Estudio sobre la estabilidad de antocianidina Natural

Todos los productos alimenticios tienen ciertas características de color,y la calidad del color afecta directamente a los consumidores#39; La aceptabilidad del alimento y su evaluación de su calidad. Los dos tipos principales de colorantes alimentarios utilizados en la industria de procesamiento de alimentos son los pigmentos sintéticos y naturales. Los pigmentos sintéticos son altamente estables, tienen un fuerte poder colorante y son baratos, pero a medida que la investigación ha progres, se ha descubierto que muchos de los colorantes alimentarios sintéticos que una vez se permitió su uso tienen efectos más o menos nocivos para el cuerpo humano, por lo que el mercado de pigmentos naturales se está expandiendo [1].antocianinasSon un tipo de pigmento natural que es ampliamente utilizado. Pertenecen a una clase de compuestos polifenó. La mayoría de las flores, frutas y verduras en la naturaleza tienen colores brillantes porque son ricos en antocianinas [2]. Las antocianinas no sólo tienen un color brillante, sino también tienen una fuerte actividad antioxidante. Son un excelente antioxidante natural y eliminador de radicales libres [3] y pueden reducir la incidencia de enfermedad coronaria, cáncer y enfermedad cerebrovascular [4].

Sin embargo, debido a la alta actividad de las antocianinas, factores como la temperatura, pH, oxígeno, ácido ascórbico y partículas metálicas pueden afectar la estabilidad de las antocianinas [2]. Las antocianinas se degradbajo influencia externa en productos de degradación marrones o incolor[4], lo que afecta su color y claridad, poniendo ciertas restricciones en el uso de pigmentos de antocianina. Por lo tanto, cómo mejorar la estabilidad de las antocianinas es la clave para la promoción y uso actual de pigmentos de antocianina [5].

1 factores que afectan la estabilidad de las antocianinas

1.1 efecto del pH sobre antocianinas

El pH puede cambiar la estructura o composición de antocianinas, cambiando así su color. Estudios han demostrado que las antocianinas de azúcar simples existen como cationes 2-fenilbenzopirano (AH+) a pH < 2, y como pseudobases de quinona (B) o chalcone (C) en pH4 a 5. En este momento, son incoloro, y en la forma del alcohol de tipo A A pH > 6 [6]. Son precisamente estos cambios estructurales los que hacen que las antocianinas aparezcan en diferentes colores a diferentes valores de pH. A pH < 2, aparecen de color rojo brillante brillante; A pH neutro, son de color púrpura; A pH alcalino, aparecen azules; Y a pH > 11, pueden aparecer de color verde oscuro [7].

Yang et al. encontraron que la absorbancia de la antocianina de rosa no cambia mucho a pH de 2 a 7. Cuanto más pequeño es el pH, más brillante es el color. Por encima de pH 7, la absorbancia cambia mucho y el color cambia [8]. Ayeg-ul K et al. estudiaron la estabilidad de las antocianinas mediante el calentamiento de las soluciones de antocianinas de pH diferente. Encontraron que después de calentar en un baño de agua a 70 °C durante 8 h, la vida media de la muestra de pigmento con un pH inferior a 4.0 fue significativamente mayor que la de la muestra de pigmento con un pH superior a 5.0 [4]. Esto muestra que la antocianina es relativamente estable en condiciones ácidas, y que la antocianina es generalmente adecuada como aditivo para alimentos ácidos.

