Характер и виды натуральной пищевой окраски

Натуральная пищевая окраска — это продукт, получаемый путем извлечения и переработки природного сырья (в основном растительного). Это натуральная пищевая добавка, используемая для окраски пищи. Пищевая окраска может быть разделена на натуральные пигменты и синтетические пигменты в соответствии с их источником и природой. В китае 65 пигментов были утверждены для использования в пищевой промышленности, включая 48 пигментов растений. В настоящее время на натуральные пигменты приходится 90% пищевой окраски, производимой в китае ежегодно; Из них 20% являются естественными пигментами, извлеченными из растений и в результате микробной ферментации, а остальные являются пигментами карамеля. За рубежом, особенно в развитых странах, таких как Европа и США, было разработано много новых натуральных пигментов для использования в пищевой промышленности [1]. Естественная окраска пищевых продуктов стала основным направлением будущего развития. В последние годы в связи с развитием общества и экономики, а также повышением стандартов питания в пищевой промышленности и производстве напитков предъявляются все более высокие требования к окраске пищевых продуктов. Таким образом, стабильность и свойства переработки пищевой окраски становятся все более важными. Разрабатываются также новые красители на основе разработки и использования новых технологий и процессов для удовлетворения потребностей пищевой промышленности.

1 характеристики естественного пищевого раскраски

Большинство из них natural colors come from edible plant and animal tissues. Compared with synthetic colors, natural colors have the characteristics of low side effects and high safety. Some natural colors also have health and nutritional benefits. Because natural colors can retain the color of the natural product and some can add a pleasant aroma to the food, they are more popular with consumers.

Plant pigments can add color and are similar to natural colors, which is a natural beauty. However, plant pigments are present in small amounts in plants and are difficult to isolate and purify. In most cases, the production cost of natural pigments is much higher than that of synthetic pigments, and it is greatly affected by the type of plant, its place of origin and the growing season. There are many types of plant pigments and their properties are complex. Some pigments may also produce peculiar or unpleasant odors in the presence of co-existing substances. Compared with synthetic pigments, most plant pigments have relatively weak coloring strength, are not easy to dye evenly, and are not as bright and vivid as synthetic pigments. They are also more sensitive to light, heat, oxygen, metal ions and changes in pH value, and have poorer stability. In use, some plant pigments need to be added with pigment stabilizers and antioxidants to improve the shelf life of the product. For a plant pigment, due to its own physical and chemical properties, it has strong specificity and a narrow range of applications. Therefore, the breadth of application of pigments is of great concern when researching and developing natural pigments.

2. Способы получения естественной пищевой окраски

Основные методы производстваЕстественная окраска пищевых продуктовЯвляются прямой добычей, синтезом и производством с использованием биотехнологии. В настоящее время метод прямой экстракции используется главным образом для производства натуральных пигментов. Синтетический метод в настоящее время ограничивается отдельными пигментами, такими как каротин, которые имеют стабильный химический состав и относительно простую молекулярную структуру. Большинство натуральных пигментов трудно химически синтезировать из-за их сложных молекулярных структур и нестабильных физико-химических свойств. Поэтому люди упорно работают над тем, чтобы найти новые природные пигментные ресурсы в минералах, микроорганизмах, и особенно в животных и растениях.

В последние годы с развитием биотехнологии появилось совершенно новое поле для производства натуральных пигментов. В настоящее время использование трансгенной культуры растительных клеток и технологии культуры растительных тканей для производства пищевых пигментов имеет большой потенциал [2, 3]. Естественные пигменты, как правило, являются вторичными метаболитами растений и микроорганизмов, и их содержание в растениях и микроорганизмах, как правило, очень низкое. Использование генной инженерии для создания трансгенных растений и высокоэффективных трансгенных бактерий, искусственно изменяющих метаболические пути растений и микроорганизмов с целью увеличения вторичных метаболитов, таких как пигменты, является новым способом увеличения производства натуральных пигментов с использованием биотехнологии. Многие естественные пигменты, такие как каротеноиды и пигменты красных дрожжей, в настоящее время могут производиться в массовом порядке путем ферментации генетически измененных микроорганизмов.

