7 натуральных красок из растений

1. Введение

Окраска пищевых продуктов improves the color of food and is an important component of food additives. Food coloring is divided into two types: synthetic and natural. With the development of technology, it has been discovered that many varieties of synthetic coloring have serious chronic toxicity and carcinogenicity, causing widespread consumer concern. However, domestic and foreign research has found that natural pigments are not only highly safe and have a soft hue, but some also have certain physiological activities and are considered functional natural food coloring. Therefore, the development and utilization of natural pigments has become a hot research topic at this stage. This paper mainly provides a brief overview of the seven plant pigments that have been studied more, with the aim of providing theoretical support for researchers engaged in related research.

2 обзор семи пигментов растений

2.1 красный мулберри пигмент

Mulberries are commonly known as mulberry dates, mulberry fruit, or mulberry berries. They are the mature aggregate fruit of Morus alba L., a plant in the mulberry genus of the mulberry family. Mulberry berries are purplish red or purplish black (some are also white), with an oily, elastic texture and a slightly sour and sweet taste [1]. Mulberry red pigment is extracted from natural mulberry fruit and is a kind of anthocyanin pigment[2]. Anthocyanins exist in the form of glycosides, i.e. anthocyanins, in their natural state. Anthocyanins have a typical C6 - C3 - C6 carbon skeleton structure and are therefore considered to be a kind of flavonoid. It can reduce the fat content of serum and liver, and has anti-mutagenic and anti-tumor effects [3]. Mulberry pigment shows some instability in heating and ultrasound treatment in different concentrations of hydrochloric acid, citric acid, tartaric acid and ascorbic acid, but the degree of instability varies with the type and concentration of acid, and the change is complex. Comparatively speaking, the pigment in ascorbic acid solution is most unstable to heating and ultrasonic treatment, while the pigment in hydrochloric acid solution is relatively stable to heating treatment; the pigment in citric acid solution is relatively stable to ultrasonic treatment [4].

Li Xinlei et al. [5] determined the optimal conditions for the extraction of mulberry pigments through single-factor and orthogonal test studies: 80% ethanol, a material-to-liquid ratio of 1:3 (g/mL), an extraction temperature of 30°C, and an extraction time of 0.25 h. The order of influence of each factor was: material-to-liquid ratio > ethanol concentration > extraction time > extraction temperature. Xiao Gengsheng et al. [6] studied the dynamic changes of the main pigments during the ripening of mulberries, using high performance liquid chromatography (HPLC) to detect the main anthocyanin components during the ripening process of mulberries, which mainly include cyanidin-3-O-glucoside (C3G), cyanidin-3-O-rutinoside (C3R) and pelargonidin-3-O-glucoside (Pg3G). 3 The changes in the three components are as follows: C3G and C3R are the two main anthocyanin components in mulberries throughout the ripening period, and C3G tends to gradually increase, while C3R first increases and then decreases slightly, and then rapidly increases in the later stage. Pg3G is not detected at the beginning of the ripening and growth of mulberries, and then first increases and then decreases, and then rapidly increases in the later stages. In production, the characteristics of the content of the main pigments in mulberries and the accumulation of anthocyanin compounds can be used as one of the reference factors for determining the appropriate time to harvest mulberries.

2.2 пигменты виноградной кожи

Виноградные пигменты кожи являются натуральными антоцианиновыми пигментами, которые являются безопасными, нетоксичными и содержат определенные питательные вещества. Они имеют эффект антиокисления и выпаса свободных радикалов, а также определенные медицинские и медицинские преимущества. Они также могут быть использованы в качестве красителей в пище и косметике [7]. В некоторых работах сообщается, что наилучшие технологические условия для извлечения натуральных пигментов из кожи винограда Kyoho были получены с помощью ортогонального теста: безводного этанола в качестве экстракционного агента, 5,00 г сырья, 35 мл экстракционного агента, pH экстракции 3, температуры экстракции 80°C и времени экстракции 1 час. Порядок влияния каждого фактора: время экстракции > Количество экстракционного агента > Извлечение pH > Температура экстракции [8].