1.2 efecto de la luz sobre antocianinas

La luz (especialmente la luz ultravioleta) puede inducir la descomposición o oxiddePigmentos naturalesHaciendo que pierdan su color. Los pigmentos naturales son generalmente más estables a bajas temperaturas o en estado seco. El calentamiento o las altas temperaturas pueden acelerar la reacción de decoloración, y son especialmente propensos a la oxidy la decoloración cuando se calienta hasta el punto de ebulli[5]. Cao et al. colocaron una solución acuosa de pigmento de morera bajo la luz solar directa durante 6 horas y encontraron que el pigmento se degradó en un 30%. Cuando se coloca en el interior en la oscuridad durante 2 meses, la absorbancia se degrada en un 0,03% [9]. Zhu et al. utilizaron diferentes luz monocromática para irradiel pigmento de rosa moscada y estudiaron la tendencia de los cambios en el contenido de pigmento. Encontraron que el pigmento fue destruido más rápidamente bajo la luz azul, mientras que fue destruido más lentamente bajo la luz roja. Bajo la misma intensidad de luz, el orden de las tasas de destrucción de los pigmentos por cada luz monocromática, de mayor a menor, era: luz azul, luz blanca, luz verde, luz púrpura, luz amarilla, luz naranja y luz roja [10].

1.3 efecto del calor sobre los pigmentos de antocianina

El calentamiento puede promover la degradación deAntocianina pigmentosQue perderán su color brillante. Un gran número de estudios han demostrado que la tasa de degradación de antocianina aumenta y la vida media disminuye después del calentamiento. Cuipeppe, Garzón K, Aysegul K[4, 11, 12] y otros investigadores han encontrado que la degradación térmica de antocianinas sigue la primera fórmula termodinámica, y la degradación de antocianinas se acelera con el aumento de la temperatura de calentamiento y el tiempo. Calentar una solución de antociande de rosa durante 2 horas resultó en una mayor tasa de cambio en la absorbancia del pigpor encima de 60°C [8].

La vida media de una solución de antocianina de zanahoria a 70°C es de 16,7 horas, mientras que a 80°C se reduce a 10,1 horas ya 90°C es de solo 5,0 horas. Las bajas temperaturas son propicias para prevenir la degradación de antocianinas.  La vida media de una solución de antocianina de zanahoria a 37°C es de 4,1 semanas, mientras que a 20°C es de 18,7 semanas. Si se almacena a 4°C, su vida media es de 71,8 semanas, y la antocianina se degrada en menos del 36% en un año [4].

1.4 efecto de los iones metálicos

Los pigmentos naturales generalmente no reaccionan con iones metálicos del grupo principal comúnTales como K+, Ca2+, y Na+. Solo algunos iones metálicos con un peso molecular ligeramente mayor, un alto estado de Valencia y actividad metálica, tales como A13+, Zn2+, Cu2+ y Fe3+, reaccioncon con los pigmentos, afectando la estabilidad de los pigmentos y causando que los pigmentos se descoloren o precipiten [5]. Yang et al. encontraron que los iones N, K+, A3l+, Ba2+, Cd2+, Ca2+, Zn2+, Cu2+, Mg2+, y Pb2+ no tienen efectos adversos sobre la estabilidad del pigmento, mientras que el Fe3+ hace que la solución del pigmento se oscuy Sn4+ y B3i+ hacen que el pigmento se precip[8]. Peng et al. encontraron que el Fe3+ y Sn2+ tenían un efecto significativo sobre la absorbancia del pigmento, mientras que la sal y la sacarosa tenían poco efecto sobre el pigmento [13]. Du et al. encontraron que los iones Fe3+, Zn2+ y Cu2+ tenían un cierto efecto sobre la estabilidad del pigmento. A medida que aumentaba el tiempo de almacenamiento, el valor de absorbancia disminuía, con Zn2+ teniendo el mayor efecto. Los iones de Ca2+ tienen un cierto efecto protector sobre el color [14].

1.5 efecto de otros aditivos

Chen et al. encontraron que el ácido ascórbico puede reducir significativamente la estabilidad del color de las antocianinas de mirto, acelerar la decoloración de la solución pigmentante, y cuanto mayor sea la concentración de ácido ascórbico, peor será la estabilidad de las antocianinas. Se analiza que el ácido ascórbico no debe ser utilizado para proteger el color o para mejorar el contenido de ácido ascórbico en el procesamiento de frutas y verduras ricas en antocianinas [15]. Yang et al. agregsacarosa y vitamina C a la solución acuosa de la antocianina de Mora por separado y encontraron que la absorbancia del pigmento no se vio afectada cuando la concentración de sacarosa fue de 0-7 mg/mL. Cuando el contenido de vitamina C era de 0 a 4 mg/mL, su presencia causaba un cierto grado de aumento en la máxima absorbancia del pigmento, y cuanto mayor era el contenido, mayor absorbancia [8].

