Study on Plant Food Coloring (en inglés)

Coloración de alimentos puede mejorar el color de los alimentos y esUna parte importante de los aditivos alimentarios. Los colorantes alimentarios se dividen en dos tipos: pigmentos sintéticos y pigmentos naturales. Celel desarrollo de tecnología y personas#39;s creciente preocupación por la salud, se ha descubierto que muchas variedades de pigmentos sintéticos tienen toxicidad crónica grave y carcinogenicidad. Estudios en el país y el extranjero han encontrado que los pigmentos naturales no sólo son altamente seguros, tienen un tono suave, y reproducen los colores de la naturaleza, sino que también algunos tienen un cierto grado de actividad fisiológica, y se consideran colorantes de alimentos naturales funcionales, lo que mejora la confianza del consumidor en la seguridad alimentaria.

En la actualidad, los países de todo el mundo se están desarrollando y utilizando vigorosamenteColornatural de alimentosY la coloración sintética será gradualmente reemplazpor la coloración natural. Los pigmentos naturales se encuentran ampliamente en muchos tipos de organismos. Según sus fuentes, se pueden dividir en pigmentos minerales, colorantes de origen vegetal, piganimales, pigmicrobi, etc.[1]. La mayoría de los pigmentos minerales son perjudiciales para el cuerpo humano y no pueden usarse para colorear alimentos. Los pigmentos animales y microbison raramente utilizados. El colorante de alimentos de plantas es el tipo más ampliamente utilizado, y se utiliza muy ampliamente para colorear alimentos yAlimentos saludables como bebidas, dulces, pasteles y alcohol[2].

1 clorofila

La clorofila se encuentra ampliamente en las hojas, frutos y algas de las plantas superiores. Es un componente importante de los cloroplastde las plantas y da a la mayoría de las verduras de hoja y frutas inmaduras su color verde.La clorofila Natural es un pigmento soluble en grasaQue se vuelveUn color verde naturalEn solución y cambia de color en un ambiente ácido. El anillo de porfirina de la clorofila no es estable con iones de magnesio, por lo que el magnesio puede ser reemplazado con cobre o hierro.Clorofila de cobreEs estable a la luz y el calor y se puede utilizar a cualquier valor de pH, mientras que la clorofila de hierro es ligeramente marrón y tiene un efecto desodorizante.

La clorofila no sólo puede unirse al ADN, ARNm y proteínas, regular la expresión de proteínas relacionadas con la diferenciación, la proliferación y la apoptosis en las células, cambiar la expresión y la actividad de las enzimas en las células, y reducir la capacidad de transporte de las membranas celulares para algunos carcinógenos, sino que también tiene efectos antioxidantes y la eliminación de radicales libres, teniendo por lo tanto efectos anti-mutagénicos y anti-tumorales [3]. Además, la clorofila y su estructura derivada del anillo de porfirina se une fácilmente a complejos con una estructura policíclica, tales como hidrocarburos aromáticos planos carcinógenos, por enlaces no covalformando un complejo inactivo y perdiendo su agresividad, reduciendo así el efecto carcinogénico [4]. Un estudio reciente realizado por investigadores en el laboratorio nacional Lawrence Livermore en los Estados Unidos ha demostrado que las sustancias tales como la clorofilaLas verduras verdesPuede reducir eficazmente la toxicidad de la aflatoxina carcinógeno y reducir el body's absorción de aflatoxina.

Actualmente,La clorofila natural se utiliza principalmente en productos horneadosComo bollos de verduras, bolas de masa y pasteles. Durante la transformación de verduras frescas en verduras deshidratadas, los colores brillantes originales se desvandebido a las altas temperaturas y el secado. Por ejemplo, la clorofila es necesaria para la cobertura vegetal en fideos instantáneos, que requiere el color de la clorofila. Por supuesto, la clorofila también se usa en bebidas frías, como helados y bebidas como jugo de manzana y jugo de kiwi.

