère souvent que les propriétés de solubilité des pigments liposolubles peuvent être converties en conséquence. Cela peut être réalisé par la modification chimique, la technologie de microencapsulation, l’émulsification, etc., de sorte que la couleur naturelle liposoluble puisse être appliquée avec souplesse dans la production alimentaire.

4 nouvelles applications des colorants alimentaires naturels dans les emballages comestibles

En raison de l’interaction entre les colorants naturels et certaines macromolécules dans les aliments, cela fournit une base pour leur utilisation dans l’industrie alimentaire, y compris dans les emballages comestibles (p. ex. films comestibles, revêtements, etc.). Ils peuvent être combinés dans certaines conditions et distribués à l’intérieur du produit ou adsorbés sur sa Surface de surfacepour atteindre le but de montrer la couleur, comme le montre la Figure 2. 4.1 Application de colorants alimentaires naturels dans les revêtements alimentaires ces dernières années, l’application de revêtements alimentaires naturels à base de colorants a attiré de plus en plus d’attention en raison de leurs propriétés vertes et saines. Le revêtement peut fournir la couleur, la saveur et protéger la nourriture à l’intérieur. Il peut être transformé en un revêtement lisse et même dur ou doux. MANDATI et al. [76] ont mis au point des gommes à mâcher et des bonbons colorés, dans lesquels les arômes et les couleurs du revêtement ont été séparés pour empêcher les pigments d’interagir avec d’autres substances et de réduire leur stabilité.

HITZFELD DDet al. [77] ont microencapsulé l’orange de roule et l’ont ajoutée aux revêtements comestibles sous forme de dispersion ou de poudre. Les revêtements ainsi préparés peuvent être utilisés pour la confiserie (fèves de chocolat, etc.) et les revêtements peuvent recouvrir la confiserie pour lui donner une couleur rouge-orange. Comme il est nécessaire de maintenir la stabilité de l’orange de roseau, le pH de la formulation doit être contrôlé entre 5 et 8. Le maintien de la stabilité de la couleur naturelle est un facteur important dans l’application des revêtements. Par conséquent, en production réelle, il est nécessaire d’adapter la couleur naturelle à l’environnement de formulation autant que possible. Les différents types de produits ont des exigences différentes en matière de pigments. Par exemple, l’acidité et l’alcalinité du produit et les conditions de solubilité exigent la sélection de pigments naturels qui conviennent au produit [78]. Pour la préparation du revêtement, le remplacement des couleurs artificielles par des couleurs naturelles est un défi important, car non seulement la stabilité du pigment dans le système doit être assurée, mais aussi la couleur doit être adaptée aux couleurs sur le marché. [79] l’apparence de la couleur est très importante pour les aliments de confiserie, et le remplacement des colorants artificiels par des colorants naturels garantit la sécurité des aliments de confiserie. Cependant, en raison de l’instabilité inhérente de diverses couleurs naturelles, d’autres recherches de modification sont nécessaires.

4.2 Application de colorants alimentaires naturels dans la préparation de films comestibles

Afin de renforcer l’effet sensoriel de la couleur des films comestibles, la combinaison de couleurs naturelles et de films comestibles est devenue l’objet de recherches. Les films comestibles colorés fourniront aux gens des couleurs sensorielles plus attrayantes, qui augmenteront également people' S désir d’acheter dans une certaine mesure. BURGUETE et al. [80] ont inventé une enveloppe artificielle pour la préparation de produits carnés farcis. Le boîtier artificiel contient des sucres réducteurs, qui donnent aux produits de viande fourrés finis une agréable couleur brun doré. SOBRAL et al. [81] ont étudié l’ajout deCuivre sodium chlorophyllineAux films de gélatine pour étudier l’effet du pigment sur les propriétés du film et pour rendre le produit plus attrayant en apparence. La combinaison du lycopène et du film de gélatine peut donner au film de gélatine une certaine caractéristique de couleur sur une base transparente [74]. Dans la recherche étrangère, des films comestibles colorés ont été rapportés, mais la recherche sur les films comestibles colorés en Chine a à peine commencé. Pour le développement futur des films comestibles en Chine, la combinaison de pigments non toxiques, verts et naturellement dérivés avec l’activité physiologique et les films comestibles sera largement accueillie par les personnes soucieux de leur santé.

