Qu’est-ce que la coloration naturelle?

La coloration naturelle a un large éventail de sources Et etune grande variété de types dans la nature. La coloration naturelle de différentes sources peut également avoir des structures moléculaires très différentes. La première condition pour appliquer la coloration naturelle est d’explorer, de classer Et etde résumer sa structure. En pratique, le principal défi dans l’application pratique de la coloration naturelle est de savoir comment obtenir une extraction efficace Et etpeu coûteuse tout en conservant la couleur d’origine Et etla fonction de la coloration naturelle. Avec le développement de la technologie, l’extraction des pigments naturels a progressivement évolué des méthodes les plus primitives telles que la méthode de pulvérisation Et etla méthode de macération Et etde pressage à des techniques modernes, peu coûteuses, à haute efficacité et intelligentes telles que la méthode d’extraction par solvant, la méthode d’hydrolyse enzymatique, la méthode d’extraction par fluide supercritique (SCF), et la méthode de champ électrique pulsé à haute pression (PEF). Cependant, la coloration naturelle elle-même est instable, et comment améliorer sa stabilité dans différents environnements tout en maintenant sa couleur et ses performances est également un problème majeur qui doit être résolu dans l’application pratique de la coloration naturelle.

Du point de vue des scénarios d’application,Coloration naturelleEst principalement utilisé pour remplacer la coloration synthétique dans des industries telles que l’alimentation et l’impression. En outre, certains pigments naturels sont souvent spécialement traités et utilisés dans des industries telles que la santé, les cellules solaires et la détection intelligente en raison de leurs propriétés de promotion de la santé humaine, de lutte contre le cancer, appropriés pour la préparation de photosensibilisants, et de changement de couleur dans différents environnements.

1 Sources d’informationde colorant naturel

1. 1 colorant naturel à base de plantes

Colorant naturel à base de plantesDésigne les pigments naturels produits par le métabolisme des plantes elles-mêmes. Ces pigments donnent non seulement aux plantes des couleurs différentes, mais jouent également un rôle important dans les activités de vie du corps végétal. Différents types de pigments sont distribués dans différentes parties de la plante. Par exemple, dès 1815, les scientifiques allemands Vogel et Pelletier avaient déjà isolé la molécule de curcumine des rhizomes deLe curcuma[1]. Parmi les colorants naturels d’origine végétale, les anthocyanes sont des substances actives importantes pour la coloration des fleurs et des fruits. Ils comprennent plus de 700 pigments polyphénoliques de la famille des flavonoïdes [2]. Zhang et al. [3] extraitAnthocyanes de patates douces pourpresEt le chou rouge dans une solution d’éthanol, mélangé avec de l’amidon de maïs et du PVA pour préparer un film indicateur de fraîcheur, et utilisé le film pour détecter la fraîcheur des crevettes par changement de couleur.

1.2 colorant naturel d’origine animale

La coloration naturelle d’origine animale est produite par les animaux pour assurer leurs besoins physiologiques normaux et leurs fonctions protectrices. Il se présente principalement sous la forme de trois types de pigments:Pigments de porphyrine, pigments de polyène et pigments d’indole....... Les exemples les plus courants sont la mélanine contenant des phénols ou des indoles, l’hème des pigments de porphyrine, et l’astaxanthine des pigments de polyène.

1.3 sources microbiennes colorant naturel

Les microorganismes courants tels que les champignons, les bactéries et les microalgues produisent également des pigments naturels. La coloration naturelle produite par différents micro-organismes diffère considérablement en termes de composition chimique, de stabilité, de solubilité et de fonction. Les principaux pigments de sources microbiennes qui ont été rapportés sont la riboflavine, le β-carotène, la canthaxanthine, la spiruline rouge, la phycobiline, la mélanine, la violacéine, l’astaxanthine et le lycopène [4]. Pour plus d’information, voir le tableau 1. La plupart d’entre eux sont utilisés comme colorants alimentaires.

2 Classification des colorants naturels

La coloration naturelle est principalement divisée en cinq catégories, comme le montre le tableau 2.

3 Extractionde colorant naturel

Les méthodes d’extraction les plus courantes pour la coloration naturelle comprennent la méthode de broyage et la méthode de macération et de pressage [8], mais ces méthodes présentent des inconvénients tels que de faibles taux d’extraction et une faible pureté du produit. Pour obtenir l’application généralisée et efficace de la coloration naturelle, l’amélioration de ses méthodes d’extraction est essentielle.

3. 1 méthode d’extraction au solvant

L’extraction au solvant est l’une des méthodes les plus simples et les plus utilisées pour l’extraction des pigments. Les solvants organiques tels que l’acétone, le méthanol, l’isopropanol et l’éther de pétrole peuvent tous être utilisés comme solvants d’extraction. Chaque solvant a une polarité différente, et le solvant polaire le plus approprié peut être choisi en fonction de la polarité du pigment. Zhao et al. [9] [traduction]ont constaté que l’acétone était le solvant le plus approprié pour extraire l’astaxanthine naturelle [10], avec un taux de récupération d’environ (44± 1)%. Cela peut être dû au fait que la structure de l’acétone contient de nombreux groupes carbonyliques qui sont très semblables à l’astaxanthine naturelle.

La technologie d’extraction assistée par micro-ondes est une nouvelle technologie d’extraction qui permet d’obtenir un chauffage à pénétration instantanée basé sur l’extraction traditionnelle au solvant. Cette méthode a une forte pénétration dans divers matériaux de conteneur, et a une large gamme de sélectivité pour les solvants organiques extraits et les matériaux extraits, ainsi qu’une efficacité d’élévation de température élevée. Sous l’action du rayonnement micro-ondes, les tissus de cellules végétales produiront des mouvements intermoléculaires rapides et irréguliers, ce mouvement peut causer du frottement dans la substance et générer de l’énergie thermique, ce qui provoque les parois cellulaires et les tissus à se briser et les solutés à s’écouler, accélérant le taux d’extraction et augmentant efficacement le rendement du produit [11-12]. Suntaro et Tsubaki et al. [13] [en]ont démontré l’efficacité de l’extraction hydrothermale assistée par micro-ondes pour l’extraction des polysaccharides sulfiés du nénuphar, du nénuphar tuberculeux et du nénuphar feuillus.

L’extraction par ultrasons (eau) est une sorte de méthode d’extraction assistée avec l’extraction à basse température (40-60°C), l’extraction non lente (20-40 min), et l’efficacité élevée d’extraction (augmentée de plus de 50%). La méthode génère des ultrasons qui peuvent se déplacer et vibrer dans le solvant liquide, produisant une «explosion» des ultrasons et favorisant la production de colorants naturels [14]. Zhu et al. [15] [traduction]ont extrait des anthocyanines naturelles de patates douces violettes à l’aide des eau et ont étudié les conditions du procédé ayant la teneur en extraction la plus élevée: temps d’ultrasons de 40 minutes, extraction thermique assistée à 80 °C,pH de 2,5 et concentration en éthanol de 58%. La teneur en anthocyanes et en non-anthocyanes des patates douces violettes extraites à l’aide des eau était plus élevée que celle de la méthode conventionnelle, ce qui indique que les eau améliorent efficacement l’extraction des anthocyanes des patates douces violettes.