2 Pigmento rojo

2.1   Li;;;;;;;;;;;;;;;;;

El licopeno es un carotenoideSe encuentra en altas concentraciones en frutas como tomates y sandías. Es un pigmento soluble en grasa de color rojo. Es insoluble en solventes fuertemente polares como agua, pero soluble en solventes orgánicos polares débiles o no polares como éter, acetona y disulfurde de carbono. Ha sido aprobado como un solvente coloralimentario amarillo/rojo en Europa y Japón.

El licopenes un antioxidante fuerte que calma el oxígeno singlete y elimina los radicales libres, previniendo el daño oxidativo a las lipoproteínas y al ADN y previniendo así la ocurrdel cáncer. También inhila la formación de productos oxidados de colesterol LDL y previene la aparición de enfermedades coronarias. Es un pigmento natural funcional con gran potencial de desarrollo [5]. La investigación científica lo ha demostradoEl licopenrepresenta aproximadamente el 50% de los carotenoidesEn suero humano, y es más fácilmente absorbido, metabolizado y utilizado por el cuerpo humano. Protege a los fagocide de su propio daño oxidativo, promueve la proliferación de linfocitos T y B, estimula la función de las células T efectoras, tiene el efecto de retrasar el envejecimiento y reducir la incidencia dela enfermedad. El licopentambién promueve la secreción de interleucina 2 (IL-2) e interleucina 4 (IL-4), mejora la inmunidad humoral y mejora la inmunidad de los ancianos [6].

Actualmente, además de los métodos de extracción económicamente viables y los cambios en el procesamiento que requieren más investigación y discusión, la investigación sobre el mejoramiento del tomate para aumentar el contenido de licopeno en el tomate se está llevando a cabo desde dos aspectos: el mejoramiento convencional y el genético. Se ha informado de que el gen licopeno se ha transferido con éxito a E. coli y expresado.

2.2 pigmento rojo remolacha

Pigmento rojo de remolachaEs el término general para los compuestos colorantes en remolacha roja. Se compone de dos tipos de compuestos: betaxantina roja y betalina amarilla. El pigmento rojo de remolacha se encuentra ampliamente en varias plantas como Chenopodiaceae, Myrtaceae y Cactaceae. La más familiar de las Chenopodiaceae es la remolacha roja; Las hojas del género Gesneriaceae Gesnerium, los pétalos de Portulaca, y los frutos, cáscara y carne de los cactus de la familia Cactaceae son todos ricos en betalain.

El betalano es fácilmente soluble en agua y solventes acuosos, y es un pigmento soluble en agua. Es difícil de disolver en ácido acético y propilenglicol, y es insoluble en disolventes orgánicos como etanol absoluto, glicer, acetona, cloroform, grasa y éter. El color de su solución cambia con el valor de pH. Cuando el pH está entre 3.0 y 7.0, el color es rojo y relativamente estable; Es más estable cuando el pH está entre 4.0 y 5.0. Cuando el pH es menor que 4.0 o mayor que 7.0, el color cambia de rojo a púrpura. Cuando el pH es mayor que 10,0, la betacianina en el pigmento rojo remolacha se convierte en betaxantina, yel color de la solución rápidamente se vuelve amarillo. Esto muestra que la betacianina es relativamente estable en condiciones ácidas y neutr. Dado que el pH de la mayoría de los alimentos está entre 3,0 y 7,0, y el color de la betacianina no cambia en este rango de pH, el color de los alimentos que contienen betacianina generalmente no se ve afectado por el pH.

En 2004, Tesoriere et al. encontraron que después de comer fruta de pera nopal que contiene betaína, el daño lipídico causado por el estrés oxidativo puede ser significativamente reducido, y el cuerpo#39;s el nivel antioxidante puede ser mejorado. El cultivo de glóbulos rojos aislados en una solución de betaína durante un período de tiempo también puede retrasar significativamente la hemólicausada por el oxidante isopropilbenhidroperóxido. Lu Xiaoling et al. estudiaron la capacidad antioxidante de los componentes principales deRed de remolacdeFinalmente se determinó que la principal parte antioxidante del pigmento rojo remolacha es la parte roja, es decir, betalain [8]. Además, el pigmento rojo remolacha contiene betaína, que tiene un cierto efecto terapéutico sobre enfermedades hepáticas (como hepatitis crónica, cirrosis, hepatitis tóxica, enfermedad hepática metabólica y disfunción hepática causada por enfermedades del tracto biliar) [9].

