Исследование по естественному окраске синих продуктов питания в китае

Пигменты — это вещества, которые могут окрасить окрашенный объект. Они также известны как цветные и имеют широкий спектр применения в производстве, жизни и научных исследований. История разработки и применения пигмента во всем мире также очень длинная. С тех пор как британский в.х. перкинс синтезировал органическую пигментную анилиновую фиалку впервые в мире в 1856 году, синтетические пигменты доминировали на рынке пигмента из-за их отличной производительности, низкой цены и простоты использования. Вместе с тем, поскольку такие страны или учреждения, как соединенное королевство (1967 год), Соединенные Штаты (1973 год) и всемирная организация здравоохранения (1984 год) неоднократно ставились под сомнение безопасность синтетических пигментов (пигментов смолы) на организме человека и поступает все больше сообщений об исследованиях опасностей, связанных с такими загрязнителями, как мышьяк и свинец, которые могут попадать в организм человека в процессе синтеза, разнообразие продуктов, использующих эти пигменты, в различных странах постепенно сокращается. Количество синтетических пищевых цветов, разрешенных для использования в китае, также сократилось с более чем 30 в прошлом до 10 в настоящее время, и быстрое развитие натуральных пигментов станет неизбежной тенденцией [2].

Естественные пигменты, как правило, относятся к пигментам, производимым с использованием веществ, которые существуют в природе (например, растительные и животные материалы) или вторичных метаболитов, производимых методами выращивания и проходящих определенную обработку. Благодаря тому, что они являются безопасными и надежными, нетоксичными и не имеют побочных эффектов, естественных оттенков и универсальности, они широко используются в развитии пищевой промышленности, фармацевтической промышленности, ежедневной химической промышленности и аквакультуры. В настоящее время43 вида натуральных пигментовРазрешается использовать в пищу в китае. Естественные пигменты уже доминировалиРынок пищевой раскраскиИ растут темпами 10% в год [3]. Сырье для переработки натуральных пигментов поступает из широкого круга источников (животных и растений, микроорганизмов, минералов и др.), и существует множество типов (по состоянию на 2004 год было зарегистрировано около 600 видов [4]).

Однако натуральные пигменты из этих материалов в основном красного и желтого тонов, а синие пигменты очень редки. Они часто упоминаются в литературе такими словами, как «драгоценные», «очень немногие» и «редкие» [5-7]. Среди 56 пигментов, перечисленных в China's GB2760-2007 "гигиенические стандарты для использования пищевых добавок", есть только два синих пигмента: гардения синего пигмента и фитоцианин (т.е. водоросли синего яйца белого пигмента). Синий является одним из трех основных цветов и может быть использован для смешивания различных оттенков. Однако натуральные синие пигменты испытывают нехватку как на внутреннем, так и на международном рынках из-за их редкости. Поэтому активные исследования и разработки натуральных синих пигментов имеют большое практическое значение и имеют привлекательную рыночную перспективу [8].

1 натуральные источники натуральных синих пигментов

Натуральные синие пигменты редки среди натуральных пигментов, и их природные источники также очень ограничены. Органические натуральные синие пигменты в основном получают из растений и микробных материалов. Листья растений рода Indigofera, такие как индиго, чай синий, лошадь синий, Wu синий и woad, могут быть использованы для изготовления индиго краситель [4]. Gardenia blue изготовлен из гликозида Gardenia в фруктах жасминоидов Gardenia [8]. Растительные источники, такие как фиополог японик [9-10], перистроф бапича [11], Brassica oleracea [12], а также фиолетовые и синие зерна пшеницы [13] используются для производства соответствующих культурСиний цвет пигментов- да. Хотя сообщалось, что генетически измененный хлопок и генетически измененные розы могут производить синие пигменты, эти генетически измененные растительные материалы в настоящее время не могут использоваться для производства натуральных синих пигментов из-за их редких источников [14-15]. Водоросли, такие как- спирулина., цианобактерии и хламидомоны могут быть использованы для производстваАлгин синие пигменты[16-18]. Водоросли скорлупы устриц Haslea ostrearia могут производить голубой малахитовый пигмент, который повышает экономическую ценность устриц [19]. Чеснок (Allium sativum) может стать зеленым после маринования уксусом, а голубой пигмент может быть изолирован [20-21]. Некоторые микроорганизмы, такие как Streptomyces sp., Pseudo- monas sp., Pseudoalteromonas sp., Duganella sp., Aureobasidium sp., фиолетовые несерные бактерии и т.д., могут производить различные виды синих пигментов во время роста, используя средства культуры. Некоторые генетически модифицированные штаммы могут производить индиго синие пигменты [22-23].

