Quel est le caractère et l’utilisation de la coloration naturelle?

ColoratiSur lenaturelle est le terme général pour les substances colorées trouvées dans lA anature, principalement à partir des fleurs, des feuilles, des Les fruitset des graines de plantes, ainsi qu’une petite proportiSur led’insectes et de micro-organismes. La coloratiSur lenaturelle est souvent utilisée pour améliorer la couleur des aliments, et est également largement utilisée dans la médecine, les cosmétiques et la coloration des tissus. La coloration naturelle a les caractéristiques suivantes: la plupart est obtenue à partir de plantes et d’animaux que les gens mangent tous les jours, il est sûr, non toxique et n’a pEn tant qued’effets secondaires; Il est facilement absorbé par le corps humadanset est un supplément bénéfique pour le maintien de la santé humaine; La plupart des colorants naturels ont des effets physiologiques et pharmacologiques et peuvent prévenir et traiter certaines maladies [1]; Il a une couleur douce et une odeur aromatique qui apporte une sensation de plaisir. La coloration naturelle a donc toujours été populaire, surtout de nos jours, quEt en plusil ya des incidents de sécurité fréquents impliquant des Les pigmentschimiquement synthétisés, et les gens sont désireux de vraiment profiter des Les pigmentsnaturels dans leur vie quotidienne. L’auteur passe en revue les progrès de la recherche sur les propriétés physiques et chimiques, l’isolement et la purification, et les applications de la coloration naturelle.

1 Types et propriétés physiques et chimiques de la coloration naturelle

En plus des Les pigmentsminéraux, la coloration naturelle peut être divisée selon sa source en unPigments nimaux, pigments végétaux et pigments microbiensLe cEn tant queéchéant, Selon sa solubilité, il peut être divisé en pigments solubles dans l’eau et pigments liposolubles; Il peut également être divisé selon sa structure chimique ou sa série de couleurs [2]. 1) les pigments d’isoprène (pigments liposolubles): pigments à base d’isoprène composés d’une longue chaîne de doubles liaisons conférées, telles que le lycopène, la capsanthine et la zéaxanthine; 2) pigments dérivés du pyrrole: à base de porphyrine (composée de 4 anneaux de pyrrole), tels que la chlorophylle; 3) pigments phénol, cétone et quinone (solubles dans l’alcool et solubles dans l’eau): anthocyanes et tanins, tels que le pigmentde géranium et le pigment de pétunia; (4) pigments indole: pigment de jujube et pigment rouge de date. Ce qui suit présente principalement plusieurs colorants naturels qui sont étroitement liés aux gens et#39; L LLlla production, la vie et la santé, ainsi que leurs propriétés physiques et chimiques.

1.1 lycopène

Le lycopène se trouve principalement dans les tomates(la teneur varie avec la variété et la maturité), et se trouve également en fortes concentrations dans d’autres frusonet légumes tels que les pastèques, les poivrons rouges et les pamplemousses. Il s’agit d’un cristal rouge vif ressemblant à une aiguille qui appartient à la classe de l’isoprène de colorant naturel. C’est un pigment liposoluble qui est facilement soluble dans les solvants organiques et peu soluble dans l’eau [3]. Sa formule structurelle est illustrée à la Figure 1.

Comme on peut le voir sur la Figure 1, la molécule de lycopène contient de multiples liaisons doubles, de sorte qu’elle est facilement oxydée et instable. Les changements de lumière, d’o2 ou de pH HHpeuvent tous entraîner des changements structurels et une dégradation oxydative du lycopène [4].

1.2 pigment β-carotène

Le bêta-carotène est le pigment naturel le plus courantDans la nature, et est abondante dans les fruits et légumes tels que les carottes,Les épinardsEt mangues. C’est un type de pigment d’isoprène. C’est une poudre rouge foncé qui est insoluble dans l’eau mais soluble dans le benzène et le chloroforme. Les ions de fer, la lumière, l’oxygène, etc. peuvent tous causer sa décoloration, de sorte que le bêta-carotène n’est pEn tant quetrès stable [5]. Sa formule structurale est illustrée à la Figure 2.

Comme le montre la Figure 2,Pigment β-carotèneEst très insaturé, contenant beaucoup de doubles liaisons et branches, et est un bon trempe à l’oxygène unique. Plus les doubles liaisons sont conjuguées, plus le β-carotène est rouge [6].

1.3 pigment jaune curcuma

Pigment jaune curcumaEst un pigment jaune (à l’arôme parfumé) que l’on trouve principalement dans les tubercules du curcuma et du safran. Il appartient à la classe des flavonoïdes et comprend principalement trois ingrédients actifs: la curcumine, la déméthoxycurcumine et la bisdeméthoxycurcumine. Le point de fusion est 179~182 °C, insoluble dans l’eau, lipophile, soluble dans l’acide acétique glacial, le propylèneglycol, l’acétate d’éthyle, les solutions alcalines et l’éthanol à 95%. Il est facilement décoloré par des ions de fer et a une faible stabilité à la lumière et à la chaleur [7]. Sa formule structurale est représentée à la Figure 3.