Ван чофиронг и др. [9] обсудили условия извлечения пигментов из кожи винограда киохо. Результаты показали, что 70% этанола + 0,5% лимонной кислоты (отношение объема 5:1) было наиболее эффективным для извлечения виноградных пигментов кожи, затем 80% этанола + 0,5% лимонной кислоты (5:1). 5% лимонной кислоты (5:1); Используя 70% этанола + 0,5% лимонной кислоты (5:1) в качестве экстракционного раствора, масса виноградных шкур в экстракционный раствор 1:10 (г/мл), оптимальная температура 65 градусов, оптимальное время экстракции 90 мин, оптимальный pH для экстракции 2,0. Исследования стабильности пигментов виноградной кожи показали, что кислотность оказывает значительное влияние на стабильность пигмента и значительно улучшает цвет пигментов; Низкие температуры способствуют хранению пигментов; Длительное воздействие солнечного света постепенно разлагает пигменты; Ионный металл Fe3+ оказывает значительное влияние на стабильность пигмента; Добавка H2O2 оказывает значительное влияние на стабильность пигмента; Водный раствор витамина с, водный раствор сукроза и бензоат натрия оказывают небольшое влияние на стабильность пигмента [10]. Ли янмэй и др. [11] изучили антиоксидантную активность пигментов кожи с ароматом розового винограда и пришли к выводу, что пигменты кожи с ароматом розового винограда обладают значительной уменьшающей способностью и могут эффективно собирать гидроксильные радикалы; Они также оказывают хорошее ингибиторное воздействие на спонтанное окисление липидов у мышей печени.

2.3 пигмент кожуры мандарина

Пигмент мандарин пигмент является одним из видов естественного пигмента, который широко используется. В основном встречается в кожуре растений, таких как мандарин, мандарины, помолы, цитроны, сладкие апельсины, лаймы, кумкваты и гардении. Он богат активными веществами, такими как пигмент мандариновой кожуры, флавоноиды мандариновой кожуры и полисахариды мандариновой кожуры. Он имеет важное значение для развития и использования в качестве пищевого красителя [12]. Исследования по методу экстракции пигментов манжерового шелуха показали, что ультразвуковой метод экстракции является более идеальным методом экстракции пигментов манжерового шелуха в промышленном производстве. Оптимальными условиями процесса являются: ультразвуковая частота 40 КГЦ, концентрация этанола 6 5%, соотношение жидкости и твердого тела 1:10, температура экстракции 60 градусов, время экстракции 30 мин, время экстракции 2 раза, выход пигмента танжерина в этих условиях составляет 6,03% [13]. Генг цзинчжан (Geng Jingzhang) считает, что оптимальными условиями для экстракции пигментов кожуры танжерина являются: ультразвуковая частота средней частоты (47,6 КГЦ), экстракционный растворитель 55% этанола, время экстракции 15 мин, температура экстракции 60 градусов и соотношение материалов и жидкости 1:15. Кроме того, было получено много сообщений о деятельности пигментов апельсиновой кожуры.

Li Lingxu et al. [15] extracted alcohol-soluble pigments, ether-soluble pigments, alcohol-water-soluble pigments and water-soluble pigments from orange peels, and used the mycelial growth rate method to preliminarily determine the antibacterial activity of different solvent extracts of orange peels against seven pathogenic fungi such as apple rot fungi. The results showed that ether-soluble pigments and alcohol-water-soluble pigments had different degrees of inhibitory effects on the seven plant pathogenic fungi. Wang Hongtao [16] determined the antibacterial effect of orange peel pigments on common microorganisms and the effect of commonly used food additives and light on the stability of pigments through single factor experiments to explore the antibacterial and stability of orange peel pigments. The study found that orange peel pigments have different degrees of inhibitory effects on common pathogenic bacteria, yeasts and molds.

2.4 пигмент скорлупы каштана

Chestnut shell pigment is a natural brown pigment with good water solubility, strong coloring power and stable properties. It has a certain degree of antioxidant and antibacterial effects, and is currently one of the few Натуральные пищевые цветаwith stable properties. It has high development value. Zhang Yaping [17] established the extraction conditions for chestnut shell pigment by analyzing the factors affecting the extraction of chestnut shell brown pigment: the mass fraction of NaOH was 2%, the extraction temperature was 80°C, and the extraction time was 3 h. Zhou Guoyan et al. [18] extracted pigments from chestnut shells using ethanol and ultrasound methods, compared the two methods, and studied the antibacterial properties and applications of the pigments in chestnut shells. The results showed that ultrasonic waves have the advantages of saving time, energy and a high extraction rate. The optimal process parameters for the ultrasonic-assisted extraction method were 40% ethanol volume fraction, 200 W ultrasonic power and 8 min of action time. Chestnut shell pigments have an inhibitory effect on Bacillus subtilis, Escherichia coli, Aspergillus niger and Penicillium. They also have a certain preservative effect on apple juice.

