Каковы источники природных цветов?

Пигменты делятся на две категории: натуральные цвета иСинтетические цвета- да. Естественные цвета имеют долгую историю использования. В древнем китае уже были записи о натуральных цветах, используемых в качестве красителей для текстиля, риса, вина, косметики и т.д. С тех пор, как британский химик паркин синтезировал первый искусственный цвет, анилин фиолетовый, в 1856 году, синтетические цвета сыграли очень важную роль в людях#39;s жизни из-за их ярких цветов, сильной красочной мощности, стабильности и низкой стоимости. В результате постоянного развития токсикологии и аналитической химии люди постепенно осознали, что большинство синтетических пигментов являются более токсичными и тератогенными и канцерогенными для человеческого организма. Страны во всем мире строго ограничивают использование синтетических пигментов, безопасность которых не была уточнена, и многие синтетические пигменты были последовательно исключены из перечня разрешенных видов применения в различных странах. Поэтому использование нетоксичных и безвредных природных веществ для получения продуктов питания, косметических и медицинских пигментов стало новой тенденцией развития.Натуральные цвета происходят от натуральных веществИ в настоящее время в основном из растительных тканей, но также включают некоторые пигменты от животных и микроорганизмов. Естественные цвета являются безопасными и здоровыми, и многие из них также имеют определенную питательную ценность и фармакологические функции.

1 экстракция натуральных цветов

Натуральные цвета производятся и получают тремя основными способами: прямая экстракция, синтез и биотехнология [1]. В настоящее время подавляющее большинство натуральных цветов производится с использованием прямого экстракта. Методы экстракции пигмента включают экстракцию растворителей, экстракцию, ферментативные методы, прессование, дробление, культуру тканей, микробную ферментацию и синтетические методы. Ниже описывается лишь несколько широко используемых и перспективных методов экстракции природных цветов.

1.1 экстракция растворителей

В настоящее время широко используется метод экстракции растворителей из растений и животных. Методы экстракции растворителей включают в себя мацерацию, перколяцию, декодирование и рефлюксовую экстракцию. Естественные пигменты, извлекаемые из воды в качестве растворителя, могут извлечаться путем мацерации или обеззараживания. Первый подходит для сырья, активные ингредиенты которого растворимы в воде, устойчивы к влаге и теплу и не легко летучие. Органические растворители могут использоваться для экстракции, а рефлюксовая экстракция может использоваться. Красная пигментация сорго извлекается путем выдерживания в течение 2 часов в водном растворе соляной кислоты 0,1%, удаления примесей и обесцвечивания, затем экстракции в 7% водном растворе этанола при 40 градусах, за которым следуют фильтрация, концентрация и сушка [2]. Желтый пигмент в турмерии извлекается с использованием органических растворителей, таких как метанол, этанол, ацетон, этилацетат и т.д. [3]. Снаряды креветок пропитывались соляной кислотой в течение 24 часов, а затем фильтровались. Остаток был пропитан 95% этанола, и экстракт был сконцентрирован, чтобы получить сырой астакзантонный экстракт путем дистилляции [4]. Для сравнения, метод экстракции органических растворителей является относительно недорогим, имеет простое оборудование, прост в эксплуатации и характеризуется высоким коэффициентом экстракции. Однако качество некоторых продуктов, добытых с помощью этого метода, является низким, чистота является низкой, существует запах или растворитель остатков, и это влияет на сферу применения продукта.

1.2 метод экстракции сверхкритической жидкости

В настоящее время наиболее широко используемым растворителем в технологии экстракции сверхкритических жидкостей (пфэ) является CO2. Сверхкритическая добыча углекислого газа представляет собой новый тип технологии разделения материалов и очистки, который был разработан за последние 20 лет. Она сочетает в себе характеристики низкой вязкости, высокой диффузии газов, высокой плотности и растворимости жидкостей [5]. Поскольку процесс экстракции сверхкритического CO2 прост, потребление энергии низок, экстрагент дешев, а добытый продукт имеет преимущества высокой чистоты, низкого содержания растворителей и отсутствия токсичных побочных эффектов, он все больше ценится. - роззи. NL изучал извлечение ликопена из побочных продуктов помидоров при температурах 32-86 гранул и давлениях 13,7800-48,2686 кпа. Результаты показали, что максимальная скорость извлечения 38,8% была достигнута при 86° и 34,4786 кпа [6].

Технология экстракции сверхкритических жидкостей CO2 является новым типом технологии зеленой сепарации, но из-за проблем несовершенной технологии, сложного и дорогостоящего оборудования, а также высоких эксплуатационных затрат разработка и применение этого метода экстракции в этой области ограничены.