Comme on peut le voir sur la Figure 3, la molécule curcuminoïde est très réductible (contient des liaisons doubles, des groupes hydroxyle et des groupes carbonyle), est sujette aux réactions chimiques et a un bon pouvoir colorant, en particulier pour les protéines. Zhu Jinshun et Al., et al.[8] [traduction] ont étudié la stabilité de la curcumine monomère: à mesure que le pH augmente, le curcuminoïde passe graduellement du jaune (pH 4) au brun rougeâtre (pH 10). Le saccharose et le maltose ont un effet stimulant sur la curcumine; Vitamine C, ions sodium, ions potassium etIons de magnésiumN’ont pEn tant qued’effet significatif sur la curcumine.

1.4 les anthocyanes

Anthocyanines (également connues sousLes anthocyanidines) sont un type de composé flavonoïde. Ce sont des colorants naturels solubles dans l’eau qui sont facilement solubles dans l’éthanol mais insolubles dans l’huile végétale. Ils sont l’un des principaux pigments qui forment la couleur des pétales de fleurs et des fruits. On le trouve principalement dans les peaux de raisins, de tomates et de cerises, ainsi que dans les fleurs et les fruits de plantes telles que les fraises et les gloires matinales. La plupart des fruits et légumes rouges et violets contiennent des anthocyanes [9]. La couleur des anthocyanes est liée au pH (acide rouge alcaldansbleu). La formule de structure est représentée à la Figure 4.

Comme on peut le voir sur la Figure 4, l’unité structurelle de base de l’anthocyanine est un cation 3,5,7-trihydroxy-2-phénylpyran. Le nombre de groupes hydroxyle, les positions et les degrés de méthylation et de glycosylation, les types de sucres, et les types et les quantités d’acides aromatiques et gras fixés à l’anthocyane varient également, ce qui provoque l’anthocyane à apparaître dans différentes couleurs en solution. Plus de 20 types d’anthocyanes ont été identifiés [10]. Les anthocyanes sont instables et leur stabilité est affectée par le pH, l’oxygène et les ions métalliques. Les anthocyanes avec de nombreux groupes hydroxyle dans la structure sont moins stables que celles avec de nombreux groupes méthoxy [11].

1.5 Betalain

Pigments de betteraveSe trouvent principalement dans les fleurs et les fruits des plantes, ainsi que dans les tissus végétatifs de la plupart des familles des Caryophyllales. On en trouve également chez certains champignons supérieurs, comme Amanita muscaria [12] [en]. Ils sont une sorte dePigment hydrosoluble contenant de l’azoteC’est un dérivé de la pyridine. Il existe deux structures principales des pigments de la betterave: le bétaladansrouge-pourpre et la bétaxanthine jaune. Il est peu soluble dans l’acide acétique et le propylène glycol, et insoluble dans l’éthanol, la glycérine et les graisses. Actuellement, plus de 50 bétalains et plus de 20 bétaxanthines ont été découverts [13]. Selon leurs structures chimiques, les bétalains peuvent être divisés en bétaïne, amaranthine, myrcianthine et décarboxylés. Leurs formules structurelles sont indiquées à la Figure 5.

Comme on peut le voir sur la Figure 5, le groupe de base des pigments du bétalain est l’alanine, le groupe R RRRde la bétaxanthine est principalement l’acide aminé (ou amine), et le groupe R de la bétacyanine est principalement le glycosyl. Les bétalains sont solubles dans l’eau et semblent rouge-pourpre. Ils sont stables dans la gamme de pH de 4-7; Lorsque le pH est inférieur à 4 ou supérieur à 7, la couleur de la solution passe du rouge au violet; Lorsque le pH est supérieur à 10, la couleur de la solution devient rapidement jaune (la bétaxanthine devient bétacyanine). La recherche a montré que les bétalains et les anthocyanines s’excluent mutuellement (c.-à-d. qu’ils ne peuvent pas exister dans la même plante en même temps) [14]. La stabilité de betalain est inversement proportionnelle à son activité dans l’eau. L’acide ascorbique protège bétalain [15] [traduction].

