¿Cómo se utiliza el color Natural de los alimentos en el campo alimentario?

El Color es el indicador más intuitivo de luncalidad de los alimentos y el contenido nutricional. Lunadición de Color colora los alimentos tiene la intención de aumentar su atractivo, compensar la pérdida de color durante el procesamiento, y mejorar la calidad del producto. La comercialización de alimentos está estrechamente relacionada con el color. Por ejemplo, la visión de una bebida de naranja sugerirá al cerebro que sabe a naranja y mandarina. Los tintes naturales son tintes derivados de fuentes naturales tales como plantas, insectos, animales y microorganismos. Entre estos tintes naturales, los pigmentos vegetales son los más utilizados por su valor medicinal. Actualmente, el desarrollo de procesos rentables y viables de coloración de alimentos y su aplicación en el procesamiento de alimentos es un reto, pero también tiene amplias perspectivas de mercado y demanda.

Chemically synthesized dyes are color-stable, have a higher yield, are cheaper, but have certaensafety risks [1]. Synthetic dyes are all refined from petroleum. For example, lemon yellow, a commonly used Colorpara alimentos, is often used in elproduction decandy, ice cream, cereal, soup, jelly, cakes, drinks yother foods. It is one dethe most controversial coloring additives in terms of safety. This pigpigpigpigpigpigpigpigpigcan interact with human serum proteins ymay be related to children's trastorno por déficit de atención con hiperactividad [2-3]. El amaranto es también un tinte sintético que puede hacer que alimentos como dulces, helados y bebidas sean de color rojo, pero es cancerígeno [4]. Por supuesto, este efecto tóxico también está estrechamente relacionado con la dosis del aditivo, pero la dosis segura para el consumo es diferente para diferentes personas. Por esta razón, en comparación con los posibles efectos sobre la salud de los colores sintéticos, los colores naturales no sólo son más seguros, sino que también tienen funciones y actividades biológicas, tales como capacidades antioxidantes y antibacterianas.

1 métodos de extracción y fuentes de tintes naturales

Pigmentos vegetales

Plant pigments are natural primers produced porthe metabolism of plants themselves. Plant pigments mainly include three categories: anthocyanins, carotenoids ybetalains [5]. Betalains are pyrrole pigments extracted from tyrosine. The extracted betalains come in red yyellow. With the addition of organic solvents before ultrasonic processing, betalains can be extracted from amaranth leaves, beetroot, cactus fruit, ydragon fruit. Beetroot pigment itself also has antioxidant yantibacterial effects. Under high temperatures and alkaline conditions, the aldehyde-diamine bond in red beetroot pigment will undergo hydrolysis and turn yellow. Lutein and carotenoids are yellow and orange pigments unique to food. They are polyene pigments[6] and can be extracted from carrots, pumpkins, peppers and tomatoes usandosupercritical fluid extraction[7]. Carotenoids are prone to isomerisation during food processing and storage, and can also easily lose their yellow colour due to oxidation during processing[8]. Anthocyanins are also a common type of phenolic natural pigment, and most vegetables and flowers are rich in anthocyanins [9-10]; they appear red under weak acid conditions and purple under alkaline conditions. Anthocyanins are a water-soluble pigment dye that is less stable during food processing. For details of the specific methods of extracting plant pigments, see Table 1.

En resumen, los pigmentos vegetales son ampliamente disponibles y relativamente baratos de extraer. Sin embargo, la mayoría de los pigmentos vegetales tienen actividad antioxidante, lo que los hace propensos a la oxiddurante el procesamiento de los alimentos. Además, presentan diferentes colores bajo diferentes condiciones de pH. Los alimentos con pigmentos vegetales naturales añaditienen requisitos más estrictos para las condiciones de almacenamiento, y la adición de pigmentos naturales también acorta la vida útil de los alimentos. Por lo tanto, es difícil para los pigmentos vegetales alcanzar el color brillante y completo de los aditivos químicos.