Li et al. estudiaron la estabilidad de las antocianinas en el jugo de granada, y encontraron que los tres edulcorantes sacarosa, azúcar de proteína y asparno tenían efecto sobre su estabilidad. La adición de vitamina C causó que la absorbancia de las antocianinas del jugo de granada disminu, ya medida que la concentración de vitamina C aument, la absorbancia del pigmento disminuyó, y el color se volvió más claro. Se concluyó que el ácido ascórbico causó la degradación de las antocianinas en el jugo, causando así que el color del jugo de granada se desvaneciera [16]. Xu et al. encontraron que la glucosa, la sacarosa, el benzoato de sodio y el sorbato de potasio, que se utilizan comúnmente en los alimentos, no tenían efectos adversos significativos sobre las antocianinas de morera; La vitamina C tenía un doble efecto sobre las antocianinas de morera, mientras que el H2O2 y el NSO3 tenían un efecto perjudicial grave [17]. Al mismo tiempo, la presencia de oxígeno también tiene un efecto adverso sobre la estabilidad de las antocianinas.

En resumen, las antocianinas naturales son relativamente inestables y son propensas a desvanecimiento, decoloración y precipitación debido a varios factores durante el almacenamiento o procesamiento de alimentos. La estabilidad de los pigmentos varía bajo diferentes condiciones de pH debido a las diferencias en la estructura del pigmento. El calentamiento y la presencia de algunos iones metálicos no son propicias para la preservación de antocianinas. La vitamina C tiene un doble efecto sobre las antocianinas. Cuando está presente en pequeñas cantidades, tiene un efecto estabilisobre las antocianinas. Son precisamente estas propiedades de las antocianinas las que limitan su uso en los alimentos. Para mejorar el uso de antocianinas en los alimentos, es necesario mejorar la estabilidad del pigmento y prevenir la decoloración de los pigmentos naturales durante el procesamiento y distribución de los alimentos.

2 medidas de protección

2.1 cambiar el ambiente de almacenamiento de pigmentos naturales

Estudios han demostrado que las antocianinas son más estables a bajas temperaturas y en la oscuridad. Por lo tanto, las antocianinas deben ser almacenadas, procesadas y transportadas a bajas temperaturas y en la oscuridad. Las antocianinas son sensibles a algunos iones metálicos, por lo que los recipientes metálicos deben ser evittanto como sea posible durante la extracción, almacenamiento y procesamiento de las antocianinas. Algunos agentes quelantes de metales, como EDTA, se pueden añadir para bloquear iones metálicos, eliminar la influencia de los iones metálicos, y mejorar la estabilidad de los pigmentos naturales. Para evitar que el oxígeno oxide las antocianinas, los productos con pigmentos de antocianina añadise selpara evitar que el oxígeno entre. Dadas estas condiciones de almacenamiento para las antocianinas, así como el color brillante y las excelentes funciones fisiológicas de las antocianinas en sí, creo que el uso de pigmentos de antocianina en yogur, helados, bebidas de jugo de fruta, vinagre de fruta, y otras aplicaciones tendrá perspectivas muy brillantes.

2.2 refinación y purificación de pigmentos naturales

Los pigmentos naturales generalmente contienen una variedad de impurezas. No hay una conclusión clara en cuanto a si la presencia de estas impurezas tiene un impacto negativo en la estabilidad del pigmento. Sin embargo, la presencia de impurezas en el pigmento puede afectar la intensidad del color y el valor de color del pigmento. Al mismo tiempo, los pigmentos no refinno son fáciles de convertir en polvo y son propensos a absorber la humedad. Los principales métodos de refiny purificación de pigmentos son métodos enzim, métodos de intercambio iónico, métodos de separación de membrana, y métodos técnicos integrales. Entre estos métodos, la adsorción por resina macroporosa es uno de los más utilizados para la purificación de pigmentos en los últimos años.