L’extraction accélérée par solvant (ASE) est largement considérée comme une technique d’extraction extrêmement appropriée pour les composés polaires [16-17]. La méthode a été rapportée pour la première fois en 1996. Sa technologie de base consiste à utiliser des températures ultra-élevées (jusqu’à 200 °C) et des pressions ultra-élevées (1000-3000 psi ou 10,3-20,6 MPa) pour obtenir une extraction rapide (environ 5-20 min) d’échantillons solides et semi-solides [18].

ASE est un excellent choix pour extraire des produits naturels avec une faible stabilité thermique. Le temps d’extraction court à haute température et pression est très bénéfique pour la protection des composants colorants naturels qui sont moins stables thermiquement. Cai et al. [19] [traduction]ont étudié l’efficacité d’extraction des anthocyanes par extraction conventionnelle, eau et ASE, E,E,et ont constaté que les rendements d’extraction de ces trois méthodes pour les anthocyanes étaient dans l’ordre suivant: ASE>UAE> extraction conventionnelle. En ce qui concerne les anthocyanes, comparativement à l’extraction conventionnelle et aux eau, l’ase a extrait plus de diacyanidine et moins d’anthocyanes nonacyliques et monoacyliques, ce qui démontre également pleinement que les anthocyanes extraites par l’ase sont plus stables que celles extraites par l’extraction conventionnelle et les eau. Maja et al. [20] [en]ont confirmé par l’ase que l’orte sauvage est riche en molécules bioactives telles que des polyphénols et des pigments de faible poids moléculaire, dont 41 composés phénoliques, 13 caroténoïdes et 9 chlorophylles. Truong et al. ont utilisé l’ase comme méthode d’extraction pour différents génotypes de patates douces violettes et ont optimisé les conditions d’extraction grâce à un plan expérientiel de surface de réponse.

En plus des plusieurs méthodes d’extraction au solvant ci-dessus pour optimiser le processus d’extraction, les solvants verts sont également une orientation importante de développement sur laquelle les chercheurs se concentrent. Les solvants eutectiques profonds (DES) sont une sorte de solvant vert, et cette méthode est considérée comme une méthode prometteuses pour améliorer l’efficacité d’extraction DEL lcomposés bioactifs dans les produits [21]. Le DES possède DES propriétés physiques similaires à celles DES liquides ioniques et présente les avantages d’une toxicité plus faible, d’une meilleure rentabilité et d’une durabilité élevée. L’excellente capacité de solubilisation de DES présente un grand intérêt pour les chercheurs, de sorte que cette méthode est largement utilisée pour extraire DES concentrations élevées de produits phytochimiques ou d’extraits spécifiquement enrichis.

Huang et al. [22] [en]ont réussi à extraire de la rutine à faible teneur en solubilité des coques de sarrasin avec un taux de récupération de 95%. De plus, DES peut stabiliser les molécules et les protéger de la dégradation, principalement due à la formation d’un réseau supramoléculaire par DES connexions intermoléculaires étroites [23-24]. La caractéristique la plus importante du DES est que ses propriétés peuvent être ajustées en changeant sa composition et son rapport. Dans l’extraction de produits chimiques alimentaires d’origine végétale, par exemple, les chercheurs peuvent concevoir DES formules toutes faites qui sont économiques, efficaces, peu coûteuses et durables selon leurs besoins en fonction DES caractéristiques de composition du dé. En tant que nouveau solvant d’extraction, il est sujette à DES réactions secondaires excessives ou à une électrolyse prolongée lors de l’application pratique, ce qui affecte sa stabilité. Avec DES recherches approfondies sur la méthode DES,le solvent&#Les caractéristiques vertes et non polluantes sont progressivement privilégiées dans les domaines des nouveaux matériaux fonctionnels, de la séparation efficace des substances chimiques, etc., et on s’attend à ce qu’elle devienne une direction de recherche brûlante dans les domaines de la chimie et des matériaux [25].

3.2 hydrolyse enzymatique

L’hydrolyse enzymatique est une méthode qui utilise une enzyme appropriée pour briser les parois cellulaires des cellules dans des conditions de réaction relativement légères, de sorte que les ingrédients actifs cibles peuvent plus facilement circuler dans le milieu d’extraction. Prise deAstaxanthine naturelle[26] [en]à titre d’exemple, l’extraction au solvant et l’extraction au pétrole peuvent être utilisées comme méthodes d’extraction individuelles. Cependant, après l’extraction du pigment à l’aide de ces méthodes, le solvant organique doit être éliminé par chauffage ou par d’autres moyens. À ce moment, la chaleur requise pour le chauffage peut affecter la stabilité de la coloration naturelle. Afin d’obtenirAstaxanthine naturelle hautement stable, des enzymes commerciales peuvent être utilisées pour lyser la protéine, et laprotéinesPeut ensuite être séparé du pigment par ultrafiltration.

Chen et al. [27] [traduction]ont constaté que les protéases peuvent être utilisées pourExtrait d’astaxanthine naturelleÀ partir de déchets de homard utilisant de l’huile de soja. Il a été constaté que ce type de protéolyse favorisait grandement le taux d’extraction de ce pigment naturel, mais l’extraction de l’astaxanthine naturelle peut avoir un impact sur la protéolyse des caroténoïdes. Par conséquent, de nouvelles recherches sont nécessaires pour l’extraction de pigments par ce type de méthode enzymatique, tels que les matériaux auxiliaires qui améliorent la stabilité des protéines caroténoïdes. Khanafari et al. [28] [traduction]ont étudié l’effet de trois souches de bactéries lactiques sur l’efficacité de la fermentation des déchets biologiques des crevettes et l’ont comparé à l’extraction chimique. Les résultats ont montré que Lactobacillus plantarum était plus efficace comme moisissure idéale dans l’extraction de la chitine. Cheng et al. [29] [en]ont choisi deux fractions d’enzymes aux composants incohérents, l’α-amylase et la pectinase, et ont adopté la méthode d’extraction par double enzyme. Les résultats expérimentaux ont montré que l’idée d’utiliser plusieurs enzymes appropriés pour l’extraction peut détruire plus efficacement les parois cellulaires et les membranes cellulaires de la matière extraite, augmentant ainsi la production d’anthocyanes.

3.3 extraction par fluide supercritique

Par rapport à d’autres méthodes d’extraction, l’extraction par fluide supercritique (SCF) est une nouvelle technologie qui se développe rapidement. Les fluides supercritiques possèdent les propriétés physiques des gaz, des liquides et des solides. Pour l’extraction de colorants naturels, les propriétés physiques et chimiques (telles que la densité, la viscosité et la diffusivité) des fluides supercritiques se situent entre celles des liquides et des gaz [30]. Le matériau d’extraction de fluide supercritique le plus couramment utilisé est le CO2. Dans un système où le CO2 est utilisé comme matériau d’extraction de fluide supercritique, l’addition de matériaux tels que des hydrocarbures (tels que l’éthanol ou le méthanol) et des huiles naturelles augmentera l’affinité du CO2 pour différents solutés, augmentant ainsi le taux d’extraction des pigments naturels [31]. Wang et al. [32] [traduction]ont utilisé le SCF pour extraire l’astaxanthine de l’huile de tournesol. Les résultats ont montré que le rendement d’astaxanthine était de 87,42%, et les conditions optimales étaient: l’addition d’éthanol co-solvant était de 2,3 mL/g, la pression était de 43,5 MPa, et la température était de 65 °C. De même, lorsque l’éthanol était utilisé comme extractif, le rendement était également très élevé (80% à 90%), et les conditions optimales étaient: température 60 °C, pression de service 20 MPa [33].