1.3 метод микроволновой экстракции

Микроволновая экстракция представляет собой метод, при котором проба и органический растворитель нагреваются при помощи микроволновых волн в герметичном контейнере для извлечения вещества, подлежащего измерению на основе матрицы проб. Она позволяет за короткое время извлечь несколько компонентов выборки с небольшим количеством растворителя и хорошей воспроизводимостью результатов [7]. В настоящее время постоянно поступают сообщения об использовании микроволновой технологии для экстракции пигментов с использованием таких веществ, как алкалоиды, флавоноиды и таннины. Ван вэйхуа и др. изучили оптимальные технологические условия извлечения ликопена с помощью микроволновых волн, которые достигают коэффициента извлечения 95% и значительно сокращают время извлечения. По сравнению с сверхкритической добычей CO2, она является низкой по себестоимости, требует меньших инвестиций и имеет высокий уровень добычи [8]. Несмотря на то, что технология микроволновой экстракции натуральных цветов принесла некоторые важные результаты в экспериментальной работе, сфера ее применения ограничена ее характеристиками.

1.4 метод фермента

В процессе извлечения пигментов растений пигменты часто заключены в клеточные стенки, а клеточные стенки большинства растений состоят из целлюлозы. Использование целлюлазы может нарушить гранулово-глюкозидную связь, в результате чего растительная клеточная стенка сломается, что полезно для извлечения ингредиентов. Исходя из этого принципа, ферзимолиз с целлюлазой осуществляется до экстракции растительных ингредиентов, так что стенка растительных клеток разбивается до экстракции, что может улучшить скорость экстракции активных ингредиентов. Независимо от того, используются ферменты или нет, состав экстракта тот же, что показывает, что фермент не разрушает состав пигментов растений.

Таким образом, традиционные методы экстракции, такие как дробление, прессование, экстракция органических растворителей, рефлукс и т.д., имеют недостатки, связанные с длительными сроками экстракции, высокой трудоемкостью, высоким потреблением энергии при предварительной обработке сырья, легко повреждаемыми теплочувствительными компонентами, низкой чистотой производимых пигментных продуктов, неароматизаторами и остаточными растворителями и т.д., которые непосредственно влияют на развитие и применение природных цветов.

Для синтетического метода, из-за сложности биосинтеза, многие натуральные цветные вещества трудно синтезировать химически под искусственным контролем. Синтетический метод может производить лишь очень небольшое количество веществ с химическим составом и молекулярной структурой натуральных пигментов, таких как каротин.

В последние годы с развитием биотехнологии использование биотехнологии для производства натуральных цветов открыло широкий круг возможностей. Производство различных натуральных пигментов, таких как синие пигменты и красные пигменты дрожжей с использованием методов микробного ферментации стало реальностью [10].

2 классификация и применение натуральных цветов

Естественные цвета кожиМожно разделить на три основные категории в зависимости от их источника: пигменты растений, пигменты животных и пигменты микробов; Они также могут быть разделены на водорастворимые пигменты иЖирорастворимые пигментыВ зависимости от их свойств растворимости;  Натуральные цвета могут быть разделены на следующие категории в зависимости от их функциональных ингредиентов: каротеноиды; Флавоноиды; Антоцианины; Хлорофилы; И других пигментов, таких как турмерия, красный дрожжевой рис,Пчеловодство красное, ализарин красный, лак краситель, и цианобактерии. Здесь мы представим физиологические функции и использование всего нескольких репрезентативных природных цветов.

2.1 каротеноиды

- каротеноидыЯвляются естественными пигментами, синтезированными растениями и микроорганизмами. Они являются представителями класса пигмента полиена и являются коллективным названием для каротина и ксантофилов. Они широко распространены в живом мире, и на сегодняшний день обнаружено более 600 видов. Каротеноиды можно разделить на две категории в зависимости от их состава и растворимости: каротеноиды и ксантофилы. Каротеноиды признаны на международном уровне в качестве физиологически активных функциональных антиоксидантов. Они являются эффективными единичными кислородными quenchers, могут устранить гидроксильные радикалы, в сочетании с липидами в клетках и клеточных мембранах, а также эффективно ингибировать окисление липидов. Высокое потребление каротеноидов может снизить возрастную простатоз и возрастную макулярную дегенерацию сетчатки [11]. В последние годы сообщалось, что каротеноиды также имеют много новых функциональных значений с точки зрения антираковых и антистареющих эффектов. Таким образом, каротеноидные пигменты являются своего родаФункциональная пищевая добавкаС очень широкими перспективами развития.