1.6 colorant jaune Gardenia

Le pigment jaune Gardenia se trouve principalement dans les fruits de Gardenia jasminoides, un membre de la famille des Rubiaceae. C’est l’un des rares caroténoïdes hydrosolubles en colorant naturel. C’est un pigment isoprénoïde qui est une poudre jaune orangé (jaune citron en solution aqueuse). Ses principaux composants sont la crocétine et l’acide crotonique. Il est facilement soluble dans l’eau, soluble dans les solvants polaires tels que l’éthanol et le propylène glycol et d’autres solvants polaires, mais est peu soluble dans les solvants non polaires tels que le benzène et l’essence, et est insoluble dans l’huile et la graisse. Sa formule structurale est représentée à la Figure 6. Comme on peut le voir sur la Figure 6, le noyau parent du pigment jaune gardenia contient 7 doubles liens conjugués, et différents nombres de glucose peuvent être fixés aux deux extrémités (ce qui augmente considérablement la polarité du pigment jaune gardenia). Et donc gardenia jaune est l’un des raresCaroténoïdes solubles dans l’eau dans la nature....... Sa couleur est moins affectée par le pH de l’environnement (il reste jaune à pH 3-9; Il est plus stable que le β-carotène à pH 4-6 ou pH 8-11), et il est plus résistant à la lumière et à la chaleur dans des conditions neutres ou alcalines que dans des conditions acides. En outre, gardenia jaune est facilement absorbé par le corps humain, peut être converti en VA Adans le corps humain, et a une forte capacité de coloration pourprotéinesEt les amidons. Il est souvent utilisé industriellement pour teindre les aliments hydrophiles. Le Cu2+ et le Fe3+ peuvent le faire foncer, il doit donc être conservé à l’écart de ces substances.

1.7 chlorophylle

La chlorophylle est un dérivé du pyrrole qui joue un rôle catalytique dans la photosynthèse. Par conséquent, tous les organismes qui effectuent la photosynthèse contiennent essentiellement de la chlorophylle. Les plantes supérieures contiennent principalement deux types de chlorophylle: a et b. La différence entre eux est un groupe sur l’anneau du pyrrole: la chlorophylle a a un groupe méthyle sur l’anneau du pyrrole, tandis que la chlorophylle b a un groupe formyle. Cette différence structurelle les fait également avoir des couleurs différentes (la chlorophylle a est bleu-vert, tandis que la chlorophylle b est jaune-vert). Il est insoluble dans l’eau, mais soluble dans les solvants organiques tels que l’éthanol et l’éther [16]. Sa formule structurelle est illustrée à la Figure 7.

Comme on peut le voir sur la Figure 7, les quatre anneaux de pyrrole forment un anneau de porphyrine. Si le groupe R sur l’anneau de la porphyrine est principalement du méthyle, c’est une molécule de chlorophylle a; Si le groupe R est un groupe de formaldéhyde, c’est une molécule de chlorophylle b. La raison pour laquelle la molécule de chlorophylle est verte est parce que le système conjugué formé par la liaison simple et la double liaison dans l’anneau de porphyrine absorbe une certaine lumière visible. Le conseil des ministresMolécule de chlorophylleEst instable dans son état naturel, mais sa stabilité est grandement améliorée en remplaçant l’ion magnésium dans la chlorophylle par des ions tels que le cuivre, le fer et le zinc [17-18].

1.8 Monascus pigment rouge

Le pigment rouge de Monascus est un métabolite secondaire de Monascus, qui est un colorant naturel préparé par fermentation de riz, de soja et d’autres matières premières avec Monascus. Sa structure chimique peut être divisée en deux parties: les acides gras et les polycétones. Son point de fusion est 160 ~192 ℃, et il est soluble dans l’eau, l’éther, l’acide acétique, le chloroforme, l’hexane et d’autres solvants. Il a une mauvaise stabilité à la lumière, la température, les solutions acides et alcalines, et est sujette à la décoloration. Sa formule structurale est représentée à la Figure 8.

Comme on peut le voir sur la Figure 8, la raison pour laquelle le pigment rouge de monascus est instable est que sa structure moléculaire contient des liaisons doubles fortement conjuguées. Le pigment rouge de Monascus est relativement stable dans des environnements neutres, et il est plus stable dans des conditions alcalines (pH 9-11) que dans des environnements acides (pH 3-5). Comme la double liaison dans la molécule de pigment de levure de riz rouge peut être oxydée par Cu2+ et Fe3+, la couleur de sa solution va passer du rouge vif au brun rougeâtre (et un précipité brun rougeâtre va se former). Par conséquent, les ustensiles de fer et de cuivre doivent être évités lors de la conservation du pigment de riz de levure rouge.

1.9 pigment rouge Paprika

Le Paprika rouge (également connu sous le nom de Paprika ou capsicumrouge) est principalement déribé du péricarpe des poivrons rouges de la famille des solanacées. C’est un pigment caroténoïde avec un arôme piquant de poivre. C’est une sorte de pigment d’isoprène, et ses principaux composants sont paprika rouge et capsicum rubrum. Le point de fusion est d’environ 175 °C, il est insoluble dans l’eau et la glycérine, mais soluble dans les solvants organiques polaires. Il devient bleu en réagissant avec des acides inorganiques concentrés. La formule de structure est représentée à la Figure 9.

