7 colorantes naturales de plantas

1 introducción

Colorpara alimentos 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 Research overview of Seven plant pigments (en inglés)

2,1 pigmento rojo morera

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 pigmentos de piel de uva

Los pigmentos de la piel de la uva son pigmentos naturales de antocianina que son seguros, no tóxicos y contienen ciertos nutrientes. Tienen el efecto de anti-oxidy eliminar los radicales libres, y tienen ciertos beneficios medicinales y de salud. También pueden usarse como colorantes en alimentos y cosméticos [7]. Algunos reportes de la literatura indican que las mejores condiciones de proceso para la extracción de pigmentos naturales de las pieles de uvas Kyoho se obtuvieron mediante una prueba ortogonal: etanol anhidro como agente extrante, 5.00 g de materia prima, 35 mL de agente extrante, un pH de extracción de 3, una temperatura de extracción de 80°C y un tiempo de extracción de 1 h. El orden de influencia de cada factor es: tiempo de extracción > Cantidad de agente de extracción > PH de extracción > Temperatura de extracción [8].

Wang Chunrong et al. [9] discutieron las condiciones de extracción de los pigmentos de las pieles de las uvas Kyoho. Los resultados mostraron que 70% de etanol + 0.5% de ácido cítrico (relación volumen 5:1) fue el más eficiente para extraer pigmentos de la piel de la uva, seguido por 80% de etanol + 0.5% de ácido cítrico (5:1). 5% de ácido cítrico (5:1); Usando etanol 70% + 0,5% de ácido cítrico (5:1) como solución de extracción, la masa de cáscara de la uva a la solución de extracción es 1:10 (g/mL), la temperatura óptima es 65°C, el tiempo de extracción óptimo es 90 min, el pH óptimo para la extracción es 2.0. Los estudios sobre la estabilidad de los pigmentos de la piel de la uva han demostrado que la acidez tiene un efecto significativo sobre la estabilidad de los pigmentos y un efecto importante de aumento del color sobre los pigmentos; Las bajas temperaturas son propicias para el almacenamiento de pigmentos; La exposición prolongada a la luz solar degradará gradualmente los pigmentos; El ion metálico Fe3+ tiene un efecto significativo sobre la estabilidad del pigmento; El aditivo H2O2 tiene un efecto significativo sobre la estabilidad del pigmento; La solución acuosa de vitamina C, la solución acuosa de sacarosa y el benzoato de sodio tienen un pequeño efecto sobre la estabilidad del pigmento [10]. Li Yanmei et al. [11] estudiaron la actividad antioxidante de los pigmentos de la piel de la uva con aroma de rosa y encontraron que los pigmentos de la piel de la uva con aroma de rosa tienen un fuerte poder reducy pueden eliminar eficazmente los radicales hidroxilo; También tienen un buen efecto inhibitorio sobre la peroxidlipíespontánea en hígados de ratón.

Pigmento de piel de tangerina 2.3

El pigmento de piel de mandarina es un tipo de pigmento natural que es ampliamente utilizado. Se encuentra principalmente en la cáscara de plantas como mandar, mandar, pomelos, citrones, narandulces, limas, kumquats y gardenias. Es rico en sustancias activas como el pigmento de la piel de mandarina, flavonode la piel de mandarina, y polisacáridos de la piel de mandarina. Tiene un importante desarrollo y valor de utilización como colorante alimentario [12]. La investigación sobre el método de extracción de los pigmentos de la piel de la mandarina ha demostrado que el método de extracción por ultrasonidos es el más indicado para la extracción de los pigmentos de la piel de la mandarina en la producción industrial. Las condiciones óptimas del proceso son: frecuencia ultrasónica 40 kHz, concentración de etanol 6 5%, relación líquido-sólido 1:10, temperatura de extracción 60°C, tiempo de extracción 30 min, tiempos de extracción 2 veces, y el rendimiento del pigmento de piel de mandarina bajo estas condiciones es de 6,03% [13]. Geng Jingzhang [14] cree que las condiciones óptimas del proceso para la extracción de pigmentos de piel de mandarina son: una frecuencia ultrasónica de frecuencia media (47,6 KHz), un disolvente de extracción de 55% de etanol, un tiempo de extracción de 15 min, una temperatura de extracción de 60°C, y una relación material-líquido de 1:15. También ha habido muchos informes sobre la actividad de los pigmentos de piel de naranja.