2.5 черный рисовый пигмент

Черный рис является очень отличительным типом риса в китае и#39. Семенные ресурсы риса. Она богата природными цветами, ароматами, питательными и лечебными свойствами. Черный рис не только богат белком, 17 аминокислотами, жиром, витаминами, минералами и 14 элементами, такими как Fe, Zn и Cu, но и содержит черный рис пигмент, который имеет важное лекарственное значение. Многочисленные исследования показали, что пигмент черного риса является антоцианином, растительным полифенолом, который способствует снижению заболеваемости ишемической болезнью сердца, улучшает остроту зрения и обладает антиоксидантной и антиканцерогенной активностью [19]. Ван фенцзе и др. [20] провели систематическое исследование стабильности пигмента черного риса, которое показало, что пигмент черного риса чувствителен к прямому свету и окислителям, но не к низким температурам и снижающим агентам. Влияние ионов металлов Ca 2+, Cu 2+, Zn 2+, Mg 2+ и Na + на их стабильность не является очевидным.

Wu Suping [21] used black rice as a raw material and used ethanol as an extraction agent to extract Черный рисовый пигментs, and studied the process and its process conditions. The optimal extraction process parameters were obtained through single factor and orthogonal experiments: ethanol volume fraction 50%, grinding degree 50 mesh, liquid-to-material ratio 1:5, extraction time 30min, extraction temperature 80°C, extraction pH=3. The stability of black rice pigment was also studied. The results showed that KMnO4 had a greater effect on black rice pigment, while Vc and citric acid had no significant effect. The results of the changes in pigment and amino acid content during the germination of black rice showed that the color value of black rice pigment extract was positively correlated with the temperature; the batch of extraction and whether the sample was degreased also had a significant effect on the color value of the extract [22]. In addition, black rice pigment has a certain reducing power, and has a strong scavenging effect on hydroxyl radicals and DPP H, as well as a certain degree of inhibitory effect on superoxide anions. Within the experimental concentration range, the maximum scavenging rate of hydroxyl radicals was 90.42%, and the maximum scavenging rate of DPP H radicals was 84.68%, indicating that black rice pigment has broad application prospects as a natural pigment with antioxidant properties [23].

2.6 пигмент мангостин скорлупы

Мангостин — вечнозеленое дерево в семье Clusiaceae. Его плоды являются питательными и оказывают влияние на снижение температуры, растворение жира, увлажнение кожи и снижение внутреннего тепла. Корпус плода богат пигментными компонентами и может использоваться в качестве естественного пигмента. Чжан бин и др. [24] исследовали влияние света, температуры, реагентов, pH и пищевых добавок на стабильность пигмента мангостин скорлупы. Результаты показали, что максимальная длина поглощающей волны пигмента в области видимого света составляет 478 нм, а лучшим растворителем для экстракции является 70% этанола. Пигмент является спирторастворимым пигментом, пригодным для использования в кислотных, нейтральных и слегка щелочных условиях. Имеет высокую стойкость к окислению и определенную степень теплостойкости. Ионы металлов Ca 2+, Cu 2+, Mg 2+ и Na + и пищевые добавки, такие как бензоат натрия, лимонная кислота, Vc и хлоридные реагенты натрия оказывают незначительное влияние на стабильность пигмента мангостина. Ультрафиолетовое излучение, открытый солнечный свет, Fe3+, редукторы, бикарбонат натрия и глюкоза оказывают определенное влияние на цвет пигмента.

Пенг веншу и др. [25] изучали устойчивость и антибактериальную активность пигмента, извлечённого из скорлупы мангостина в различных условиях. Пигмент мангостина перикарпа обрабатывался при различных температурах pH и различных концентрациях ионов металлов, окислителей, реагентов снижения и общих консервантов. Результаты показали, что пигмент мангостина перикарпа был более стабильным при pH < - 6; Эффект улучшения цвета был усилен после того, как температура превысила 80 градусов; Различные ионы металлов не оказали на него значительного воздействия; Пигмент мангостина перикарпа легко окисляется и уменьшается; И высокие концентрации консервантов оказали большее влияние на его стабильность. Бактериальные эксперименты показывают, что экстракт скорлупы мангостина оказывает сильное бактериостатическое воздействие на формы, бактерии и дрожжи. Эффект ингибирования увеличивается с повышением концентрации пигмента, а бактериостатический эффект находится в следующем порядке: Streptococcus viridans > Bacillus octopodis > Бациллус subtilis > Saccharomyces cerevisiae > Аспергилл Нигер > Shigella dysenteriae > Эшерихия коли. Результаты показывают, что пигмент обладает хорошей стабильностью и антибактериальной активностью и может быть использован в качестве естественного пигмента растений в пищевой, алкогольной и фармацевтической промышленности.