Естественная пищевая окраска добывается главным образом путем экстракции растворителей, что включает такие этапы, как предварительная обработка, дробление, выщелачивание, фильтрация, концентрация и сушка сырья. Используемый растворитель зависит от физических и химических свойств пигмента и источника пигмента. Широко используемые растворители в натуральной пигментной экстракции включают органические растворители, такие как ацетон, этанол, алканы и бензол, а также кислоты, щелочные растворы, жиры и масла, двуокись углерода и вода. В последние годы была разработана новая технология экстракции сверхкритических жидкостей, которая с замечательными результатами применяется при экстракции пигмента.

3 вида натуральной пищевой окраски

Натуральная пищевая окраска подразделяется на пигменты растений, пигменты животных, пигменты микробов и минеральные пигменты в зависимости от их источника сырья; В соответствии со своей химической структурой они подразделяются на антоцианины, каротиноиды, хлорофилы и гемоглобины; В зависимости от различных оттенков пигментов, они могут быть разделены на красно-фиолетовые серии, желто-оранжевые серии и сине-зеленые серии. Статья посвящена химическому составу и основным свойствам пигментов.

3.1 растительные антоцианы

Антоцианины, также известные как антоцианиды, существуют в виде гликозидов, т.е. сахарных эфиров, в клетках растений. Различные антоцианы, содержащиеся в различных тканях и органах растений, таких как стебли, листья и цветы, дают им различные цвета. Недостаток растительных антоцианов заключается в Том, что их цвет чувствителен к изменениям кислотной среды и к изменениям в условиях света и тепла. Преимущество состоит в Том, что они водорастворимы и относительно устойчивы к изменениям в условиях света и тепла при слегка кислотных условиях. Например, добавление определенного количества лимонной кислоты в раствор антоцианина может повысить его устойчивость. Природа богата растительными ресурсами, обеспечивая обилие сырья для добычи антоцианов. В частности, извлечение растительных пигментов представляет собой в основном комплексное использование недорогих и недорогих сельскохозяйственных и побочных продуктов, таких как пигменты кукурузы, пигменты красного риса, пигменты черной сои, каротин, пигменты виноградной кожи, пигменты роз, пигменты цитрусовых и т.д. [4, 5]. Пигментные экстракты из фруктов не только имеют фруктовый аромат, но и содержат определенные питательные вещества. Они широко используются в качестве ароматических добавок в напитках и красителей агентов в конфетах и фруктовом вине.

3.2 хлорофилл растений

Хлорофилл является важным компонентом хлоропластов растений. Широко встречается в зеленых растениях и водорослях, и придает более высоким растениям и зеленым водорослям зеленый цвет. В клинической практике хлорофилл приводит к активации клеток, стимулирует производство и пополнение крови, а также борется с инфекцией. В последние годы было также установлено, что он препятствует росту раковых клеток. Хлорофилл-это порфирин соединение, которое подразделяется на хлорофилл а и хлорофилл в. Он нерастворим в воде, но растворим в органических растворителях, таких как алкоголь, ацетон и нефтяной эфир.

Chlorophyll is stable under alkaline conditions, but under acidic conditions its Mg2+ is easily replaced by hydrogen ions, thus losing its green color [6, 7]. Therefore, to keep fresh green vegetables green, they can be frozen or freeze-dried, or blanched in 60-75 °C hot water, which can delay or reduce the oxidation and discoloration caused by high temperatures. Since chlorophyll is easily broken down by light, it is made into copper or sodium chlorophyllin in most cases to maintain its stability. Among food additives, the blue-green pigment series belongs to this type of product; other similar products include algin blue and gardenia blue. Copper chlorophyllin sodium salt is soluble in water, ethanol and fat, but it is unstable to light, heat and acids and is also expensive. However, it is difficult to replace it with other natural pigments because of its bright colour.

3.3 растительные каротеноиды

Каротеноиды представляют собой класс цветных веществ, широко распространенных в растениях. В настоящее время существует более 600 видов каротиноидов. Разные каротеноиды имеют разные молекулярные структуры. Вообще говоря, каротеноиды представляют собой изопреновые полимеры, которые химически состоят из углеродного скелета с восемью изопреновыми цепями и содержат сдвоенные соединения. Каротеноиды, обнаруженные в растительных хлоропластах, содержат два пигмента, а именно каротин и лютейн. Первая-оранжево-желтая, а вторая-желтая. Есть три основных изомера каротина: α, β и γ. Каротеноиды растворяются в жире, но не в воде. Физиологически они относительно стабильны и слабо реагируют только на кислоты, основания и высокие температуры. Однако они легко разбиты светом, окислителями и ферзимами. Каротеноиды в изобилии встречаются в зеленых овощах, желтых фруктах и овощах и пальмовом масле.