Le SCF est une méthode analytique verte pour extraire des composés bioactifs de grande valeur à partir de matrices complexes [34] [traduction]et a de larges perspectives d’application dans différents composés bioactifs [35]. Fabrowska et al. [36] [traduction]ont utilisé le SCF pour extraire des pigments comme les caroténoïdes et la chlorophylle des algues brunes arctiques, et des études ultérieures ont révélé que l’extrait avait encore des activités bactéricides, fongicides et immunostimulatrices importantes [37].

3.4 méthode du champ électrique pulsé

La méthode du champ électrique pulsé (PEF) est une méthode d’extraction avec des temps de traitement courts, des températures de traitement basses, une longue durée de conservation et un rendement d’extraction élevé. Pour la coloration naturelle, le taux d’extraction dépend en grande partie de l’état de perturbation de la paroi cellulaire du matériel biologique. Les méthodes traditionnelles de perturbation de la paroi cellulaire comprennent les vibrations physiques, les méthodes d’impact, les méthodes de décomposition chimique et les méthodes biologiques de perturbation de la paroi cellulaire [38]. PEF est une nouvelle technologie de rupture de la paroi cellulaire qui consiste à placer des échantillons biologiques complexes entre deux électrodes exposées à un champ électrique de haute intensité et à appliquer une tension sous forme d’impulsions répétitives qui durent de quelques nanosecondes à quelques millisecondes. La et al. [39] [traduction]ont démontré expérimentalement que l’électroporation peut favoriser La libération de substances intracellulaires en améliorant La perméabilité des membranes cellulaires.

G. Pataro et al. [40] [traduction]ont montré que le traitement par impulsion à haute tension augmentait efficacement le rendement des caroténoïdes extraits et leur capacité antioxydante, et que les caroténoïdes ne subissaient pas d’isomérisation ou de dégradation pendant le processus d’extraction. Ces travaux montrent que le PEF a l’avantage d’être un prétraitement plus doux et plus efficace pour la perturbation cellulaire efficace des tissus végétaux humides que les méthodes traditionnelles d’extraction.

Au cours des dernières années, divers équipements d’échelle et des prototypes industriels pour le PEF ont été mis au point [41], mais la technologie d’extraction assistée par champ électrique est encore relativement nouvelle et avancée. La raison en est que la méthode nécessite des impulsions à haute tension avec une puissance de crête suffisante, de sorte que le PEF reste au stade de laboratoire et ne parvient pas à une application à grande échelle au niveau de l’usine.

4 stabilité naturelle de coloration et amélioration

4. 1 stabilité naturelle de coloration

4.1.1 pigments dérivés de l’isoprène

Les pigments dérivés de l’isoprène contiennent un grand nombre de systèmes C=C conjugués entre les molécules, qui sont extrêmement sujets à l’isomérisation cis-trans et à la dégradation oxydative dans des conditions de lumière, ce qui rend les pigments instables. Par exemple,lycopèneContient 11 doubles liaisons conjuguées et 2 doubles liaisons non conjuguées dans sa composition moléculaire, et en théorie il devrait y avoir 211 isomères cis-trans. Cependant, en raison de l’obstacle stérique causé par le groupe méthyle sur la chaîne, le nombre de réarrangements est très limité, et il n’y a en réalité que 72 isomères cis-trans. La structure d’un certain lycopène isomérisé est montrée dans la Figure 1 [42].

(1) stabilité thermique

Le chauffage ne provoque pas visibleIsomérisation du lycopène, mais à des températures élevées, ses molécules peuvent se décomposer en petites molécules. Plus la température est élevée, plus le taux de dégradation du lycopène est rapide. Les changements structurels du lycopène pendant le chauffage sont illustrés à la Figure 2 [43]. Dans le même temps, la conversion de trans en cis entraînera des changements significatifs dans les propriétés optiques du lycopène, entraînant la formation d’un nouveau pic d’absorption caractéristique à de courtes longueurs d’onde (350-365 nm), ce qui réduit considérablement le développement des couleurs et la stabilité du lycopène en solution.

2) stabilité légère

Sous irradiation lumineuse, l’isomérisation et la dégradation oxydative du lycopène et de son isomère ci se produisent simultanément. Le mécanisme de la dégradation photo-oxydative implique d’abord une oxydation à l’aide de la lumière, suivie d’une réaction de dégradation, qui sépare la molécule en composés à chaîne courte de faible poids moléculaire. L’effet de dégradation de la lumière est renforcé par l’augmentation de la température et la présence d’oxygène.

(3) stabilité du pH

Xu Yuan' S [43] [traduction]des recherches montrent que des acides comme le HCl ont un effet nocif important sur le lycopène. Lorsque le pH augmente, l’absorbance du lycopène augmente légèrement, peut-être parce que d’autres substances colorées se forment dans des conditions alcalines. Par conséquent,lycopèneEst relativement résistant à l’alcali.

(4) stabilité d’ion métallique

Mg2+, Zn2+ et Ca2+ ont tous un effet protecteur sur le lycopène. Peut-être parce que ces éléments ont la réductibilité forte, qui peut empêcher le lycopene' S paires d’électrons partagées de perdre des électrons, jouant ainsi un rôle protecteur; En outre, ces éléments peuvent former des chélates spéciaux avec du lycopène, qui augmente l’absorbance de la solution et joue un rôle important pour améliorer la couleur. Cependant, les ions métalliques tels que Cu2+ et Fe3+ ont un fort effet destructeur sur le lycopène.

Hu Yunfeng etal. [44] [traduction]ont testé la stabilité du rouge de paprika, qui a une structure semblable au lycopène, et ont constaté que les ions métalliques K+, Ca2+, Na+, Mg2+ et Zn2+ n’avaient aucun effet sur le rouge de paprika, tandis que les concentrations élevées de Al3+, Cu2+ et Fe2+ avaient un effet significatif.

4.1.2 pigments polyphénols

Les pigments polyphénoliques sont une classe de pigments largement présents dans la nature. Ils sont représentés par des anthocyanes et des composés flavonoïdes. La structure moléculaire de ces pigments est caractérisée par la présence de 2-phénylbenzopyran. De plus, la structure moléculaire des composés polyphénoliques représentés par les catéchines est caractérisée par la présence de multiples groupes hydroxyle phénoliques sur l’anneau 2-phénylbenzopyran.