2 структура и цвет натуральных синих пигментов

Несмотря на то, чтоНатуральные синие пигментыСхожи в хюэ, их цветопроизводящие механизмы различны. В конечном счете, различные механизмы получения цвета определяются различиями в химической структуре или пространственной структуре пигментных молекул. Молекулярные структурыНатуральные синие пигментыПриготовленные из различных сырьевых материалов или различными методами могут быть различными, а физические и химические свойства и сфера применения пигментов также могут соответственно различаться. Структура и соответствующие свойства обычных натуральных пигментов синего цвета показаны в таблице 1.

Диапазон pH, в котором рубиксантин посинеет, очень узкий, поэтому технически его нельзя считать естественным синим пигментом.

3 микробных натуральных синих пигмента

Хотя большинство из нихНатуральные синие пигментыПо-прежнему производятся из животных и растительных материалов, доступность этих материалов ограничена такими факторами, как сезон, климат и место происхождения, что делает натуральные синие пигменты очень ограничены в предложении и, следовательно, дорогими и трудно использовать. Микроорганизмы быстро растут, и в природе есть множество видов, которые могут производить пигменты. Использование микробных ресурсов для производства натуральных пигментов в основном не ограничивается ресурсами, окружающей средой, временем или пространством и поэтому имеет преимущества, которые не имеют аналогов при использовании материалов растительного или животного происхождения для производства натуральных пигментов. Использование микроорганизмов для производства натуральных пигментов в конечном итоге станет основным источником натуральных пигментов [24].

Использование микробных методов ферментации для получения различных натуральных пигментов, таких какСиний цвет пигментовИ красные пигменты дрожжей также стали реальностью [25]. Фактически, производство основных натуральных синих пигментов на рынке в настоящее время требует участия микроорганизмов. Например, подготовка синих пигментов индиго и синих пигментов gardenia требует участия микроорганизмов в процессе ферментации, в то время как цианобактерии, спирулины и хлореллы, которые производят пигменты фитоцианина, сами являются микроорганизмами. Кроме того, в природе все еще существует много микроорганизмов, которые могут производитьНатуральные синие пигментыНо большая часть работы по использованию микробной ферментации для производства натуральных синих пигментов все еще находится на лабораторной стадии [7]. Еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем промышленное производство натуральных синих пигментов с использованием этих микроорганизмов непосредственно ферментированной культуры может быть реализовано. Представленные микроорганизмы, производящие синие пигменты, и их свойства, связанные с пигтацией, показаны в таблице 2.

Исследования в области использования микроорганизмов для производства синих пигментов в основном включают несколько аспектов: 1. Скрининг и идентификация микроорганизмов, производящих синие пигменты; 2. Определение физико-химических свойств и некоторых токсикологических свойств синего пигмента, таких как влияние температуры, света, pH, ионов металлов, кислорода, сложных соединений и добавок на стабильность пигмента; Спектроскопические свойства синего пигмента, его антиоксидант и снижающая способность, антибактериальная активность, (Рак) цитотоксичность и способность собирать свободные радикалы; 3. Скрининг и оптимизация ферментации голубых пигментных средств массовой информации. Молекулярная структура некоторых синих пигментов и метаболических механизмовМикроорганизмы, производящие синие пигментыНа физиологическом, биохимическом и молекулярном уровнях все еще неясно. Для того чтобы лучше направлять промышленное производство, необходимо провести много углубленных исследований, чтобы обеспечить теоретическую основу для промышленного развития микробной ферментации синих пигментов.