Peng et al. utilizaron la adsory separación de la resina macroporosa para purila moreraPigmento rojoY comparó la adsorde cinco resinas sobre el pigmento rojo morera. Los resultados mostraron que el uso de la resina AB-8 como adsorbente fue el más efectivo. En comparación con el método tradicional, el valor de color del producto es mayor, alcanzando un máximo de 38.50. En contraste, el valor de color del pigmento no puries sólo de 5.35 a 5.65. Al mismo tiempo, la resina AB-8 es muy estable. Después de 18 usos, su tasa de adsorsólo disminuye en un 2,3% [18]. Liu et al. estudiaron la adsory separación de antocianinas de Mora por la resina de adsormacroporosa D101A. Los resultados mostraron que la resina tenía una buena capacidad de adsorpara las antocianinas de morera, el valor de color de las antociande de morera purifue muy mejorado, era fácil de hacer un polvo, y no era fácil de absorber la humedad [19].   También se estudiaron las tasas de adsorde cinco resinas, D3520, D4020, X-5, NKA-9 y AB-8, y se encontró que el X-5 tenía la mayor tasa de adsor[20].

2.3 adición de pigmentos auxiliares

Estudios recientes han encontrado que cuando las moléculas de antocianina se unen a ciertos compuestos, puede cambiar la estabilidad de antocianina [21,22]. Estos compuestos que pueden unirse a las moléculas de antocianina son generalmente incoloro, pero cuando se añaden a la solución de pigmento y unirse aantocianinMoléculas, cambiará el color de la solución hasta cierto punto. Estos compuestos incluyen sustancias como algunos aminoácidos, ácidos orgánicos, nucleótidos, flavono, polifenoles o antocianinas. Se les conoce generalmente como copigmentos. Los copigmentos son ricos en sistemas de nubes de electrones y pueden formar complejos moleculares con antocianinas a través de enlaces hidrofóbicy de hidrógeno,  De este modo se excluye hasta cierto punto la hidratde la molécula del pigmento por moléculas de agua y ataques nucleofílicos, aumentando así la estabilidad de las antocianinas [22]. Cuando un compuesto se une a una molécula de antocianina, por lo general causa un cambio al rojo en la longitud de onda máxima de absorción del pigmento y un aumento en la absorbancia máxima. Esta reacción química existe en condiciones de pH 1 a pH 7 [23].

Anna et al. sustancias como laastragaloside, Ácido clorhídricoEl ácido tánico y los polifenoles derivados de la raíz de Scutellaria baicalensis Georgi, una hierba medicinal China, como co-pigmentos, y estudió la estabilidad de las antocianinas. Los experimentos se llevaron a cabo calentando la solución pigmentada mixta y exponiéndola a la luz ultravioleta. Se encontró que los polifenoles de Scutellaria baicalensis Georgi tenían el mayor efecto en la mejora de la estabilidad del pigmento, y que el efecto de copigera era más fuerte a un pH de alrededor de 3,5 [6]. Plamen et al. añadipolifenoles extraídos de pétalos de rosa a la bebida de fresa. Se estudió la estabilidad de la solución pigmentaria estándar (PSA), bebida, bebida y pigmento suplementario (RPP), solución pigmentante (PSA) y pigmento suplementario (RPP) bajo condiciones de calentamiento. Los resultados mostraron que la degradación térmica de las antocianinas aún se conforma la primera fórmula termodinámica después de la adición de pigmentos suplementarios.  Este resultado es congrucon otros investigadores, [24,25]. La semivida del APE a 85°C es 131min, mientras que la semivida de la muestra de APE + ppen las mismas condiciones es 173min, un aumento de aproximadamente 0,3 veces. La estabilidad de la bebida +RP es mayor que la de PSA+RPP. Se analiza que la bebida de fresa en sí contiene algunos polifenoles, los cuales tienen un cierto efecto sobre la estabilidad de la bebida#39;s pigmentos [26].