En la actualidad, el betalain es ampliamente utilizado en la coloración de diversas bebidas, polde aromatizante de frutas, bebidas de zumde fruta, refres, dulces, pasteles, sándwichde helado, alimentos enlatados, jugos de fruta concentrados, helados, jalea y productos de salchicha. No sólo añade un aspecto hermoso a los alimentos, sino que también mejora su valor nutricional.

2.3 capsantina

Los pigmentos de Paprika son un tipo de carotenoide, de los cuales los componentes rojos más polares son principalmente Paprika rojo y Paprika rojinaranja. La paprika roja pura es un cristal con forma de aguja de color rojo oscuro con olor especiespecioso que no es picante, soluble en la mayoría de los aceites no volátiles, casi insoluble en agua, parcialmente soluble en etanol, e insoluble en glicer. Es altamente soluble en soluciones alcalinas, resistente a ácidos y bases, y oxid. El pimpimrojo es un color rojo brillante con un fuerte poder colorque no se ve afectado por el pH. cuando se utiliza a pH de 3 a 12, el tono no cambia.

Capsantina en capsicum rojo es actualmente un antioxidante popular. Muchos resultados de la prueba han demostrado que los varios antioxidantes tienen cierto grado del efecto del cáncer. Además, el betacaroteno en capsicum rojo puede prevenir la formación de un tipo particularmente perjudicial de lipoproteína de baja densidad, que es eficaz en la prevención y el tratamiento de la aterosclerosis y su desarrollo maligno. Por lo tanto, muchos grupos étnicos picantes como los del sudeste de Asia y la India tienen un riesgo menor de cáncer que las personas en los países occidentales. La Paprika roja se deriva de la Paprika y es un tipo de especia. Investigadores indios compararon la eficacia de varias especias en la prevención de la radiación y encontraron que la paprika roja tenía el efecto protector más significativo [10].

Paprika red es un colorrojo alimentario que se puede utilizar de acuerdo con la norma nacional GB-2706-86. Puede ser utilizado en el procesamiento de alimentos grasos, salsas, productos acuáticos procesados, productos vegetales, jaleas, helados, cremas, margar, queso, ensal, salsas, productos de arroz, etc. En estas aplicaciones, el pigmento rojo paprika no sólo no tiene efectos secundarios tóxicos en el cuerpo humano, sino que también aumenta los compuestos carotenoilike en el cuerpo, que tiene cierto valor nutricional. Zhang Fusheng y otros han demostrado que el pigmento rojo de paprika, cuando se utiliza en alimentos de imitación, tiene una buena estabilidad, resistencia a la luz, resistencia al calor, ácido y alcalino resistencia, etc, que puede resolver eficazmente el problema de decoloración en el procesamiento de alimentos de imitación, extendiendo efectivamente la vida útil de la comida. Es un pigmento natural comestiideal en los alimentos de imitación.

2.4 pigmento rojo de sorgo

El pigrojo rojo del sorse encuentra en la cáscara de sor, la capa de semillas de sory los tallos. El pigmento rojo de sorgo se compone principalmente de compuestos de antocianinas y tiene una estructura de flavonoides. El sorgo rojo es un polvo amorfo de color rojo ladrillo, pasta o bulto con un olor ligeramente característico. Se disuelve en agua, etanol, metany soluciones salinas, pero es insoluble en soluciones no polares como aceite, éter, n-etano, triclorometano y acetato de etilo. El pH del sorgo rojo es de 4-12, y su tono cambia con los cambios en el pH. Se vuelve más claro en ácido y más oscuro en álcali. Cuando el pH de la solución es menor que 4, el pigmento se precipitará de la solución, por lo que no es adecuado para colorear alimentos líquidos ácidos con un pH menor que 4. Cuando el pH es mayor de 12, el tono cambia de rojo a marrón. Tiene buena transparencia y un color brillante cuando el pH es 7-8 [11].