4 экстракция, разделение и постобработка натуральных синих пигментов

Gardenia синий пигмент и голубой пигмент водорослей являются двумя доминирующими синими пигментами на рынке натуральных пищевых цветов. Цианобактерии и красные водоросли являются двумя основными источниками синих пигментов водорослей, при этом спирулина является предпочтительным и наиболее рентабельным сырьем для производства синих пигментов водорослей. Методы обработки, используемые для выделения голубого цвета водорослей из водорослей, в основном состоят в добавлении ингибиторов коррозии, за которыми следуют (ультра) замораживание и оттаивание при низких температурах, а затем гомогенизация [17, 40] или использование комбинации фермента и гомогенизация при высоком давлении для разрушения клеток водорослей [39]. Для больших водорослей, таких как Nostoc, гомогенизация осуществляется с использованием высокоскоростного гомогенизатора тканей, за которым следует энзиматический Лиз (достигаемый за счет микробной ферментации и аутолиза водорослей) [18]. Фикобилибелки в однородной клетке могут быть отделены и очищены с помощью хроматографии колонки силикагеля [17] или путем извлечения желтых пигментов с использованием сверхкритической жидкости CO2, а затем с помощью водного экстрагента для отделения и очистки фикобилибелков [41].

Очищенный фикоцианин концентрируется в вакууме, а затем высушается или распыляется для получения сухого порошка пигмента. Микроинкапсуляция перед сушкой может повысить теплостойкость пигмента [18]. В настоящее время существуют два процесса подготовки голубого пигмента gardenia из порошка gardenia fruit: Один из них представляет собой одноэтапный процесс, в котором gardenia blue pigment производится путем ферментации порошкового водного экстракта gardenia fruit с ферментным штаммом; Другой представляет собой двухэтапный процесс, в котором садоводство сначала отделяется и концентрируется от фруктового порошкового водного экстракта, а затем голубая пигмента gardenia производится ферментативной реакцией.

Первый процесс производит gardenia blue с скучным цветом и низким цветовым значением. Трудно отделить и очистить продукт на более позднем этапе, и урожайность низкая. Второй процесс лучше решает эти проблемы [42 — 43]. Gardenin находится в жидком отходах, остающемся после того, как желтый пигмент gardenia извлекается из фруктового порошкового вливания с помощью колонки макропористой адсорбционной смолы (например, HPD100). Затем отходы концентрируются и обогащаются с использованием таких методов, как мембранная фильтрация (микрофильтрация (0)). 1 μm-уточнение и нанофильтрующая концентрация (100 Dalton) [44], двухфазная экстракция [45] и высокоскоростная хроматография противотока (HSCCC) [46] для подготовки высококачественного голубого пигмента gardenia. Подготовленный пигмент очищается и очищается такими методами, как ультра-фильтрация [47], хроматография chitosan производной колонки [44] или (D301) макропористовая адсорбционная хроматография колонки смолы [48].

Из-за общих недостатков слабой стабильности и легкой деградации естественных пигментов, исследования, направленные на повышение стабильности естественных пигментов, расширяются. Голубой пигмент gardenia, растворимый в воде, был обработан ангидридом уксусной кислоты для получения гидрофобного пигмента gardenia blue, который расширяет диапазон его применения, а также в определенной степени повышает его стабильность [49 — 50]; Теплостойкость и светостойкость голубого пигмента фиолетовой капусты значительно повысилась после акюлирования феруловой кислотой и салициловой кислотой [51], но в целом по-прежнему мало исследований по модификации натуральных синих пигментов.

5 Перспективы на будущее

В Том числе 43Натуральные пигменты разрешены для использования в China'sДействующее издание GB2760-2007 гигиенических стандартовИспользование пищевых добавок, есть только два вида синих пигментов: гардения синие пигменты иСпирулина синий пигмент- да. Китай и Китай#39; производство садоводства и сушеной спирулины занимает первое место в мире [16, 42], но качество синего пигмента в китайской садоводстве все еще на 20 лет ниже, чем в японии, на уровне 1980 - х годов. Gardenia red была на рынке японии 25 лет, но Китай до сих пор пуст [8]. Несмотря на то, что 98% производимого в китае голубого пигмента gardenia в настоящее время экспортируется, общее производство натуральных синих пигментов в китае не является высоким, а предложение таких пигментов в китае по-прежнему находится в дефиците [46].

