Estudio sobre la seguridad de los colorantes alimentarios naturales

El Color juega un papel especial en el procesamiento de alimentos. Debido a que el color de los alimentos es una de las herramientas más básicas para identificar y medir la frescura de los alimentos [1], los consumidores a menudo utilizan su percepción del color de los alimentos para identificar la frescura de los alimentos y hacer elecciones de alimentos [2-3]. Sin embargo, en el modernoIndustria alimentariaCon el fin de conservar los alimentos por más tiempo, el color natural a menudo se pierde o cambia parcialmente durante el procesamiento. Por lo tanto, la mayoría de las empresas de alimentos añaden colorantes alimentarios para mantener las características sensoriatractivas de los alimentos durante el procesamiento [4].Colorpara alimentosSe puede dividir en colorantes naturales y colorantes sintéticos de acuerdo a sus fuentes. El coloralimentario Natural es una sustancia colornatural obtenida por purificación física de materiales vegetales, microbio animales [5-6].

La literatura demuestra que ya en 1500 ac, los seres humanos comenzaron a utilizar colorantes naturales en los alimentos. Los antiguos egipcios usaban extractos naturales y vino para mejorar el color de los dulces [7]. Documentos chinos tales como "registros históricos · biografía de los comerciantes" y "las técnicas esenciales para la gente común" también registran la extracción y el uso de la coloración Natural por los antiguos durante la dinastía Zhou del este y la dinastía Song del norte [8]. Con el desarrollo de la revolución industrial occidental, la industria procesadora de alimentos también alcanzó un rápido desarrollo.

En los siglos XIX y XX, los pigmentos sintéticos aparecieron y ocupargradualmente la posición dominante de los colorantes para la elaboración de alimentos [9]. En comparación con los pigmentos sintéticos, los colorantes alimentarios naturales son relativamente seguros. En los últimos años, los consumidores son cada vez más conscientes de la relación entre la dieta y la salud y prestan cada vez más atención a la seguridad alimentaria. Como resultado, hay una creciente demanda deColornatural de alimentos[10]. En la actualidad, China es el país del mundo que ha aprobado el uso del colormás natural [5]. El desarrollo, la investigación de aplicación y la evaluación de la seguridad de los colorantes alimentarios naturales también se han convertido en el foco de la investigación y el trabajo de los investigadores científicos relevantes y profesionales de la industria alimentaria. Este documento proporciona una discusión preliminar sobre la clasificación, características, aplicación y evaluación de seguridad y control de colorantes alimentarios naturales.

1. Clasificación de colorantes alimentarios naturales

El color Natural proviene de una amplia variedad de fuentes, y hay muchos tipos diferentes. Hay más de 600 tipos decarotenoidesSolo [8]. Por lo tanto, la base para clasificar el colornatural varía. Según la fuente, puede dividirse en pigmentos vegetales, pigmentos animales y pigmentos microbianos; Según la solubilidad, se puede dividir en pigmentos solubles en agua y pigsoluen grasa; Y de acuerdo con la estructura química, se puede dividir en cinco categorías: carotenoides,antocianinasEtc. [8,11]. La tabla 1 resume la clasificación de los colorantes naturales de los alimentos a través de varios estudios de la literatura.

2. Propiedades de colorantes alimentarios naturales

El colornatural de alimentos proviene de la naturalezaEs diversa, y la mayor parte de ella no tiene efectos secundarios tóxicos. En comparación con la coloración sintética, tiene propiedades excepcionales. Las ventajas de los colorantes alimentarios naturales sobre los colorantes sintéticos incluyen: 1) la mayoría de los colorantes naturales provienen de plantas y animales comestibles, lo que los hace altamente seguros, bajos en toxicidad, y no altamente valorados en evaluaciones toxicol[15,19-20]; 2) muchos colorantes naturales contienen nutrientes que el cuerpo necesita o son vitaminas o sustancias similares a las vitaminas [15,19]; 3) algunos colorantes naturales tienen efectos farmacológicos y tienen efectos preventivos y terapéuticos sobre ciertas enfermedades. Por ejemplo, los pigmentos flavonoides tienen un efecto positivo en la prevención y el tratamiento de enfermedades cardiovasculares. Algunos pigmentos también tienen efectos antioxidantes, analgésicos y antihiperten[13,15,19,21]. La coloración Natural tiene un tono Natural y es fácil de aceptar por los consumidores, y tiene un cierto valor práctico y económico. Algunas variedades tienen un aroma especial, que realza el sabor de la comida [8,15,19,22-24].