Comme on peut le voir sur la Figure 9, le rouge de paprika contient de multiples liaisons doubles non saturées, qui accélèrent sa décomposition oxydative et sa décoloration dans des conditions aérobies. Il peut former un précipité avec Pb3+, et Cu2+ et Fe3+ peuvent également provoquer sa décoloration (mais K+, Ca2+, Na+, Mg2+, et Zn2+ n’ont aucun effet sur sa stabilité, et ces ions métalliques peuvent être utilisés comme additifs avec le rouge de paprika). De plus, le rouge de paprika est très résistant à la chaleur (25-70 °C) et aux acides (pH 3-12), mais moins à la lumière (stable à la lumière visible, mais facilement décoloré par la lumière UV).

1.10 autres

En plus duPigments naturelsQui sont actuellement utilisés dans l’industrie de transformation, comme décrit ci-dessus, certains nouveaux colorants naturels ont été découverts au cours des dernières années, comme le pigment perilla extrait des feuilles des plantes perilla de la famille de la menthe; Pigment de chou rouge extrait des feuilles de chou rouge; Le pigment de sorgho extrait des enveloppes des plantes de sorgho de la famille des herbes; Et pigment de riz rouge extrait du riz rouge. De plus, des pigments colorants naturels comme le pigment de cochenille, le pigment rouge de homard et le pigment de coquille de crabe peuvent également être extraits d’animaux [19].

2 méthodes de séparation et de La purificationpour la coloration naturelle

Les principales méthodes de séparation et de purification actuellement utilisées pour la coloration naturelle sont: l’extraction par fluide supercritique, l’extraction assistée par micro-ondes, la distillation moléculaire, l’extraction par solvant, la réaction enzymatique, etc.

2.1 extraction par fluide supercritique

L’extraction de fluide supercritique (SFE) est une technologie qui implique l’utilisation de fluides supercritiques. Lorsqu’une substance se trouve à une température et une pression précises (8-50 MPa); Les phases gazeuses et liquides disparaissent, et cet état est appelé état supercritique. Le fluide dans cet état est appelé un fluide supercritique (SCF). SCF), SCF est un fluide à haute densité avec les avantages du gaz et du liquide. Il a la densité et la solubilité d’un liquide et la faible viscosité et la haute perméabilité d’un gaz. La solubilité du SCF change avec la température et la pression pour atteindre l’objectif de la séparation des extraits. La température supercritique du CO2 (31 °C) étant proche de la température ambiante, non toxique et non polluant, il ne corrode pas les équipements et est souvent utilisé comme fluide supercritique [20]. Les conditions optimales de procédé pour l’extraction de fluide supercritique de différents types de colorants naturels varient, généralement dans la gamme de 10~50 MPa, 31~80 °C, et 3~20 h[21-22].

2.2 extraction assistée par micro-ondes

L’extraction assistée par micro-ondes, également connue sous le nom d’extraction par micro-ondes (MAE), utilise un dipôle qui tourne à grande vitesse sous l’action des micro-ondes, changeant constamment entre les pôles positifs et négatifs pour générer des courants de foucault et de frottement ainsi que la conduction ionique. Une grande quantité de chaleur dans un court laps de temps provoque la rupture des liaisons d’hydrogène entre les molécules cellulaires, qui à son tour provoque la rupture de la structure de la membrane cellulaire. L’élévation de température provoquée par les frottements et les collisions entraîne la rupture de la paroi cellulaire. Tout cela accélère la diffusion du colorant naturel à l’intérieur de la cellule vers l’agent d’extraction.

L’extraction par micro-ondes a également une très bonne sélectivité, chauffant sélectivement des substances avec des propriétés diélectriques différentes. Le chauffage est inversement proportionnel à la constante diélectrique et directement proportionnel à la polarité. L’avantage de l’extraction assistée par micro-ondes de la coloration naturelle est que les fluctuations à haute fréquence des micro-ondes peuvent accélérer la dissolution de la coloration naturelle dans l’agent d’extraction, ce qui améliore l’efficacité d’extraction tout en réduisant le temps d’extraction. Le micro-ondes a également une fonction de chauffage, l’énergie thermique peut extraire plusieurs composants en même temps en très peu de temps, et l’extraction assistée par micro-ondes peut considérablement réduire la quantité de solvant d’extraction, non seulement économiser de l’énergie, mais également réduire la pollution, et les résultats sont également reproductibles.

2.3 technologie de distillation moléculaire

La distillation moléculaire (dm) est également connue sous le nom de distillation à voie courte. C’est une méthode de séparation de haute technologie qui utilise le principe que le chemin libre moyen du mouvement moléculaire (la distance moyenne entre deux collisions consécutives d’une molécule de gaz) de différentes substances est différent. Tout d’abord, le dispositif de chauffage chauffe le mélange à séparer. Lorsque les molécules gagnent suffisamment d’énergie, elles s’échappent de la surface d’évaporation. Le chemin libre moyen des molécules légères est plus grEt en plusque celui des molécules lourdes. Une surface de condensation est placée entre les voies libres des molécules lourdes et légères. Les molécules lourdes ne pouvant atteindre la surface de condensation et revenir à la surface d’évaporation, elles conservent l’équilibre dynamique original et ne s’échappent pas.