Перед лицом огромного рынка натуральных пигментов, который растет темпами 10% в год, развитие натуральных пигментов в китае сталкивается с такими проблемами, как нехватка пигментов, относительная нехватка источников и высокая стоимость [52]. С учетом этого в будущем основное внимание следует уделять следующим областям: 1. Совершенствование производственных процессов и технических стандартов, увеличение производства и качества синих пигментов, содействие преобразованию низкокачественных продуктов в высокоэффективные продукты и увеличение добавленной стоимости продукции. 2. Использование существующего сырья для развитияНовые натуральные пигментыТакие, как гардения ред. В-третьих, большое значение придается исследованиям и использованию природных микробных ресурсов для синих пигментов, и разрабатываются новые штаммы синих пигментов, с тем чтобы взять на себя инициативу проведения международных исследований по натуральным синим пигментам. Это имеет большое и далеко идущее значение для изменения ситуации, когда натуральные синие пигменты, производимые из материалов животного и растительного происхождения, не могут удовлетворить рыночный спрос.

Ссылки на статьи

[1] Дэн чжигуан, лян юн, лю чонхуа и др. Быстрое определение "синего пигмента" с помощью обратного HPLC [J]. Окраска и печать, 36 (17): 35-39.

[2] цзоу чжифей, пу мин, ли цзянцзюнь и др. Текущее положение и сравнительный анализ использования пищевых красителей в различных странах (регионах) [J]. Китайский журнал пищевой гигиены, 2010, 22 (2): 112-121.

[3] ли ю. Выявление синих свинообразующих стрептомицитов и изучение условий ферментации и свойств пигмента [D]. Компания Master' диссертация, аньхуйский сельскохозяйственный университет, 2006 год.

[4] сян б, гао мл. Натуральные пигменты [м]. — Пекин: химическая промышленность, 2004.

[5] жао х, ян х. Исследование штамма морских стрептомицитов, производящего голубой пигмент и его пигментные свойства [J]. Исследования и разработки в области продовольствия, 2009, 30 (6): 186 — 189.

[6] цинь юнан. Технология экстракции ценных натуральных пищевых пигментов-фиолетового и синего пигмента [J]. Химическая промышленность гуйчжоу, 1995 (1): 45 — 46.

[7] Li Y, Zhang M. исследование свойств синего пигмента, получаемого стрептомицисом зингиберенсом.

[8] лю X, чжао B, чжан J и др. Комплексное развитие и использование gardenia. Природные ресурсы китая, 2008, 27 (1): 19-26.

[9] тан чуньи, тан яньхуа, у ян и др. Микроволновая экстракция и определение характеристик синего пигмента из плодов Ophiopogon japonicus [J]. Побочные продукты лесного хозяйства китая, 2005 год (2): 17-19.

[10] чэн чао, ли вэй, мо кайджу и др. Исследование по вопросу о стабильности синего пигмента в плодах Ophiopogon japonicus [J]. Наука о еде, 2008, 29 (12): 168 — 171.

[11] се юньчань, вэнь юньсинь, цзян сяохуа и др. Молекулярный состав и химические изменения прекурсора индиго синего [J]. Гуанси ботаника, 2003, 23 (4): 367 — 369.

[12] чжан лянфэн, чжао лиленг. Экстракция и свойства натуральных пигментов из фиолетовой капусты [J]. Журнал наньянгского нормального университета, 2005, 4 (3): 51 — 52.

[13] юань минглу. Прогресс в исследовании фиолетовой пшеницы [J]. Наука и техника о сельском хозяйстве ганьсу, 2008, 1:32 — 37.

[14] отдел текстильной промышленности цзянсу, индиго и красное волокно хлопка, созданные методами генной инженерии [J]. Цянсу текстиль (издание), 2003 (6): 31.

[15] Мэгги ю. Рекомбинатное разведение синих роз [J]. China Science and Technology Fortune, 2006 (9): 60.

[16] фэн яфей, вэнь яньмэй, ли сяньвэнь. Синий водоросли-натуральный пигмент, богатый питательными и оздоровительными функциями [J]. Наука и техника о продовольствии, 2007 (6): 171 -173.