En comparación con los pigmentos sintéticos, las desventajas de los colorantes alimentarios naturales incluyen: 1) mala estabilidad y tontoninestable: se manifiesta principalmente en términos de solubilidad en agua, estabilidad térmica, y la influencia de iones metálicos [13,25]. Algunos pigmentos son sólo relativamente estables a un pH de 2 a 6, como los pigmentos de uva globo rojo. Además, los iones metálicos, oxidantes y reductores tienen un cierto efecto perjudicial sobre los pigmentos. Por lo tanto, los pigmentos naturales tienen baja estabilidad y requerimientos relativamente altos para el ambiente de almacenamiento [13,26]. Muchos pigmentos naturales tienen poca solubilidad, no son fáciles de mezclar uniformemente, y no son fáciles de colorear [12]. 2) mala retención de color: debido a que los pigmentos están estrechamente ligados a otras sustancias cuando no están separados, tienen un efecto duradero en el color de la sustancia. Después de la separación, pierden la protección de las membranas celulares y otros mecanismos biológicos y son propensos a desvanecerse. 3) rango de aplicación estrecho: debido a que la coloración Natural tiene altos requerimientos ambientales y es altamente especializada, el rango de aplicación de un solo pigmento es relativamente estrecho [13,27]. 4) baja pureza: debido a que el colornatural es aislado de plantas y animales, a menudo coexiste con otros ingredientes, haciendo que la purificación sea difícil y el costo de extracción y purificación relativamente alto [12-13].

3 aplicación de colorantes alimentarios naturales

Actualmente, elIndustria alimentariaTiene un potencial multidimensional para la aplicación de colores alimentarios naturales [28]. Debido a que los colores naturales de los alimentos tienen muchas propiedades beneficiosas, en muchos casos, el uso de colorantes naturales no solo afecta el color de los alimentos, sino que también ejerce sus efectos farmacológicos sobre la salud y agrega otros efectos como el sabor natural [29]. Sin embargo, el propósito principal del uso de colorantes es ayudar a corregir las desviaciones naturales de color en los alimentos o las inconsistcausadas por los cambios en el color debido al almacenamiento, procesamiento, envasado, etc., para sacar el efecto de color correcto del producto y garantizar una apariencia que es más aceptable para los consumidores. Los colores naturales de los alimentos pueden ser ampliamente utilizados en una variedad de alimentos como bebidas, dulces, productos lácteos, pasteles, pescado enlatado, productos cárnicos y condimentos [20].

3.1 bebidas alcohólicas

Refrescos y bebidas alcohólicasA menudo se colorean con pigmentos para mejorar el sabor y hacer que el producto más atractivo. Debido a la demanda de los consumidores de seguridad alimentaria y beneficios para la salud, algunos colorantes naturales se utilizan en bebidas, como antocianinas de rosa y pigmentos de arándano. Cabe señalar que muchas bebidas se envasan en envases transparentes, y se requieren colorantes naturales con alta estabilidad a la luz [27,30-31].

3.2 dulces y repostería

Dulces duros, piruley dulces cubiertos de chocolate todos tienen recubricolorillamativos para atraer a los consumidores. Como estos productos están a menudo expuestos a la luz solar, se requieren colores naturales solusolubles en agua que son estables a la luz y la oxid. El uso de colorantes naturales en pasteles aumenta la seguridad mientras que también aumenta el apetito a través del color

Y brillo. Los pigopalescentes y solusolubles en aceite se utilizan a menudo en pasteles.

3.3 productos lácteos

Debido a que la proteína de la leche en los productos lácteos puede unirse conPigmentos grasos solublesPara formar una textura estable y pura, el colorideal para la margary la mantequilla es un colornatural soluble en aceiteAmarillo cccccamarillo.