2.2 флавоноидные пигменты

Флавоноидные пигменты являются своего родаНатуральный пигментШироко распространена в растительных тканях. Большинство из них светло-желтые или даже бесцветные, а некоторые светло-оранжево-желтые. Флавоноиды уже давно находятся в центре внимания как антиоксиданты и свободные радикальные мусорщики. Многочисленные исследования показали, что флавоноиды имеют широкий спектр биологических видов деятельности, таких как антиоксиданты, антимутагенные, антистареющие, антиопухолевые, антибактериальные и др. [12]. Наиболее важной из них является антиоксидантная активность флавоноидов, которая проявляется главным образом в сокращении производства свободных радикалов и уборке свободных радикалов. Среди флавоноидных пигментов сорго красные пигменты, какао пигменты и пигменты Лука имеют сильную антиоксидантную активность. Ван ли и др. изолировали и очистили четыре флавоноидных вещества из пигментов, взятых из листьев дерева уфанов. Кроме того, была изучена способность этих четырех веществ собирать активные кислородные радикалы, и было установлено, что все экстракты черного рисового дерева обладают высокой способностью собирать свободные радикалы, причем самой сильной способностью к сбору является способность quercetin и IC50 из 6#Экстракт достигает 519 град/мл [13].

2.3 пигменты антоцианина

Антоцианин, также известный какАнтоцианин (антоцианин), содержатся в вакуумах клеток фруктов, цветов, стеблей и листьев растений. Это вид водорастворимого пигмента в растениях. Из-за различий в молекулярной структуре или pH различных антоцианинов, они появляются в различных цветах, таких как красный, фиолетовый и синий. Антоцианины не только богаты ресурсами и имеют великолепный цвет, но и составляют большинство пигментного королевства. Они также имеют высокую физиологическую активность. Они являются гидроксильными донорами и свободными радикальными падальщиками [14] и эффективны в офтальмологии и лечении различных нарушений кровообращения.

2.4 хлорфильные пигменты

Этот тип пигмента в основном включаетХлорофилл и его медь и соли натрияИ соли цинка и натрия. Хлорофилл широко встречается в листьях, фруктах и водорослях высших растений. Хлорофилл способствует питанию крови, стимулирует ее производство, активизирует клетки и борется с инфекцией и воспалением. В последние годы было также установлено, что он препятствует росту раковых клеток, что делает его оздоровительнымСредство для окраски пищевых продуктов- да. Хлорофиллин натрия цинка используется в медицине для лечения хронических остеомиелит, хронических язв, кожных ран, лейкопени и других состояний. Это также хороший краситель и усилитель питания в пищевой промышленности. В дополнение к использованию в качестве aЗеленый пигментИ дезодорант, хлорофиллин натрия медь также имеет много физиологических функций в медицине. Так, например,Хлорофиллин меди натрияИли его производные могут способствовать метаболизму клеток в организме, лечить язвы желудочно-кишечного тракта и восстанавливать функции печени. Его можно использовать для лечения инфекционных гепатитов, геморроя, лейкемии, заболеваний матки, желудка и двенадцатиперстной кишки. Он также может повысить гематопическую функцию и способствовать восстановлению после радиационного повреждения организма.

2.5 прочие пигменты

В основном относятся к красному дрожжевому рисовому пигменту, бирмерному пигменту и фиолетовому пигменту травы.

В дополнение к использованию в пигменте для повышения вкуса и иметь антибактериальные, бактериостатические и стельф-продлить жизнь эффектов, красный дрожжевой рис пигмент также имеет антибактериальные эффекты. Кроме того, какТрадиционная китайская медицина, пигмент красного дрожжевого риса также имеет функции снижения липидов крови, кровяного давления и сахара в крови, ингибирования опухолевых клеток, и лечения дизентерии и желудочных заболеваний.

Бирюзовый желтый пигментШироко используется в пище и медицине из-за его сильной красочной способности и противовоспалительных, свободных радикальных падальных свойств, ингибирующих токсинов и антиканцеров. Так и есть.Редкая лекарственная траваЭто может быть использовано как для еды и лекарств, а также специи. Его наиболее важной физиологической функцией является антиоксидант и связанные с ним физиологические функции.

Как традиционная китайская медицина, комфри используется в клинической практике в течение длительного времени. Он оказывает влияние на охлаждение крови, поощрение кровообращения, детоксикацию, поощрение извержения, противовоспалительные, антибактериальные и антивирусные эффекты. Природный пигмент, извлеченный из него, комфри пигмент, является перспективным биологическим пигментом. Его ярко-красный цвет используется в качестве косметической добавки, которая может значительно улучшить антибактериальные, противовоспалительные, эмолиентные, и веснушки удаления эффектов косметики. Он также может быть использован в качестве пищевой добавки в фруктовое вино, напитки, закуски и другие продукты питания, чтобы повысить их функции очистки тепла и дезинфекции, противовоспалительные и антибактериальные, профилактики заболеваний и борьбы с раком.