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 pigmento de la cáscara de castaño

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 Colores de alimentos naturaleswith 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 pigmento de arroz negro

El arroz negro es un tipo de arroz muy distintivo en China#39;s Rice seed resources (en inglés). Es rico en color natural, aroma, nutrición y propiedades terapéu. El arroz negro no sólo es rico en proteínas, 17 aminoácidos, grasas, vitaminas, minerales y 14 elementos como el Fe, Zn y Cu, sino que también contiene pigmento de arroz negro, que tiene un importante valor medicinal. Numerosos estudios han demostrado que el pigmento de arroz negro es un pigmento de antocianina, un compuesto de polifenol vegetal, que tiene el efecto de reducir la incidencia de enfermedades coronarias, mejorar la agudeza visual, y tiene actividad antioxidante y anticancerosa [19]. Wang Fengjie et al. [20] llevaron a cabo un estudio sistemático sobre la estabilidad del pigmento de arroz negro, que mostró que el pigmento de arroz negro es sensible a la luz directa y los oxidantes, pero no a las bajas temperaturas y agentes reductores. Los efectos de los iones metálicos Ca 2+, Cu 2+, Zn 2+, Mg 2+ y Na + sobre su estabilidad no son evidentes.

Wu Suping [21] used black rice as a raw material and used ethanol as an extraction agent to extract Pigmento de arroz negros, 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 Mangosteen Shell pigment

El Mangosteen es un árbol perenne de la familia Clusiaceae. Su fruto es nutritivo y tiene los efectos de aliviar la fiebre, disolla grasa, hidratar la piel y bajar el calor interno. La cáscara del fruto es rica en componentes de pigmento y puede ser utilizado como un pigmento natural. Zhang Bin et al. [24] investigó los efectos de la luz, de la temperatura, de los agentes redox, del pH y de los aditivos alimentarios en la estabilidad del pigmento de la cáscara del Mangosteen. Los resultados mostraron que la máxima longitud de onda de absorción del pigmento en la región de luz visible fue de 478 nm, y el etanol al 70% fue el mejor disolvente para la extracción. El pigmento es un pigmento soluble en alcohol adecuado para su uso en condiciones ácidas, neuy ligeramente alcalinas. Tiene una fuerte resistencia a la oxidy un cierto grado de resistencia al calor. Los iones metálicos Ca 2+, Cu 2+, Mg 2+ y Na + y los aditivos alimentarios tales como benzoate de sodio, ácido cítrico, Vc y los reactivos del clorde de sodio tienen poco efecto sobre la estabilidad del pigmento de la cáscara del Mangosteen. La luz ultravioleta, la luz solar exterior, el Fe3+, los agentes reduc, el bicarbonato de sodio y la glucosa tienen un cierto efecto reducde color sobre este pigmento.

Peng Wenshu et al. [25] estudió la estabilidad y la actividad antibacteriana del pigmento extraído de la cáscara de la fruta del Mangosteen bajo diversas condiciones. El pigpigpericardel del Mangosteen fue tratado con diversas temperaturas del pH y diversas concentraciones de iones metálicos, de oxidantes, de agentes reduc, y de conservantes comunes. Los resultados demostraron que el pigmento de la pericarde del Mangosteen era más estable en pH < 6; El efecto del realce del color fue realzado después de que la temperatura excedió 80 °C; Varios iones metálicos tuvieron poco efecto sobre ella; El pigmento del pericardel del Mangosteen fue oxidado y reducido fácilmente; Y altas concentraciones de conservantes tuvieron un mayor efecto sobre su estabilidad. Los experimentos bacteriostáticos demuestran que el extracto de la cáscara del Mangosteen tiene un efecto bacteriostático fuerte en moldes, bacterias y levaduras. El efecto de inhibición aumenta con el aumento de la concentración de la calidad del pigmento, y el efecto bacteriostático es del siguiente orden: Streptococcus viridans > Bacillus octopodis > Bacillus subtilis > Saccharomyces cerevisiae > Aspergillus niger > Shigella dysenteriae > Escherichia coli. Los resultados muestran que el pigmento tiene una buena estabilidad y actividad antibacteriana y puede ser utilizado como un pigmento vegetal natural en la industria alimentaria, aditivos para bebidas y farmacéutica.

