Что такое натуральный пигмент?

В ходе многих испытаний было установлено, что многие разновидности химически синтезированных пигментов имеют серьезную хроническую токсичность и канцерогенность, и они неизбежно будут постепенно заменяться естественными пигментами [1]. Натуральные пигменты, как пищевые добавки, имеют характеристики высокой безопасности и натуральные яркие цвета. Кроме того, некоторые естественные пигменты также имеют фармакологические последствия, такие как лечение и профилактика, а также функции здоровья. Ниже представлены физиологические функции и методы приготовления ряда важных натуральных пигментов.

1 типы и физиологические функции натуральных пигментов

1.1 каротеноидные пигменты

Эти пигменты можно разделить на две категории в зависимости от их химических свойств и растворимости: каротеноиды и ксантофилы.

1.1.1 каротеноиды

Каротеноиды представляют собой комбинированные полиэны, которые характеризуются своей способностью эффективно предотвращать повреждения внутренней липидной мембраны, вызванные свободными радикалами. Бета-каротин встречается во многих желто-зеленых овощах (морковь, тыквы, сладкий картофель и т.д.), фруктах, морских водорослях и вольфяниках. Сообщается, что вольфрам имеет высокое содержание каротина (19,61 мг / 100г) [2].Бета-каротинЯвляется предшественником витамина а. в организме, после поглощения бета-каротина, он разбивается в тонком кишечнике или печени и преобразован в витамин а. некоторые исследования показали, что одна молекула бета-каротина может быть преобразована в две молекулы витамина а в результате действия ферментов в организме, И является самым обильным в пище, поэтому считается основным источником витамина а для человеческого организма [3]. Некоторые исследования показали [4], что витамин а может улучшить тело и#39;s иммунная функция, защитить от ультрафиолетового излучения, предотвратить дефицит витамина а, предотвратить и лечить сердечно-сосудистые заболевания, такие как инсульт и инфаркт миокарда, и имеет антираковые эффекты.

1.1.2 лютейн

Это кислородно-содержащая производная конгированных полиэнов и эффективная кислородно-радикальная ловушка. Лютейн в основном встречается в кукурузе, перцах стручковых острых, цитрусовых и вольфяниках. Он является падальщиком единичного кислорода и свободных радикалов, и может быстро реагировать с кислородом и свободными радикалами, получаемыми в результате окисления линолевой кислоты, чтобы предотвратить цепную передачу липидного пероксирования. Его антиоксидантный эффект сопоставим с BHT, и он станет новым поколением питательных антиоксидантов. Западные медицинские исследователи обнаружили это уже давно [19]Природный лутейнМожет предотвратить ряд заболеваний, вызванных старением в организме человека, таких как предотвращение снижения зрения и даже слепоты, вызванной макулярной дегенерацией сетчатки у пожилых людей, а также снижение заболеваемости раком, сердечно-сосудистыми заболеваниями и болезнями глаз.

1.2 флавоноиды

Флавоноиды — это водорастворимый фенол со структурой C6-C3-C6. Они могут улавливать радикалы пероксида липидов и сверхоксидов в биологической мембране, тем самым отрезая липидного пероксида цепную реакцию в организме, которая вызывает старение и болезни. Они также оказывают эффект хелатации ионов металлов и блокирования оксидазы. Ван вэй [12] и другие нашли этоФлавоноиды (флавоноиды)Может также использоваться в качестве сосудистого защитного средства для предотвращения атеросклероза и эмболии. Среди флавоноидов красный сорго пигмент, какао пигмент, и лук пигмент имеют сильную антиоксидантную активность. Sun Ling [13] и другие добывали меланин из черного риса, бобов и семян кунжута и обнаружили, что он обладает мощными кислородно-радикальными возможностями для уборки.

1.3 пигменты антоцианина

Пигменты антоцианинаОбычно встречаются в цветах, листьях и фруктах растений и состоят из гликозидных групп и сахара. Они, как правило, водорастворимы, но их цвет может меняться в зависимости от значения pH. Антоцианины также чувствительны к свету, температуре и кислороду. Антоцианины могут поглощать ультрафиолетовое излучение и выступать в качестве ультрафиолетового барьера в организме. Они также оказывают профилактическое воздействие на ишемическую болезнь сердца и миокардные дефекты [14]. Кроме того, они могут лечить нарушения кровообращения и стенокардию печторис, а также задерживать рост раковых клеток. Цзян пин [15] и другие извлеченыФиолетовый антоцианин сладкого картофеляИз фиолетового сладкого картофеля. Исследования показали, что он может удалять радикалы, свободные от кислорода, противостоять перекислению липидов и противостоять гемолизу красных кровяных клеток, вызванному H2O2. Некоторые ученые извлекли периллу пигмента из периллы двойного назначения в китае и обнаружили, что она имеет последствия детоксикации, распыления холода, содействия циркуляции Qi, и успокаивает желудок.