Les molécules de lumière peuvent atteindre la surface de condensation et se condenser continuellement, détruisant l’équilibre dynamique des molécules de lumière et séparant les molécules de lumière. Le processus de distillation moléculaire de la coloration naturelle est principalement divisé en cinq étapes: (1) les molécules de coloration naturelle diffusent de la phase liquide à la surface d’évaporation. (2) les molécules naturelles de coloration s’évaporent librement de la surface d’évaporation. (3) les molécules naturelles de coloration volent de la surface d’évaporation à la surface de condensation. (4) les molécules naturelles de coloration se condensent sur la surface de condensation. (5) recueillir le distillat et le résidu. Les avantages de la distillation moléculaire sont les basses températures de fonctionnement, la basse pression, l’efficacité élevée de séparation, et la séparation des substances sans contamination. Cela réduit non seulement les coûts de séparation, mais protège également la structure de la coloration naturelle contre les dommages.

2.4 méthode d’extraction au solvant

Extraction au solvant de colorant naturelPeut être divisé en extraction à chaud et extraction à froid. Le solvant à haute solubilité pour la coloration naturelle et à faible solubilité pour les composants qui n’ont pas besoin d’être dissous est choisi en fonction de la polarité de la coloration naturelle extraite, les propriétés physico-chimiques des impuretés coexistantes, et le principe de semblable se dissout comme. Le solvant pénètre dans les cellules de l’échantillon par osmose et diffusion, dissolvant la coloration naturelle et une petite quantité d’impuretés pour former une différence de concentration entre l’intérieur et l’extérieur des cellules. La solution concentrée dans les cellules diffuse continuellement vers l’extérieur pour atteindre le but d’extraire la coloration naturelle. Les avantages de la méthode d’extraction au solvant sont: le solvant est bon marché, l’opération est simple, et le taux d’extraction est élevé. Les inconvénients sont: la coloration naturelle extraite a une mauvaise qualité, une faible pureté, une odeur désagréable, un résidu de solvant, etc.

2.5 méthode d’extraction enzymatique

La coloration naturelle se trouve généralement à l’intérieur des cellules végétales. Lors de l’extraction de la coloration naturelle des plantes, il est nécessaire de pénétrer non seulement la membrane cellulaire mais aussi la paroi cellulaire de la plante, ce qui réduit considérablement le taux d’extraction de la coloration naturelle. Si la paroi cellulaire de la plante peut être enlevée, cela augmentera considérablement le taux d’extraction de la coloration naturelle. La paroi cellulaire de la plante est composée de celluloseet de pectine, et la cellulase peut dissoudre la paroi cellulaire de la plante pour faciliter l’extraction des ingrédients. Yu Huajuan et Al., et al.[23] [en] ont montré que, comparativement à la méthode d’immersion dans l’eau, l’extraction enzymatique a augmenté de 9,40 % à 13,35 %. La coloration naturelle et les réactions enzymatiques spécifiques produisent les couleurs désirées. Par exemple, gardenia yellow pigment gardenia glycoside peut se polymériser avec des acides aminés primaires (α-acides aminés) sous l’action de la β-glucosidase ou de la β-galactosidase pour produire des pigments bleus.

Il existe de nombreuses méthodes pour isoler et purifier la coloration naturelle, mais les taux d’extraction actuels ne sont pas idéaux. En plus des méthodes ci-dessus, il existe également des méthodes de séparation chromatographique, de chromatographie sur colonne, d’extraction alcaline et de séparation sur membrane [24-26].

3 aperçu des applications de coloration naturelle

3.1 colorant naturel dans les aliments

Comme le dit l’adage, la nourriture est la chose la plus importante pour les gens. Les gens décrivent souvent un bon plat comme étant «coloré, parfumé et délicieux». personnes' la première impression de la nourriture est sa couleur. QuEt en plusvous faites frire des carottes, vous pouvez voir que l’huile devient orange, et quEt en plusvous blanchissez l’amarante, elle devient rouge. La coloration naturelle donne non seulement aux aliments une couleur attrayante (comme des boulettes colorées, des boules de riz glutineuses, du blé, du maïs, des gâteaux de mooncakes remplis de fruits, des brioches de maïs, des brioches de taro, et des petits animaux colorés sur divers gâteaux, etc.), mais aussi un saut qualitatif dans la valeur nutritive, donnant aux consommateurs une bonne expérience sensorielle et un fort désir d’acheter.