Pigmentos animales

Los animales acuáticos con caparazón pueden utilizar carotenoides de algas y modificarlos a través de reacciones metabólicas. Los crustáceos pueden convertir− -carotenointo astaxanthin and accumulate it in the exoskeleton, shell, eggs and ovaries. Through metabolic conversion, the carotenoids in their bodies change their color from yellow β-carotene to red astaxanthin [28]. In production, humans can use microwave-assisted and biological enzyme methods to extract astaxanthin from marine organisms [29]. In addition to most plants that can be used as a source of natural red food coloring, there is also a type of insect, the carmine beetle, that lives on cacti. The red pigment extracted from the carmine beetle is superior to plant pigments in terms of both thermal stability and vividness of color.

Los pigmentos animales tienen la ventaja de ser altamente estables, pero sus costos de extracción son mucho más altos que los de los pigmentos vegetales, y los colores que producen no son tan ricos como los producidos por los pigmentos vegetales. En la actualidad, el uso comercial de pigmentos animales es todavía muy limitado.

Pigmentos microbianos

Los pigmentos naturales producidos por los microorganismos pueden utilizarse para evitar las influencias estacionales y reducir la contaminación ambiental causada por los procesos de extracción química [30]. Las antocianinas extraídas de plantas, por ejemplo, se ven afectadas por factores como la región y las condiciones de almacenamiento. Mediante la inserción de un gen que produce antocianinas en E. coli y la optimización de las condiciones de cultivo, el metabolito antocianina puede ser producido directamente durante el metabolismo de E. coli [31]. Los carotenoides y la astaxantina se pueden extraer de las microalgas. Por ejemplo, el uso de algas nacidas por lluvia, los nutrientes pueden ser añadia la partida de su suplemento para permitir que las células rojas de la sangre nacidas por lluvia para producir astaxantina. Monascorubrin es un metabolisecundario de Monascus, que a su vez tiene propiedades antioxidantes. El uso de Monascus pigmento en lugar de nitrito para marinar la carne no sólo mantiene la carne roja y fresca durante el proceso de marinado, sino que también reduce los efectos tóxicos del nitrito y tiene un cierto efecto antibacteriano.

En la actualidad, todavía es difícil utilizar pigmentos sintéticos microbianos a gran escala. Es necesario seguir regulando y mejorando las vías metabólicas de los microorganismos, evitando que produzcan sustancias nocivas, reduciendo la acumulación de subproductos y promoviendo el desarrollo de vías de síntesis de pigmentos.

2 separación y purificación de pigmentos alimenticios naturales

másColornatural de alimentos is extracted using organic solvents (methanol, ethanol, acetone). The extraction method is simple, but the substances extracted in this way are mostly mixtures, and the quality of the extracts varies. When used as a food additive, there is no accurate datosto determine the quality of the extracted pigment. When organic solvents are used for Extracción,the quality of the natural pigment is compromised because the extraction solvent is also a toxic substance. The extracted pigment needs to be further separated and purified to obtain a pigment of higher purity. The methods of extracting pigments focus on resin adsorption and Alta velocidadcountercurrent chromatography column separation, etc. For specific methods, see Table 2.

3 aplicación de pigmentos naturales en los alimentos

Las preocupaciones de los consumidores sobre los colorantes alimentarios sintéticos han impulsado el desarrollo y la promoción de colorantes alimentarios naturales, que los consumidores asocian fácilmente con la salud. El colornatural de alimentos puede agregar color a los alimentos. China&#La norma nacional 39;s "norma nacional de seguridad alimentaria: normas de uso de aditivos alimentarios" (GB 2760) permite la adición de más de 40 tipos de colorantes naturales de alimentos a los alimentos, que se utilizan comúnmente en diversos campos como productos de queso, bebidas alcohólicas y procesamiento de carne. Por supuesto, al añadir a los alimentos, también debe tenerse en cuenta la estabilidad del pigmento en sí, y el pigmento adecuado se añade de acuerdo con sus características.