SorghumEl pigmento rojo es un compuesto típico de flavonoidesCon fuertes propiedades antioxidantes. De acuerdo con la investigación de Zhu Yaohua et al., el pigmento rojo de sortiene un buen efecto de eliminación en el 1,1-difenil-2-picrylhydrazyl free radical (DPPH-), puede eliminar eficazmente los radicales superóxido (O2-) y los radicales hidroxilo (-OH), y tiene un cierto efecto inhibiten la peroxidlipíindupor Fe2+, así como un efecto inhibitsignificativo en el sistema de autoxidación de ácido linoleico. Se puede observar que el pigmento rojo de sortiene buena capacidad antioxidante [12]. Además, el principal componente del rojo de sorgo es flavonoide galactoside, que tiene los efectos de anti-inflamatorio y antipirético, reducir el azúcar en la sangre y la presión arterial.

El pigmento rojo de sorgo tiene buenas propiedades colorantes para las proteínas, y el color es cercano al color natural de la carne, dando un aspecto realista. Puede lograr un efecto colorideal en productos como jamón y embu. Comparado con otros pigmentos colorantes para la salchicha, el pigmento rojo de sortiene mejor resistencia a la luz y puede extender la vida útil del producto. Además, una solución acuosa de pigmento rojo de sores también un agente colorpara dulces de fruta, pasteles, jaleas y proteínas vegetales.

3 pigmentos amarillos

3.1 Gardenia Yellow

Gardenia Yellow es un pigmento amarillo natural soluble en agua extraído de la fruta Gardenia en la medicina tradicional China. Es un pigmento mixto, cuyos componentes principales son carotenoides como la crocina y el ácido crotónico. Gardenia Yellow es fácilmente soluble en disolventes polares como agua y etanol, pero difícilmente soluble en disolventes no polares como benceno y gasolina. El pigmento tiene una fuerte estabilidad térmica y es estable por debajo de 80°C. El pH tiene un efecto significativo sobre el pigmento#39;s máxima longitud de onda de absorción y estabilidad. Por encima de pH 5.02, la longitud de onda máxima de absorción cambia significativamente. El pico de absorción inicial es mayor en condiciones ácidas que en condiciones alcalinas, pero la tasa residual es mucho mayor en condiciones alcalinas que en condiciones ácidas. La sacarosa, el almidón, el clorde sodio, los conservantes comunes y las bajas temperaturas son propicias para la estabilidad del pigmento; El pigmento no es muy resistente a la luz, tiene una resistencia redox media y no es muy tolerante al Na2SO3; Cu2+, Zn2+, Sn2+, Ca2+, y Al3+ tienen poco efecto sobre el pigmento, mientras que Fe3+ tiene un efecto destructivo sobre el pigmento [13].

El pigmento amarillo Gardenia tiene un efecto inhibitsobre Staphylococcus aureus, Neisseria meningitidis, Neisseria gonorrhoeae, y Streptococcus catarrhalis, y tiene efectos antibacterianos y antivirales. También tiene un efecto antiinflamatorio sobre el daño de los tejidos blandos, aliviando la inflamación y el dolor. El pigmento amarillo Gardenia se extrae de Gardenia, que es uno de los primeros recursos alimentarios y medicinales de doble propósito promulpor el Ministerio de salud. Ha sidoUtilizado en la medicina tradicional ChinaDurante mucho tiempo y es la primera opción para el tratamiento de la hepatitis ictericia. Estudios recientes han encontrado que el pigmento amarillo gardenia también tiene un efecto protector sobre el hígado [14].