Bien que le colorant naturel soit utilisé en petites quantités, il a un impact significatif sur la qualité des aliments [27-30].Coloration naturelleNon seulement améliore la saveur de la nourriture, mais a également l’effet d’antibactérien, bactériostatique, et de prolonger la durée de conservation du produit. Comme il ne peut pas être consommé seul comme nourriture, il est principalement utilisé dans les condiments tels que la sauce de soja, la sauce au Chili, les cornichons et l’huile de Chili. Par exemple, le pigment rouge de levure de riz peut augmenter l’indice de rougeur de la sauce de soja, peut être utilisé pour améliorer la couleur de la sauce de soja, qui est utilisée pour l’assaisonnement et le braisage, de sorte qu’elle ne devienne pas noire; Le pigment jaune gardenia peut rendre la couleur jaune doré de la sauce de soja plus évidente; Le pigment rouge radis et le pigment rouge laque sont utilisés pour colorer les produits acides tels que la sauce Chili; Le pigment jaune de carthame peut être utilisé pour colorer les produits jaune-orange tels que les oranges douces, les ananas et les mangues;β-carotèneEt le pigment jaune curcuma peut être utilisé pour améliorer la couleur et la nutrition de l’essence de poulet; Le pigment rouge de paprika est utilisé pour la pulvérisation d’huile et la coloration des biscuits; Le pigment jaune gardenia est utilisé pour la coloration des nouilles instantanées;Sodium cuivre chlorophyllineEt en plusPigment rouge tomateSont utilisés pour la coloration des nouilles séchées de type végétal; La curcumine est utilisée pour décorer les gâteaux et colorer les garnitures des mooncakes; Et le pigment rouge de riz rouge est utilisé pour la coloration des produits de boulangerie.

3.2 coloration naturelle dans des applications médicales et de soins de santé

Ces dernières années, il y a eu des rapports fréquents d’une incidence élevée de divers cancers et tumeurs. Si les gens ont peur du cancer, ils sont aussi désireux d’en découvrir les causes et les mesures préventives. De nombreuses études médicales et des essais cliniques ont montré que l’excès de radicaux libres (ROS) dans le corps humain vole des électrons partout dans le corps. Si les électrons des molécules de protéines sont capturés par ROS, les protéines seront alkylées par des liaisons de chaîne ramifiées, et les molécules de protéines seront déformées, conduisant à l’apparition du cancer. Des études ont montré que la plupart des colorants naturels ont pour effet de éteindre l’oxygène singlet dans le corps humain, enlevant les radicaux libres, améliorant le corps et#39; L lsystème immunitaire et la prévention de l’apparition du Le cancer[31].

chlorophylleEt ses dérivés ont une large gamme de bienfaits médicinaux et de santé. La molécule de chlorophylle est semblable dans la structure à la molécule d’hémoglobine humaine. Les prix Nobel Dr. Richard willstätter et Dr. Hans Fischer ont découvert que la chlorophylle a une fonction hématopoïétique. Boire de la chlorophylle peut grandement aider à la récupération du sang des femmes qui viennent d’accoucher et des personnes qui ont perdu du sang accidentellement. Dérivés de la chlorophylle:Chlorophylle sels de zinc et de sodiumSont efficaces en médecine clinique pour traiter la carence en zinc chez les jeunes enfants, les dommages de la peau, et les ulcères gastro-intestinaux. La chlorophylle et ses dérivés peuvent également être pris par voie orale pour faciliter la guérison. En outre, la chlorophylle et ses dérivés peuvent être utilisés pour aider dans le traitement de l’hépatite infectieuse, des hémorroïdes, et la leucémie. La quantité de lycopène dans le corps est liée à la durée de vie [32 -36]. Le corps humain ne peut pas le synthétiser, il doit donc être ingéré de l’extérieur. Il régule non seulement le métabolisme du cholestérol pour prévenir les maladies cardiovasculaires, mais a également un effet spécial sur l’infertilité masculine.

Des essais cliniques contrôlés par des médecins allemands ont montré que les hommes d’âge moyen et âgés quiSupplément avec suffisamment de lycopèneChaque jour ont une incidence 80% plus faible de cancer de la prostate que ceux qui manquent de lycopène [37]. Les femmes d’âge moyen et âgées qui complètent régulièrement avec du lycopène peuvent réduire considérablement l’incidence des maladies gynécologiques telles que le cancer du sein et le cancer de l’utérus, et ont également un certain effet préventif sur l’ostéoporose. Le bêta-carotène peut inhiber la peroxydation des lipides, améliorer l’immunité, améliorer la sensibilité à l’insuline, protégeant ainsi la vue et réduisant l’incidence du cancer et du diabète [38]; La curcumine a une modification anti-inflammatoire, anticoagulante, anti-infectieuse et anti-oxydative des effets des lipoprotéines de basse densité, peut abaisser les lipides sanguins et prévenir la formation de taches de vieillesse et d’athérosclérose; La zéaxanthine peut être convertie en VA dans le corps humain, ainsi elle aide à protéger et à restaurer la vue et améliore également le corps et#39; L lsystème immunitaire [39]; Pigment rouge de peau de raisin a pour effet de prévenir la maladie coronarienne et l’athérosclérose; Les anthocyanes ont les fonctions d’anti-inflammatoire, d’anti-tumeur, et d’améliorer la vue, tout en inhibant également l’oxydation des lipoprotéines et l’agrégation plaquettaires, ainsi ils peuvent effectivement prévenir l’apparition du cancer. Perilla pigment a les fonctions de désintoxication, de dispersion du froid, de régulation du qi et de l’estomac. Le pigment jaune Gardenia extrait des fruits de Gardenia a la capacité de réduire l’inflammation, de soulager la fièvre, de favoriser le flux biliaire et de résister à l’oxydation [40].