Среди каротиноидов, те, которые могут быть преобразованы в ретинол называются провитамин а, и тот, с высокой биологической потенцией является β- каротин. Ликопен, который встречается в помидорах, арбузах и гуавах, также является каротеноидом, но не может быть преобразован в витамин а. из-за их сильной антиоксидантной активности, каротеноиды часто используются в качестве пищевых антиоксидантов в пищевой промышленности, так как они в 100 раз эффективнее, чем VE. Каротеноиды могут эффективно предотвращать окисление липопротеина низкой плотности, защищать кожу от ультрафиолетовых повреждений, сдерживать рост и распространение раковых клеток, а также предотвращать возникновение и ухудшение состояния рака предстательной железы. Высокое потребление каротиноидов может также уменьшить дегенерацию сетчатки и возрастные заболевания предстательной железы [8~10].

In addition to carotene and lutein, carotenoids also include capsanthin and gardenia yellow. Capsanthin is a fat-soluble pigment extracted from chili peppers that is reddish-orange in color. The pigments contained in chili peppers, in addition to capsanthin, also include capsaric acid, which is collectively referred to as capsanthin in a broad sense. Capsanthin has the advantages of being heat-, acid- and light-resistant, and is suitable for coloring foods such as pastries, margarine, canned goods, beverages and dairy products. Since chili peppers are themselves spices with a strong spicy flavor, the chili peppers need to be de-spiced during the extraction of capsanthin. Gardenia yellow pigment is a pigment extracted from the fruit of the gardenia jasminoides plant in the rubiaceae family. It is easily soluble in water, insoluble in oil, has little effect on hue depending on pH, is thermally stable, slightly less light stable, and quite stable to metal ions. It is hardly affected by aluminium, calcium, lead, copper, tin, etc., but turns black when exposed to iron. Gardenia yellow pigment is suitable for use in pastries, cold drinks, sweets, dairy products, etc. According to incomplete statistics, there are nearly 20 factories in Japan producing gardenia yellow pigment, and most of the raw materials are imported from China. China is rich in gardenia resources, and it grows in large quantities in provinces south of the Yangtze River, so it is worth developing.

3.4 флавоноиды

Флавоноиды широко распространены в растениях и имеют много производных. К настоящему времени были обнаружены тысячи флавоноидов. Типы флавоноидов, содержащиеся в растениях различных категорий, семейств, родов и видов, также различны, и типы флавоноидов, содержащиеся в различных тканях и органах растений, таких как цветы и корни, также различны. В целом, зерновые, овощи и фрукты имеют высокое содержание флавоноидных пигментов. Флавоноиды являются водорастворимыми фенолическими соединениями. В своей молекулярной структуре трехуглеродная связь (C6 -C3 -C6) соединяет два кольца бензола. Флавоноиды обладают физиологической активностью, такой как антиоксидантная активность и свободное радикальное удаление отходов, и являются эффективными средствами профилактики сердечно-сосудистых заболеваний и борьбы с бактериями, вирусами и аллергиями. Изофлавоны, которые также содержатся в соевых бобах, оказывают положительное влияние на лечение и профилактику заболеваний, связанных с низким уровнем гормонов, таких как повышенные липиды крови, остеопороз и менопаузальный синдром [11-13]. Некоторые флавоноиды могут повысить антигормональную способность людей с высоким уровнем эстрогена, и являются эффективными в профилактике и лечении различных заболеваний, таких как легкие, толстая кишки, кожа, эндометрия, грудь, простата, другие сердечно-сосудистые заболевания и лейкемия, и могут препятствовать росту раковых клеток.

3.5 красный дрожжевой рис

Monascus Red — фирменное название пигмента красных дрожжей, натурального пищевого красителя, скрытого от Monascus mycelium. Это вторичный метаболит монаска. Брожение монасков глютиновым и неглютиновым рисом может привести к образованию большого количества пигмента красных дрожжей. Необработанный красный дрожжевой рис может быть непосредственно использован для окраски пищи. Monascus pigment — сложное вещество, красный цвет которого получается из смеси шести компонентов. Среди них монаскорубрин и монаскорубрин-красно-фиолетовый, монаскорубрин и монаскорубрин-красно-оранжевый, а монаскорубрин и монаскорубрин-желтый. По сравнению с другими естественными пигментами, красными дрожжами пигмент риса имеет сильную силу окраски, особенно более сильную силу окраски на белке. Он также является светло-и теплостойким, и имеет много других преимуществ, таких как устойчивость к кислотам и щелочкам, редокс агентов и изменений ионов металлов. В настоящее время пигмент риса с красными дрожжевыми добавками широко используется в окраске мяса, водных продуктов, ферментированных пищевых продуктов, соевых продуктов и вина [14~16].