1) stabilité thermique

Le thermiqueStabilité des anthocyanesEst liée à leur structure, pH,oxygène et la réaction avec d’autres composés dans le système [45]. La perte d’électrons du cation 2-phénylbenzopyran AH+ des anthocyanes: AH+ →A est une réaction exothermique, et la réaction d’hydrolyse AH+ →B et la réaction d’ouverture d’anneau B →C sont également des réactions exothermiques, et les deux sont accompagnées d’une augmentation de l’entropie. Par conséquent, lorsque la température augmente, l’équilibre se déplace vers la forme incolore de la pseudobase de charantin et de méthanol. Après refroidissement, la base de quinone et la pseudobase de méthanol peuvent être converties en cation rouge d’anthocyanine, mais il est difficile pour le charantin de se convertir à nouveau en cation d’anthocyanine. En prenant le glucoside du bleuet commun comme exemple, sa voie de dégradation thermique est illustrée à la Figure 3 [45].

Jiang Xinlong [46] a étudié les caractéristiques de dégradation thermique desAnthocyanes de riz noir....... La dégradation de la solution d’anthocyane de riz noir a été placée dans un bain d’eau à température constante à 50 °C, 60 °C, 70 °C, 80 °C et 90 °C pendant 10 h. L’absorbance de la solution à 520 nm a été mesurée toutes les 2 h. Les résultats ont montré que plus la température est élevée et plus le temps de chauffage est long, plus le taux de dégradation de l’anthocyane est élevé. La dégradation thermique de l’anthocyane suit une cinétique de réaction de premier ordre.

Les résultats ont montré que les constantes de vitesse de dégradation des pigments de l’anthocyanine de roselle à 80 °C et 100 °C étaient respectivement de 0,2539 /h et 0,6547 /h, et les demi-vies étaient respectivement de 2,73 h et 1,06 h.

(2) stabilité à la lumière

L’effet de la lumière sur les anthocyanes est principalement dû au fait que les anthocyanes sont converties en flavonoïdes par clivage sous la lumière par le produit intermédiaire C4 hydroxycyclopentène, qui est encore oxydé avec le temps en certains produits de clivage, tels que le 2,4,6-trihydroxybenzaldéhyde, provoquant la dégradation et la décoloration des anthocyanes. Chin-Chia Chen[49] [traduction]a mené une expérience de 15 jours comparant l’anthocyanine entreposée dans des patates douces violettes à des températures de 4°C, 25°C, 37°C et 55°C, à la lumière et dans l’obscurité. Les résultats ont montré que les anthocyanes entreposées à 4°C et 25°C, que ce soit à la lumière ou à l’obscurité, n’entraînaient pas de changements significatifs dans l’apparence des couleurs et que la teneur en anthocyanes variait de moins de 5%. En revanche, une fois stockées à 37°C et 55°C, l’apparence de couleur et la teneur en anthocyanes ont changé considérablement.

3) stabilité de l’oxygène

Les anthocyanes subissent différentes voies de dégradation oxydative dans des conditions acides et neutres. Dans les solutions acides de pH 1 à 3, H2O2 attaque la position C2 de l’anthocyanine par attaque nucléophile, brisant la liaison covalente entre C2 et C3 pour former un ester d’acétate de benzoylphényle. Cet ester est facilement hydrolysé dans des conditions alcalines pour former des acides phénoliques tels que l’acide benzoïque et l’acide 2,4,6-trihydroxyphénylacétique. Dans une solution neutre avec un pH de 6 à 7, le chauffage provoque la conversion de malvin-3,5-diglucoside en une base de quinone, qui à son tour produit un dérivant de coumarine, comme le montre la Figure 4 [45].

4) stabilité du pH

Les anthocyanesExistent en solution sous trois formes hydratées, et leur conversion entre le cation delphinidine, la pseudobase méthoxylée et la base quinoxalinique à différentes valeurs de pH leur donne leurs différentes couleurs.

Dans une solution aqueuse avec un pH<3, les anthocyanes sont rouges et le noyau flavonoïde est principalement présent sous la forme très stable du cation anthocyanidine (AH+). Une augmentation du pH conduit à une compétition cinétique et thermodynamique entre les deux réactions. Lorsque le pH augmente, le cation flavonoïde atteint l’équilibre avec la base de quinone violette/bleue (A) par une réaction de déprotonation qui donne une couleur bleue à un pH élevé. De plus, à pH>2, le cation flavone est susceptible de subir une réaction d’addition d’eau (hydratation) à C2 pour former une pseudobase de méthanol incolore (B). Cette pseudobase peut ouvrir l’ring pour former des pseudobases cis- ou trans-chalcone (C), comme le montre la Figure 5 [50].

5) stabilité d’ion métallique

Zhang Xiaoyuan [51] [traduction]a préparé des solutions d’anthocyanes de soja noir contenant huit ions métalliques différents, y compris Na+, Zn2+, Ca2+, Cu2+, Fe2+, Fe3+, Mg2+ et Al3+, eta déterminé l’absorbance des solutions à 513 nm pour déterminer l’effet des ions métalliques. Les résultats ont montré que Na+ et Mg2+ avaient un certain effet colorant sur la solution d’anthocyane, mais cet effet n’était pas significatif. Cu2+, Fe2+ et Al3+ ont eu un effet déstabilisateur significatif sur la solution d’anthocyanine, réduisant la stabilité de l’anthocyanine de haricots noirs. Fe2+ en particulier de faibles concentrations de Fe2+ ont un effet plus néfaste sur la stabilité des anthocyanes, et l’addition de Fe3+ provoque la complicité des anthocyanes avec lui et la formation d’un précipité. Zn2+ et Ca2+ ont un effet stabilisateur significatif sur les anthocyanes de carthame de soja noir.

4.1.3 pigments dérivés de la cétone

Les pigments dérivés communs de cétone comprennent la curcumine, le pigment de riz de levure rouge, etc. Zhao Xin et al. [52] [traduction]ont analysé la stabilité à la lumière de la curcumine, de la déméthoxycurcumine et de la bisdeméthoxycurcumine dans des plantes curcuma à la lumière naturelle et dans des conditions protégées par la lumière. Les résultats ont montré que la bisdeméthoxycurcumine se décomposait après 1 h d’exposition à la lumière et était convertie en une structure hexéneol avec une certaine stabilité.

Le mécanisme chromogène des pigments de riz de levure rouge est la production de doubles liaisons conjuguées, principalement des transitions π-π et n-π, et ils contiennent trois types de pigments: la monascorubrine, la monascorubrine monohydrate et la l-érythrulose. Lian Xijun [53] a constaté dans son étude de la photostabilité des pigments de riz de levure rouge que lorsque les trois types de pigments dans les pigments de riz de levure rouge sont irradiés avec la lumière ultraviolets, les chaînes latérales aliphatiques sont d’abord brisées pour produire deux radicaux libres. Les trois types de pigments changent différemment. L’atome à la position 2 du chromophore de monascus rouge est O, qui est un groupe de retrait d’électrons. Après que la double liaison conjuguée sur l’atome de carbone à la position 3 à côté de lui absorbe l’énergie lumineuse, l’électron change de l’état du sol à l’état excité, le rendant très sujette aux réactions photochimiques avec les radicaux libres tels que les radicaux hydroxyles, les protons et les anions superoxydes. Le pigment s’estompe relativement rapidement. Dans L-monascorubrin, l’atome à la position 2 est N, appartient au groupe donateur d’électrons, ainsi il prend plus de temps pour le pigment' S électrons pour absorber l’énergie de la lumière et se transformer en électrons à l’état excité qui peuvent subir des réactions photochimiques, et le pigment s’estompe relativement rapidement; L’érythrosine a relativement peu de doubles liaisons conjuguées. Après que le pigment absorbe l’énergie lumineuse, les doubles liaisons sur l’anneau de benzène ne sont pas facilement transformées, et les propriétés sont relativement stables, ainsi il faut le plus longtemps pour que le pigment se décolorent.