3.1 productos de panadería

No existe mucha literatura sobre el uso de colorantes alimentarios naturales en productos horneados, lo que puede estar relacionado con el hecho de que algunos colorantes a base de plantas tienen una débil estabilidad térmica y no son adecuados para su uso como aditivos alimentarios en la elaboración de productos horneados. La harina de trigo coloreada es rica en antocianinas, que ayudan a prevenir diversas enfermedades crónicas. El pan horneado con trigo coloreado es rico en carotenoides, pero muchas antocianinas y carotenoides se pierden durante el proceso de hornear [44]. El pigrojo extraído de los insectos cochinilla es rojo en condiciones de ácido fuerte y púrpura en condiciones alcalinas. Sin embargo, el pigmento rojo extraído de los insectos cochinilla no se ve afectado por la luz o la temperatura. Y también puede quelar iones metálicos para formar Carmina. El carmín es muy estable y no se ve afectado por el pH, y puede ser ampliamente utilizado en la fabricación de pan. Sin embargo, cuando el carmín se extrae de los insectos cochinilla, los residuos de proteínas de insectos permanecen en el pigmento, lo que resulta en una mala calidad y un mal sabor. Los estudios han encontrado que los residuos de proteínas de insectos en el pigmento puede causar alergias en los seres humanos, desencadenasma alérgica, etc. [45].

3.2 bebidas

The color of a beverage is a very important visual attribute for it to be accepted as a consumer product. Different beverages have their own unique attributes. For example, milk needs to be colored with fat-soluble pigments, while fruit drinks need water-soluble pigments. This shows that the appropriate pigment needs to be selected according to the characteristics of the beverage. Anthocyanins have a rich color, and under acidic conditions, they can maintain a good red color. They are often used commercially as a food additive for yogurt. Anthocyanin-rich extracts have also been shown to have the potential to inhibit amylase degradation by about 1% at a quality concentration of 40 mg/mL [46]. Natural pigments have strong coloring power, and 0.03% to 0.04% can be added to beverages to achieve the desired color [47]. Roselle is an edible calyx that is rich in anthocyanins. Anthocyanins from roselle, which are spray-dried, are often used as colorants in beverages and gelatin desserts. Moreover, the results show that the pigments in these foods remain stable during storage for up to 4 weeks [48]. Anthocyanins are the most active in scavenging oxygen free radicals, and can inhibit lipoprotein oxidation and plateletaggregation. Anthocyanins in wine help to soften the cardiovascular system [49]. Betalains are stable at pH 3–7. Betaine extracted from red beets has an earthy taste, and betalains from cactus fruits have also become another important source of beverage coloring. Beta-carotene is a natural orange fat-soluble pigment with high vitamin activity, and is commonly used as an additive in fruit-flavored drinks.

3.3 carne

La carne es rica en lípidos, y la oxidde los lípidos puede conducir fácilmente a una disminución de la calidad de la carne. Durante el procesamiento, los productos cárnicos a menudo necesitan ser complementados con pigmentos rojos para mantener su color saludable, y los antioxidantes también se añaden para extender su vida útil. Las antocianinas y betalaínas tienen actividad antioxidante natural. La adición de betalaínas 2% ala carne picada de cerdo puede mejorar significativamente su actividad antioxidante, y la adición de betalaínas a las salchichas de terny jamcopuede reducir el grado de pérdida de color durante el almacenamiento [50]. Los pigmentos Monascus se utilizan principalmente como aditivos para productos decapados. Añadiendo un 1,00% de pigmento monascus a la carne picada después de ser almacendurante una o dos semanas, se encontró que el pigmento de arroz de levadura roja tenía una actividad antioxidante significativa. El pigmento de arroz de levadura roja tiene un fuerte efecto antioxidante en la reducción de la formación de hidróxidos durante el almacenamiento [51], y también puede reducir la toxicidad de los nitritos [52]. Además, el pigmento de arroz de levadura roja tiene un cierto grado de propiedades antibacterianas, por lo que también puede extender la vida útil de los alimentos.

4 maneras de mejorar la estabilidad de los colores naturales de los alimentos

Although natural food colors are rich in color and highly safe, they have poor light and heat Estabilidad,and are prone to discoloration during food processing, which is not conducive to the preservation of processed foods. In order to improve the thermal and chemical stability of natural pigments, researchers have developed different methods to improve this phenomenon.