Gardenia Yellow es ampliamente utilizado en las industrias de procesamiento de alimentos y fabricación de bebidas. Debido a su color brillante y resistencia al calor, gardenia Yellow se utiliza actualmente como aAgente colorante de alimentosEn los Estados Unidos, el Reino unido, Canadá y otros países. También es ampliamente utilizado en Japón en alimentos como rollos de huevo, galletas, productos de harina, dulces, frutas conservadas y jalea. China is elworld& (en inglés)#39;s principal exportador de gardenia Yellow, con la mayoría del producto exportado a Japón. Gardenia se utiliza actualmente como un coloralimentario amarillo, y se puede utilizar en la preparación de bebidas, vino, pasteles, helados, frutas confitadas, alimentos inflado, jalea, dulces, etc.

Amarillo de maíz

Zein es un carotenoide que es una mezcla dezeaxantinaCriptoxantina yluteína. Se extrae de la harina de gluten de maíz, un subproducto del almidón de maíz molido. Zein esPigmento soluble en grasa que es insoluble en agua fríaPero ligeramente soluble en agua caliente. Es fácilmente oxidado por la luz y es inestable en presencia de iones como Al3+ y Fe3+. Sin embargo, es estable en presencia de calor, ácidos, álcalis, agentes reductores,Aditivos alimentariosE iones tales como Fe2+, Zn2+, Na+ y K+ [15].

El Zein tiene fuertes propiedades antioxidantes, que pueden prevenir la oxidde lípidos y vitaminas en los alimentos. Además, sus componentes principales, zeaxantina y luteína, pueden eliminar eficazmente los radicales libres en el cuerpo, reducir las moléculas de adhesión en la superficie de las células endoteliaórticas, y desempeñar un papel importante en la prevención del desarrollo de la aterosclerosis. Zein pertenece al grupo de los carotenoides. Estudios epidemiológicos han demostrado que el consumo de alimentos ricos en carotenoides puede mejorar la salud y reducir el riesgo de cáncer, enfermedades cardiovasculares, enfermedades oculares, cataratas, etc.[16].

Wang Wei et al. [17] añadieron zeaxantina a la margar, a los dulces duros y a los dulces suaves. Los resultados mostraron que la margarse volvió un color amarillo natural, el dulce duro un color amarillo estable, yel dulce suave un color natural, realista después de la coloración, que puede reemplazar el uso de pigmentos sintéticos. Además, la zeaxantina se encuentra ampliamente en frutas, verduras y flores. El Instituto de investigación de alimentos de nueva Orleans en los Estados Unidos está colaborando actualmente con Kemin Corporation para lanzar conjuntamente una bebida para la salud ocular que contieneZeaxantin nutrientes.

3.3 pigmento amarillo cúrcuma

Pigmento amarillo cúrcumaTambién conocida como curcumina, es un pigmento natural extraído de la hierba China cúrcuma. Los principales componentes de la curcumina incluyen la curcumina, demetoxicurcumina y bisdemetoxicurcumina, que son extremadamente raras dicetonas de color en la naturaleza.

Los cristales de la curcumina son polvo de color naranja amarillo con un olor aromático especial. Es lipofílico, fácilmente soluble en metan, etanol, álcali y ácido acético glacial, ligeramente soluble en agua, benceny éter, pero inestable en solución acuosa. Amarillo en soluciones ácidas y neutras y rojo en soluciones alcalinas con pH > 9. Los iones metálicos como A1 3+, Fe3+ y Cu2+, así como la luz fuerte y las altas temperaturas afectan a la estabilidad de la cuma amarilla, pero la sacarosa, el almidón y los iones como Na+, C1 - y Zn2+ tienen poco efecto sobre el pigmento [18].

El pigmento amarillo de la cúrcuma tiene un efecto antimutagénico al alterar el metabolismo de los mutágenos e inhibir indirectamente el metabolismo de los mutágenos; Tiene un efecto antitumoral al eliminar los radicales libres, inhibide la expresión de las células cancerosas y la activación de agentes carcinógenos; Tiene un efecto antioxidante mediante la inhibición de la oxidde los lípidos en el aire y por Fe2+ y Cu2+, y la inhibición de la oxidde la hemoglobina por el ácido nitropara prevenir el daño oxidativo al ADN; Puede inhibir la oxidde la lipoproteína de baja densidad (LDL) en las células, lo que reduce los lípidos sanguíneos y previene la aterosclerosis [19]. Liang Jinli et al. mostraron que la curcumina tiene un cierto efecto conservante sobre el cordero cocido, pan, tofu y jugo de uva [20].