3.4 pescados, carnes y conservas

El procesamiento y almacenamiento de pescado, carne y productos enlatpueden causar que la hemoglobina cambie, lo que resulta en decoloración obvia o decoloración. Para atraer a los consumidores y restaurar el color original del producto y mantener su valor comercial, el fabricante agregará colorantes. Actualmente, los principales colorantes naturales utilizados en estos alimentos sonremolacY pimrojo. Estos colorantes naturales reemplazcolorantes sintéticos que representan un riesgo de cáncer, mejoran la seguridad alimentaria y tienen un buen efecto colorante.

3.5 verduras, frutas y condimentos procesados

Con el fin de facilitar el almacenamiento a largo plazo, las frutas y hortalizas frescas se transforman a menudo enVerduras deshidratadasLos condimentos, etc., a través de métodos como el decapado, el calentamiento y el secado. En este proceso, los colores brillantes originales cambiar ã ¡N y se desvanecer ã ¡N. Con el fin de aumentar el atractivo del producto,Colornatural soluble en aguaA menudo se utiliza para ayudar a corregir el color, tales como clorofila, paprika amarillo, curcumin, brotes de cebada, y caramelo [31].

4 seguridad y control de riesgos de los colorantes alimentarios naturales

Colornatural generalmente se confía en ser seguro porque viene de la naturaleza. Sin embargo, una alta seguridad no significa que no haya efectos secundarios tóxicos. Algunos pigmentos naturales presentan riesgos de seguridad y requieren evaluación y control de seguridad.

4.1 riesgos de seguridad de los colorantes naturales

El colornatural no es absolutamente seguro. Existen riesgos de seguridad en su origen, estructura química y extracción y procesamiento (figura 1).

4.1.1 riesgos para la seguridad de las materias primas de coloración natural

Debido a la compleja composición de los colorantes naturales, algunos componentes del pigmento no han sido aislados e identificados, y ellos mismos contienen ciertas sustancias peligrosas, como el ácido gambogénico, o mohos tóxicos. Algunos colorantes naturales contienen ciertos pigmentos inorgánicos, que son generalmente metales pesados o sales de metales, y son generalmente altamente tóxicos [32-34]. En los últimos años, los seres humanos han utilizado pesticidas en la producción de cultivos, causando la contaminación del aire, el suelo y el agua. Estos contaminantes permanecen en grandes cantidades en los animales y plantas a través de la cadena alimentaria y son difíciles de degradar en la naturaleza. La coloración Natural se extrae de estos animales y plantas contaminados y también puede contener excesivos residuos de plaguicidas, que son perjudiciales para la salud humana [32].

4.1.2 riesgos de seguridad durante el procesamiento de colorantes naturales

El colornatural también plantea riesgos de seguridad durante el proceso de purificación y separación. Actualmente, la mayoría de los tintes naturales internacionales se extraen utilizando disolventes orgánicos como hexano y acetona. La seguridad de estos disolventes orgánicos y sus residuos en procesos posteriores puede afectar a la seguridad de los colorantes naturales. Además, durante el procesamiento y refinde tintes naturales, pueden ocurrir cambios estructurales o se pueden mezclar impurezas, causando riesgos de seguridad [32,33-35].

4.1.3 riesgos de seguridad de los colorantes naturales en el uso de alimentos

Los principales riesgos de seguridad deColornatural en los alimentosEl uso son sobredosis, uso más allá del alcance, y las reacciones durante la mezcla de colorantes naturales. La clave para la seguridad y la función radica en la dosis. Las sustancias que son funcionales en cierta dosis pueden volverse tóxicas si se usan en exceso. La función y la seguridad de cualquier sustancia se evalúa a una dosis determinada. Además, si el colornatural se utiliza incorrectamente, pueden ocurrir algunas reacciones adversas entre el pigmento y el alimento, lo que también puede representar un peligro para la seguridad humana [32].

4.2 evaluación de seguridad de colorantes naturales de alimentos

El uso de colorantes alimentarios naturales en los alimentos está relacionado con la salud de los consumidores. Hay algunos riesgos de seguridad en la producción y el uso de colorantes alimentarios naturales que deben ser controlados y reducidos. Por lo tanto, los departamentos pertinentes tienen altos requisitos de seguridad para colorantes naturales de alimentos.