3 проблемы и направления исследований в разработке природных цветов

По сравнению с синтетическими пигментами,Естественные цвета также имеют некоторые недостатки, которые необходимо улучшить(1) большинство естественных цветов чувствительны к свету, теплу, кислороду, металлам и т.д. и имеют низкую устойчивость; (2) большинство натуральных цветов имеют слабую красительную силу и не легко окрашены равномерно; (3) естественные цвета очень чувствительны к изменениям pH, оттенок изменится значительно соответственно; (4) существует множество типов натуральных пигментов со сложными свойствами. Для одного типа натурального цвета, он относительно специфичен в применении и имеет узкую сферу применения. Другая проблема заключается в Том, что многие неоткрытые пигменты могут находиться на неосвоенных землях и в океанах, и их коммерческое освоение сопряжено с трудностями. С учетом этих трудностей текущие исследования в области природных цветов в основном сосредоточены на следующих трех областях: процессы синтеза, методы производства и альтернативные пигментные источники. В дополнение к исследованиям и разработке новых съедобных натуральных цветов, необходимо также усилить исследования по стабильности натуральных цветов и методов стабилизации пигментов во время использования.

Существует большое разнообразие пигментов, производимых микроорганизмами в природе, и их преимущество заключается в Том, что они не ограничены ресурсами, окружающей средой или пространством. Поэтому они обладают большим потенциалом для развития и использования. В частности,Продукты натуральных цветовЭтого можно добиться путем выращивания большого числа микроорганизмов, что значительно снижает производственные издержки, обеспечивая при этом охрану окружающей среды и экологического баланса, устраняя противоречие между нехваткой ресурсов и пользуясь преимуществами устойчивого развития и использования. Производимые пигменты имеют характеристики натуральных цветов и могут использоваться в пищевой, фармацевтической и косметической промышленности. Пигменты микробов также станут важным направлением для развития натуральных цветов.

Ссылки на статьи

[1] Дэн сяньюань, ван шуцзюнь, ли фушао, цинь сон. Природные цвета ресурсов и применения [J]. Китайские приправы, 2006(10): 49-53.

[2] чжан чжаоцзюнь, сяо лихуан. Разработка и применение натуральных цветов сорго красного [J]. Крупы, масла и жиры, 2005(5): 40-41.

[3] лю шусин, ху сяоцзюнь. Научно-исследовательский прогресс в области пигмента черепах [J]. Журнал шэньси, 2003.21 (4): 37-39.

[4] динь чунмэй, тао тингсян, у жичуан. Полное использование корпусов омаров (1) извлечение и свойства красного пигмента из корпусов креветок [J]. Химический мир, 1999, (8): 444-445, 434.

[5] Hawthorne SB, миллер DJ. Прямое сопоставление сверхкритической эффективности экстракции CO2 органическими веществами из окружающих твердых веществ с использованием soxhlet и низких и высоких температур [J]. Анальная химия. , 1994, 66(22) : 4005- 4012.

[6] Rozzi N L. экстракция сверхкритической жидкости lgcopene из побочных продуктов переработки томатов [J]. Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии 2002 (9): 2638- 2643.

[7] чиз к.к. вонг мк. Ли х.к. метод выделения растворителей при экстракции органических загрязнителей в воде с помощью микроволны [J]. - анальный секс. - чем могу помочь? Acta, 1996, 330: 217.

[8] ван вэйхуа, ю гопин, чжан лидун. Исследование технологических условий извлечения ликопена микроволновой печей [J]. Журнал северо-восточного сельскохозяйственного университета, 2004, 35 (5): 564-567.

[10] лю и, нин чженсян. Monascus pigments и их применение в мясных продуктах [J]. Продукты питания и оборудование, 1999, (1): 28.

[11] ян гэ, ли я. Исследование условий производства каротеноидной ферментации [J]. Наука о еде, 1998, (8): 20.

[12] пей лингпенг, хой баоди, джин цонглиан и др. Прогресс в исследовании физиологической активности и технологии приготовления флавоноидов [J]. Наука о еде, 2004, (2): 203 — 207.

[13] ван ли, яо хуйюань, тао гуанцзюнь и др. Антиоксидантная активность флавоноидных пигментов в листьях ебонного дерева [J]. Journal of Food and Biotechnology, 2006, 25(4): 81-88.

[14] Говард мм. Джей агрик. Пищевая химия. , 2000, 48(3): 577-599.