3.6 пигмент с карамелью

Карамельная окраска — водорастворимый пигмент, получаемый из обезвоживания и конденсации сахара. В зависимости от производственного процесса продукт подразделяется на две категории: аммониевая соль и неаммониевая соль. Аммония соли карамель имеет преимущества лучшего цвета, стабильность к кислоте и щелочи, теплостойкость, светостойкость, простые методы обработки, и высокую скорость восстановления урожайности. Карамельный цвет широко используется при окраске различных напитков, закусок и даже таких продуктов, как соевый соус [17, 18].

3.7 горный пигмент

This is a pigment extracted from the underground rhizomes of plants in the ginger family, Curcuma. Its main component is curcumin. It is insoluble in cold water, soluble in ethanol and propylene glycol, and easily soluble in glacial acetic acid and lye. Its advantages are high color value, strong coloring power, thermal stability, and good light resistance of its alcoholic solution. It is suitable for use in candy, pastries, condiments, etc. [19, 20]. China has abundant turmeric resources, which are mainly produced in Sichuan, Fujian and other places and should be vigorously developed. In addition, the yellow-orange pigment series also includes paprika yellow pigment, safflower yellow pigment, corn yellow pigment, nuclear yellow pigment, annatto orange pigment, rehmannia yellow pigment, citrus pigment, etc.

3.8 прочие расходы

В дополнение к видам пигментов, описанным выше, в настоящее время пигменты находятся в стадии исследования в китае, и некоторые пигменты уже производятся в небольших количествах, например бетален, извлекается из клубней красной свеклы семейства ченоподиачных; Пигмент шисо, извлеченный из листьев шисо семейства ламиначных; Пигмент красной капусты, извлеченный из листьев фиолетовой капусты; Пигмент сорго, извлеченный из корпуса сорго семейства Gramineae; Красный рис пигмент, получаемый из красного риса; Пигмент какао, изготовленный из ферментированных и обжаренных спелых семян какао-дерева; Красный пигмент тыквы, полученный из красного тыквы; И красный пигмент амаранта, извлеченный из красного амаранта, съеденный семьей амарантов и т.д. [21~23].

4 перспективы развития естественной пищевой окраски

В качестве людей#39. Повышается качество жизни и повышается их осведомленность об охране здоровья, все большее значение приобретают безопасность и питательная ценность окраски пищевых продуктов. По сравнению с синтетической окраской, естественная окраска имеет много преимуществ, таких как меньше побочных эффектов и более высокий уровень безопасности. Некоторые природные окраски также имеют преимущества для здоровья и питания, а естественные пигменты растений естественным цветом. В китае имеются как биологические, так и небиологические ресурсы, а растительные ресурсы распространены по всей стране. Многие из этих растений не только традиционные китайские лекарственные травы, но и высококачественное сырье для извлечения различных пигментов, таких как красный, желтый и фиолетовый.

Кроме того, глубокая переработка сельскохозяйственной и побочной продукции также производит широкий ассортимент пигментов. Таким образом, разумное развитие и использование China's natural resources and agricultural and sideline products will provide the food industry with natural pigments that are not only highly safe but also have certain nutritional value. In recent years, with the technological progress and the increasingly perfect process of refining and using natural pigments, natural pigments have accounted for an increasingly large proportion of the pigments used in the light industry, especially in the food processing industry. It is an inevitable trend for natural food additives used in the food industry to gradually replace synthetic food additives with natural pigments[24~26] . Therefore, as a food coloring additive, natural pigments have very broad development prospects.

Справочные материалы:

[1] Yu Huanling, Yang Can, Kan Jianquan. Роль естественного пищевого раскраски в пище [J]. Наука и техника пищевой промышленности гуанчжоу, 2001, 17(3): 63-65. [2] лю липу. Исследования и применение натуральной пищевой окраски [J]. Журнал академии сельского хозяйства тяньцзинь, 2001, 8(2): 18-20.