[17] Gao Tianrong, Sun Shizhong, Wei Xiaokui. Извлечение голубого пигмента водорослей из спирулины [J]. Журнал юньнаньского нормального университета, 2002, 22 (1): 28-29.

[18] чжао лянчжун, дуан линдун. Экстракция и свойства синего пигмента из Nostoc flagelliforme. Наука и техника в пищевой промышленности, 1998 год (2): 24-26.

[19] мао дежан, чжу ялин, син синхуэй. Текущее состояние исследований синего пигмента marennine [J]. Наука о еде, 2011, 32(5): 321 — 325.

[20] чжао сяодан. Функция уксуса маринованного зеленого чеснока и изоляция и характеристика его зеленого пигмента [D]. Докторская диссертация, китайский сельскохозяйственный университет, 2005 год.

[21] чэнь конг. Изоляция и очищение зеленого пигмента от чеснока и структурной идентификации [D]. Компания Master' диссертация, шаньдунский сельскохозяйственный университет, шаньдунский сельскохозяйственный университет, 2008 год.

Ли хи, у юн. Исследования штаммов, производящих каротеноиды и индиго [J]. Пищевая промышленность и ферментация, 1997, 24 (2): 7-10.

[23] сон цзин, сун йонгру, чжан лимин и др. Построение вектора для выражения индиго пигментного фермента гена и его выражения в Escherichia coli [J]. Высокие технологии связи, 2003 год (9): 39-42.

[24] ван цзюнь, чжан баошан. Научно-исследовательский прогресс в микробном производстве натуральных пигментов [J]. Вестник микробиологии, 2007, 34 (3): 580-583.

[25] Дэн сяньюань, ван шуцзюнь, ли фушао. Ресурсы и применение натуральных пигментов [J]. Китайские приправы, 2006 (10): 49-53.

[26] чжан х с, чэнь л, цзи W м и др. Предварительная идентификация актиномицета, производящего голубой пигмент, и изучение свойств пигмента [J]. Журнал вуси университета легкой промышленности, 1999, 18 (3): 23-28.

[27] жао д H, Лу л, цинь н л. стабильность и токсичность синего пигмента, получаемого в результате микробной ферментации [J]. Пищевая промышленность и ферментация, 1998, 24 (5): 21-24.

[28] Дэн сяньцзюань, ван шуцзюнь, хоу зумей и др. Исследование физических и химических свойств высокопродуктивного синего пигмента, проведенное компанией marine Streptomyces M259 [J]. Наука о еде, 2006, 27 (7): 35 — 39.

[29] сун янтао, Лу лин. Отделение и анализ компонентов синего пигмента, получаемого Streptomyces [J]. Журнал микробиологии, 2007, 27 (6): 5-7.

[30] ли йювэй, чэнь сяолин, чжан мин. Изучение биологических характеристик штамма синего пигмента и основных свойств пигмента [J]. Журнал биологии, 2007, 24 (1): 41 — 43.

[31] Дэн мингрун, го чжун, чжу хонхуи. Предварительное исследование антибактериальной и антиопухолевой активности метаболитов, производимых стрептомицидами виацерорубера и родственными генами. Исследования и разработки природных продуктов, 2010 (22): 367 — 372.

[32] G F Gause. Litmocidin, новое антибиотическое вещество, производимое proactinomyces цианеус [J]. Дж. Бактериологил. ,1946,51  (6) 649-653.

[33] гун лянъюй, ван сюлинь, ли яньбинь. Изоляция и очистка феназинных пигментов, производимых псевдодомами aeruginosa, и их влияние на рост красных приливных организмов [J]. Fudan Journal (Natural Science Edition), 2004, 43 (4): 494-506.

[34] вэнь Лу, юань бахонг, ли хуцзинь. Голубой пигмент, производимый морской бактерией южно-китайского моря Pseudomonas sp. с антиопухолевой активностью [J]. Журнал университета сунь ят-сен (издание естественных наук), 2005, 44 (4): 63-65, 69.

[35] сунь айфэн, жуанг ронгю, ван голян. Исследование биологических характеристик и стабильности сине-фиолетового пигмента штамма морской бактерии E18 [J]. Вестник микробиологии, 2007, 34 (4): 691-694.