Au cours de la réaction lumineuse, le monohydroxytyrosol est produit et, en même temps, les liaisons hydrogène intermoléculaires sont brisées. La chaîne latérale se rompt et le groupe hydroxyle se lie à la double liaison. La formule structurale après décoloration est illustrée à la Figure 6 [53].

La chaîne latérale aliphatique est déconnectée du corps de pigment après laPigmentrougeA disparu, et d’autres groupes se lient à la molécule de pigment en même temps que la chaîne latérale est déconnectée. Selon la théorie photochimique, après l’irradiation de la levure rouge de riz à la lumière ultraviolette dans une solution de methanol, la décomposition Norrish de Type I se produit en premier lieu, c’est-à-dire que la chaîne latérale aliphatique de la levure rouge de riz est débranchée du corps du cycle de benzène pour former deux radicaux libres. Les radicaux libres sur l’anneau benzène provoquent la redistribution des électrons du groupe carbonyle, formant de doubles liaisons et des groupes hydroxyle. Dans le même temps, les doubles liaisons à d’autres positions subissent des réarrangements moléculaires en raison de l’absorption de l’énergie lumineuse, réduisant le nombre de doubles liaisons dans la molécule de l’anneau de benzène. Enfin, la chaîne latérale de l’anneau benzène contenant des liaisons doubles subit une réaction d’addition sous l’action des groupes hydroxyle et des protons, et la couleur jaune de la monascorubrine disparaît. Le processus spécifique est illustré à la Figure 7 [53]. La structure moléculaire de la l-monascorubrine après la décoloration est illustrée à la Figure 8 [53].

La photodégradation de la l-monascorubrine se produit d’abord par la décomposition du Norrish de Type I, qui brise la chaîne latérale aliphatique et la chaîne latérale des acides aminés. Sous l’action de la lumière, la solution aqueuse se dissocie pour produire des anions superoxydes, des radicaux hydroxyles, des protons et d’autres substances. Ces substances agissent sur la double liaison conjuguée de la l-monascorubrine et se lient aux deux extrémités de la double liaison, provoquant des changements dans la structure chromophore de la l-monascorubrine et la perte de couleur. Le poids moléculaire du pigment est réduit de 768,4 à 590,1. En présence d’un grand nombre de radicaux libres dans la solution de pigment, la substance qui a perdu sa couleur est encore décomposée, et les groupes hydroxyle conjugués aux 8e et 10e positions se dissocient pour former deux substances avec des poids moléculaires de 306,1 et 284,1. Ces deux substances sont stables à la lumière et ne subissent plus de réactions photochimiques. Le processus de réaction spécifique est illustré à la Figure 9 [53].

Le mécanisme de décoloration de la rhodamine est similaire à celui de l’érythrosine. Lorsque la rhodamine est irradiée par la lumière UV dans une solution aqueuse de methanol, la décomposition Norrish de Type I se produit en premier lieu, la chaîne latérale aliphatique se détachant de l’anneau benzène pour former deux radicaux libres. Le radical libre sur l’anneau benzène provoque la redistribution de l’électron carbonyle, formant de doubles liaisons et des groupes hydroxyle. Les doubles liaisons à d’autres positions subissent des réarrangements moléculaires en raison de l’absorption de l’énergie lumineuse. En même temps, une solution aqueuse de méthanol sous lumière ultraviolette produit un grand nombre d’anions superoxydes, de protons, de radicaux hydroxyles, etc. Ces radicaux réagissent avec les électrons excités sur la double liaison, brisant la double liaison. Le système conjugué de l’anneau benzène est brisé et la structure du chromophore change. Enfin, la chaîne latérale de l’anneau benzène contenant la double liaison subit une réaction d’addition sous l’action d’un radical hydroxyle et d’un proton, et la couleur de l’érythrosine s’estompe. La structure moléculaire après la décoloration et le processus de décoloration sont illustrés aux Figures 10 et 11 [53].

4.1.4 pigments dérivés du tétrapyrrole

La photodégradation dechlorophylleEst principalement due à la conjugaison d’électrons dans l’anneau de porphyrine. Après que le Mg2+ au centre de l’anneau de porphyrine est enlevé par la chlorophylle a de magnésium monooxygénase, la double liaison conjuguée du produit intermédiaire (RCC) est réduite, et la voie de dégradation est montrée à la Figure 12 [54].

Dans un environnement acide, la chlorophylle peut être convertie en un dérivé gris-brun, le phéophorbide, après un chauffage prolongé [55]. Pour faciliter le stockage de la chlorophylle, la chlorophylle à haute activité est habituellement préparée en chlorophylline de sodium et de cuivre, qui est un colorant bleu-vert plus stable à haute température et à faible pH. sa structure est illustrée à la Figure 13 [56], dans laquelle Mg2+ est remplacé par Cu2+ et la chaîne d’ester est clivée pour éliminer la chaîne latérale de la phycocyanobiline.

Lone Jespersen et al. [57] [traduction]ont effectué une analyse expérimentale de la stabilité des phycobiliprotéines, et l’étude a montré que les phycobiliprotéines sont instables en solution aqueuse. Les phycobiliprotéines sont insolubles dans des solutions acides (pH = 3) et dénaturées dans des solutions aqueuses avec pH = 5 et pH = 7 et des températures supérieures à 45 °C, ce qui entraîne un changement de couleur. Dans les solutions aqueuses avec pH = 5 et pH = 7, le degré de dégradation peut atteindre 80% après avoir été exposé à une lumière de 3 × 105 lux pendant 24 heures.

4.1.5 pigments dérivés de Quinone

1) stabilité légère

Le colorant laque est très stable à la lumière à température ambiante. La photo-oxydation est la principale cause de sa décoloration, et la première étape de la photo-oxydation est la formation de composés hydroxylamines [58]. Par conséquent, en général, plus la basicité de la structure moléculaire de l’anthraquinone est forte, plus son activité en photo-oxydation est élevée. Le colorant laque est acide laque, et sa structure moléculaire contient des groupes carboxyliques, ce qui le rend acide et a donc une grande stabilité à la lumière. Emilio Marengo[59] [traduction]a utilisé l’atr-ftir pour analyser les produits de photodégradation d’un mélange de pigments de madure sous irradiation UV. La lumière UV provoque la rupture de la liaison C=C dans l’anneau aromatique du pigment.

(2) stabilité thermique

Les principaux changements induits par la température dans le colorant laque sont la décomposition et le réarrangement. Carmine a une bonne tolérance à la température. M. W. KEARSLEY [60] [traduction]a effectué des expériences de chauffage sur la chlorophylline de cuivre, la poudre de betterave et le carmin, et les résultats ont montré que la stabilité thermique du carmin est de loin supérieure à celle de la chlorophylline de cuivre et de la poudre de betterave.