Algunos estudiosos han señalado que la reacción de las antocianinas polifenoles es una reacción compleja de reconocimiento molecular. La configuración molecular de los polifenoles puede ser deformada, el peso molecular es grande, y aquellos con un grupo p-cumaroilo por lo general tienen una fuerte capacidad de Unión a las antocianinas. Cuando se agrega gelatina al sistema, se puede observar que la reacción de color secundaria desaparece inmediatamente, lo que indica que los polifenoles están involucrados en la Unión de las proteínas. Cuando las sales están presentes en el sistema, la reacción compleja de polifenol-antocianina puede ser promovida. El color rojo brillante del vino se debe a la presencia de catequinas, taninos condensados y varios otros flavonoides [27]. En el modo de reacción de polifenoles y antocianinas, la combinación de los dos se logra a través de la acción combinada de enlaces de hidrógeno y enlaces hidrofóbicos [27].

2.4 resumen

Como puede verse en lo anterior, el principal determinante de la estabilidad de las antocianinas es la estructura de las antocianinas. Para cambiar su estabilidad, generalmente hay dos métodos: uno es cambiar el entorno de almacenamiento, por ejemplo, cambiando la temperatura de almacenamiento, almacenándolo en contenedores herméticos protegidos de la luz, y la eliminación de sustancias que tienen un mayor efecto sobre la estabilidad, como el oxígeno y los iones metálicos. El segundo es cambiar su estructura, por ejemplo, mediante el uso de antocianinas en combinación con flavonoides y polifenoles, que también tienen funciones fisiológicas muy fuertes.

Con el fin de mejorar la estabilidad deColorantes alimentarios naturalesSe requiere más investigación, especialmente en términos de la estructura molecular de los pigmentos, para mejorar la estabilidad de las antocianinas y satisfacer las necesidades de la industria alimentaria en rápido desarrollo.

Referencia:

[1] Bolívar,   LuisC. Z.estabilidadde extractos de anantocianina-basedaqueosa del andeam púrpura de maíz y de pulgaroja - En comparación con colorantes sintéticos y naturales [J]. Industria química de los du 2004,   (86) :69   77

[2]   Sh.i Y. x.degradación cineticantocianinas en concentrado y jugo de pannegro [J]. la   (82) : 271 — 275

[3] Lv Yinghua, Su Ping, Na Yu. Estudio sobre la capacidad antioxidante in vitro del pigmento de morera [J]. Revista de la universidad de Zhejiang (agricultura y ciencias de la vida), 2007 (1): 102-107

[4] Aysegul KMehmet O, Bekir C.Stabilityofblack carrotan- thocyanins in various fruitjuicesandnectars[J]. FodChem is-   (97) :598   605

[5] Zhongqiang Zhi, Hongying Li, Haigui Yang. Estado de la investigación sobre el proceso de extracción y la estabilidad de los colorantes alimentarios naturales [J]. 1999, (4)

[6] Anna B. Alicja, Z. K, Jan O. los efectos del calentamiento, irradiación UV y almacenamiento sobre la estabilidad del complejo de copigantocianina-polifenol [J]. Food Chemistry 2003, (81): 349-355

[7] Chen Xiaoquan, Zhou Lu, Zuo Zili et al. Extracción y estabilidad del pigmento rojo morera bajo acción ultrasónica [J]. Revista de la universidad del suroeste para nacionalidades. Edición de ciencias naturales. 2004,(8): 458-459 [8] Yang Wanzheng, Chen Huiying, Li Daoyuan. Extracción y estabilidad del pigmento rojo rosado [J]. Journal of Minzu University (Natural Science Edition) (en inglés). 2003, (1): 64-69

[9] Cao Junsheng, Cao Juanyun, Liu Changhai. Extracción y estabilidad del pigmento rojo morera [J]. Industria alimentaria. 2002, (3): 20-21