1.4 хлорофилл (порфирин пигменты)

Хлорофилл обнаружен в водоросляхИ листья и плоды высших растений, и неустойчивы к свету. Как правило, магний в центре порфирингового кольца может быть удален путем разделения разбавленной кислоты для формирования демагнезиевого хлорофилла, а затем медь может быть использована для замены магния для получения более стабильного производного хлорофиллинового медного натрия. Исследования показали, что она способствует питанию крови, стимулирует производство крови, активизирует клетки, борется с инфекцией и воспалением и препятствует росту раковых клеток.

2 метод подготовки

2.1 метод экстракции растворителей

Процесс применения этого метода состоит в Том, чтобы сначала извлечь органический растворитель, а затем фильтровать, снизить давление, необходимое для концентрации, сухой вакуум и очистки, с тем чтобы в конечном итоге получить продукт. В зависимости от характера пигмента и сырья, выбор экстракционного агента также варьируется, и, как правило, подразделяется на неорганические и органические. К обычным неорганическим экстракционным агентам относятся водные и кислотные растворы; Органические растворители включают этанол, ацетон, алканы, бензол, масла и жиры, двуокись углерода и т.д. Метод экстракции растворителей прост, требует меньших инвестиций в оборудование, прост в эксплуатации, не загрязняет окружающую среду и удобен для производства; Тем не менее, время добычи длинное, трудоёмкость высокая, потребление энергии при предварительной обработке сырья высокая, растворимость пигмента низкая, а цвет сильно меняется. Количество растворителя, необходимого для процесса экстракции, является значительным, а процесс рекуперации-сложным, что приводит к повышению себестоимости продукции. В некоторых публикациях [16] сообщается, что этанол является идеальным органическим растворителем для экстракции натуральных пищевых цветов. Цай цзянь [17] и другие сообщили, что для красного перца и тюльпанов с низким содержанием влаги более эффективным является использование 95% этанола; Для редьки с высоким содержанием влаги может использоваться безводный этанол.

2.2 экстракция сверхкритической жидкости

Сверхкритическая экстракция жидкостей является новой технологией экстракции и разделения в пищевой промышленности. Он использует характеристики жидкостей в сверхкритическом регионе, которые обладают как амфотерическими свойствами газа, так и жидкостью (т.е. они обладают высокой проницаемостью и низкой вязкостью газа, а также высокой плотностью и хорошей растворимостью жидкости), для достижения растворения и разделения растворителей. Основная особенность этой технологии заключается в Том, что она сочетает в себе двойные функции традиционной экстракции растворителей и дистилляции и особенно эффективна при разделении чувствительных к жаре и нелетучих веществ. Сверхкритическая технология извлечения CO2 может также стимулировать развитие смежных отраслей и улучшить методы использования химических растворителей в китае, способствуя тем самым развитию этой отрасли. Это отличный метод для извлечения, подготовки и анализа проб из природных веществ, и поэтому в большей степени соответствует тенденции возвращения людей в природу.

2.3 метод замерзания

Этот метод мягкий, с рабочей температурой, не превышающей комнатной температуры, и, следовательно, менее повреждает чувствительные к жаре натуральные цвета пищи. Этот метод часто используется в биохимических исследованиях для разрушения клеточных стенок микроорганизмов [17]. По сравнению с традиционным методом экстракции растворителей этот метод позволяет избежать процесса массового переноса через стенки клеток, поэтому время экстракции значительно сокращается. После разрушения стенки растительных клеток внутриклеточные растворимые вещества растворяются. Для получения более чистого продукта в качестве экстракционного агента обычно используется этанол. Ян ли [20] и другие использовали гардению, рубию кордифолию и кленовые листья в качестве сырья для извлечения трех пигментов. Результаты показали, что этот процесс имеет широкую применимость для извлечения водорастворимых пигментов растений и поэтому может быть распространен на промышленное производство других аналогичных пигментов.