3) stabilité de l’oxygène

Le colorant laque est un mélange d’acides carboxyliques polyhydroxy anthraquinone, dans lequel il existe une grande double liaison conjuguée sur l’anneau anthraquinone. La grande liaison conjuguée π est relativement stable dans des conditions douces et peut encore présenter une certaine activité en présence d’un agent réducteur puissant.

4) stabilité d’ion métallique

La présence d’ions métalliques tels que K+, Na+, Mg2+, Zn2+ et Mn2+ augmente l’absorbance de la solution aqueuse de laque à des degrés divers, ce qui indique que ces ions métalliques ont un certain effet d’augmentation de la couleur sur le colorant de laque; La présence d’ions Al 3+ et Cu2+ fait passer la solution de colorant laque du rouge rose au rouge pourpre; Et la présence d’ions Fe2+, Fe3+, Ca2+ et Sn2+ peut réagir avec le colorant laque pour former des précipités et provoquer des changements dans la couleur de la solution aqueuse. C’est parce que l’anneau parent anthraquinone du colorant laque a des groupes hydroxyle aux positions 3 et 4, qui peuvent agir comme ligands polybasiques pour se compliquer avec Fe2+, Fe3+, Ca2+ et Sn2+ pour former des chélates cycliques.

Légèrement différent du colorant laque, le rouge cochenille est très stable envers K+, Ca2+, Na+, Mg2+, Mn2+, Zn2+, Fe2+ et Pb2+, et moins stable envers Fe3+ et Cu2+ [61].

(5) stabilité du pH

Le colorant laque devient moins stable dans des conditions alcalines et ne convient qu’au stockage et à la coloration dans la gamme acide. Aux pH acides, les atomes d’oxygène des groupes quinone carbonyle aux positions 9 et 10 du colorant laque ne sont pas protonés parce qu’ils forment des liaisons intramoléculaires d’hydrogène avec les groupes hydroxyle aux positions 1 et 4, respectivement, et ne sont donc pas sensibles aux changements de pH dans la région acide [62]. À pH alcalin, les groupes phénol et acide carboxylique du colorant anthraquinone seront déprotonés. La séparation de charge dans l’anion phénolique conduira à la stabilisation de l’état excité et à une diminution de l’énergie de transition, ce qui entraînera un changement de couleur significatif. Elle est également très sujette aux réactions de réarrangement, et la réactivité de la structure moléculaire après réarrangement augmente fortement. Lorsqu’elle est exposée à la lumière, aux oxydants et aux réducteurs, elle est très sujette à la réaction et s’estompe lorsqu’elle est exposée à ces facteurs [58].

À mesure que l’acidité augmente, l’absorbance du pigment rouge cochenille diminue graduellement, mais la longueur d’onde maximale d’absorption reste presque inchangée. Cela peut être dû au fait qu’à mesure que l’acidité augmente, le pigment dans la solution précipite graduellement, réduisant la concentration. Au fur et à mesure que l’alcalinité augmente, l’absorbance du carmin diminue graduellement, et la longueur d’onde maximale d’absorption change également. Dans des conditions fortement alcalines, l’effet de teinture est complètement perdu, ce qui peut être dû à la destruction de la structure du pigment dans des conditions fortement alcalines [61].

Lorsque le pH est inférieur à 7, le spectre d’absorption ultraviolette de l’alizarine est centré à 430 nm, et la solution d’alizarine est jaune. Lorsque le pH est de 8, la solution d’alizarine est rouge, avec des pics d’absorption à 430 nm et 530 nm. Lorsque le pH continue d’augmenter, le pic d’absorption de la solution d’alizarine passe rapidement à 530 nm, et la solution est violet. Lorsque le pH est augmenté à 13, le spectre d’absorption de l’alizarine montre des pics à 530 nm, 573 nm et 616 nm, et la solution est bleu foncé. Les changements structurels et le spectre d’absorption sont illustrés à la Figure 14 [63].

Le changement de couleur de l’alizarine est lié à des changements dans la structure moléculaire. Dans des conditions acides, les deux groupes hydroxyle phénoliques sont bloqués et le pic caractéristique est de 430 nm. Pour la molécule d’alizarine, α-OH tend à former une liaison hydrogène intramoléculaire avec le groupe carbonyle, il est donc plus difficile à ioniser que β-OH. Dans des conditions faiblement alcalines, β-OH perd d’abord son hydrogène, tandis que α-OH reste, donnant lieu à des pics à 430 nm et 530 nm dans le spectre d’absorption. Dans des conditions fortement alcalines (pH ≥ 10), les groupes hydroxyle phénoliques de l’alizarine sont tous O-, et le pic caractéristique est de 530 nm. Lorsque le pH atteint 13, non seulement les deux atomes d’hydrogène du groupe phénolique hydroxyle sont éliminés, mais le groupe carbonyle de la molécule d’alizarine est également isomérisé, et le produit présente deux nouveaux pics d’absorption à 575 nm et 616 nm.

Des solutions d’alizarine ayant des pH de 4, 7, 8, 10 et 13 ont été irradiées. Plus la valeur du pH de la solution d’alizarine est élevée, plus la stabilité à la lumière est mauvaise. Lorsque le pH était de 13, la solution d’alizarine était presque incolore après 12 heures d’irradiation, et la dégradation de la couleur était de 87,4 %, ce qui indique que la structure de l’alizarine dans des conditions fortement alcalines est extrêmement sensible à la lumière. La solution d’alizarine avec un pH de 4 a diminué moins après avoir été exposée à la lumière, et le taux de décomposition des molécules de colorant d’alizarine après 12 heures d’exposition à la lumière n’était que de 10,0 %. Les spectres de couleur et d’ultraviolet à différentes valeurs de pH et les taux de décomposition de l’exposition à la lumière sont présentés à la Figure 15 [63].

4.2 procédés d’amélioration de la stabilité de la coloration naturelle

4.2.1 ajout de stabilisants

De nombreuses études ont montré que l’ajout d’une certaine quantité de produits chimiques spéciaux pendant le traitement et le stockage deColoration naturellePeut retarder le processus de décoloration et améliorer la stabilité chimique des pigments naturels. Actuellement, les produits chimiques disponibles comprennent principalement divers antioxydants et conservateurs.

Les antioxydants sont des substances qui empêchent les effets néfastes en réagissant avec l’oxygène. Par exemple, l’isorhamnetin, l’acide ascorbique, la quercétine et le β-carotène peuvent tous améliorer la stabilité de la coloration naturelle. Zhu Jiali [64] a constaté que la stabilité du pigment rouge de levure de riz, qui est un support d’alginate de sodium, était considérablement améliorée après l’ajout d’acide ascorbique, de quercétine et de β-carotène. Huang Yanchun et al. [65] [traduction]ont étudié l’effet des antioxydants naturels de différentes concentrations sur la stabilité du pigment rouge du paprika. Les résultats ont montré qu’une petite quantité de vitamine E peut améliorer la stabilité du pigment rouge du paprika, et une quantité appropriée d’anthocyane peut protéger la couleur du pigment rouge du paprika.