4.3 colorants alimentaires naturels dans l’impression à l’encre comestible

Ces dernières années, l’impression avec de l’encre comestible faite de couleurs naturelles est devenue un point chaud de la recherche. Les encres comestibles sont non toxiques, colorées et comestibles, et sont devenues le premier choix pour l’emballage alimentaire et pharmaceutique. L’impression à l’encre comestible peut graver des motifs et du texte sur la surface de la nourriture et des médicaments (capsules, comprimés), etc. Ce type d’aliments augmente non seulement son attrait pour les enfants, mais réduit également efficacement la pollution causée par l’impression traditionnelle sur les emballages alimentaires. Les encres comestibles sont principalement composées de pigments, de liants, de solvants et d’additifs [82].

Shastry et al. [83] ont fait état d’une technologie d’impression jet d’encre à haute résolution sur des substrats comestibles. La formulation d’encre comestible contient des pigments, des graisses et des cires. Le substrat comestible peut être des blocs de bonbons avec des surfaces hydrophobes (par exemple, des bonbons polis à la cire). Powar et coll. [84] ont utilisé des betteraves et d’autres ingrédients pour fabriquer des encres colorées à base de plantes. Qui se caractérise par l’ajout d’activités pharmacologiques à l’encre, telles que la réduction de la pression artérielle, la protection cardiovasculaire, la vasodilatation et les propriétés antibactériennes. LIU et al. [85] ont extrait des pigments de haricots pourpres et les ont utilisés pour préparer des encres comestibles. Les résultats ont montré que les encres comestibles préparées avaient un bon développement des couleurs sur différents substrats. De plus, WU et al. [86] ont étudié la méthode d’écriture électrochimique consistant à intégrer des anthocyanes dans un hydrogel de chitosan/agarose. Le substrat d’écriture était un film polysaccharide. Contrairement à l’impression traditionnelle, cette expérience a utilisé un fil d’acier inoxydable (au lieu d’un stylo) comme cathode en contact avec l’hydrogel et écrit sur le film polysaccharide. La caractéristique de cette écriture électrochimique est que l’anthocyane réagira aux changements de couleur par des changements de pH. basée sur le concept vert, la nouvelle encre écologique remplace l’encre traditionnelle comme tendance de développement futur, et la combinaison de la technologie d’impression numérique et de l’encre comestible a jeté une base solide pour son application. En Chine, l’encre comestible est encore au stade exploratoire, mais en raison de people&#Ce type d’encre comestible fera l’objet de nombreuses recherches et sera appliqué sur le marché.

4.4 colorants alimentaires naturels en impression 3D

La technologie d’impression 3D utilise le principe de préparation de «fabrication et empilage couche par couche», ce qui est pratique et rapide [87]. La technologie d’impression alimentaire 3D présente également ces caractéristiques. La technologie est principalement divisée en quatre catégories: le frittage sélectif à l’air chaud, l’extrusion thermofusible, le jet de liant et l’impression jet d’encre [88]. L’impression jet d’encre est une méthode de dépôt de matières liquides en couches, et lorsque plusieurs couches sont superposées, un objet tridimensionnel est formé [89]. Le matériau d’impression peut être mélangé avec des colorants alimentaires naturels pour lui donner certaines caractéristiques de couleur [87, 90]. Les avantages de l’impression alimentaire 3D incluent la possibilité de personnaliser les designs alimentaires, de simplifier la chaîne d’approvisionnement et d’élargir la gamme de matériaux alimentaires disponibles. Cependant, de nouvelles percées sont attendues dans la précision, la précision et la vitesse d’impression de la technologie d’impression 3D. L’application de la technologie d’impression 3D dans le secteur alimentaire favorisera la conception et le développement de nouveaux produits alimentaires.

5 perspectives d’avenir

Avec les gens &#La demande croissante de protection de la santé et de l’environnement,Pigments naturelsOnt joué un rôle de plus en plus important dans l’emballage des aliments. Ces dernières années, l’application de colorants naturels dans les emballages comestibles a attiré l’attention. Cependant, il y a encore d’énormes défis dans ces applications pratiques, comme la façon de maintenir et de stabiliser les couleurs naturelles pendant une période de temps suffisante, et comment résoudre les problèmes connexes tels que leur faible pouvoir colorant et l’inadéquation des couleurs. A l’heure actuelle, la recherche dans ces domaines en est encore à ses balbutiements, et des recherches plus fondamentales et appliquées sur la couleur naturelle sont nécessaires à l’avenir. Avec le développement de la science et de la technologie, la couleur naturelle sera de plus en plus appliquée dans le domaine émergent des emballages comestibles en raison de sa valeur potentielle pour la santé humaine, de sa nature non toxique et inoffensive, et de sa capacité à donner aux aliments une variété de couleurs, contribuant ainsi à promouvoir le développement rapide et stable de toute la chaîne de l’industrie alimentaire saine.

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