Cualquier colornatural debe someterse a un gran número de experimentos y proporcionar una gran cantidad de datos fiables antes de ser aprobado. Se utiliza un método de evaluación integral para evaluar su seguridad. La evaluación de la seguridad de los colorantes alimentarios naturales en varios países se basa principalmente en factores como la toxicidad de animales y plantas, los datos de pruebas toxicol, y la estructura química, propiedades, pureza y estabilidad del agente colorutilizado. En 1994, la organización mundial de la salud (OMS) y el comité mixto de expertos en aditivos alimentarios de la organización de las naciones Unidas para la alimentación y la agricultura (JECFA) publicaron los resultados de las evaluaciones toxicolde ciertos colorantes y propusieron valores de referencia para la ingesta máxima diaria (ida) de los seres humanos. Las normas higiénicas nacionales GB 2760-2011 para el uso de aditivos alimentarios estipullas normas de evaluación de seguridad para diversos colorantes alimentarios sintéticos. Los métodos de evaluación de seguridad para colorantes alimentarios naturales actualmente incluyen tres aspectos: pruebas toxicológicas, pruebas de oligoelementos nocivos y pruebas de higiene [5,36].

4.2.1 ensayos toxicol

Las pruebas toxicológicas incluyen la determinación toxicolde la dosis y los experimentos de toxicidad. El primero mide la capacidad de un colornatural para causar daño al cuerpo, mientras que el segundo estudia las reacciones tóxicas causadas por una cierta dosis que entra en el cuerpo de los animales durante un cierto período de tiempo. Generalmente se divide en cuatro etapas: experimentos de toxicidad aguda, experimentos de toxicidad genética, experimentos de toxicidad subcrónica y experimentos de toxicidad crónica (incluidos los experimentos de carcinogenicidad). Si el colornatural se puede utilizar en los alimentos depende principalmente de si la toxicidad se puede controlar bajo la producción actual y las condiciones de vida [37-39].

4.2.2 ensayo de oligoelementos nocivos

Los colorantes naturales pueden estar contaminados con oligoelementos tóxicos durante la producción, almacenamiento y transporte. Con el fin de garantizar la seguridad de los colorantes naturales de los alimentos y evitar la introducción de sustancias tóxicas, es necesario probar algunos elementos traza comunes nocivos, y cada elemento de inspección no debe exceder la norma [37-38,40].

4.2.3 inspección de higiene

Después de pasar las pruebas de toxicología y oligoelementos, el colornatural también debe pasar una prueba de higiene. Esto principalmente prueba para microorganismos patógenos y residuos de pesticidas. La prueba debe llevarse a cabo estrictamente de acuerdo con los métodos estándar, y los resultados deben cumplir con las normas nacionales antes de que el colornatural puede ser utilizado. En general, los requisitos para la coloración natural comestison negativos para bacterias patógenas, una colonia bacteriana general de menos de 30 UFC /mL, y no detecdetecddt, hexaclorociclohexano, o Aspergillus.

4.3 controlar y reducir eficazmente los riesgos de seguridad de los colorantes naturales

Desde los riesgos de seguridad deColornatural de alimentosExisten en todas las etapas desde la fuente hasta el consumo del producto terminado, el control de la seguridad de los colorantes naturales de los alimentos también debe extenderse a lo largo de toda la cadena de suministro desde la fuente hasta el producto terminado, la identificación, clarificación y control de los riesgos de seguridad en cada etapa. Por lo tanto, los sistemas de análisis de peligros y puntos críticos de control (APPCC) y evaluación de riesgos (RA) son los sistemas más eficaces para controlar y reducir los peligros de seguridad de los colorantes naturales de alimentos mediante la identificación, evaluación y control de los peligros que conducen a problemas de inocuidad de los alimentos [41-44]. La identificación temprana de riesgos es la clave para controlar los riesgos de seguridad.