4.2.2 support de microcapsules

La technologie de Microencapsulation est une nouvelle technologie qui a été reconnue par le monde et#39; S organisations les plus importantes. Il s’agit d’une technologie de transformation qui a fait l’objet de recherches et de développement au xxie siècle et qui peut être largement utilisée dans l’industrie alimentaire [66]. Les Microcapsules encapsulent et scellent le contenu à l’intérieur de la coquille de polymère, en l’isolant du monde extérieur. Une fois appliqués sur les pigments, ils peuvent fournir une forte protection, tout en améliorant la solubilité du pigment, en réduisant sa diffusion, et en masquant les odeurs.

Fan Min et al. [67] [traduction]ont étudié les paramètres optimaux du procédé de préparation de microcapsules de pigments de coquille de graines de Camellia oleifera. Les résultats ont montré qu’après la microencapsulation, la stabilité des pigments de la coquille des graines de Camellia oleifera à la chaleur, à l’acidité et à l’alcalinité, aux ions métalliques, aux additifs alimentaires, à la lumière, au H2O2 (oxydant) et au Na2S2O3 (réducteur) a été considérablement améliorée.

Zheng et al. [68] [traduction]ont utilisé un polymère de styrène et de méthacrylate de méthyle comme matériau de paroi et un pigment jaune gingembre huileux comme matériau de base pour préparer des microcapsules de coloration naturelle sous atmosphère d’azote. Comme le montre la Figure 16, les microcapsules synthétiques de pigment naturel ont une bonne uniformité et une grande stabilité de dispersion. Sans affecter la lumière de couleur, les microcapsules donnent au pigment jaune gingembre une meilleure résistance aux acides, aux alcalis et à la lumière.

L’ajout d’un antioxydant pendant le processus de microencapsulation affectera davantage les propriétés du pigment. Fan et al. [69] [traduction]ont préparé des microcapsules de lycopène, et les résultats ont montré que la stabilité du lycopène était grandement améliorée après la microencapsulation, et l’ajout de l’antioxydant érythorbate de sodium a amélioré la rétention du lycopène pendant le processus de pulvérisation.

4.2.3 porteurs de nanoparticules

Les nanomatériaux sont des microparticules fabriquées artificiellement dont la taille des particules est comprise entre 1 et 100 nm. Les nanoparticules sont un support idéal, et leur état structural unique leur confère des propriétés physiques spéciales telles que l’uniformité, une forte perméabilité et des propriétés optiques spéciales. Ils peuvent être utilisés pour encapsuler des substances actives, réduire l’impact de facteurs externes sur les substances actives, et obtenir une libération ciblée après avoir reçu des stimuli spécifiques. À l’heure actuelle, les nanoparticules sont largement utilisées comme vecteurs fonctionnels en biologie, en pharmacie et en médecine.

Kou Linlin [70] [traduction]a développé une technologie microfluidique universelle, comme le montre la Figure 17, et a encapsulé avec succès la curcumine colorante naturelle hydrophobe dans des nanosphères de laque aux propriétés physico-chimiques contrôlables. Les résultats ont montré que la dispersion, la stabilité et la biodisponibilité de la curcumine encapsulée dans des nanosphères étaient grandement améliorées, et que la curcumine encapsulée dans des nanosphères — supports composites monocristaux présentait également une excellente stabilité à la lumière.

Shue Li et al. [71] [traduction]ont étudié les propriétés des minéraux argileux, qui ont l’avantage d’être peu coûteux, non toxiques, ayant une grande surface spécifique et de bonnes propriétés d’adsorption. Ce sont des nanovecteurs prometteurs, et les caractéristiques uniques de leur structure et de leurs propriétés physico-chimiques offrent une occasion de stabiliser la coloration naturelle.

4.2.4 réaction de co-colorisation

Les anthocyanes, qui sont moins stables, peuvent également être rendues plus stables en formant des complexes moléculaires avec d’autres composants des plantes. C’est ce qu’on appelle l’effet co-colore des anthocyanes avec des composants non colorants tels que les phénols, les acides aminés et les acides organiques. Ce pigment complexe est connu sous le nom de co-pigment [72]. Une fois que ces complexes se formeront, la couleur des anthocyanes dépassera de loin la concentration prévue, et la stabilité des anthocyanes augmentera également [73]. Des chercheurs [73-75] ont ajouté d’autres petites molécules telles que l’acide myristique, l’acide ferulique, l’acide rosmarinique et les catéchines, ou des extraits obtenus de sources naturelles (comme des pétales de rose, des écorces de mangue, des carottes noires, des peaux de raisin et du romarin, etc.) à une solution modèle de juque-marmelade de fraise. Les résultats montrent que ce type de pigment complexe peut améliorer la stabilité des anthocyanes et la couleur dans les produits à la fraise.

K bra Ertan et al. [76] [traduction]ont étudié les effets de diverses sources de co-pigment sur la stabilité des anthocyanines du nectar de fraise sous différents édulcorants, y compris l’acide gallique, les feuilles de rose, les tiges de cerise, l’écorce de grenade et les tiges de cerise aigre. Les résultats ont montré que parmi les sources de co-pigment, quel que soit l’édulcorant utilisé, les tiges de cerise aigre présentaient la plus grande stabilité, le développement des couleurs et la densité de couleur étaient les plus élevés. La raison en est que les acides phénoliques dans les tiges des cerises acides interagissent avec le pargonidin-3-glucoside et le pargonidin-3-rutinoside pour produire le développement co-coloré le plus stable.

Klisurova et al. [77] [traduction]ont étudié la co-coloration des anthocyanines avec 10 composés phénoliques et divers extraits de plantes. Les résultats ont montré que l’utilisation d’extraits de plantes peut conduire à un effet d’amélioration de couleur significatif à un rapport pigment/co-pigment beaucoup plus faible que les composés purs. L’utilisation d’extraits de plantes sélectionnés comme co-pigments offre des perspectives réalistes pour le développement d’aliments fonctionnels avec des propriétés organoleptiques améliorées et des effets biologiques grâce à la couleur améliorée et à la stabilité anthocyanique.

5 coloration naturelle: état actuel de l’application

5. 1 colorant naturel dans l’industrie alimentaire

La coloration naturelle devient de plus en plus populaire dansProduction alimentaire, principalement parce que les consommateurs sont préoccupés par la santé et la sécurité des colorants alimentaires synthétiques. De plus, comme certains colorants naturels peuvent également apporter des avantages importants pour la santé, leur utilisation dans les aliments a attiré une attention croissante au cours des dernières années.

La coloration naturelle est couramment utilisée comme additifs alimentaires, et sa fonction principale est de donner la couleur correspondante à l’aliment ou de réparer et d’améliorer la couleur originale de l’aliment par la compatibilité des pigments, de manière à donner à l’aliment un fort attrait visuel [78].