[36] ван хайшенг, лю юань, сюй юань и др. Изоляция и химический анализ структуры синего пигмента Bacillus dujunii B2 [J]. Китайский журнал химической инженерии, 2008, 59 (3): 630 — 635.

[37] чэнь бо, пу ганджун. Исследование по ферментации аспергиллы в нигере [J]. Пищевая технология, 2002 (11): 15-17.

[38] юэ хюйин, хуан сяо, чжао чуньги и др. Механизм регулирования фотосинтетических пигментов в не содержащих кислород фотосинтетических бактериях [J]. Acta Microbiologica Sinica, 2009, 49 (3): 331-336.

[39] е хайхуэй, он сюфен, ван сюлан. Раздавливание спирулины и извлечение синего пигмента спирулины [J]. Журнал южно-китайского университета тропического сельского хозяйства, 2001, 7 (3): 24-30.

[40] лю хуаньюн, ван шулинг. Извлечение и исследование стабильности синего пигмента спирулины [J]. Журнал хэбэйского университета экономики и бизнеса (комплексное издание), 2001 (2): 42-43.

[41] чжан кун, фан яньсюн, шао чэнь. Исследования по экстракции естественной пищевой окраски из спирулины [J]. Jiangsu Food and Fermentation, 1995 (3): 19-22.

[42] сун лицзюнь. Обсуждение механизма раскраски голубого пигмента gardenia и исследование двухэтапного процесса [J]. Журнал Anhui Agricultural Technology Normal University, 1994, 8 (3): 1-5.

[43] чжан цзяньго, ю шуньхуо, ли сяньсян и др. Исследование технологических условий производства голубого пигмента gardenia двухэтапным методом [J]. Наука о еде, 2008, 29 (11): 186 — 188.

[44] лин мин, цзяо юцзянь, ли лимин и др. Подготовка голубого пигмента gardenia с высоким цветовым значением и изучение процесса его очистки [J]. Технология пищевой промышленности, 2009, 30 (6): 262-264.

[45] лян хуачжэн, ли юань, ян шупин. Исследование по производству голубого пигмента gardenia методом ферзиматики с использованием жидкости gardenia yellow waste liquid, извлекаемой двухфазной жидкостью [J]. Наука о еде, 2009, 30 (3): 155 — 158.

[46] ян д, чжоу м, чжу х и др. Разделение генипозида и генипина HSCCC и их цветовая реакция [J]. Журнал гуанси университета (издание естественных наук), 2010, 35 (3): 493-496, 501.

[47] ян чжи, чжан фан, ли Мэй и др. Исследование о процессе подготовки и очистки голубого пигмента gardenia [J]. Журнал политехнического университета им. Энана (издание естественных наук), 2008, 29 (2): 59-63.

[48] Li Jiachun, Liang Huazheng, Wu Zhimei и др. Исследование по разделению и очистке голубого пигмента gardenia с помощью макропористой смолы [J]. Наука и техника о продовольствии, 2005, (7): 50-53.

[49] ян з, чжан ф, лин х и др. Исследование по вопросу о подготовке гидрофобной гардии синего пигмента [J]. Журнал хенанского технологического университета (издание естественных наук), 2008, 29 (4): 24-27.

[50] чжан фан, ян чжи, ган чун чжи. Исследование стабильности гидрофобной гардины синий пигмент [J]. Журнал хенанского технологического университета (издание естественных наук), 2008, 29 (5): 26-28.

[51] чэнь сюй хон, хэ чжу пин, цинь вэй-Дон и др. Исследование по стабилизации естественных пигментов путем ацилирования [J]. Наука и техника о продовольствии, 2008 (2): 151 — 153.

[52] Che Shuanghui, Du Qizhen, Xia Ming. Прогресс в исследовании натуральных синих пигментов [J]. Исследования и разработки в области продовольствия, 2003 год, 24 (2): 18-20.

[53] леонид в быстрих, мигель а фернандес-морено, ян к херрема и др. Производство "синего пигмента", связанного с кислороддином, стрептомицисом коэликолором A3 (2) [J]. J. Bacterio. 1996, 178 (8): 2238-2244.