2.7 фиолетовый пигмент сладкого картофеля

Фиолетовый пигмент сладкого картофеля(PSPC)-натуральный пигмент, получаемый из клубней и листьев фиолетового сладкого картофеля. Имеет яркий и натуральный цвет, нетоксичен, не имеет особого запаха и выполняет различные питательные, фармакологические и оздоровительные функции [26]. В литературе сообщается, что более высокий выход экстракции может быть получен с использованием водяного раствора соляной кислоты 0,2% в качестве экстракционного растворителя, соотношения жидкости и твердого вещества 1:5, температуры экстракции 50°C и времени экстракции 2h. Сырой экстракт отфильтровывается и адсорбируется с использованием макропористой адсорбционной смолы PDA-100, а затем растворяется в 70% этанола. Концентрированный и сухой элюент может быть использован для получения порошкообразного продукта фиолетового пигмента сладкого картофеля с высоким цветовым значением эм530 нм = 100 [27].

Лу юэчжун [28] использовал отечественный пурпурный сладкий картофель в качестве сырья для изучения условий извлечения пигментов с помощью растворителей, таких как спирты и органические кислотные растворы. Были изучены влияние таких факторов, как концентрация экстракционного раствора, соотношение материаложидкости, количество экстракций и время экстракции. В ходе однофакторных и ортогональных экспериментов было установлено, что оптимальный ультразвуковой процесс экстракции является следующим: предварительно выдерживать пробу фиолетового сладкого картофеля в течение 4 часов, использовать лимонную кислоту с концентрацией 10%, соотношение материаложидкости 1:30, мощность ультразвука 300 вт, время экстракции 25 мин и экстракцию 3 раза. Эффект вытягивания пигмента из пурпурного сладкого картофеля является лучшим.

Xue Qiang et al. [29] сообщили, что наилучшими условиями процесса являются pH экстракционного раствора, время экстракции 120 мин, температура экстракции 60 градусов, соотношение материала 1:20 и выход экстракционного раствора 17,3 мг /100 г. Пигменты фиолетового сладкого картофеля относительно стабильны к температуре, свету и ионам металла. Что касается деятельности пигмента фиолетового сладкого картофеля, то хан юнбин и др. [30, 31] обсудили антибактериальный механизм антоцианинов фиолетового сладкого картофеля с молекулярной точки зрения. Во-первых, скорость миграции Escherichia coli и Staphylococcus aureus ДНК изучалась с использованием геля блокирующих экспериментов. Во-вторых, бромистый этидий использовался в качестве флуоресцентного зонда для изучения изменений в ультрафиолетовых спектрах и интенсивности флуоресценции между пигментами фиолетового сладкого картофеля и эшеричийской коли и системами ДНК стафилококка ауреуса. Вышеуказанные исследования исследуют влияние и режим действия пигментов фиолетового сладкого картофеля на бактериальную ДНК, что помогает понять антибактериальный механизм пигментов фиолетового сладкого картофеля на молекулярном уровне и выявить взаимосвязь между структурой и функцией пигментов фиолетового сладкого картофеля.

3. Выводы

Естественные пигменты растительного происхождения, как правило, являются вторичными метаболитами растений с низким содержанием и низкой стабильностью. Поэтому выбор подходящих натуральных пигментов, разработка новых сортов натуральных пигментов с высокой стабильностью и изучение новых источников натуральных пигментов стали актуальными вопросами, которые необходимо решать исследователям. Китай обладает богатыми растительными ресурсами. Большое практическое значение имеет активное освоение и использование этих ценных растительных ресурсов и проведение углубленных исследований по методам экстракции натуральных пигментов и связанной с ними деятельности.

Ссылки на статьи

[1] чжан цзяньсян. Функциональные продукты питания (Том 2) [м]. Пекин: China Light Industry Press. 1999.

[2] китайская ассоциация пищевой промышленности и пищевой промышленности. Справочник по пищевым добавкам [м]. Пекин: China Light Industry Press, 1999.

[3] тан чуанэ, пэн чжиинг. Физиологическая функция и перспективы применения натуральных пигментов антоцианина [J]. Холодные напитки и замороженные продукты питания, 2000(1): 26-28.

[4] чжу цинчжень, ся хон, дин джунпенг. Исследование стабильности пигмента мулберри [J]. Наука и техника о продовольствии, 2010, 35(5)274 — 276

[5] Li Xinlei, Li Jiyuan, Fan Zhengqi, et al. Оптимизация условий извлечения пигмента мулберри [J]. Шанхайский сельскохозяйственный журнал, 2010, 26(3): 60-63.