3.3 coloration naturelle dans les cosmétiques

Pigment jaune Gardenia,β-carotène, le pigment jaune de carthame, le caramel, les pigments de cacao et d’autres colorants naturels ont de fortes capacités de récupération des radicaux libres et de trempe à l’oxygène singlet, et sont souvent utilisés dans les écrans solaires, les produits de soins de la peau et d’autres types de cosmétiques. C’est parce que l’élimination des radicaux libres peut effectivement empêcher les cellules de la peau d’être endommagées par les radicaux libres, réduisant la production de rides et de taches de rousseur; Éteindre l’oxygène singlet peut protéger la peau contre les dommages ultraviolets, empêcher le photovieillissement de la peau, et empêcher le cancer de la peau.

Cosmétiques naturelsFournir des ingrédients sains pour la peau tout en réduisant la charge sur la peau, améliorant considérablement la respiration des cellules de la peau et le taux d’échange d’eau. Le grEt en plusavantage des cosmétiques naturels est qu’ils sont antibactériens et anti-inflammatoires sans irriter la peau [41-42]. Par exemple, le colorant caramel est très rentable, mais il est également très stable et ne change pas dans des conditions telles que la lumière ou les températures élevées. Le colorant Caramel est non seulement lumineux et coloré, mais aussi parfumé et facile à appliquer. La rubiachine est extraite de l’herbe traditionnelle chinoise Rubia cordifolia, et a un bon effet anti-taches; Le lycopène donne non seulement une couleur rouge vif et rend les cosmétiques attrayants, mais a également de fortes propriétés antioxydantes qui peuvent prolonger la durée de conservation des cosmétiques. Il peut également être utilisé comme agent colorant dans les cosmétiques tels que le baume à lèvres et le rouge à lèvres; Le pigment de cacao est résistant à la chaleur et a de bonnes propriétés colorantes. Il peut hydrater et hydrater la peau et retarder le vieillissement dela peau. La coloration naturelle peut également prévenir et traiter diverses maladies de la peau [43-45]. Avec une compréhension plus profonde du métabolisme de peau,Application de colorants naturels dans les cosmétiquesDeviendra plus vaste.

3.4 Application de colorants naturels dans l’industrie de la teinture

De nombreux colorants synthétiques peuvent irriter la peau et provoquer des allergies cutanées [46] [traduction]. Les colorants directs (qui colorent directement des matières telles que les fibres sans avoir besoin d’autres auxiliaires chimiques de teinture), les colorants acides (qui peuvent être teints dans un milieu acide) et les colorants dispersés (qui sont des colorants non ioniques avec une mauvaise solubilité dans l’eau) peuvent également causer des maladies de la peau et provoquer le cancer. Les colorants naturels sont principalement dérivés d’animaux, de plantes et de micro-organismes, et sont très sûrs, inoffensifs, non polluants et ont des teintes uniques et exquis. La coloration naturelle a une longue histoire d’utilisation dans l’industrie de la teinture. Dans le "Qimin Yao Shu" (les Techniques essentielles pour les gens ordinaires) écrit par Jia Sixiao à la fin de la dynastie Song du nord, il y a une trace de personnes extrayant des pigments naturels des plantes comme colorants. Parce que les colorants naturels ont de nombreux groupes hydroxyle (qui teignent les tissus par les forces de van der Waals et les liaisons hydrogène) et sont donc fortement hydrophiles, et les fibres synthétiques sont fortement hydrophobes, mordant (alun, sulfate de cuivre, dichromate de potassium, etc.) est nécessaire pour fixer la couleur pendant la teinture.