[10] Zhu Xingu, Wang Shuang, Guo Yong. Efecto de la luz monocromática sobre la estabilidad del pigmento rojo en células de Roselle [J]. 1998, (3): 23-34

[11] Culpeppe,r C.W., Caldwel j.s.thebehavior oroftheantho- cyanin pigmentsin caning[J]. Revista de agricultura de André - search.1927,   (2): 107 — 132

[12] Garzón, G.A., Wrolstad, R.E.Comparision ofthe estabision of pelargonidin-basedantocyanins in strawbery juiceand concen- (en inglés) Trate [J]. 2002,    67  (5) : 1288   -1299

[13] Peng Zimo, Li Jin, Ge Jufen. Study on the Rose anthocyanin and ITS stability [J] (en inglés). China Forest and Forest Products. 1998, (8): 1-4

[14] Du Lianqi, Li Runfeng, Cheng Hao, et al. Estudio sobre el proceso de extracción y la estabilidad del pigmento de batata púrpura [J]. China Condiments. 2006  (6) :46-50

[15] Chen Jianchu, Ye Xingqian, Xi Wang & Fang Fang. El efecto del ácido ascórbico sobre la estabilidad del pigmento de miricetina [J]. Revista de la universidad de Zhejiang (agrícola y ciencias de la vida edición) 2005,  31 (3) :298-300

Estudio sobre la estabilidad de antocianinas en jugo de granada y su proceso de protección de color. Ciencia y tecnología de la industria alimentaria. 2004, (12): 74-76

[17] Xu Yujuan, Xiao Gengsheng, Liu Xueming et al. Estudio sobre la estabilidad del pigmento rojo morera [J]. Sekworm Science. 2002, 28 (3): 265-269

[18] Peng Yongfang, Ma Yinhai, Li Weili, et al. Un nuevo proceso para la adsorción y separación del pigmento rojo morera por la resina AB28 [J]. Journal of Kunming Normal College. 2001, 23 (4): 59-61

[19] Liu Xueming, Xiao Gengsheng, Xu Yujuan et al. Estudio sobre la adsorción y separación del pigmento rojo morera por la resina de adsormacroporosa D101A [J]. 2002, 28 (1): 19-22

[20] XuemingLiu, GengshengXiao, WeidongChen, EDT Quantifcation and purificación ofMulberry AnthocyaninswithMacro- porousResins[J]. Revista debiomedicina y biotecnología  2004,    (5) : 32 -331

[21] Davie A. J., Mazza, G. Copigmentacióndeantocianacilatadas con compuestos fenólicos incolor[J]. Publicaciones 1993: para hacer pedidos, véase página 6   41: 716  -720

[22] Mazza, G., Miniat,i E Anthocyanins in Fruit vegeablesand grains[M]. Bocaratón, FL:CRCPress 1993:362

[23] W iliams, M., & Hrazdina, G.. antocianinas como colorantes alimentarios EfectofpH en la formación de antocianin-rutina complejos [J]. Revista de ciencias de la alimentación 1979,  44 ( 66)

[24] Brene C.H., DelPozo-Insfran, D., Talcot, T. estabilidadde antocianinas copigmentadas y ácido ascórbico en un sistema modelo de zumde uva [J]. Diario oficial de las comunidades europeas  2005,   (53) :49-56

[25] Daravinga G.,  Caín,  R. f.degradación térmica de pigmentos de framberryantocianina negra en modelsystems[J]. Diario de odScience, 1968,   (33): 138-142

[26] PlamenM, KirilM, Vasili,  NikolinaY,VasilK, colorstability miprovementof strawbery Beverage by fortification with polyphenoliccopigmentis que ocurre naturalmente en los pétalos de rosa [J]. InnovativeFod Science& EmergingTechnologies2007,(8) : 318 — 21

[27] Shi Bi, Di Ying. Polifenoles vegetales. Science Press. 2000: 97-98