Pigmento de camote púrpura 2.7

Pigmento de camote púrpura(PSPC) es un pigmento natural extraído de los tubérculos y hojas de las batatas moradas. Tiene un color brillante y natural, no es tóxico, no tiene un olor particular y tiene varias funciones nutricionales, farmacológicas y de preservación de la salud [26]. Se ha informado en la literatura que un mayor rendimiento de extracción se puede obtener utilizando una solución acuosa de ácido clorhídrico al 0,2% como disolvente de extracción, una relación líquido-sólido de 1:5, una temperatura de extracción de 50°C, y un tiempo de extracción de 2h. El extracto crudo se filtra y adsorutilizando la resina de adsormacroporosa PDA-100, y luego se resuelve en etanol al 70%. El eluente concentrado y seco se puede utilizar para obtener un producto en polvo del pigmento de batata púrpura con un alto valor de color de Em530 nm= 100 [27].

Luo Yuezhong [28] utilizó camote púrpura de producción nacional como materia prima para estudiar las condiciones de extracción de pigmentos con solventes tales como alcohoy soluciones de ácido orgánico. Se investigaron los efectos de factores como la concentración de la solución de extracción, la relación material-líquido, el número de extracciones y el tiempo de extracción. A través de experimentos de un solo factor y experimentos ortogon, se determinó que el proceso óptimo de extracción ultrasónica es el siguiente: pre-empapar la muestra de batata púrpura durante 4 h, utilizar ácido cítrico con una concentración de 10%, una relación material-líquido de 1:30, una potencia ultrasónica de 300 W, un tiempo de extracción de 25 min, y extraer 3 veces. El efecto de extracción del pigmento de las batatas moradas es el mejor.

Xue Qiang et al. [29] informaron que las mejores condiciones de proceso fueron un pH de la solución de extracción de 3, un tiempo de extracción de 120 min, una temperatura de extracción de 60 °C, una relación material de 1:20, y un rendimiento de extracción de 17,3 mg/100 g. Los pigmentos de camote púrpura son relativamente estables a la temperatura, la luz y los iones metálicos. Con respecto a la actividad del pigmento de batata púrpura, Han Yongbin et al. [30,31] discutieron el mecanismo antibacteride las antocianinas de batata púrpura desde una perspectiva molecular. En primer lugar, se estudió la tasa de migración del ADN de Escherichia coli y Staphylococcus aureus mediante experimentos de bloqueo de gel. En segundo lugar, el bromuro de etidio se utilizó como una sonda fluorescpara estudiar los cambios en los espectros ultravioleta y la intensidad de la fluorescentre los pigmentos de batata púrpura y los sistemas de ADN de Escherichia coli y Staphylococcus aureus. La investigación anterior explora los efectos y el modo de acción de los pigmentos de batata púrpura sobre el ADN bacteriano, lo que ayuda a entender el mecanismo antibacteriano de los pigmentos de batata púrpura a nivel molecular y revela la interrelación entre la estructura y la función de los pigmentos de batata púrpura.

3 conclusión

Los pigmentos naturales derivados de plantas son generalmente metabolisecundarios de plantas, con bajo contenido y baja estabilidad. Por lo tanto, la selección de pigmentos naturales adecuados, el desarrollo de nuevas variedades de pigmentos naturales con alta estabilidad, y la exploración de nuevas fuentes de pigmentos naturales se han convertido en cuestiones urgentes que los investigadores necesitan resolver. China tiene abundantes recursos vegetales. Es de gran importancia práctica desarrollar y utilizar activamente estos valiosos recursos vegetales y llevar a cabo una investigación a fondo sobre los métodos de extracción de pigmentos naturales y sus actividades relacionadas.

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