Les procédés de fabrication et de traitement, les conditions de stockage et la préparation des aliments peuvent modifier la teinte des colorants naturels, ce qui a un impact significatif sur la coloration finale des aliments. En particulier, les opérations impliquant l’utilisation de la chaleur entraînent souvent des changements importants, une dégradation voire une perte de couleur des aliments. Par conséquent, la coloration naturelle est utilisée dans les aliments à des fins différentes, telles que l’amélioration ou le renforcement de leur couleur d’origine, assurer l’uniformité des couleurs pour améliorer l’apparence de l’aliment ou fournir de la couleur pour d’autres aliments non colorés.

5.2 coloration naturelle dans les soins de santé

5.2.1 activité antibactérienne et anticancéreuse des anthocyanes

L’activité antibactérienne des anthocyanes a été révélée dans de nombreuses études [79-80], comme le montre la Figure 18. L’activité antibactérienne des anthocyanes peut être la destruction des parois cellulaires, des membranes cellulaires et de la matrice intercellulaire, ou elle peut affecter le métabolisme des micro-organismes en les privant des substrats nécessaires à leur croissance [81].

Les anthocyanes ont certaines activités anticancéreuses. Nichenametla et al. [82] [traduction]ont examiné les effets anticancéreux des anthocyanes et de leurs mécanismes. Xu et al. [83] [traduction]ont étudié l’effet de l’anthocyanin-3-glucoside (C3G) sur le blocage de l’activation de la voie ErbB2/FAK induite par l’éthanol. C3G a la capacité de prévenir la migration/invasion cellulaire et est censé aider à prévenir les métastases de cancer du sein induites par l’éthanol. Cette étude a révélé le mécanisme d’action des propriétés anticancéreuses des anthocyanes: induction de l’apoptose et inhibition de l’angiogenèse. Bontempo et al. [84] [traduction]ont étudié l’activité anticancéreuse des anthocyanes dans les pommes de terre. Yi et al. [85] [traduction]ont étudié les effets des anthocyanes du raisin blanc sur la viabilité et l’apoptose des cellules cancéreuses. Les anthocyanes du thé pourpre ont des activités antioxydantes, immunostimulantes et anticancéreuses.

5.2.2 chlorophylle activités antimicrobiennes et anticancéreuses

En tant que colorant naturel médicinal commun, l’activité biologique de la chlorophylle a un impact significatif sur la santé humaine, à la fois parce qu’elle aide à équilibrer le microbiote intestinal et parce que sa structure chimique lui confère des propriétés antioxydantes et antibactériennes [86]. Des études scientifiques ont montré que l’absorption de chlorophylle dans les aliments peut être bénéfique pour la santé humaine par des activités antioxydantes, antimutagènes et antigenticotoxiques [87] [traduction][88]. De nombreuses études in vivo et in vitro [89-91] ont démontré l’effet chimiopréventif de la chlorophylle chez l’homme. La chlorophylle est de structure similaire à l’hémoglobine et peut régénérer ou remplacer l’hémoglobine en cas de carence en hémoglobine. Cliniquement,Riche en chlorophylleLes jus sont recommandés pour les patients atteints de maladies telles que la thalassémie et l’anémie hémolytique. La chlorophylle et des enzymes telles que la superoxyde dismutase, l’acide abscisique d’hormones végétales ou la dormance peuvent exercer des fonctions anticancéreuses importantes dans des conditions alcalines [92-93].

5.2.3 activité antibactérienne et anticancéreuse des caroténoïdes

En ce qui a trait à la prévention et à l’inhibition du cancer, les chercheurs [94] [en]ont démontré quecaroténoïdesOnt également un grand potentiel. De plus, les caroténoïdes ont certains effets positifs dans l’amélioration de l’ostéoporose [95], le traitement des maladies pulmonaires [96] [traduction]et l’amélioration des maladies neurologiques [97]. Les anthocyanes naturelles sont permises comme colorants alimentaires dans les aliments et les boissons en Europe, au Japon, aux États-Unis et dans de nombreux autres pays [98]. Les chercheurs ont conclu que les extraits contenant de l’anthocyane présentent une toxicité très faible sur la base d’études toxicologiques portant sur la mutagénicité, la toxicité pour la reproduction, la tératogénicité, la toxicité aiguë et la toxicité à court terme [99-100].

5.2.4 activité antibactérienne et anticancéreuse du lycopène

Le lycopène a une longue histoire d’utilisation dans l’industrie des additifs alimentaires. Généralement, le lycopène est un caroténoïde libéré lorsqu’il est chauffé ou agité. Comme le montre la Figure 19, Wang et al. [101] ont montré que le lycopène peut réduire le risque de cancer en inhibant la croissance cellulaire, la prolifération, l’invasion et en induisant l’apoptose.

5.2.5 activité antibactérienne et anticancéreuse de la curcumine

La curcumineEt d’autres substances actives organiques extraites de l’extrait de curcuma ont une activité antibactérienne contre la plupart des micro-organismes pathogènes [102]. Mari Selvam et al. [103] se sont concentrés expérimentalement sur l’effet antibactérien de la curcumine sur Escherichia coli et Vibrio cholerae. L’activité antibactérienne est due à la présence de composés phénoliques. Certains rapports ont montré que les nanoparticules de curcumine ont de meilleures propriétés antibactériennes que la curcumine en raison de leur plus petite taille et de leur plus grande surface exposée [104-105]. Bhawana et al. [106] ont constaté que la nano-curcumine avait un meilleur effet bactériostatique que la curcumine contre différents types de micro-organismes pathogènes. Shlar et al. [102] ont mentionné deux solutions pour augmenter la solubilité dans l’eau de la curcumine, comme le montre la Figure 20. Une fois la préparation de curcumine soluble dans l’eau terminée, Shlar a utilisé un kit de vitalité bactérienne pour mesurer la vitalité cellulaire d’escherichia coli sous l’influence de nanoparticules de curcumine dans un environnement foncé et un environnement léger, respectivement. Après 24 heures d’exposition à la lumière, il y avait une tendance à la baisse de la vitalité bactérienne; Après 24 heures d’exposition à l’obscurité, on n’a observé qu’une légère tendance à la baisse de la vitalité bactérienne. Cela prouve que la curcumine a un effet antibactérien encore plus excellent sous la lumière.

6 Conclusion

La coloration naturelle provient d’un large éventail de sources et présente des avantages par rapport à la coloration synthétique, comme être écologique, avoir une teinte qui est proche du naturel, et être biologiquement actif. Cependant, dans l’utilisation pratique, la coloration naturelle peut avoir des problèmes tels qu’une faible efficacité d’extraction, une faible stabilité des couleurs, une faible biodisponibilité, un faible pouvoir colorant, et des problèmes non résolus avec le mécanisme d’appariement des couleurs et la stabilité du complexe d’appariement. Grâce à des recherches plus poussées, l’extraction de fluide supercritique et les techniques d’extraction par impulsion à haute pression sont considérées comme des options importantes pour l’extraction de pigments à grande échelle à l’avenir. Les matériaux nano-encapsulés ou les matériaux composites avec des minéraux argileux sont considérés comme une solution idéale pour améliorer la stabilité deColoration naturelle....... En plus de la couleur, la détection intelligente des changements de couleur, les cellules solaires sensibilisées aux pigments et la préparation de médicaments anticancéreux sont également des orientations futures importantes pour l’application et le développement de la coloration naturelle.

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