C’est parce que les ions métalliques peuvent former des complexes à la fois avec les groupes hydroxyle dans le colorant naturel et les groupes hydroxyle dans la fibre. Les ions métalliques peuvent relier les molécules de colorant à la fibre, améliorant ainsi l’absorption du colorant et sa solidité.Pigments de curcumaPeut être utilisé pour teindre le coton dans une variété de couleurs par trempage acide et mordanting, et la solidité de lavage est très élevée. Les catéchines (polyphénols) dans le thé peuvent être utilisées comme mordant avec le sulfate de cuivre pour teindre le coton et le jute brun. Les pigments de gomme laque, de curcuma et d’oignon peuvent être utilisés pour teindre les tissus en polyester. Le colorant d’oignon ne peut pas colorer le polyester sous pression normale, mais les colorants de curcuma et de gomme laque peuvent teindre des couleurs claires; Chlorophylle, pigments de cacao, colorant naturel jaune gardenia peut également être utilisé pour teindre la cellulose; La coloration naturelle peut être teinte à des températures et des pressions élevées en traitant avec divers mordants (l’alun a un taux de teinture élevé, et le sulfate de cuivre a une bonne solidité à la lumière). La méthode à haute pression est plus efficace que la méthode à pression atmosphérique [47-50].

4 Problèmes de coloration naturelle en recherche et développement et solutions

4.1 4.1 4.1 4.1  Problèmes rencontrés

Il existe actuellement plus de 80 colorants naturels connus [51]. La plupart des pigments naturels ne sont pas toxiques, mais gambier est très toxique. Par conséquent, «naturel» n’est pas équivalent à «sûr», et la sécurité des colorants naturels ne doit pas être ignorée. Il y a encore quelques problèmes dans la recherche et le développement de la coloration naturelle: des recherches approfondies mais pas approfondies; Évaluation toxicologique retardée; Mauvaise stabilité; Bas taux d’extraction et pureté; Et un manque de comparabilité des résultats de recherche sur la coloration naturelle.

4.2 Solutions

Les solutions suivantes peuvent être adoptées pour résoudre les problèmes ci-dessus dans l’application de la coloration naturelle: (1) mener des recherches approfondis sur la structure, la physiologie et les avantages pharmacologiques de la coloration naturelle pour la santé; (2) réglementer strictement et approuver nouvellement développéColorants naturels, et évaluer de manière exhaustive leur innocuité, comme la structure chimique, la stabilité et la toxicité dans les expériences sur les animaux, et établir les valeurs dja correspondantes (dose journalière maximale admissible par personne) [52] [traduction]. (3) la stabilité de la coloration naturelle peut être considérablement améliorée en combinant différents pigments, échange d’ions, et en ajoutant des stabilisateurs. Par exemple, la stabilité du bétaline est grandement améliorée après qu’il est combiné avec des pigments de thé, et la stabilité des pigments de quinone est grandement améliorée après que l’alun est utilisé comme stabilisateur [53]. La chlorophylline est très stable après que le cuivre remplace le magnésium dans la chlorophylle, puis un sel de sodium ou de potassium est produit. (4) l’utilisation de tissu de calle et de micro-organismes pour produire la coloration naturelle non seulement élargit les sources de la coloration naturelle et augmente le rendement de la coloration naturelle, mais réduit également les restrictions de la coloration naturelle sur l’environnement, les saisons et les espèces. Par exemple,Pigment rouge de betteraveEst produite à partir de tissu de calle de betterave, des anthocyanes sont produites par culture de suspensions de cellules de raisin, et des pigments de safran peuvent être produits par culture de cellules de safran [54]. (5) seulement après l’isolement et la purification du mêmeColorant naturel de sources multiples, et la recherche systématique et complète et la comparaison de sa structure, fonction et effets biologiques, les gens auront une compréhension plus profonde de la coloration naturelle.

5 Conclusion et perspectives

En résumé, la coloration naturelle a des propriétés supérieures que les pigments synthétisés chimiquement ne peuvent pas égaliser, et sa proportion dans l’industrie des pigments est en augmentation. Avec l’approfondissement de la recherche sur la coloration naturelle, l’amélioration de la conscience environnementale et le développement de domaines tels que l’évaluation de la toxicologie alimentaire, la coloration naturelle remplacera les pigments chimiquement synthétisés, qui ont des effets secondaires toxiques plus importants, et deviendra la nouvelle direction pour le développement de l’industrie des pigments à l’avenir.

Cependant, la principale raison de la stagnation actuelle de la recherche sur la coloration naturelle est que les composants de la coloration naturelle sont complexes et difficiles à séparer, purifier et identifier complètement, ce qui a conduit à un manque de compréhension de la structure, les propriétés, l’activité physiologique et la sécurité des composants de la coloration naturelle. En fin de compte, cela est dû au fait que les techniques actuelles de séparation et d’épuration sont encore immatures. A ce stade, les efforts devraient se concentrer sur les domaines suivants: premièrement, l’amélioration du processus d’extraction et le développement de techniques d’extraction et de séparation efficaces et économiques. Deuxièmement, améliorer le taux d’utilisation global des sous-produits et augmenter la valeur ajoutée des produits. Troisièmement, développer de meilleures solutions aux lacunes des pigments naturels. Quatrièmement, en élargissant les champs d’application de la coloration naturelle. On pense que dans un proche avenir, les pigments naturels seront plus largement utilisés dans la nourriture, la médecine etSoins de santé, impression et teinture, cosmétiques et d’autres domaines.

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