2.4 метод экстракции фермента

Метод экстракции фермента подходит для сырьевых материалов, которые окружены клеточными стенками и не так легко извлекаются, таких как желтый пигмент safflower [17]. Сафлоровый желтый пигмент встречается в лепестках трубчатых пигментов, и химический состав растительного материала в этой области в основном является целлюлозно-подобные вещества, которые создают барьер для диффузии сафлорового желтого пигмента от растительного материала до экстракционной среды. Действие целлюлазы на трубчатые цветы сафлоры приводит к деградации целлюлозы, гемицеллюлозы и других веществ в клеточных стенках и межклеточной матрице, что приводит к таким местным изменениям, как ослабление, расширение и разрушение структуры клеточных стенок и межклеточной матрицы, тем самым увеличивая площадь переноса массы для диффузии активного ингредиента, т.е. желтого сафлорового пигмента, в экстракционной среде и снижая устойчивость к массовому переносу, Таким образом, облегчается извлечение желтого пигмента сафлора.

2.5 метод микроволновой экстракции

Микроволны представляют собой электромагнитные волны с частотой 300-300 000 МГЦ и, как правило, называются сверхвысокочастотными волнами. Механизм микроволновой экстракции [17] состоит в Том, что микроволновые волны свободно проходят через прозрачную экстракционную среду при микроволновом облучении, достигая внутренних сосудистых связиц и систем гландикулярных клеток биологического материала. Из-за поглощения микроволновой энергии температура внутри материала внезапно повысится. Как правило, температура сосудистых связок и гландикулярных систем природных материалов будет расти быстрее, а затем поддерживать эту температуру до тех пор, пока внутреннее давление не превысит способность клеточной стенки расширяться, и клетки начнут разрушаться. В это время активные ингредиенты в клетках будут свободно выходить из сломанных стенок клеток, а затем улавливаться экстракционной средой при более низкой температуре и растворяться в экстракционной среде. Наконец, остатки фильтруются для получения экстракта. С другой стороны, электромагнитное поле, создаваемое микроволнами, может ускорить скорость рассеивания извлекаемого материала изнутри до экстракционного растворителя. Преимуществами микроволновой экстракции являются высокие и точные показатели экстракции, высокая скорость, низкие эксплуатационные затраты, снижение затрат на предварительную переработку сырья, а также экологичность. Микроволновое излучение имеет превосходную пенетративность, и оно может применяться к любому естественному биологическому материалу, и является более эффективным для экстракции теплочувствительных ингредиентов. Кроме того, этот метод может сочетаться с экстракцией сверхкритических жидкостей для решения проблемы остатков растворителей при экстракции в микроволновом диапазоне, чего трудно достичь при использовании других существующих методов экстракции.

3 перспективы на будущее

Китай имеет обширную территорию, богатые и разнообразные растительные ресурсы, иНатуральное пигментное сырьеКак на севере, так и на юге, все из которых могут быть разработаны и использованы. Это особенно касается некоторых сельскохозяйственных продуктов, таких, как кукуруза, сорго, перцы стручковые острые,3. Редьки (1)И т.д., которые можно найти везде. Следует также отметить, что на крупных плантациях в северо-западном китае культивируется вольфрам, который содержит большое количество пигментов с высокой концентрацией, что является богатым источником для развитияНатуральные пищевые цветаИ открытие новых путей глубокой переработки сельскохозяйственной и побочной продукции. С улучшением людей#39; уровень жизни и непрерывное развитие пищевой промышленности, а также усиление внимания со стороныКитай и Китай#39. Пищевая промышленностьНа высоких технологиях натуральные пищевые цвета имеют широкие перспективы развития. По этой причине, мы должны воспользоваться возможностью, основываясь на внутреннем рынке, активно исследовать международный рынок, и энергично развивать природные, питательные и многофункциональные натуральные пищевые цвета, такие как каротин, флавоноиды, ликопен,Хлорофилл (хлорофилл), красный дрожжевой пигмент риса и т.д. В то же время мы должны внедрять передовые технологии, постоянно повышать уровень оборудования и выпускаемой продукции, с тем чтобы повысить рыночную конкурентоспособность продукции.