La curcumina tiene un color brillante, fuerte poder colorante, buena dispersión y estabilidad al calor, y es un agente colorante ideal para puddings, productos de crema, productos cárnicos, productos de soja, encur, etc. El extracto de cúrcuma tiene un cierto efecto conservante, por lo que puede ser utilizado tanto como un agente colory un conservante en bebidas de frutas y verduras.

4 colorante negro

El color negro es una gran clase de sustancias con propiedades similares. Es un polímero polifenol heterogéampliamente encontrado en animales, plantas y microorganismos. El principal componente de la mayoría de las melaninas de las plantas es la antocianina. Las antocianinas son pigmentos solubles en agua que son fácilmente solubles en disolventes polares como agua, etanol y acetona, pero no en disolventes no polares como n-hexano, glicery aceite de cacahu. Son estables en ambientes ácidos pero no en ambientes neutro alcalinos [21]. La melanina es generalmente de color marrón o negro, pero también se pueden observar otros colores.

El pigmento negro es una sustancia activa importante en el cuerpo humano y está estrechamente relacionado con el crecimiento y el desarrollo y la salud. Sus efectos farmacológicos incluyen principalmente los siguientes: prolongar la actividad de la adrenalina, manteniendo así la presión osmótica normal de los vasos sanguíneos, ablanlos vasos sanguíneos y acortar el tiempo de sangrado; Efectos antibacterianos y anticancerosos, inhibiendo las bacterias en concentraciones bajas e inhibiendo el crecimiento de células cancerosas en concentraciones altas; Efectos antiespasmódicos. La melanina también puede eliminar eficazmente los radicales hidroxilo (-OH), especies reactivas de oxígeno, y los radicales difenilpicrilhidrazilo (DPPH-) [22]. Además, la melanina es actualmente el único biopolímero endógeno natural conocido que protege a los organismos del daño por radiación.

En la actualidad, el colornegro no sólo se añade a los alimentos comunes, como productos horneados negros, fideos de arroz negros, pan negro, leche de soja negra, etc., en el mercado, sino que también se utiliza en alimentos funcionales que preservan la salud para producir líquidos orales, tabletas nutricionales saludables, cápsulas multidimensionales, etc. Sobre la base de la teoría de la medicina China que promueve la homología de la medicina y los alimentos, los investigadores están trabajando duro para desarrollar e investigar nuevos productos negros que combinfunción, nutrición y salud.

5 perspectivas

Pigmentos naturales de origen vegetalGeneralmente son metabolitos secundarios de las plantas, y su contenido es muy bajo y su estabilidad es pobre. En particular, la estabilidad de los pigmentos naturales durante el procesamiento está relacionada con la calidad de los alimentos. Por lo tanto, es importante elegir los pigmentos naturales adecuados, desarrollar nuevas variedades con alta estabilidad, explorar nuevas fuentes de pigmentos naturales, mejorar el proceso de producción de los pigmentos naturales existentes, ampliar el ámbito de aplicación de los pigmentos naturales, y reducir el costo de producción de los pigmentos naturales. Esto dará pigmentos naturales una perspectiva de desarrollo más amplio y se ha convertido en un tema muy urgente para la industria de aditivos y los investigadores.

Además, los pigmentos naturales provienen de productos naturales y tienen problemas que los pigmentos sintéticos no tienen. La composición de los pigmentos naturales es compleja y sus componentes no han sido completamente separados, refinados o identificados. Cómo entender la estructura, propiedades, funcionalidad y seguridad de los principales componentes de los pigmentos naturales es también un problema importante que enfrentan los pigmentos naturales hoy en día.

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