La identificación temprana de riesgos incluye el establecimiento de una base de datos profesional; Establecer un marco para identificar y describir la ocurrde riesgos y un sistema de notificación oportuna de la ocurrde riesgos para la seguridad alimentaria; Analizar tendencias en alertas de seguridad alimentaria; Revisar y analizar las características de los riesgos de inocuidad de los alimentos causados por microorganismos, bioquímicos, químicos y micotoxinas [45]. Además, la literatura [46] muestra que el control de los riesgos de inocuidad de los alimentos también se centra en algunos campos de investigación de control especiales, especialmente la detección temprana, la identificación y la evaluación de las ocurrende riesgo de inocuidad de los alimentos; Investigación y control de riesgos microbianos, riesgos químicos, riesgos bioquímicos y riesgos causados por el cambio climático globAl.Por lo tanto, para controlar eficazmente los riesgos de seguridad del colorante Natural, es necesario identificar y controlar cada riesgo desde la fuente hasta el producto terminado, lo que incluye el control de origen del colornatural, el control durante el procesamiento y uso, y el control de las normas de gestión.

4.3.1 control de la fuente

Control de origen se refiere al control de materias primas para coloración natural. Hay cuatro riesgos principales asociados con las materias primas: 1) coloración Natural en sí tiene una composición compleja, y la seguridad de algunas materias primas no ha sido verificada. El uso de estas materias primas debe basarse en registros históricos de uso, y deben llevarse a cabo evaluaciones de seguridad tales como pruebas toxicológicas, pruebas de oligoelementos nocivos y pruebas de higiene [47]. 2) las materias primas pueden contener ingredientes tóxicos como metales pesados. Los principales métodos utilizados para prevenir estos riesgos son la etiqueta de los ingredientes y el uso de técnicas de detección física y química como TLC para detectar ingredientes tóxicos como metales pesados y ácido aristolochic en las materias primas para la coloración [48-49]. 3) la materia prima es un ingrediente microbiano activo que produce toxinas bajo ciertas condiciones.

Debido a las características fisiológicas únicas de estas sustancias naturales, las evaluaciones de riesgos de seguridad se basan principalmente en los riesgos potenciales del uso de estos microorganismos activos. Un gran número de evaluaciones se centran en el análisis de la seguridad de estas mismas materias primas [50-55]. Los usuarios deben controlar estrictamente los tipos de sustancias tóxicas que están prohibidas, y etiquetestrictamente los ingredientes de los pigmentos utilizados. También es importante entender la relación entre las características y los riesgos de seguridad de los principios activos en sus condiciones de crecimiento y medios de fermentación, así como la resistencia de los principios activos a antibióticos importantes y reacciones gastrointestinales [47,53,56]. 4) las materias primas contienen residuos de productos químicos nocivos, tales como plaguicidas debido a la contaminación. La reducción de este tipo de contaminación química requiere el uso de materias primas cultivadas y cultivadas de manera relativamente tradicional y segura para la extracción de pigmentos. También debe evaluarse la seguridad de los plaguicidas naturales y sintéticos utilizados. Además, los biopesticidas también tienen un impacto en el medio ambiente y la salud humana. El uso de biopesticidas y evaluaciones de seguridad también deben ser considerados al seleccionar las materias primas pigmentarias [49,57].

4.3.2 Control durante el procesamiento y uso

Durante el procesamiento y uso, algunos pigmentos, especialmente losExtraído de hierbas naturalesPuede plantear riesgos de seguridad debido a la contaminación cruzada y reacciones químicas con otros ingredientes [48]. Kelly et al. [58] demostraron que las sustancias naturales pueden reaccionar en ciertos ambientes (durante la elaboración o el consumo), por ejemplo, al ser transformadas cuando entran en contacto con microorganismos en la boca o los intestinos. Para prevenir este tipo de peligro, se debe establecer una base de datos de los peligros de las reacciones químicas y la contaminación cruzada de varias sustancias relacionadas, se debe controlar estrictamente la dosis acumulada de sustancias utilizadas y se deben seguir estrictamente las operaciones seguras para prevenir la contaminación cruzada.

Además, el colornatural también puede plantear riesgos de seguridad durante el proceso de purificación y separación. La seguridad de algunos disolventes orgánicos utilizados y los residuos en procesos posteriores también pueden afectar a la seguridad de los pigmentos naturales. Estos deben mejorarse durante la extracción y purificación [59-60]. Con el fin de reducir los residuos de sustancias nocivas, se han aplicado gradualmente nuevas tecnologías más respetuosas con el medio ambiente para la extracción de sustancias naturales, como el uso de dióxido de carbono y agua en lugar de algunos disolventes orgánicos nocivos. En la actualidad, la tecnología de extracción de dióxido de carbono supercrítica se ha convertido en la tecnología de más rápido crecimiento porque no utiliza disolventes orgánicos durante todo el proceso, el extracto no tiene disolventes residuales, y también evita la toxicidad del proceso de extracción para los seres humanos y la contaminación del medio ambiente [59,61-62].