[3] чжу хунбо, гун цзян, ни шифэн и др. Обзор химического состава и воздействия естественного пищевого красителя на здоровье человека [J]. Северо-западный фармацевтический журнал, 2010, 25(2): 156 — 158. [4] ван янин, ван пенг, ли шухуан. Исследование физиологических функций антоцианина. Наука и техника в целях обогащения, 2011 год (35): 77-77, 33.

[5] бай хайна, ван чжэню. Исследования по антоцианину. Побочные продукты лесного хозяйства китая, 2011 год, 114(5): 46-49.

[6] хуан чиду, ху сяосун, ляо сяоцзюнь и др. Прогресс в исследовании хлорофилла. Пищевые добавки китая, 2007(3): 114-118.

[7] гуань цзиньи, хао зай бин, чжан да и др. Прогресс в области исследований, касающихся извлечения, обнаружения и биологического воздействия хлорофилла [J]. Журнал северо-восточного сельскохозяйственного университета, 2009, 40(12): 130 — 134. [8] лю ченян. Производство и применение природного каротина (I) [J]. Разделение продуктов, 2003(1): 5-8.

[9] янь сюхуа, чжэн у, ван чжонгни. Прогресс в области применения и исследований Продукты питания и лекарственные средства, 2007, 9(6): 58 — 61. [10] ян джи, ли я. Исследование условий производства каротеноидной ферментации [J]. Наука о еде, 1998, 19(8): 20-22.

[11] Li Z, Wei S, Li C, et al. Исследования по совершенствованию процесса экстракции желтого сафлора [J]. Журнал северо-западного университета национальностей, 2000, 21(2): 39-41.

[12] чжу минхуан. Исследование по вопросу о процессе экстракции желтого сафлора в сафлоре [J]. Наука и техника, 2008, 21(28): 223-224.

[13] сюй ган. Исследование по вопросу о стабильности естественного желтого сафлора [J]. Наука и техника пищевой промышленности, 2000, 21(1): 16-18.

[14] динь лицзюнь, чэнь шань. Извлечение и стабильность красного пигмента из красных цветов пуэнцетийного завода. Наука и техника в пищевой промышленности, 1999, 20(6): 24-26.

[15] лю и, нин чженсян. Пигменты монасков и их применение в мясных продуктах. Продукты питания и оборудование, 1999(1): 28-30.

[16] фу лян. Обсуждение физиологической функции пигмента красного дрожжевого риса в метаболизме ферментации аспергилла оризае [J]. Наука о еде, 1998, 19(10): 10-12.

[17] хуан цян, Лу фусин, фу сян. Пигмент карамеля и прогресс в его исследовании [J]. Пищевые добавки китая, 2004 (3): 43-46.

[18] цао лан, ян сюй. Состояние производства карамельной окраски и ее применение в пищевой промышленности [J]. Китай приправы, 2005, 30(4): 53-55.

[19] у бин, ли сяньчжоу, ян гоен и др. Исследование антиоксидантных свойств и механизмов куркумина [J]. Журнал сельскохозяйственных наук цзянси, 2009, 21(1): 121 — 123.

[20] фан чунмэй, лю сюэвен, у сюэмин и др. Прогресс в исследованиях и перспективы применения куртмина. Китайские приправы, 2011, 36(10): 4-7.

[21] сюй юцин. Пищевая химия [м]. Пекин: China Commerce and Trade Press, 1996: 183-190

[22] е нан, чэнь фэн, ван сипин и др. Исследование процесса извлечения желтого пигмента gardenia [J]. Химическая техника и оборудование, 2011(9): 181 — 184.

[23] ван цзянь. Перспективы производства, разработки и применения paprika red [J]. Химическая промышленность, 2000(4): 8-9.

[24] Li Yanmei, Wang Shuiquan, Li Chunsheng. Свойства и применение красного паприки [J]. Переработка сельскохозяйственной продукции, 2009, 163(2): 52-54.

[25] сия цзеру, сян чэньси, ван хунвэй. Функциональное применение и тенденции развития естественной пищевой окраски [J]. Китай пивоварение, 2008, 199(22): 1-4.

[26] гао ронгай, чжан хуэй, ли дуншэн и др. Прогресс в исследовании естественной окраски пищевых продуктов [J]. Переработка сельскохозяйственной продукции, 2009, 175(6): 64-68.