Справочные материалы:

[1] ма зичао. Химия и технология производства натуральной пищевой окраски [м]. Пекин: китайское научно-техническое издательство лесного хозяйства, 1994 год.

[2] Qi Zongshao. Исследования по химическому составу вольфберри и ее листьев. Бюллетень традиционной китайской медицины, 1986 год, 11(3): 35-43.

[3] динбок. Белый корм по сравнению с желтым кормом и вероятное соотношение жирорастворимых витаминов и желтых пигментов растений [J]. Наука, 1919, 50:352-353.

[4] чжу сюлинь, че чжэньминь и др. Прогресс в исследовании физиологических функций и методов экстракции грау-каротина [J]. Журнал университета сихуа, 2005, 24(1): 71-76.

[5] Bertram J S, Pung A, et a1. Различные каротеноиды защищают от химически индуцированной трансформации неоплазии [J]. Канцерогенез, 1991,12:671-676.

[6] ма айго. Защитное воздействие антиоксидантных питательных веществ на повреждение ДНК [J]. Журнал медицинского колледжа циндао, 1996 год, 32(2): 95- 97.

[7] сунь цинджи, дин сяолин. Здравоохранение и развитие [J]. Пищевая промышленность и ферментация, 1997 год, 23(4): 72- 75.

[8] Agarwal S. Rao AV. Томатный ликопель и окисление липобелка низкой плотности исследование вмешательства человека в рацион питания [J]. Липидс, 1998, 33 (10): 981- 984.

[9] фруктовый Джон, GMartin- пенья, плазмастатус   Соединенные Штаты америки   - ретинол, аво - и... - токоферолы и Главная страница  - каротеноиды По адресу: Первая страница Миокард (миокард) Дело о инфаркте Контроль и контроль и Последующие меры - Исследование [J]. 2002 год,18(1):26- 31.

[10] чжан чжицян, цзян ин, тянь липин. Стабильность и применение красного паприки в пище [J]. Современная пищевая наука и техника, 2005, 22(2): 83 — 85.

[11] пицциол, васкупен. Тунгстохосфоры и молиб-дофосфорные кислоты поддерживаются на цирконии в качестве катализаторов эстерификации [J]. CatalLatt, 2001,77(4):233 — 239.

[12] ван вэй. Исследование антиоксидантной активности флавоноидных натуральных пигментов [J]. Наука о еде, 2001, 22(15): 26-28.

[13] сун линг, чжан минвей. Характеристики и потенциал использования натуральных пигментов из черных растений [J]. Исследования и разработки в области продовольствия, 1998 год, 20(14): 39-41.

[14] рен юхуа, ли хуа. Естественные пигменты-антоцианины [J]. Наука о еде, 1995, 16(7): 22-27.

[15] Jiang Pingping, Lv Xiaoling. Исследование In vitro антиоксидантной активности антоцианинов из пурпурного сладкого картофеля [J]. Пищевые добавки китая, 2002(6): 8-11

[16] чэнь кунше, дун йинмао, Лу синмей и др. Экстракция и стабильность натуральных пигментов для употребления в пищу [J]. Исследования и разработки в области натуральных продуктов, 2001 год (6):19- 21.

[17] цай цзянь, хуа цзинцин, ван вэй, сюй лян. Введение в технологию приготовления натуральной пищевой окраски [J]. Продукты питания и медикаменты, 2005, 6 (7): 45-47.

[18] R everchoVE, PortVGD. Экстракция и фракция лавандового эфирного масла и воска [J]. J. AgricFoodChem, 1995 (43): 1654-1658.

[19] Zhang W C, Wang L. сверхкритическое извлечение CO2 из чистого природного ликопена [J]. Anhui Chemical Industry, 1999(5):28- 29.

[20] Yang L, Mo Q K, Wu Z H. новый процесс экстракции водоспиртных пигментов растений [J]. Наука и техника в пищевой промышленности, 1998 год (5):32- 33.

[21] сюэ вэймин, чжан сяолин, кан маоде и др. Исследования по применению экстракции фермента желтого пигмента сафлора [J]. Химическая инженерия, 1999(1): 42-46.

[22] яо чжун мин, Lv Xiaoling, чу шучэн. Исследование процесса экстракции желтого пигмента gardenia — сравнение микроволновой экстракции и традиционных методов экстракции [J]. Журнал тяньцзинского института легкой промышленности, 2001(4): 20-23.