4.3.3 gestión y control estándar

Muchas sustancias naturales se han utilizado para la extracción de alimentos durante mucho tiempo, pero no existen normas claras para la ingesta diaria admisible (ida) y ningún nivel de efectos adversos observados (NOEL) [63]. En la actualidad, las normas paraColornatural utilizado en ChinaSólo especificar las variedades, pero no la dosis clara, y la mayoría de los estándares son más bajos que los estándares internacionales. Muchos colorantes naturales no tienen métodos de detección o indicadores. Por lo tanto, con el fin de controlar los riesgos de seguridad de los pigmentos naturales, se debe ejercer un estricto control sobre el manejo y los estándares de coloración natural: El proceso de aprobación para el uso de colorantes naturales debe ser estrictamente gestionado, incluyendo la fuente de las materias primas, nombre, parte del cuerpo del que se toma, estructura química del componente principal, métodos de ensayo, pureza de los componentes colorantes, contenido de cenizas, residuos de disolvente, recuento bacteri, pruebas de estabilidad, pruebas toxicol, niveles de seguridad, etc [32]. Establecer e implementar sistemas de APPCC y buenas prácticas de fabricación (BPF) en la gestión, realizar evaluaciones de seguridad de las sustancias naturales utilizadas en ingredientes alimentarios una por una, y establecer un marco común de evaluación [64-65].

5 conclusión

Colornatural de alimentosEs altamente seguro y tiene baja toxicidad; Contiene nutrientes que el cuerpo humano necesita o es en sí mismo una vitamina o sustancia similar a la vitamina. Algunos colorantes naturales tienen efectos farmacológicos y pueden prevenir y tratar ciertas enfermedades, mientras que otros tienen efectos antioxidantes, analgésicos, antihiperteny otros. La coloración Natural tiene un tono Natural y es fácil de aceptar para los consumidores. Algunas variedades tienen un aroma especial que se suma al sabor de la comida, y tienen cierto uso y valor económico. Por lo tanto, los consumidores están exigiendo cada vez más coloración Natural. El colornatural es actualmente ampliamente utilizado en una variedad de alimentos, tales comoBebidas, dulces, productos lácteos,Pasteles, conservas de pescado y productos cárnicos, y condimentos. Sin embargo, todavía hay algunos riesgos de seguridad en el desarrollo de materias primas colorantes naturales, procesamiento y desarrollo, y el proceso de aplicación en conjunto con los alimentos. Con el fin de garantizar que el uso a largo plazo de colorantes alimentarios naturales no cause ningún peligro para la salud transitorio o acumulativo, estos riesgos de seguridad deben controlarse y reducirse.

Esto requiere que los departamentos pertinentes hagan lo siguiente tanto como sea posible: 1) establecer y mejorar las normas de seguridad, higiene y pruebas para el colornatural, y llevar a cabo estrictas evaluaciones de seguridad y controles sobre el colornatural. Estos métodos de evaluación incluyen pruebas toxicológicas, pruebas de oligoelementos nocivos y pruebas de higiene. 2) identificar y controlar eficazmente los riesgos en la cadena de producción de colorantes naturales, desde la fuente hasta el producto terminado. Sólo mediante la identificación precisa y el control de los riesgos de seguridad durante el desarrollo, los riesgos de seguridad son identificados y controlados con precisión, y una evaluación integral de la seguridad de los colorantes naturales de alimentos se lleva a cabo estrictamente, la seguridad de los colorantes naturales de alimentos puede ser efectivamente garantizada. 3) establecer una base de datos de peligros y reacciones de sustancias relacionadas para evitar peligros. 4) en términos de gestión, establecer e implementar los sistemas de HACCP y buenas prácticas de fabricación (BPF), realizar evaluaciones de seguridad de las sustancias naturales utilizadas en ingredientes alimentarios una por una, y establecer un marco general de evaluación.

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