4.1 métodos químicos

Los grupos funcionales de los pigmentos extraídos que son inestables se reaccionquímicamente para formar nuevos grupos funcionales estables. Las antocianinas y las betalaínas son pigmentos inestables soluen agua. Las moléculas de azúcar de las antocianinas pueden ser aciladas con ácidos orgánicos a través de un enlace éster para mejorar su estabilidad térmica y resistencia fotoeléctrica, cambiar el tamaño molecular yla polaridad de las antocianinas, reducir su solubilidad en agua [53], y mejorar su estabilidad térmica durante el procesamiento [54]. La inestabilidad térmica de la betaína limita su aplicación en el procesamiento de alimentos. La enzima decolorde la betaína puede ser inactivpor blanching. Después de la decoloración, la adición de ácido eriteróbico a la solución de betaína puede ayudar a regenerar la betaína, y la estabilidad térmica de la betaregenerse puede mejorar significativamente [55]. El pigmento Monascus es insoluble en agua y forma un precipita a pH 4. La caseína tiene grupos hidrófilos. Mediante la combinación de monascus pigmento con caseína, un monascus pigmento-sodio caseinato complejo se forma, que estabiliel monascus pigmento y evita que precipen en condiciones ácidas [56].

4.2 encapsulación microencapsulación

La encapsulación es un método de atraplos ingredientes activos de organismos vivos en un portador adecuado. La microencapsulación es el método de encapsulmás comúnmente utilizado en la industria alimentaria, mientras que la nanoencapsulestá atrayendo cada vez más atención debido a su alta eficiencia de encapsul, alta estabilidad, liberación dirigida de la sustancia encapsulada y capacidad para encapsulsustancias macromoleculares. Las antocianinas en el extracto de piel de cereagrise fueron microencapsulutilizando el método de liofilización, con aislado de proteína de suero y goma arácomo agentes de recubrimiento. El polvo extraído tiene buenas propiedades antioxidantes, y el pigmento encapsulde antocianina se utiliza como un sustituto para la coloración artificial en polvo de gelatina. En comparación con los agentes colorantes sintéticos, la gelatina con el pigmento de antocianina encapsulado al 7% obtuvo una puntuación más alta en todas las evaluaciones sensoriy fisicoquímicas [57]. La Micro y nanoencapsulación son plataformas eficaces para proteger los pigmentos de las condiciones ambientales dañinas y pueden proporcionar una liberación dirigida y controlada [58]. La encapsulación de betaxantina de cactus usando secado en spray y submicronización en una matriz de maltodextrina no sólo preserva el color amarillo brillante de la betaxantina, sino también su actividad antioxidante [59].

5 resumen y perspectivas

Pigmentos naturalesare generally more expensive than synthetic pigments. However, due to the current trend of increasing consumer awareness of food safety and health, food colouring companies have begun to research and develop natural food colouring agents. Obtaining a stable supply of natural pigments has always been the biggest challenge facing the industry. This problem has prompted the search for novel and economically viable solutions to the production, extraction, purification and stabilization of natural food colorants. Attempts have been made to express the genes of plant pigments in microorganisms to directly obtain pigment metabolites, or to develop plants that contain richer pigments.

La gran mayoría de los pigmentos naturales en el mercado todavía se derivan de plantas, que están limitadas por la estación y el entorno de crecimiento. Además, el método de extracción de microorganismos puede evitar por completo la desventaja de la calidad desigual de los pigmentos extraídos. En el futuro, la exploración de nuevas tecnologías de producción de pigmentos naturales puede implicar el cultivo a gran escala de microorganismos. El cultivo expandido de microorganismos también requiere la adición de nutrientes durante el proceso de producción, y una mayor regulación del tiempo de reacción es necesaria para evitar la producción de más subproductos mientras se obtienen más pigmentos vegetales. Respecto al problema de la inestabilidad de los pigmentos vegetales extraídos, el método tradicional actual sólo puede preservar la actividad de los pigmentos vegetales cambiando el método de procesamiento, lo que limita el alcance del uso de pigmentos naturales. La encapsulación, que consiste en recubrir los pigmentos vegetales con materiales comestibles, puede preservar la actividad de los pigmentos naturales al tiempo que mejora su estabilidad. Cabe señalar que la encapsulación aumentará el coste de producción de los alimentos, por lo que la forma de aumentar el rendimiento de los pigmentos naturales en el cultivo de propagación microbiana y mejorar la estabilidad de los pigmentos a un menor coste es un tema clave que tenemos que resolver en la futura investigación sobre colorantes alimentarios.

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