[6] сяо геншэн, ван чжэньцзян, тан куймин и др. Динамические изменения основных пигментов во время созревания мулберри [J]. Наука о шелководстве, 2011, 37(4): 600-605.

[7] тан чуанэ, пэн чжиинг. Физиологическая функция и перспективы применения натуральных пигментов антоцианина [J]. Холодные напитки и замороженные продукты питания, 2000, (1): 26-28.

[8] ли яньпин, ма сипин. Исследование процесса экстракции виноградных пигментов кожи [J]. Фруктовое дерево южного китая, 2010, 39 (6): 57-58.

[9] ван чофиронг, хан сян, лю сюань. Исследование условий экстракции виноградных пигментов кожи [J]. Северное садоводство, 2010, (1): 75 — 77.

[10] чжоу цзиньмэй, гун цзинли. Исследование стабильности пигментов виноградной кожи [J]. Северное садоводство, 2011 (19): 27-28.

[11] ли янмэй, ли гойин, чжао фушун. Извлечение пигментов кожи из маската александрийского винограда и изучение их антиоксидантной активности [J]. Наука и технологии пищевой промышленности, 2011, 32(7): 164 — 166.

[12] Sun C D, Chen K S, Chen Y. содержание и антиоксидантная способность лимонина и номилина в различных тканях цитрусовых четырех культурных сортов во время роста и созревания плода [J]. Пищевая химия 2005, 93(4): 599-60. 5

[13] ван хунтао. Исследование по методу экстракции пигмента кожуры мандарина [J]. Цзянсу сельскохозяйственная наука, 2011, 39(6): 464 — 466.

[14] джин цзинчжан. Исследование по ультразвуковой экстракции и стабильности пигмента кожуры танжерина [J]. Наука и техника о продовольствии, 2010, 35(10): 252 — 256.

[15] Li Lingxu, Qu Liangliang, Meng Zhaoli. Бактериальная активность пигмента кожуры танжерина [J]. Хубэй сельскохозяйственная наука, 2010, 49(1): 80-82.

[16] ван хунтао. Исследование бактериальных бактерий и стабильности пигмента кожуры-танжерина [J]. Продукты питания и оборудование, 2011, 27(6): 163-165.

[17] чжан зепин. Процесс экстракции пигмента скорлупы каштана [J]. Юньнань химическая промышленность, 2009, 36(3): 31 — 32.

[18] чжоу гоян, сан юньин, гун чуньбо и др. Оптимизация процесса экстракции пигмента скорлупы каштана и его антибактериальных свойств [J]. Наука о еде, 2010, 31(22): 101 — 105.

[19] у супин, сюй гихуа. Обсуждение вопроса о питательной ценности черного риса и его применении [J]. Пищевая промышленность, 2004, (5): 5-6.

[20] ван фэнцзе, шэнь голян, ван юнцзе. Исследования стабильности и применения пигментов черного риса [J]. Сельскохозяйственная техника, 011, (4): 160-163.

[21] Wu S P. исследование по извлечению и стабильности пигментов черного риса [J]. Китайские приправы, 2011, 36(12):

[22] Fu W, Sun Y M. Study on the changes of pigment and amino acid content during the germination of black rice [J]. Anhui agriculture Science, 2012, 40(3): 1476 — 1478.

 [23] Li Xinhua, Li Yuewen. Исследование антиоксидантной способности пигментов черного риса [J]. Переработка зерновых, масел и пищевых продуктов, 2010, (6): 106 — 108.

[24] чжан бин, ху сяочжэнь, го лиша. Исследование стабильности пигментов мангостин скорлупы [J]. Продукты питания и оборудование, 2011, 27(3): 35-38.

[25] пэн вэньшу, чэнь цзянь, чжун вэньву и др. Исследование стабильности и антибактериальной активности пигмента мангостин скорлупы [J]. Исследования и разработки в области продовольствия, 2011, 32(12): 55 — 60.

[26] An Kang, Fang Boping, Chen Jingyi, et al. Прогресс в исследованиях и перспективы развития функции охраны здоровья сладкого картофеля [J]. Гуанчжоу сельскохозяйственная наука и техника, 2004, (S1): 6-9.

[27] чэн линран, го руан, чжу пу и др. Исследование по вопросам экстракции и очистки пигментов фиолетового сладкого картофеля [J]. Чжэцзян сельскохозяйственные науки, 2011, (1): 89-91.

[28] Лу юэчжун, ли джируй, чжэн ли. Исследование процесса экстракции пигментов фиолетового сладкого картофеля [J]. Jiangsu приправы и неосновные продукты питания, 2010, 28(1): 4-7.